腫瘤替代組織端粒長度與消化系統(tǒng)腫瘤

蔡 敏 李 力 王 睿 王 斌 程烽濤*

上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院消化內(nèi)科1(200090) 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院2 復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院消化內(nèi)科3

一、概述

端粒是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，由特定的DNA重復(fù)序列和端粒結(jié)合蛋白組成。端粒形成保護(hù)染色體的“帽子”結(jié)構(gòu)，防止染色體末端融合、降解以及染色體異常重組等，并可補(bǔ)償滯后鏈5’端在消除RNA引物后造成的空缺，從而維持染色體的穩(wěn)定性和完整性［1］。端粒長度是靠端粒酶將TTAGGG重復(fù)序列添加至染色體末端維持的，而DNA復(fù)制過程中染色體3’端進(jìn)行不完全復(fù)制，因此端粒長度會隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增加而逐漸縮短［2］。此外，氧化應(yīng)激、慢性炎癥以及端粒結(jié)合蛋白的缺失同樣會導(dǎo)致端粒縮短［3］。當(dāng)端粒縮短至一定程度時(shí)可激活抑癌基因Rb、p53，誘發(fā)細(xì)胞衰老或凋亡，或?qū)е氯旧w穩(wěn)定性下降，發(fā)生染色體降解或末端融合，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生［4，5］。因此，端粒長度已成為一種潛在的腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

近年來，我國消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)病率不斷升高。盡管內(nèi)鏡技術(shù)的發(fā)展使胃、腸腫瘤的早期診斷取得了較大進(jìn)步，但仍有較多患者就診時(shí)已處于中晚期，失去手術(shù)根治的機(jī)會。現(xiàn)有的腫瘤篩查手段較少，內(nèi)鏡檢查因患者依從性較差且易產(chǎn)生操作相關(guān)損傷，在腫瘤篩查中的應(yīng)用受限。因此探索可靠的診斷早期消化道腫瘤的手段尤為重要。

腫瘤組織多在患者診斷、治療后才能獲得，取材對患者的創(chuàng)傷性大，且治療可能會影響組織的端粒長度，因此檢測腫瘤組織端粒長度預(yù)測腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值有限［6］。與腫瘤組織相比，腫瘤替代組織如外周血細(xì)胞、唾液、口腔細(xì)胞等易于獲得、費(fèi)用低、對患者創(chuàng)傷性小，且避免了腫瘤異質(zhì)性、手術(shù)過程等多種因素對端粒長度的影響［7］。因此檢測腫瘤替代組織端粒長度有望成為腫瘤早期篩查的新手段。

二、腫瘤替代組織端粒長度與腫瘤

近年來關(guān)于腫瘤替代組織端粒長度與消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究日益增多，多數(shù)為回顧性或前瞻性病例對照研究，通過定量PCR(Q-PCR)、DNA印跡法或熒光原位雜交(FISH)等技術(shù)測定腫瘤替代組織的端粒長度。由于腫瘤本身可對外周血細(xì)胞產(chǎn)生免疫影響，且腫瘤患者外周血細(xì)胞端粒長度對治療預(yù)后有一定預(yù)測作用［8］，因此目前以外周血細(xì)胞作為腫瘤替代組織最為多見。

單一染色體上的端粒異常即可導(dǎo)致染色體異常分離，因此端粒長度的維持和調(diào)節(jié)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，尤其在慢性炎癥情況下，端粒長度與腫瘤演進(jìn)過程密切相關(guān)［9］。諸多研究［10～12］顯示在胰腺癌、食管癌等消化系統(tǒng)腫瘤中，端粒縮短會增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Skinner等［10］的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)端粒長度處于4354～6520 bp范圍內(nèi)時(shí)，端粒縮短與胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)呈顯著負(fù)相關(guān)，且此范圍內(nèi)最短端粒對應(yīng)的胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)較最長端粒增加一倍。在食管癌中，端粒縮短是最早出現(xiàn)且最常見的變化。Risques等［11］的研究發(fā)現(xiàn)，排除年齡、吸煙、服用非甾體消炎藥(NSAID)等因素后，端粒縮短可顯著增加Barrett食管進(jìn)展為食管癌的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)證明在慢性炎癥情況下，端粒長度對腫瘤的發(fā)生具有預(yù)測性。Xing等［12］檢測了94 例食管癌患者染色體 17p、12q、2p、11q的端粒長度，結(jié)果顯示17p、12q端粒縮短顯著增加食管癌風(fēng)險(xiǎn)。對于其他消化系統(tǒng)腫瘤如胃癌、結(jié)直腸癌，亦均有研究［13-15］顯示，外周血細(xì)胞端粒縮短會增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。端粒縮短至臨界值后可導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定性增加，從而易引起基因突變積累、腫瘤抑制因子失活、腫瘤相關(guān)區(qū)域基因擴(kuò)增或缺失［16～18］。

