RhoA、nm23-H1与宫颈癌

作者:代娟[1] 
单位:泸州医学院附属医院[1]
【关键词】 宫颈癌;RhoA;nm23-H1

  宫颈癌是全球妇女中仅次于乳腺癌的第二个最常见的恶性肿瘤。自20世纪50年代我国开始宫颈癌筛查工作后,宫颈癌的发病率及死亡率明显下降,但我国每年仍有新发病例约13万,局部地区宫颈癌的发病率及死亡率仍有增长趋势,并且部分地区还出现了宫颈癌患病的“年轻化”趋势。

  肿瘤的形成、浸润和转移是一个多基因调控、多阶段、多步骤发生的复杂过程,与肿瘤内多种基因不断突变和缺失而导致瘤细胞能够完成转移全过程有关,并涉及肿瘤细胞自身与宿主之间错综复杂的关系。在影响宫颈癌预后的诸多因素中,肿瘤细胞的转移已作为重要的独立预后因素引起广泛重视。目前认为,肿瘤转移特性分别受到“转移相关基因”以及“转移抑制基因”的调控。近年来的研究发现,Rho家族成员特别是RhoA在多种肿瘤组织中有异常表达,并和肿瘤的恶性程度相关,提示其在肿瘤的发生和转移中起重要作用。而肿瘤转移抑制基因nm23-H1及其相关蛋白则在肿瘤转移过程中起负性调节作用。

  1RhoA与宫颈癌

  11Rho蛋白家族Rho家族蛋白是Ras超家族中的一类小分子G蛋白(又称GTPase,即GTP酶)。大量研究发现,Rho家族蛋白通过影响细胞迁移对肿瘤起作用,一些动物实验也证实了这一观点,同时Rho家族蛋白已证实在体外通过影响细胞周期的进展及基因的转录来调节细胞的生长和繁殖。Rho家族蛋白的这些功能特点决定其有望成为理想的抗肿瘤靶点。根据结构和功能的不同,Rho家族蛋白大致分为5个亚家族,包括:(1)Rho亚家族,包括RhoA、RhoB和RhoC;(2)Rac亚家族,包括Rac1、Rac2、Rac3和RhoG;(3)Cdc42亚家族,包括Cdc42、RhoQ(TC10)、RhoJ(TCL)、RhoV(Chp)和RhoU(Wrch);(4)Rnd亚家族,包括Rnd1/Rnd6、Rnd3/RhoE和Rnd2/RndN;(5)Rho BTB亚家族,包括Rho BTB1和Rho BTB2[1]。在所有的成员中,RhoA是目前研究最多的Rho蛋白之一。

  12RhoA在肿瘤发生发展过程中的作用机制

  121调节细胞骨架细胞骨架是由蛋白纤维交织而成的网状立体结构,充满着整个细胞质的空间,通过与细胞膜及细胞核的结构联系,维持细胞的特有形态并参与细胞的运动,还在细胞增殖、接触抑制、生长、凋亡等环节中起关键作用。几乎在所有的肿瘤细胞中,细胞骨架都发生了一定的变化。研究发现RhoA可调节肌动蛋白及肌球蛋白的聚合及收缩,从而引起细胞的迁移。另外,RhoA蛋白还能影响中级细丝网格和微管蛋白的形成,这也是细胞迁移的重要因素[2~3]。

  122调节细胞增殖RhoA的激活可调节转录因子AP-1(transcription factor AP-1)和核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)的转录水平,促进细胞周期素D1(cyclinD1)的表达。RhoA表达水平的升高还可下调周期素依赖性蛋白激酶抑制剂如p21cip1、 p27kip1的表达水平[4]。这些因子表达水平的改变可共同促进细胞从G1期进入S期,从而促进肿瘤细胞的增殖。

