色素上皮衍生因子與宮頸癌的研究進(jìn)展

劉程程綜述，葉紅審校

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000)

·綜述·

色素上皮衍生因子與宮頸癌的研究進(jìn)展

劉程程綜述，葉紅審校

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000)

色素上皮衍性因子(Pigment epithelium-derived factor，PEDF)是一種可溶性的糖蛋白在正常組織中的存在，屬于絲氨酸蛋白酶抑制超家族成員，并具有高度保守的序列和分子結(jié)構(gòu)，不僅對(duì)神經(jīng)有豐富的營養(yǎng)作用，而且對(duì)新生血管有抑制作用。近年來，PEDF在實(shí)體腫瘤中抗血管生成作用逐漸引起重視，多項(xiàng)研究表明PEDF具有抑制腫瘤血管生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化、凋亡和抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移。本文就PEDF結(jié)構(gòu)與功能和子宮頸癌的關(guān)系做一綜述，為尋找子宮頸癌基因治療的新靶點(diǎn)提供線索。

色素上皮源性因子；宮頸癌；基因

宮頸癌(Cervical cancer)又稱宮頸浸潤癌(Invasive carcinoma of cervix uteri，ICC)，在全球女性惡性腫瘤中宮頸癌的發(fā)病率僅次于乳腺癌和結(jié)直腸癌，位居第3位，是全球婦女中僅次于乳腺癌的第二常見惡性腫瘤，在發(fā)展中國家婦女中其發(fā)病率則在惡性腫瘤中排第一位[1]。其發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，受多種癌基因及細(xì)胞因子的調(diào)控。目前子宮頸癌治療通常僅限于手術(shù)、放療和/或化療。但宮頸癌放療后仍易短期內(nèi)復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，且對(duì)化療又不敏感，故預(yù)后不良。化療和放療在治療的同時(shí)亦帶來嚴(yán)重的副作用[2]。雖然在早期的預(yù)后診斷和治療是有希望的，但非侵入性成功治療晚期宮頸癌的方法尚未被發(fā)現(xiàn)。所以尋找新的藥物治療宮頸癌是必要的[3]。然而，近年來，研究其他類型的癌癥已顯示出使用抗血管生成化合物來治療宮頸癌是大有希望的。

血管的新生在血管中是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。雖然這在生理?xiàng)l件下是一個(gè)必不可少的過程，如傷口的愈合，它也可能與炎癥息息相關(guān)，如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、中風(fēng)和心血管疾病[4]。此外，也有研究表明其與眼睛在病理?xiàng)l件下有關(guān)，如糖尿病性視網(wǎng)膜[5]、缺血[6]，還有與年齡有關(guān)的黃斑性病變[7]。更有研究表明血管的新生在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中密不可分[8]。現(xiàn)今，能夠抑制新生血管生長的因子已成為腫瘤治療的焦點(diǎn)。

血管的生成調(diào)控涉及促血管生成之間的相互平衡因素的影響，例如，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和抗血管生成因子色素上皮衍生因子(PEDF)。在傷口愈合的過程或其中一個(gè)上述的病理狀態(tài)的刺激下，促血管形成因子的表達(dá)上調(diào)與抗血管生成因子表達(dá)下調(diào)的共同作用，在不干擾已生成的血管的條件下促進(jìn)新的血管生成[9]。

1 PEDF的結(jié)構(gòu)和發(fā)現(xiàn)

PEDF是絲氨酸蛋白酶超家族的成員,具有高度保守的序列和分子結(jié)構(gòu)，它屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑的一種[10]。PEDF是1989年Tombran-Tink等[11]第一次在人體視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)和提取的一種新的神經(jīng)營養(yǎng)因子，它可誘導(dǎo)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞向成熟的神經(jīng)元分化。多項(xiàng)研究表明PEDF已經(jīng)在大多數(shù)組織中有表達(dá)[8]。它是多肽鏈由418個(gè)氨基酸殘基組成，分子量是4 613 kD，糖基化后其分子量為50 kD[12]。人類的PEDF蛋白編碼基因位于人第17號(hào)染色體的短臂末端，它的分子量是50 000 kD，分子半徑13.05 nm，在氨基末端有一個(gè)信號(hào)肽和一個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，和一個(gè)開始于21號(hào)氨基酸的氨基末端的前體多肽。更為重要的是PEDF有兩個(gè)肽段34個(gè)氨基酸(Asp44、Asn77)和44個(gè)氨基酸(Val78、Thr121)分別是抗血管新生和神經(jīng)營養(yǎng)的部位[13]。

