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p53基因與結(jié)直腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展

2008-01-01 00:00:00鄧洪強(qiáng)黃順榮
右江醫(yī)學(xué) 2008年6期

【關(guān)鍵詞】 p53基因;結(jié)直腸癌;基因突變

文章編號:1003-1383(2008)06-0733-04中圖分

類號:R 735.3..+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

結(jié)直腸癌是我國常見的惡性腫瘤,近幾十年以來隨著人民生活水平的提高和社會(huì)結(jié)構(gòu)老齡化傾向,其發(fā)病率有增高趨勢,死亡率較高。結(jié)直腸癌侵襲轉(zhuǎn)移的發(fā)生是導(dǎo)致患者死亡的主要原因,嚴(yán)重危害人類健康。多年來為了探討其發(fā)病機(jī)制、早期診斷和有效的治療方法,人們進(jìn)行了大量的研究工作,取得了一定的進(jìn)展。但其發(fā)病原因尚未完全清楚。目前較普遍接受的觀點(diǎn)是:結(jié)直腸癌變的產(chǎn)生是由于癌基因和抑癌基因的協(xié)同作用所導(dǎo)致的,正常的結(jié)直腸黏膜最初由上皮增生發(fā)展成為良性腫瘤,然后惡變成為腺癌Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級,再發(fā)展成為轉(zhuǎn)移癌。p53基因是一種抑癌基因,已有眾多的臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)p53基因的突變與一些腫瘤的發(fā)生密切相關(guān),并且已經(jīng)證實(shí)p53基因突變與p53蛋白的過度表達(dá)呈良好的相關(guān)性。因此p53基因成為目前研究惡性腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移的熱點(diǎn),筆者就p53基因和結(jié)直腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。

p53基因的結(jié)構(gòu)和定位

人類p53基因是位于染色體17p13.1,全長16~20 kb,含有11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子,編碼393個(gè)氨基酸,相對分子質(zhì)量53 000的核磷酸化蛋白。Wt-p53蛋白可分為三部分。第一部分為含轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域和生長抑制結(jié)構(gòu)域,定位于1-95Aa的酸性氨基末端,此區(qū)也是p53與Mdm-2、p14ARF和p300結(jié)合的區(qū)域。第二個(gè)部分是能與特異性識別的DNA序列結(jié)合的102-292Aa的中央核心區(qū),p53的5個(gè)保守序列(BoxI-V)有4個(gè)位于此區(qū),這4個(gè)保守序列是此區(qū)功能執(zhí)行的重要結(jié)構(gòu)。對存在p53基因突變的腫瘤進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn),97%的p53基因突變集中于中央核心區(qū),其中75%以上為錯(cuò)義突變[1],突變改變了p53基因的立體結(jié)構(gòu)或影響其與DNA的結(jié)合而使p53基因功能喪失。第三部分為300-393Aa的堿性羧基末端,含四聚體寡聚化結(jié)構(gòu)域、非特異DNA結(jié)合區(qū)域及3個(gè)核定位信號和1個(gè)核輸出信號。核寫位信號介導(dǎo)p53蛋白定位于胞核內(nèi),核輸出信號則具有介導(dǎo)p53蛋白從胞核穿梭入胞質(zhì)的功能。

目前研究將p53基因分為野生型(wt p53)和突變型(mt p53)[2]。正常細(xì)胞中的p53基因是無突變的野生型p53(wt p53)基因,具有腫瘤生長抑制功能[3]。因wt p53基因含量很少,平均5 000分子/細(xì)胞,并且半衰期僅為20分鐘左右,難以通過常規(guī)免疫組化檢測到;而突變型p53基因由于其構(gòu)象改變且能與一些癌蛋白結(jié)合形成復(fù)合物;其穩(wěn)定性增加,半衰期延長,可達(dá)2~12小時(shí),細(xì)胞內(nèi)聚集量比正常細(xì)胞高出100~1000倍左右。因此,可用免疫組化方法檢測出來。一般認(rèn)為它可基本反應(yīng)p53基因的突變。

