前列腺癌進展的相關基因分子變化

陳 靖(綜述)，牛遠杰(審校)

(天津醫科大學第二醫院泌尿外科，天津300211)

前列腺癌是美國發病率很高的腫瘤，其病死率僅次于肺癌。我國前列腺癌發病率雖不及西方國家，但近年來，隨著生活方式的改變及人口的老齡化前列腺癌呈明顯上升趨勢［1］。目前，前列腺癌的臨床研究進展已涉及許多方面，并且已深入到腫瘤細胞的分子水平，現就染色體畸變、原癌基因、抑癌基因等方面對前列腺癌相關基因的分子生物學進展予以綜述。

1 染色體畸變的發生機制

染色體畸變是指染色體結構和數目的異常改變。染色體結構異常通常包括缺失、重復、倒位、易位等。染色體數目變異包括整倍體和非整倍體變化。腫瘤惡化過程中的一個普遍規律是:染色體畸變隨腫瘤惡化會不斷增加。染色體的缺失和獲得在前列腺癌染色體畸變中發生率最高，最顯著的特點是8p染色體的缺失和8q染色體的獲得。Steiner等［2］的研究結果證實了這一理論:由于8p染色體缺失而丟失的基因和8q染色體獲得而擴增的基因，對前列腺癌由T2發展到T3級起了重要作用。在8p染色體上由于擴增而可能對前列腺癌發展起作用的基因包括8q24上的原癌基因c-myc、前列腺干細胞抗原基因和8q23上的真核翻譯起始因子3的p40亞基基因。在前列腺癌發展的后期階段，8p染色體的缺失和8q染色體的獲得繼續占主導地位，是該期最明顯的特點。

2 原癌基因的形成和激活

原癌基因是指調控細胞生長和增殖的正常基因，由于多種原因發生突變后轉化為致癌的基因。上述正常基因是維持機體正常生命活動所必需的，穩定性高。當原癌基因的相關區域發生變異，基因產物增多或活性增強時，可使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。

2.1 Bcl-2 Bcl-2 基因抑制應激狀態下細胞凋亡的發生，而促進相應細胞的存活［3］。Bcl-2常表達在造血細胞的前體細胞中，而在細胞分化過程中及終末細胞中就不再表達。Bcl-2見于多種分化的上皮細胞中，且都集中在干細胞及細胞增殖區表達。Bcl-2蛋白的兩個定點突變區BH1和BH2對Bcl-2與Bax的結合十分重要，而Bax是Bcl-2家族的一員，它能促進細胞死亡，并且它與Bcl-2的相互作用對調節細胞凋亡也是必需的［4］。Bcl-2基因的過度表達會導致前列腺癌患者短生存期的縮短［5］。而進一步的研究表明，雄激素阻斷治療可以導致在前列腺癌中Bcl-2基因的增強表達［4］。

2.2 Met基因 Met基因是用化學致癌劑甲基硝基亞硝基胍處理人成骨肉瘤細胞系所激活的一種原癌基因［3］。Met具有經典的信號肽序列，編碼一種受體樣的蛋白質分子，包括3個具有酪氨酸激酶位點的結構域:細胞內、細胞外和跨膜的結構域。有研究表明［6］，Met基因的表達水平隨著前列腺癌的臨床進展而逐漸升高，在前列腺癌的上皮內瘤、潛伏期、臨床期以及轉移期中的表達水平分別為36%(8p22)、33%(5p15)、81%(17p21)和 100%(7p7)。同時，較前列腺癌伴淋巴結轉移者，前列腺癌伴骨轉移者的Met基因表達水平明顯升高［7］。因此，抑制Met基因的表達可能是治療前列腺癌的一種可行的方法［8］。行體外及動物實驗后發現，轉染表達Met基因核酸酶的腺病毒后，PC32LN4前列腺癌細胞系的Met表達水平明顯下降，接種裸鼠后腫瘤生長和淋巴結轉移受到顯著抑制［9］。

