抑癌基因PTEN與皮膚疾病

第10號染色體同源丟失性磷酸酶張力蛋白基因（Phosphatase and tension homologue deleted on chromosome ten，PTEN） 作為一個腫瘤抑制基因，其編碼的蛋白具有雙重磷酸酶活性，在細胞的生長、凋亡、分化、粘附、遷移等許多生理、病理過程中發揮重要調控作用。研究表明， PTEN基因不僅參與細胞周期調控，而且調控細胞的正常生長與發育，具有廣泛的生物學功能。目前，發現PTEN在皮膚疾病中也有重要的作用和意義，本文就近年來PTEN在皮膚疾病中的作用和意義做一綜述。

1 PTEN的基因結構

PTEN是一個高度保守的基因，研究發現[1]，人、鼠和狗的PTEN 蛋白有99.75%同源性，表明PTEN在細胞生命中起重要作用。PTEN基因定位于第10號染色體的q23.3 區，其內含有9個外顯子和8個內含子，基因全長200kb，RNA大小為5.5kb[2-3]。PTEN的cDNA有一個長的5′端非翻譯區，其中含有CGG重復的多個序列，因此學者們推測，可以通過對該區域的甲基化而下調PTEN的mRNA表達量，從而在RNA水平調控PTEN蛋白表達量。PTEN具有磷酸酪氨酸磷酸酶（PIP）和雙重特異性磷酸酶（DSP）的活性。由于PTEN蛋白與酪氨酸磷酸酯酶有相同的功能區，因此，被認為是一種腫瘤抑制基因。PTEN結構主要包含有N-端、C-端，還有2個PEST同源結構域和1個PDZ結合基序。其中N末端功能區即磷酸酶結構域，其活性位點是突變熱點[4]；PEST同源結構域有助于蛋白折疊，對于維持蛋白穩定性起重要作用，PEST同源結構域的缺失將導致PTEN的降解速度加快；PDZ結合基序可與PDZ蛋白相互作用，可增強PTEN的磷酸酶活性，增強PTEN信號的轉導效率，對PTEN的定位以及與別的蛋白質的相互作用有促進作用，其突變可逆轉PTEN的表型，影響突變體的穩定性和磷酸酶活性[5-8]。

2 PTEN的功能

2.1 調控細胞周期或誘導細胞凋亡機制：PTEN對細胞周期的調控，主要是將細胞阻滯于G1期，從而抑制細胞的生長。Furnari和Li等[9-10]研究發現將野生型PTEN基因轉染到發生了PTEN突變的膠質母細胞瘤的細胞系中，細胞明顯阻滯于G1期，腫瘤細胞生長受到明顯的抑制；而對于未發生PTEN突變的膠質母細胞瘤細胞系，提高PTEN的表達并不能抑制腫瘤細胞的生長。對于PTEN這種可以選擇性抑制發生PTEN突變的細胞生長的現象，目前并沒有更進一步的研究，學者們推測，導致這一現象的原因有：①在正常表達PTEN的細胞中，PTEN本底水平較高，其對下游信號通路的抑制已經達到閾值，進一步導入外源性的PTEN，并不能提高其抑制作用；②導入的外源性PTEN可能會抑制內源性PTEN的功能，從而抵消PTEN對下游信號的抑制。上述推測仍需進一步的實驗研究去證明，PTEN基因調控細胞生長的另一重要功能是促進細胞的凋亡，但其機制尚未完全明了。

2.2 抑制細胞的趨化、遷移、聚集和黏附：局部粘著斑激酶（ FocalAdhesion Kinase，FAK），是一種酪氨酸激酶，在腫瘤細胞的粘附、浸潤、轉移過程中起著重要的調控作用，PTEN可阻斷FAK的表達，從而抑制腫瘤細胞侵襲轉移。Schneider等[11]把PTEN導入缺失PTEN的腎細胞癌細胞（ccRCC）中，發現細胞生長、侵襲、轉移受到抑制，并證實PTEN這一效應與其脂質磷酸酶活性受抑制有關。

2.3 參與調控血管的生成：PTEN調控血管生成主要與VEGF有關。研究表明[12]，腫瘤細胞中，PTEN的突變，能上調VEGF啟動子活性，增加VEGF mRNA的表達，導致血管內皮生長因子（VEGF）的上調，從而引起血管內皮細胞增殖加快，促進血管生成；PTEN參與血管調控的另一重要途徑是抑制低氧誘導因子（HIF-1）的表達和活性，并降低其穩定性[13]。