p53基因的功能

1.p53基因與細(xì)胞周期調(diào)控 細(xì)胞周期(cell cycle)是從上次有絲分裂結(jié)束開始到下一個(gè)有絲分裂結(jié)束為止,周而復(fù)始的生長過程,并呈現(xiàn)一定的周期性。完整的細(xì)胞周期包括DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)和有絲分裂期(M期),休眠期的細(xì)胞(G0期)已經(jīng)退出細(xì)胞周期,但在一定的刺激因素作用下可以重新進(jìn)入周期進(jìn)行有絲分裂,是腫瘤復(fù)發(fā)的根源。調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)展的是專一的細(xì)胞周期調(diào)控點(diǎn),細(xì)胞周期有3個(gè)調(diào)控點(diǎn),分別調(diào)控G0/G1、G1/S、G2/M[4]。在DNA受損傷后,原核生物和真核生物細(xì)胞分裂均延遲,在細(xì)胞周期中,從G1/S、G2/M演進(jìn)的延遲會(huì)在大多數(shù)機(jī)體發(fā)生。其中G1期關(guān)卡的存在可防止用損傷的DNA作為模板進(jìn)行DNA復(fù)制,允許損傷的DNA在關(guān)鍵的細(xì)胞功能發(fā)生之前修復(fù),可增加細(xì)胞存活時(shí)間,限制帶有可遺傳的基因損傷的細(xì)胞增殖[5]。 p53蛋白具有進(jìn)化保守性,可在DNA復(fù)制水平上調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常生長,是細(xì)胞生長的重要的負(fù)調(diào)節(jié)因子[6]。p53蛋白對于細(xì)胞周期的作用是間接的,主要是促進(jìn)p21基因的轉(zhuǎn)錄,增加p21蛋白的合成發(fā)揮作用。p21蛋白幾乎能與所有的cy-clins3/CDKs復(fù)合物結(jié)合,抑制cyclins-CDKs激酶復(fù)合物的活性,使細(xì)胞不能通過G1期,因此細(xì)胞無法合成DNA。但也有認(rèn)為p53蛋白可直接與DNA復(fù)制機(jī)制中的成分如單鏈結(jié)合蛋白增殖細(xì)胞核抗原相互作用抑制DNA復(fù)制,阻止細(xì)胞分裂,使之出現(xiàn)G1期阻滯。

2.p53基因與細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡(cell apoptosis)又稱細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death),是機(jī)體內(nèi)細(xì)胞自然死亡的一種生理現(xiàn)象。它與壞死有區(qū)別,在形態(tài)學(xué)上主要表現(xiàn)為染色質(zhì)沉淀,細(xì)胞體積縮小,DNA在核小體間斷裂或碎片,形成凋亡小體可迅速被周圍的吞噬細(xì)胞吞噬。有報(bào)道用野生型p53基因及突變的p53基因轉(zhuǎn)染骨肉瘤細(xì)胞株,再將轉(zhuǎn)染細(xì)胞靜脈注射給裸鼠。4個(gè)月后,兩種轉(zhuǎn)染細(xì)胞在肺產(chǎn)生了數(shù)目相近的轉(zhuǎn)移瘤,但野生型p53基因轉(zhuǎn)染而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移瘤主要由骨基質(zhì)及凋亡細(xì)胞組成,說明野生型p53基因與細(xì)胞凋亡有關(guān)[7]。Crighton等[8]研究證實(shí), p53基因通過一種依賴

DRAM的放射誘導(dǎo)細(xì)胞自我吞噬,并且只有DRAM過表達(dá)時(shí)才會(huì)導(dǎo)

致最小限度的細(xì)胞凋亡,說明DRAM是p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子。Sanding等[9]用腺病毒轉(zhuǎn)染p53基因和p16基因在腫瘤體外培養(yǎng)細(xì)胞系中,觀察到p53基因過度表達(dá)引起腫瘤細(xì)胞凋亡。Pan等[10]研究證明,在老鼠的胚胎干細(xì)胞中,在腫瘤抑制中起關(guān)鍵作用的p53基因關(guān)閉了胚胎干細(xì)胞自我更新所必需的基因Nanog,導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞的分化,關(guān)閉細(xì)胞自我更新。