2.3 Ras基因 Ras基因是應用腫瘤細胞基因組轉導小鼠成纖維細胞并使其在裸小鼠體內形成瘤灶，從而篩選克隆出的原癌基因。作為一種G結合蛋白，Ras蛋白在正常細胞的惡性轉化過程中的作用機制非常復雜。Ras基因的突變及其編碼產物，可以抑制細胞程序化死亡，誘導生長因子促進細胞分裂增殖。Ras蛋白各類型突變分子間的相互作用，也是誘導正常細胞發生惡變的重要機制。Ras蛋白表達水平受各種因素調節，血清生長因子是其中一種重要的因素。有文獻表明［10］，Ras在前列腺癌組織中的表達水平明顯高于前列腺增生組織，并且Ras表達水平越高，前列腺癌組織分化越差，5年生存率也越低。

2.4 Fos基因 Fos基因編碼的蛋白借助其蛋白質分子結構中的亮氨酸拉鏈結構，形成二聚體形式即轉錄激活因子蛋白。而轉錄激活因子蛋白的活性與腫瘤的發生、發展有密切關系，腫瘤細胞中轉錄激活因子蛋白水平較正常細胞顯著升高。在正常前列腺組織、前列腺增生組織以及進展期前列腺癌組織中，Fos基因的表達水平依次增高［11］。用上皮生長因子處理雄激素受體(androgen receptor，AR)陽性的前列腺癌細胞系LNCaP后，Fos基因的表達升高，再加入簇集蛋白后，Fos蛋白水平顯著下調，這提示簇集蛋白對LNCaP細胞系的抗增殖作用可能是通過下調Fos基因的表達水平實現的［12］。

2.5 Myc基因 Myc基因參與調控正常細胞的增殖、轉化及分化。它在非轉化正常細胞中的表達依賴于生長因子，是調節細胞周期變化的關鍵因素。有報道認為，實體瘤中Myc基因的擴增與過度表達，以及同時伴有的人類表皮生長因子受體22的產生與預后不良密切相關。在隨訪中發展為前列腺癌的前列腺上皮內瘤其Myc基因的表達陽性率為69%，而沒有發展為前列腺癌的前列腺上皮內瘤其Myc基因的表達陽性率只有36%［13］。在雄激素依賴性和非依賴性前列腺癌中，Myc基因表達水平的升高都能促進腫瘤的生長［14］。反義，Myc AVI-4126在動物體內可顯著抑制腫瘤生長、促進前列腺癌細胞凋亡，并證明在臨床ⅠⅡ期試驗中其沒有嚴重的毒性反應［15］。

除上述五種前列腺癌原癌基因以外，原癌基因ERG、ETV21、LRP16、Sis、Neu、c-met、c-myc 和 PTI21等可能在前列腺癌發生、發展中發揮一定的作用［4］。

3 抑癌基因的失活

抑癌基因是一類調控細胞生長抑制腫瘤表型表達的基因，編碼對腫瘤形成起抑制作用的蛋白質。正常情況下負責控制細胞生長和增殖，而當這些基因不能表達，或者當其產物失去活性時，可導致細胞癌變。

3.1 p53基因 p53基因通過特定的轉錄調節作用，抑制細胞增殖從而促進其凋亡［3］，主要是通過轉錄p21等基因而起作用。p21對多種細胞周期素依賴的細胞周期依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)均有抑制作用，而CDK被抑制就不能使視網膜母細胞瘤(retinoblastoma，Rb)基因蛋白磷酸化，從而使細胞周期抑制在G1期。p53基因的錯義突變是導致其功能喪失的主要原因。Downing等［16］發現，在局限于前列腺的T1和T2級前列腺癌臨床標本中有32%的p53基因突變，在T1～T3級前列腺癌臨床標本中有30%～35%的p53基因畸變，而在發生骨轉移的前列腺癌臨床標本中有70%的p53基因突變。這些結果表明，p53基因的突變在前列腺癌的發展后期也起了重要作用。除突變外，p53基因功能失活原因還有許多，相關機制需要進一步研究。

3.2 Rb蛋白 Rb和轉錄因子E2F結合，通過抑制其活性而使細胞停滯在G1期，達到抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡的效果［3］。而Rb基因的磷酸化，使轉錄因子E2F解離下來，促使DNA合成相關酶的轉錄啟動，使細胞從G1期進入S期，引起細胞增殖。有研究表明［17］，從雄激素阻斷治療前到治療后復發的過程中，Rb基因功能的喪失比例從13%上升到36%。