  123调节细胞间粘附有研究发现,上皮钙粘附素(E-cadherin)及其介导的同种细胞间的粘附作用可以抑制多种肿瘤细胞的转移和浸润。近年来的研究发现,E-cadherin和RhoA之间存在复杂的相互调节作用[5], E-cadherin介导的同种细胞间的粘附作用是抑制肿瘤细胞转移和浸润的重要机制,RhoA的高表达可能破坏这种细胞间的粘附作用,促进肿瘤细胞的转移。另外,有研究发现RhoA的高表达还能导致由ROCK介导的细胞粘附作用的破坏[6],促进肿瘤细胞的转移。

  124促进细胞外基质的降解肿瘤细胞中,Rho蛋白的高表达能增加整合素的亲和性,使各细胞之间、细胞与细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)之间的连接变得不再紧密,有利于细胞迁移和局部侵袭。RhoA 的高表达可促进生长因子和整合素的高表达,使肿瘤细胞具有了更易完成侵袭的能力。此外,RhoA还可通过调节金属基质蛋白酶及其抑制剂的表达水平来调节ECM的降解和重建,促进肿瘤细胞的局部浸润[7]。

  125促进肿瘤血管生成有研究认为,RhoA/Rho激酶信号通路参与由血管内皮生长因子诱导的体外内皮细胞的运动和血管生成。Roger[8]等推断,RhoA可能是通过调节血管生成相关因子的表达促进肿瘤血管生成,并与肿瘤的恶性程度相关。

  126其他Sah等[9]发现RhoA参与高浓度凝血酶所诱导的神经细胞核星形胶质细胞的凋亡。RhoA还参与激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K),从而间接控制细胞的增生、细胞生存及细胞的代谢。ECT2原癌基因编码一种EGFs,可使RhoA过表达,从而参与到ECT2诱导的细胞恶性转化过程。

  13RhoA与宫颈癌近年来研究表明,RhoA蛋白在睾丸精原细胞瘤、消化道肿瘤、肺癌、乳腺癌、头颈部鳞状细胞癌、卵巢上皮细胞癌等恶性肿瘤中的表达均较正常组织明显升高,但有关RhoA蛋白在宫颈癌组织中的表达及其临床意义的研究还较少。顾颖[10]等应用免疫组化S-P法检测正常宫颈、不典型增生宫颈、宫颈癌组织中RhoA蛋白的表达情况,结果发现随着从正常宫颈组织-宫颈不典型增生组织-宫颈鳞癌的转化,阳性表达率呈递增趋势,且RhoA蛋白的表达与病理组织分级及淋巴结转移相关,与患者年龄、FIGO临床分期无关。从而得出结论RhoA蛋白的表达可作为判断宫颈鳞癌转移及预后的指标之一,检测RhoA对了解宫颈癌生物学行为和评估预后具有一定的临床价值。而在卢北燕[11]等人的研究中却发现,RhoA蛋白的表达与病理组织分级、淋巴结转移、FIGO临床分期有关。在对RhoA蛋白的表达与FIGO临床分期之间的关系二者的结论存在分歧 ,有待大样本试验进行深入的研究。

  2nm23-H1与宫颈癌

  21nm23-H1基因的结构1998年美国国立癌症研究所的Steeg[12]等用消减杂交法在小鼠黑色素瘤K-1735的亚克隆株中分离出一种与恶性肿瘤转移有关的基因,即nm23基因。该基因定位于人类第17号染色体,全长85kb,由5个外显子和4个内含子构成,它的表达与多种人类肿瘤转移有关[13]。已发现nm23基因家族有9个成员(nm23-H1~nm23-H9),目前临床研究最多的是nm23-H1和nm23-H2,其中nm23-H1与肿瘤转移的关系更为密切[14~15]。

  22nm23-H1基因抑制肿瘤转移的机制nm23-H1的基因产物与二磷酸核苷激酶(NDPK)高度相似,具有相同的活性。其基因的蛋白产物酶参与体内三磷酸核苷的生成,通过以下方面发挥作用:(1)通过催化GTP-GDP的转化,参与细胞骨架微管蛋白的解体与聚合,使肌球蛋白的轻链磷酸化,抑制细胞的迁移,抑制细胞分化,诱导凋亡,从而影响细胞的活动、粘附,最终抑制细胞的侵袭和转移。nm23-H1基因发生缺失、突变或表达异常时,可导致NDPK活性改变,影响微管聚合,使细胞在减数分裂过程中出现纺锤体形成障碍,使染色体发生畸变或非整倍体细胞形成,促使肿瘤的发生、侵袭和转移[16]。(2)通过调节GTP合成参与G蛋白调控的跨膜信号传导,从而对肿瘤细胞的增殖、分化和转移起重要作用。目前众多研究已证实G蛋白介导的信号传导通路在细胞转移的过程中起主要调控作用。