p53基因突變與結(jié)直腸癌的發(fā)生

1.結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制

結(jié)直腸癌按其發(fā)病類型可分為散發(fā)性和遺傳性兩種。散發(fā)性結(jié)直腸癌大約占結(jié)直腸癌的70%,既沒有家庭性背景,也沒有遺傳傾向,多發(fā)生于50歲以上,可能與飲食、環(huán)境等因素有關(guān)。遺傳性結(jié)直腸癌主要表現(xiàn)為遺傳綜合征,這類患者有結(jié)直腸癌的遺傳傾向和家庭聚集性。其遺傳綜合征包括:以結(jié)腸息肉為主要表現(xiàn),如家庭性腺瘤性息肉病(familial adenomatous polyposis,F(xiàn)AP)和錯(cuò)構(gòu)瘤息肉綜合征;不以息肉為主要表現(xiàn),如遺傳性非息肉性結(jié)直腸癌(hereditay nonpolyposis colorectal cancer,HNPCC)及癌家族綜合征。目前認(rèn)為結(jié)直腸癌發(fā)生遵循兩條途徑:染色體不穩(wěn)定途徑和錯(cuò)配修復(fù)途徑。

①染色體不穩(wěn)定途徑。染色體不穩(wěn)定途徑提出很早,它遵循“正常黏膜-腺瘤-腺癌”的組織發(fā)生順序。在此途徑中染色體的不穩(wěn)定所導(dǎo)致的癌基因的激活突變和抑癌基因的失活突變(雜合性丟失)引起結(jié)直腸癌。以抑癌基因的失活更為重要。APC基因突變是限速步驟,也是最早的步驟。此途徑還涉及了p53基因、DCC基因及K-Ras基因等,主要涉及的是抑癌基因和癌基因。家庭性腺瘤性息肉病(APC基因突變)和大部分散發(fā)性結(jié)直腸癌是由此途徑發(fā)生的。p53基因在晚期腺瘤轉(zhuǎn)變?yōu)榘┑倪^程中起關(guān)鍵作用。

②錯(cuò)配修復(fù)途徑。錯(cuò)配修復(fù)途徑的研究開始于1993年。一些研究發(fā)現(xiàn)HNPCC患者很少存在p53基因、DCC基因、K-Ras基因及APC基因的突變,同時(shí)又發(fā)現(xiàn)HNPCC患者存在著微衛(wèi)星不穩(wěn)定。最近研究表明,是由于錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)功能障礙導(dǎo)致的微衛(wèi)星不穩(wěn)定。HNPCC患者和15%~20%的散發(fā)性結(jié)直腸癌存在微衛(wèi)星不穩(wěn)定,但兩者機(jī)制不同。HNPCC遵循“腺瘤-腺癌”的組織發(fā)生順序,但癌變率高,癌變時(shí)間短。早期形態(tài)改變?yōu)楫惓k[窩病灶(ACF)。微衛(wèi)星不穩(wěn)定陽性的散發(fā)性結(jié)直腸癌并不遵循傳統(tǒng)的“腺瘤-腺癌”的組織發(fā)生順序,是由鋸齒狀腺瘤發(fā)展而來[11]。兩者的發(fā)生機(jī)制也不相同。HNPCC是由錯(cuò)配修復(fù)基因突變引起的,而微衛(wèi)星不穩(wěn)定陽性的散發(fā)性結(jié)直腸癌很少發(fā)生錯(cuò)配修復(fù)基因突變,而是由hMLH1基因啟動(dòng)子的甲基化所導(dǎo)致的hMLH1基因的沉默表達(dá)引起的。

2.p53基因突變 結(jié)直腸癌的發(fā)生與其他疾病的發(fā)生一樣,受遺傳、環(huán)境、社會(huì)、行為習(xí)慣等各方面影響,然而已有眾多的臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)p53的突變與一些腫瘤的發(fā)生密切相關(guān),尤其結(jié)腸癌。并且已經(jīng)證實(shí)p53突變與p53蛋白過度表達(dá)呈良好的相關(guān)性[12]