2.4 參與胚胎的正常發育：普遍認為，PTEN基因的突變可以引發多種常染色體顯性遺傳腫瘤綜合征，最典型的有Cowden病、Lhermitte-Duclos病和Bannayan-Zonana綜合征[14]。通過構建PTEN突變的鼠胚胎干細胞系，在胚胎的形成過程中發現，胚胎無法正常發育，早期即出現胚胎死亡；而由PTEN雜合性突變的胚胎干細胞發育形成的小鼠，出現了Cowden病癥、Lhermitte-Duclos 病癥和Bannayan-Zonana 綜合征的部分臨床特點，上述研究結果證實了PTEN在胚胎正常發育過程的重要性[15]。

3 PTEN的信號轉導途徑

3.1 PTEN負調控PI3K/AKT信號通路：PI3K/AKT信號通路在細胞存活和凋亡中起重要作用。PI3K即磷脂酰肌醇-3激酶，可激活PIP3，使之結構改變并遷移至細胞膜，使AKT的絲氨酸-473、蘇氨酸-308位點發生磷酸化，激活絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）。

3.2 PTEN負調控ERK信號途徑：細胞外信號調節激酶（ERK） 是一種絲裂原活化蛋白，其下游經典通路為RPTK-ras-raf-MEK1/2-ERK1/2，在細胞轉化和調控中起重要作用，這一通路的持續激活表達還與細胞遷移有關。PTEN能夠有效地抑制ERK激活，從而對ERK信號途徑起負調節作用[16]。研究表明[17]，PTEN可抑制Shc的磷酸化和Ras的活性，阻滯Grb相關結合蛋白（Gab）與Shc結合，從而終止了其下游ERK信號的傳導； PTEN還可以調節胰島素受體21 （IRS21） 的磷酸化水平，進一步下調MAPK的磷酸化，阻滯細胞周期和抑制細胞的轉分化。

3.3 PTEN抑制FAK信號通路：FAK是整合素通路的關鍵因子，定位于細胞膜，主要功能為介導跨膜信號轉導，它的抑制可引起失巢性凋亡，另外，FAK在腫瘤的黏附、侵襲、轉移和擴散的調控中起重要作用。PTEN使FAK去磷酸化，下調P130C，負調控整合素信號的轉導，從而抑制細胞骨架的形成以及腫瘤細胞遷移[18]。PTEN也可通過使FAK去磷酸化來抑制PI3K的活性，從而抑制PI3K/PKB通路。

3.4 對其他信號通路的調控：原癌蛋白核轉錄因子kB （NF-κB）是一個轉錄因子蛋白家族。正常情況下，NF-κB與IκB結合，以無活性的復合體形式存在于胞漿中，外界的刺激信號可以將IκB磷酸化，使NF-κB暴露核定位位點，游離的NF-κB迅速移位到細胞核，與特異性κB序列結合，誘導相關基因轉錄。PTEN是IkB激酶的拮抗劑，能夠減少IkB的降解，使NF-κB牢固結合于NF-κB-IκB復合物，負調控NF-κB通路引起的腫瘤細胞增殖和凋亡逃逸[16]。哺乳動物雷帕霉素靶分子（mTOR）是調節細胞周期蛋白合成的重要因子，PTEN能抑制FRAP（FKBP rapamycin associated protein） /mTOR信號通路，PTEN的缺失可引起mTOR活化，導致腫瘤的形成、發展。

4 PTEN與皮膚疾病的關系

4.1 PTEN與病理性瘢痕及瘢痕癌：PTEN在病理性瘢痕中的研究尚處于起步階段，郭亮等[19]研究發現，PTEN在增生性瘢痕組織以及皮膚成纖維細胞中呈陰性或弱陽性表達，較正常皮膚中低，過表達PTEN能顯著抑制增生性瘢痕成纖維細胞的增殖，誘導其凋亡，提示PTEN可能參與了增生性瘢痕的形成。皮膚瘢痕癌是指在皮膚瘢痕基礎上的癌變，國內的王娟等[20]發現，PTEN在皮膚瘢痕癌組織、瘢痕上皮組織中呈陰性或弱陽性表達，而在正常皮膚表皮呈強陽性表達，提示PTEN可能參與了增生性瘢痕及皮膚瘢痕癌的形成。PTEN的失表達與皮膚瘢痕癌變發生、發展有相關性。