  Ma等[17]从生物化学角度发现,当Mg2+存在时,nm23-H1具有3‘-5’核酸外切酶活性,可从DNA的3‘端逐个切割单个核苷酸。由于3‘-5’核酸外切酶活性对DNA的修复具有重要作用,故nm23-H1具有的这种修复活性可能是抑制肿瘤转移的机制之一。而Zhang等[18]利用位点定向诱变技术研究突变体nm23-H1的实验证实了nm23-H1基因的转移抑制功能需要3‘-5’核酸外切酶活性。

  Cheng等[19]的研究发现,nm23-H1蛋白可抑制蛋白水解酶-白明胶酶A的转录,进而阻碍细胞外基质及基膜的降解,增加细胞之间的粘附作用,由此抑制肿瘤细胞的运动及转移。

  23nm23-H1与宫颈癌Yang等[20]将真核表达载体pcDNA31-nm23-H1转染入宫颈癌细胞系HeLa、SiHa,G418稳定筛选,用Western印迹法、免疫组织化学法鉴定转染前后细胞中nm23-H1基因的蛋白表达,噻唑蓝(MTT)法检测转染前后细胞体外增殖能力的变化。结果显示,在宫颈鳞癌组织中,nm23-H1基因的阳性表达率随FIGO临床分期的升高呈下降趋势,分化程度高的组织中阳性表达率明显高于分化程度低的组织,有淋巴结转移者中其原发灶阳性表达率明显低于无淋巴结转移者。在宫颈腺癌组织中,nm23-H1基因阳性表达率与FIGO临床分期、分化程度、淋巴结转移均无明显相关性。在pcDNA31-nm23-H1转染组中,Si-Ha、HeLa细胞nm23-H1蛋白表达水平明显增加,未转染组和空载体对照组未见nm23-H1高表达。MTY法所绘生长曲线显示,SiHa-nm23(转染组)细胞与SiHa-31(空载体组)、SiHa(空白组)细胞比较,生长速度明显抑制,差异均有统计学意义,而HeLa(空白组)、HeLa-nm23(转染组)、HeLa-31(空载体组)三组细胞生长速度均无明显变。结论:nm23-H1参与了宫颈鳞癌的发生、发展过程,是判断宫颈鳞癌淋巴结转移和预后的重要标志物,而nm23-H1基因对不同宫颈癌细胞体外增殖能力的影响有明显差异。但在王孝忠[21]等人的研究中却发现在宫颈浸润癌中,nm23-H1的表达与肿瘤原发灶大小、大体类型、浸润深度、淋巴结转移和治疗后复发相关;而与肿瘤的病理类型、细胞分化程度、FIGO临床分期及发病年龄无相关性。二者的研究在肿瘤的病理类型、FIGO分期等方面存在差异,还需进一步深入探索其在宫颈癌发生发展中的确切机制。

  3问题与展望

  nm23-H1基因在肿瘤发生和转移过程中的机制已得到广泛的认可,但其调控肿瘤侵袭、转移的分子机制尚待进一步的研究。RhoA蛋白几乎与肿瘤发生的各个阶段都有关系,但在联系RhoA蛋白和肿瘤发生的各种机制中缺乏一个公认的相对重要的机制。这就意味着需要通过体内肿瘤发生模型、鼠遗传学的使用等方式来进一步确定体内的这种重要联系。这些研究将有可能发现新的抗肿瘤靶点,针对这些靶点可以研发有效的药物或基因治疗,干涉这些基因蛋白的功能,促进肿瘤临床治疗的发展。

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    2014/2/23 14:52:14     访问数:322
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