結(jié)直腸癌發(fā)生時(shí)p53的突變和表達(dá):正常胃腸黏膜均為陰性表達(dá)。有實(shí)驗(yàn)表明[13],分化良好的腺瘤,包括家庭性多發(fā)性結(jié)腸息肉這一常染色體顯性遺傳病以及結(jié)直腸息肉中p53的表達(dá)明顯低于結(jié)直腸癌,這一結(jié)果支持p53基因突變在結(jié)直腸癌的發(fā)生中起重要作用的論點(diǎn)。另外,EL-DeiryWS等[14]研究表明野生型p53能夠誘導(dǎo)p21表達(dá)。引起多種腫瘤細(xì)胞的生長抑制,而突變p53則無此作用,同樣,徐文懷等研究表明p53與p21在結(jié)直腸癌中的表達(dá)無直接相關(guān)性。通常在結(jié)直腸癌的發(fā)生過程中,可經(jīng)歷如下幾個(gè)階段:正常黏膜、腺瘤、結(jié)直腸癌、轉(zhuǎn)移病灶。眾多的實(shí)驗(yàn)表明正常黏膜p53表達(dá)為陰性,然而有研究表明腺瘤階段p53基因就有可能發(fā)生突變,并且未隨腫瘤的發(fā)生發(fā)展而進(jìn)一步增高。結(jié)直腸癌發(fā)生過程中p53基因突變率在比較高的水平,大約50%~80%之間,且主要發(fā)生在第5~8外顯子上,并且有研究表明p53基因突變與腺瘤及腺癌的組織學(xué)類型無關(guān)。因此,檢測p53表達(dá)狀況有利于預(yù)測腺瘤癌變傾向、p53基因蛋白產(chǎn)物的檢測已成為結(jié)直腸癌早期診斷的重要手段之一。

p53基因與結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移及預(yù)后

結(jié)直腸癌的預(yù)后除了與分期、分化程度、治療方法等因素有關(guān)外。同時(shí)眾多原癌基因的激活和腫瘤抑制基因的突變和(或)失活都起重要作用。對于p53基因與結(jié)直腸癌預(yù)后的關(guān)系各文獻(xiàn)報(bào)道不一致。國外資料報(bào)道p53蛋白細(xì)胞核高表達(dá)狀態(tài),可作為結(jié)直腸癌患者預(yù)后的重要生物學(xué)標(biāo)記。Okubo等[15]檢查了110例結(jié)直腸癌患者,發(fā)現(xiàn)p53過度表達(dá)和變異均與生存相關(guān)。而且在遠(yuǎn)端結(jié)直腸癌的危險(xiǎn)性更高,同時(shí)p53表達(dá)對遠(yuǎn)、近側(cè)結(jié)直腸癌預(yù)后判斷的作用是有差異的。沈嵐等[16]研究結(jié)直腸癌p53表達(dá)與淋巴結(jié)中心增生(GH)關(guān)系中發(fā)現(xiàn)p53強(qiáng)陽性表達(dá)組GH增生減弱,淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率高,預(yù)后差。Goh等[17]報(bào)道187例結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移組p53基因突變率為70%,而無轉(zhuǎn)移組為43%。認(rèn)為p53基因突變與結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移潛能有關(guān)。Yamagnchi等[18]報(bào)道p53表達(dá)與結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移有關(guān)。在Dukes’c期中p53陽性患者5年生存率低于p53陰性組。因而認(rèn)為這可能與p53陽性者有較高的增殖活性有關(guān)。

而有些學(xué)者則認(rèn)為p53是否表達(dá)與結(jié)直腸癌預(yù)后無關(guān)。鄒揚(yáng)等[19]對307例結(jié)直腸癌標(biāo)本進(jìn)行檢測p53陽性表達(dá)57.98%,隨訪219例病人6~30個(gè)月,在p53表達(dá)陽性的腫瘤復(fù)發(fā)率為17.24%,p53表達(dá)陰性者復(fù)發(fā)率為15.56%,兩者比較差異無顯著性(P>0.05)。劉小方等[20]研究亦表明p53基因突變與患者性別、腫瘤大體類型、組織學(xué)分類、細(xì)胞分化、病理分期等均無明顯關(guān)系。鄧海軍等[21]采用PCR-SSCP和免疫組織化學(xué)方法,檢測68例直腸癌遠(yuǎn)側(cè)癌旁黏膜p53基因突變及p53蛋白表達(dá)情況,結(jié)果26.47%直腸癌遠(yuǎn)側(cè)癌旁黏膜存在p53基因突變,23.53%直腸癌遠(yuǎn)側(cè)癌旁黏膜存在p53蛋白表達(dá),而直腸癌遠(yuǎn)側(cè)癌旁黏膜p53基因突變及其蛋白表達(dá)與直腸癌臨床病理學(xué)特征無相關(guān)性。Gallego等[22]檢測了126例術(shù)后5年的患者,發(fā)現(xiàn)p53過度表達(dá)與預(yù)后無關(guān),與臨床病理上的變化不同,無論單因素分析還是多因素分析,p53表達(dá)與局部控制、無病生存或全組生存率在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無顯著相關(guān)(P值分別為0.91、0.18、0.17)。