3.3 CDKN2基因 通過調節Rb蛋白磷酸化狀態，CDKN2基因編碼細胞周期素依賴性激酶抑制物CDKN2［3］。CDKN2通過降低 Rb蛋白的磷酸化程度，使細胞在增殖過程的G1檢測點滯留，從而抑制細胞增殖。與正常組織相似，在前列腺良性增生組織中沒有CDKN2D mRNA表達下降，但在沒有治療的前列腺癌組織中卻有43%的CDKN2D mRNA顯著下降［18］。

3.4 細胞凋亡抑制因子 細胞凋亡抑制因子是凋亡的誘導因子。Diaz等［19］分別研究了10例前列腺良性增生和局限于前列腺的高低病級前列腺癌標本，以及6例已發生轉移的前列腺癌標本，結果表明，細胞凋亡抑制因子蛋白在所有的局限于前列腺的前列腺癌標本中有表達，但表達水平與病理級別呈負相關。與前列腺良性增生相比，已轉移的前列腺癌標本中，細胞凋亡抑制因子的表達水平顯著下降。

3.5 其他基因 有報道指出［20］，在局部前列腺癌中四硝酸戊四醇(酯)的失活與腫瘤血管生成有關。另外，對于早期被發現的腫瘤轉移抑制基因KAI1，可以在雄激素非依賴性表型的患者中觀察到相關蛋白表達的下調。對于另一個重要的腫瘤轉移抑制基因CD44，隨著前列腺癌的發展，可以發現其蛋白表達的下降。最近在12號染色體上又發現一個新的腫瘤轉移抑制基因［21］。

4 其他基因的影響

4.1 AR基因的影響 AR基因位于Xq11-12，是細胞核受體超家族中的成員之一，其編碼蛋白是一個配體激活的轉錄因子。其在第一個外顯子上有一個三核苷酸重復序列，長的三核苷酸重復序列的作用是抑制AR的轉錄激活作用。在前列腺癌組織中，有報道發現AR基因發生了多種異常，包括基因突變、基因擴增、蛋白質過表達以及功能異常等。幾乎所有臨床前列腺癌標本中都有AR蛋白表達，雖然未發現血清雄激素水平與疾病的發病率有相關性，但與原發癌相比，晚期激素非依賴型癌標本中AR表達水平更高［22］。目前，雖然在體細胞中雄激素導致的AR轉錄激活的精確機制仍未完全清楚，但相關研究表明AR有望成為前列腺癌治療的新靶點。

4.2 端粒酶的激活 端粒酶的激活在前列腺癌發生中起重要作用，其激活時間越晚將會引起越多染色體和基因的變異，導致惡性程度越高的腫瘤表型出現。因為在體細胞中單獨激活端粒酶不能引起細胞轉化，所以端粒酶本身不是原癌基因。只有同時導入端粒酶、H-ras、SV40的大T抗原時，才能使細胞發生轉化形成腫瘤［23］。Kim 等［24］發現，在正常前列腺、前列腺癌旁的正常前列腺、前列腺良性增生、前列腺上皮細胞內瘤和前列腺癌中，有端粒酶活性的比率分別為4%、18%、32%、46%、81%。

4.3 維生素 D的抑制作用 Zhao等［25］的工作表明，維生素D在體外可以顯著抑制前列腺癌細胞系LNCaP的生長，對PC-3細胞系的生長有中等程度的抑制。其相關機制可解釋為:當維生素D與核受體結合后形成維生素D受體，通過一定作用啟動或抑制靶基因的轉錄［3］。

5 結語

和大多數腫瘤發展一樣，前列腺癌的發生、發展是一個涉及多基因的過程。目前臨床上的焦點和熱點是前列腺癌的預防、確診和雄激素抵抗性前列腺癌的治療。隨著分子生物學理論和技術的發展，將會有更多的基因及它們之間的網絡聯系機制被闡釋，為臨床上前列腺癌的研究提供新的理論、技術和方向。

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