2 PEDF的功能與分布

近年來研究發(fā)現(xiàn)：PEDF具有能夠抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移以及誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞細(xì)胞凋亡的功能[14-15]。由于它的發(fā)現(xiàn)，PEDF作為神經(jīng)營養(yǎng)和抗血管生成的作用已被明確認(rèn)可[16-17]。已有研究確定PEDF具有廣泛的功能，包括免疫調(diào)控[18-19]、抗肝纖維化和氧化應(yīng)激的保護(hù)作用[20-21]。相較于其他的抗血管生成因子如血管抑素和內(nèi)皮抑素，PEDF已被證明其抗血管生成活性是最有力的。PEDF的主要來源是肝臟，它是在體外培養(yǎng)的人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE）分泌的產(chǎn)物中研究發(fā)現(xiàn)的。PEDF在眼球內(nèi)主要表現(xiàn)在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、角膜、睫狀體上皮、玻璃體和房水中[22]。人類除了胎兒和成人眼部的組織外，還可在大腦在內(nèi)的多種組織中都可有色素上皮衍生因子的轉(zhuǎn)錄[23]，包括造骨細(xì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等。PEDF在這些組織可以發(fā)揮重要的生理功能。

3 PEDF與腫瘤

近年來，研究表明，PEDF具有抗腫瘤特性主要是通過防止血管生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化，并啟動(dòng)細(xì)胞凋亡[24-25]。研究表明，PEDF在治療腫瘤方面是一個(gè)具有明顯優(yōu)勢(shì)和潛力的治療劑，因?yàn)樗哂兄苯俞槍?duì)腫瘤組織的能力并且并不影響周圍的健康組織和血管。此外，當(dāng)單獨(dú)使用PEDF時(shí)，不僅觀察到腫瘤的血管生成減少，并且對(duì)于腫瘤細(xì)胞有促使其凋亡和分化的作用[26]。

初步研究提出PEDF可以間接作用于目標(biāo)腫瘤，隨著對(duì)PEDF深入研究，人們已經(jīng)把眼光發(fā)展到使用PEDF作為抗血管生成治療腫瘤的候選藥物。雖然有人進(jìn)行了使用外源性PEDF在治療癌癥的研究，但PEDF在體內(nèi)如何作用于腫瘤細(xì)胞的進(jìn)展和/或治療中的作用尚未完全明確。從首次報(bào)道PEDF在體外對(duì)肺癌的治療起，許多人開始在多種癌癥中研究探討了PEDF的作用，包括胰腺癌[27]、黑色素瘤[28]、前列腺癌[29-30]、卵巢癌[31]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[32]和骨肉瘤[33-34]。

4 PEDF與宮頸癌

多項(xiàng)研究表明了PEDF對(duì)癌癥治療的應(yīng)用價(jià)值，但鮮少有使用PEDF治療宮頸癌的研究。在這個(gè)問題上Yang等[35]檢查了宮頸癌組織中PEDF的表達(dá)，他們發(fā)現(xiàn)，在正常宮頸上皮細(xì)胞中PEDF的表達(dá)是增高的，但它在宮頸癌細(xì)胞巢中的表達(dá)是降低的。而且他們還通過腹腔注射的方式對(duì)PEDF治療宮頸癌進(jìn)行研究，研究中他們發(fā)現(xiàn)，PEDF可以使宮頸癌模型小鼠內(nèi)的腫塊減小68%，治療后的腫瘤組織微血管密度顯著下降。PEDF還可以抑制上皮細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)其調(diào)亡，并呈劑量關(guān)系。此外，雖然PEDF治療導(dǎo)致人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的細(xì)胞凋亡和可行性的增加，但是在HeLa細(xì)胞(細(xì)胞系來自子宮頸癌)中未觀察到效果。因此，抑制新的血管生成是PEDF對(duì)宮頸癌的主要作用，PEDF對(duì)宮頸癌細(xì)胞沒有細(xì)胞毒性的作用。