惡性腫瘤預(yù)后與淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移有密切的聯(lián)系,結(jié)直腸癌也不例外。但是對于p53基因在結(jié)直腸癌發(fā)生淋巴道轉(zhuǎn)移過程中是否起作用,觀點(diǎn)亦不一致。Hayashi等[23]分析了120例結(jié)直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)的p53基因的突變情況及預(yù)后,術(shù)后隨診觀察中有40%~70%的p53陽性患者發(fā)生局部復(fù)發(fā)和區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,而p53陰性患者無一發(fā)生復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移。李強(qiáng)等[24]的研究表明p53的過度表達(dá)與大腸癌的分化程度、浸潤深度、腫瘤直徑無關(guān)(P>0.05),僅與其淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)(P<0.05)。Manguila等[25]則認(rèn)為p53表達(dá)與淋巴轉(zhuǎn)移無關(guān)。鄧昊等[26]用免疫組化法(D0-07)檢查結(jié)直腸癌標(biāo)本74例,經(jīng)溶脂法檢查淋巴結(jié)共3503枚,全組中31例有p53過度表達(dá),認(rèn)為p53過度表達(dá)與結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、微轉(zhuǎn)移程度無明顯相關(guān)性。

p53基因治療結(jié)直腸癌

由于p53基因突變率高,恢復(fù)腫瘤細(xì)胞中的野生型p53(wt p53)的功能成為p53抑癌基因治療的首要途徑。大量體外培養(yǎng)細(xì)胞和動(dòng)物模型都證實(shí)了外源的wt p53導(dǎo)入后,腫瘤細(xì)胞增殖減慢,細(xì)胞發(fā)生凋亡,瘤體體積縮小,對放、化療藥物的敏感性增高。Okimoto等[27]經(jīng)肝動(dòng)脈給RCN-9結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移大鼠注入腺病毒介導(dǎo)的p53基因,48 h后,順鉑(3 mg/kg)被注入大鼠腹膜腔,一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞廣泛死亡,而肝功能沒有一點(diǎn)損害。Cook等[28]發(fā)現(xiàn),氧化亞氮能夠促進(jìn)p53依賴性細(xì)胞凋亡。通過轉(zhuǎn)移一氧化氮合酶基因到結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi),誘導(dǎo)一氧化氮生成,使得p53基因15位絲氨酸磷酸化增加,從而激活p53基因,顯著抑制腫瘤生長。目前結(jié)直腸癌基因治療已經(jīng)從基礎(chǔ)理論階段進(jìn)入臨床試驗(yàn),而選擇安全有效的轉(zhuǎn)移載體是關(guān)鍵。目前國內(nèi)外研究最多,發(fā)展最快的是以腺病毒和脂質(zhì)體為載體。用重組腺病毒介導(dǎo)的p53基因治療腫瘤,能夠誘導(dǎo)腫瘤內(nèi)部野生型p53基因,從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。利用p53基因治療腫瘤臨床試驗(yàn)已經(jīng)開展,初步結(jié)果已經(jīng)證明直接瘤內(nèi)注射這類載體的安全性,并且證實(shí)即使在機(jī)體內(nèi)出現(xiàn)抗腺病毒免疫反應(yīng)時(shí)p53基因也能夠表達(dá)。Ⅰ期臨床試驗(yàn)已經(jīng)評估了經(jīng)肝動(dòng)脈一次性給予腺病毒介導(dǎo)的p53基因治療結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的安全性和有效性。最大劑量達(dá)到2.5×1012病毒顆粒時(shí)患者仍然可以耐受,副作用是患者出現(xiàn)類似流行性感冒的癥狀。16例患者中4例出現(xiàn)一過性的轉(zhuǎn)氨酶升高[29]

綜上所述,影響結(jié)直腸癌預(yù)后的因素是復(fù)雜的,p53基因突變或高表達(dá)也許只是其中的一個(gè)方面,況且p53基因突變又是突變位點(diǎn)多、范圍廣,p53基因?qū)Y(jié)直腸癌淋巴道轉(zhuǎn)移及預(yù)后的價(jià)值目前尚有爭議,有關(guān)p53基因?qū)τ诮Y(jié)直腸癌預(yù)后的影響有待更深入的研究。

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(收稿日期:2008-07-14 修回日期:2008-11-24)

(編輯:梁明佩)

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