4.2 PTEN與系統性硬化癥：系統性硬化癥（fibrotic autoimmune disease diffuse systemic sclerosis，dSSc）是一種以皮膚硬化為特征的疾病，臨床上以局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化為特征，并累及心、肺、腎、消化道等內臟器官，其病變特點是膠原增生，炎癥細胞浸潤等，Parapuram等[21]研究發現，PTEN在dSSc成纖維細胞中的表達低于正常皮膚，推測PTEN可能是dSSc形成過程的一個重要調控因子，進一步研究發現，因為膠原的過度增殖，PTEN基因敲除大鼠的皮膚厚度是正常大鼠的3倍，在PTEN基因敲除鼠中，AKT磷酸化水平升高，從而導致CTGF的分泌增加，過表達PTEN的dSSc 成纖維細胞中I型膠原分泌減少。

4.3 PTEN與皮膚基底細胞癌（BCC）：PTEN功能的缺失可能對通過激活Shh信號形成皮膚基底細胞癌非常關鍵。皮膚基底細胞癌，在分子水平上的特點是Shh信號的異常活化，通常是因為Ptc或者Smo基因的突變[22]，或Shh信號通路的超激活引起。有趣的是PTEN對Shh信號來說可能很關鍵。近期的研究顯示，通過控制PKA介導GLI滅活[23]，PI3K/AKT激活對Shh信號必不可少。盡管很少有人知道，在皮膚基底細胞癌中PTEN功能的喪失會上調PI3K/AKT通路，以激發甚至是很低水平的配體依賴或配體獨立的，由hedgehog信號通路組成突變引起的Shh信號。

4.4 PTEN與鱗狀細胞癌（SCC）：PTEN基因對鱗狀細胞癌抑制的關鍵作用已經在人類和老鼠中得到證實。PTEN基因對鱗狀細胞癌的腫瘤抑制功能也已經在考登氏癥患者身上體現出來。研究發現，紫外A波段光（315-400nm）引起的小鼠的皮膚鱗狀細胞癌與PTEN基因表達水平的下降有關[24]。PTEN基因的體細胞突變、缺失，或啟動子甲基化并沒有在人類皮膚的鱗狀細胞癌中發現。因此，還存在著其他的調節機制，包括蛋白質的失活和（或）表觀基因沉默。免疫組織化學的研究顯示PTEN的陽性反應明顯局限于乳突淋瘤的分化區域和大部分鱗狀細胞瘤樣本的分化區域，而PTEN在鱗狀細胞癌的非分化浸潤區中不染色，這意味著PTEN基因在腫瘤不同部位中的表達定位代表著小白鼠皮膚癌變的不同階段[25]。

4.5 PTEN與黑素瘤：許多研究也表明，PTEN在皮膚黑素瘤中起到了顯著作用[26]。PTEN的失活有可能發生在黑素發展的晚期，而不是早期，并且PTEN的表達從核優勢向細胞質優勢的易位發生在黑素細胞轉變到原始黑素瘤細胞再到惡性黑素瘤。Guldberg等[27]研究35例原代惡性黑素瘤細胞株中PTEN基因的丟失或突變方式及表達水平，發現26%為部分或完全同源性丟失， 17%為合并第2個等位基因的突變，在已建立原代細胞株的腫瘤標本和攜帶同一錯義突變個體兩個不同轉移特性的細胞中也可檢測到突變。結果提示惡性黑素瘤PTEN基因等基因丟失或突變所致的功能異常，可能與其病理發生和發展的機制有關。

4.6 PTEN與鮑溫病（ Bowen病）：Bowen病的發病原因尚不清楚，有學者認為與日光損害及抑癌基因蛋白的突變而導致上皮細胞非典型增生有關。楊建峰等[28]采用免疫組化SP法檢測30例Bowen病組織和20例正常皮膚組織中PTEN的表達， 30例Bowen病組織中PTEN表達下調（P<0.001），PTEN的表達呈負相關（P<0.001），說明PTEN異常低表達可能與Bowen病的發病有關。

5 展望

PTEN具有廣泛的生物學功能，是復雜的細胞信號網絡的一個重要“節點”， 參與多種信號通路的調控，在調節細胞增殖、凋亡中發揮著不可替代的作用。雖然已經證實，PTEN在多種腫瘤中存在異常，并與腫瘤的發生發展以及預后存在相關性，但PTEN在皮膚疾病中的精確作用點、作用機制以及與其他基因關系還需深入研究。

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