然而，亦有研究［19，20］顯示，在肝癌、結(jié)直腸癌等消化系統(tǒng)腫瘤中，端粒延長與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。Oh等［19］的研究發(fā)現(xiàn)，晚期肝癌患者常發(fā)生端粒延長、端粒酶活性升高。長端粒、高活性端粒酶、有絲分裂高不穩(wěn)定性是肝癌患者不良預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志。Jones等［20］的研究認(rèn)為，既往研究顯示端粒縮短與結(jié)直腸癌具有相關(guān)性可能是由患者預(yù)后不良引起的，與腫瘤易感性無關(guān)。端粒延長誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的原因可能為腫瘤細(xì)胞的端粒縮短至臨界值時(shí)，觸發(fā)端粒酶或可選擇的端粒延遲機(jī)制，使端粒重復(fù)序列增加以穩(wěn)定端粒長度，從而導(dǎo)致細(xì)胞無限分裂，延緩細(xì)胞衰老和凋亡，增加了個(gè)體暴露于多種遺傳和環(huán)境危險(xiǎn)因子的概率，誘導(dǎo)機(jī)體遺傳物質(zhì)發(fā)生異常，促進(jìn)腫瘤生長和進(jìn)展［7，21，22］。

Cui等［23］的研究發(fā)現(xiàn)，外周血細(xì)胞端粒長度與結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)呈U型關(guān)系，即端粒縮短和延長均可增加其發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另一項(xiàng)關(guān)于胃癌的研究［24］顯示，端粒在胃癌早期階段縮短，在晚期階段延長，端粒縮短可誘導(dǎo)胃癌發(fā)生，端粒延長可促使胃癌侵襲和惡化。此外，有研究［6］報(bào)道端粒長度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)無相關(guān)性，這可能是由于端粒位于不能引起機(jī)體病理性改變的染色體所致。

三、研究結(jié)果差異性分析

Liu等［7］的研究顯示，端粒長度與腫瘤風(fēng)險(xiǎn)性的關(guān)系具有組織特異性。由上述研究中端粒長度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈U型關(guān)系可推斷，端粒長度與患者病情的發(fā)展階段具有一定相關(guān)性。研究［25］顯示，種族、性別、肥胖、激素、生活方式等因素均可造成端粒長度的差異。在回顧性研究中，端粒長度縮短與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的相關(guān)性，前瞻性研究中端粒長度縮短與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性較弱［15，26，27］。治療方法如化療、放療等亦可能會對患者端粒長度造成影響。對接受肝動脈栓塞化療(TACE)肝細(xì)胞癌患者的研究［8］顯示，外周血細(xì)胞端粒長度可作為預(yù)后指標(biāo)。其他治療方法對端粒長度的影響，以及端粒長度是否可預(yù)測疾病預(yù)后，仍需進(jìn)一步研究。此外，研究對象、樣本量、統(tǒng)計(jì)效力、研究方法等亦是不可忽視的因素［23，28，29］。

四、結(jié)語

綜上所述，端粒長度的變化導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定性增加參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。采用腫瘤替代組織檢測端粒長度的研究日益增多，但關(guān)于端粒長度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)性的研究結(jié)論不盡一致，其原因與研究對象、樣本量、研究方法、統(tǒng)計(jì)效力、腫瘤的發(fā)展階段等多種因素有關(guān)。目前認(rèn)為，端粒長度保持在適當(dāng)范圍內(nèi)可維持染色體的穩(wěn)定性，從而保護(hù)機(jī)體正常生理功能，防止腫瘤發(fā)生。

促進(jìn)腫瘤發(fā)生的端粒是否局限于特定染色體目前尚不清楚。現(xiàn)有研究是將所有染色體上的平均端粒長度作為檢測指標(biāo)，此可能會模糊最短端粒的影響，今后對端粒長度的研究需考慮該方面的問題。此外，亟需進(jìn)行大型前瞻性研究以評估特定腫瘤的端粒長度變化及其與治療方式的關(guān)系，以更好地明確腫瘤替代組織端粒長度與腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性，為端粒長度成為一種可靠、高效地預(yù)測腫瘤風(fēng)險(xiǎn)性或預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo)提供有力證據(jù)。

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