要確定PEDF在宮頸癌細(xì)胞的抑制作用機(jī)制Hockel等[36]和Young等[37]觀察了在缺氧的條件下，增加外源性的PEDF對(duì)促進(jìn)血管形成的主要因素血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)。缺氧是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的主要有關(guān)特征之一。Young等[37]通過觀察發(fā)現(xiàn)增加PEDF后血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)減少，表明PEDF在宮頸癌組織中的抑制宮頸癌生長的作用是通過PEDF對(duì)血管內(nèi)皮生長因子的下調(diào)來實(shí)現(xiàn)的。此外，PEDF調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子的發(fā)生是通過HIF-1α，一種被激活的轉(zhuǎn)錄因子，可以導(dǎo)致缺氧條件和抑制新生血管的生成，使腫瘤生長時(shí)沒有直接的血液供應(yīng)，這項(xiàng)研究已經(jīng)確定了PEDF是如何發(fā)揮其抗腫瘤血管的生成來影響宮頸癌的。這個(gè)研究觀察了PEDF在體內(nèi)對(duì)于人類腫瘤的效果，比許多先前的有關(guān)PEDF在癌癥治療中的研究在細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)上境更進(jìn)了一步。

5 PEDF對(duì)宮頸癌的治療和展望

PEDF有著良好的臨床應(yīng)用前景，可以對(duì)編碼PEDF的腺病毒轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞，在VEGF存在的情況下，PEDF可以明顯阻止血管內(nèi)皮細(xì)胞管腔形成和遷移。而對(duì)患有CNV/AMD的患者體外實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，在PEDF大量減少的情況下，內(nèi)皮細(xì)胞有明顯遷移；而對(duì)照組中正常水平的PEDF，則抑制了內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。肝的血管系統(tǒng)也處于Pr-Dr與VEGF的共同調(diào)節(jié)下，在肝細(xì)胞癌發(fā)生者，VEGF的兩種亞型121和189增生，引導(dǎo)血管增生和腫瘤發(fā)展。而PEDF正是VEGF的拮抗因子。對(duì)裸小鼠的載體實(shí)驗(yàn)以及鼠的肺癌模型也同樣證明了Pr-Dr對(duì)腫瘤的抑制作用。其機(jī)制乃因PEDF減少腫瘤微血管的密度，因而可被用于抑制腫瘤新生血管，從而抑制腫瘤的生長[38]。

PEDF的治療具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):可用其可溶的蛋白質(zhì)或者通過載體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)染進(jìn)行治療；只針對(duì)新生血管的形成，對(duì)已有的正常組織不會(huì)產(chǎn)生影響；注射時(shí)穩(wěn)定而無毒性；其生物活性在其他血管增生抑制因子是最強(qiáng)的；并且可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化及神經(jīng)保護(hù)作用，還具有較強(qiáng)的抑制腫瘤細(xì)胞增殖遷移的作用[39]。

雖然Young等[37]的研究證實(shí)了PEDF對(duì)宮頸癌的治療是有效的，但是在以后仍然有許多問題等待我們解決。已有多項(xiàng)研究證實(shí)了使用更小、更便宜的PEDF多肽在癌癥治療方面有著廣闊的前景[40-41]。在以后治療宮頸癌時(shí)可以考慮使用最小的PEDF肽鏈來代替全長PEDF肽鏈。此外，還必須觀察在腫瘤中這些外源性肽抑制血管生成的活性和可行性，以及其在體內(nèi)的穩(wěn)定性和時(shí)間的長短。雖然Young等[37]的研究已經(jīng)表明了這些短期的外源性PEDF并不影響非癌組織，但是未來我們還要對(duì)PEDF長期在女性生殖道包括非癌組織和女性月經(jīng)周期的影響進(jìn)行審查。PEDF治療腫瘤的基本策略包括基因治療和蛋白質(zhì)治療。我們還可以應(yīng)用PEDF基因目前常用腺病毒作為載體來進(jìn)行PEDF基因治療宮頸癌的研究。隨著對(duì)PEDF抗腫瘤作用機(jī)制的深入了解和進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)研究，PEDF有可能成為一種新的有效的抗宮頸癌靶向治療藥物。

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2013-03-28)

葉紅。E-mail：yehong998@hotmail.com