HIF-1α和凋亡抑制蛋白Livin在喉磷癌中的表達和意義

唐晨漪，王繼華 （湖南省南華大學，湖南 衡陽421001）

HIF-1α和凋亡抑制蛋白Livin在喉磷癌中的表達和意義

唐晨漪，王繼華 （湖南省南華大學，湖南 衡陽421001）

喉癌是耳鼻喉科頭頸部最常見的惡性腫瘤，其中尤以鱗狀細胞癌最為多見．HIF-1α及凋亡蛋白 Livin在喉鱗癌中均呈較高陽性表達．本文主要就 HIF-1α和凋亡蛋白 Livin在喉鱗癌中的表達，包括與喉鱗癌的發生機制、發展、侵襲和轉移的相關性、診斷標志物及治療方面的進展做了系統的綜述．

缺氧誘導因子 HIF-1α；凋亡抑制蛋白 Livin；喉鱗癌；綜述

0 引言

近年來腫瘤的發病率逐年上升，對人類的生命和健康造成日益嚴重的威脅，成為人類主要致死原因之一［1］．喉癌是耳鼻喉科頭頸部最常見的惡性腫瘤，其中尤以鱗狀細胞癌最為多見，約占 90%，其次為腺癌、基底細胞癌、低分化癌、淋巴肉瘤、纖維肉瘤等［2］．喉癌的發生發展是一個多步驟、多因素共同參與的復雜過程，與自然學、組織學、遺傳學及藥理學等均密切相關，而原癌基因的激活與抑癌基因的失活、凋亡控制基因與關鍵性轉錄調控因子的異常表達、腫瘤周圍新生毛細血管的大量形成、經血道和淋巴道的轉移等也促進了喉癌的發展過程［3］．缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）是介導細胞對乏氧作出適應性反應的關鍵性轉錄調控因子，能夠調節細胞氧平衡、調控缺氧狀態下細胞能量代謝、激活某些缺氧反應基因的表達，這種作用對維持腫瘤細胞的生長、增殖和新生腫瘤血管生成有重要的作用，與腫瘤的發生、發展、轉移密切相關［4］．凋亡抑制蛋白 Livin是于2000年研究發現的凋亡蛋白家族（inhibitors of proteins，IAPs）其中的一員，其主要在頭頸部腫瘤中的喉鱗癌、鼻咽癌中有較高表達，與腫瘤的復發、轉移、惡性程度關系密切［5］．希望通過檢測與喉鱗癌關系密切的 HIF-1α和 Livin在癌組織中的表達情況，初步探討其臨床意義，為喉鱗癌的診斷及治療提供依據．

1 HIF-1α的結構、作用、組織分布及與喉磷癌的關系

1．1 HIF-1α的結構、作用和組織分布 HIF-1是一種以異源二聚體形式（由120KD的 HIF-1α亞基和91～94KD的HIF-1β亞基組成）存在的能與人促進紅細胞素（EPO）基因3′端增強的核苷酸序列特異性結合促進EPO轉錄的蛋白質，HIF-1β亞基在任何情況下都表達，而HIF-1α僅在氧濃度≤6%的情況下才表達，是HIF-1的功能亞單位、唯一的氧調節亞基，它決定了 HIF-1的活性．目前，研究普遍認為:HIF-1α亞基主要通過缺氧時抑制PHDs（輔氨酰羥化酶結構域）的酶活性實現 HIF-1蛋白活化［6］．當氧含量充足、氧分壓正常時，PHDs介導HIF-1α輔氨酰殘基羥化，并通過蛋白酶體途徑降解，一般情況下難以測到；而在含氧量不足、氧分壓降低的情況下，α亞基穩定性增加并活化，通過轉移到細胞核，與 β亞基結合成HIF-l后激活目標基因的轉錄．在低氧分壓條件下，HIF-1α能上調多種血管生成因子的表達，從而介導低氧下的血管生成反應，它一方面能促進血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的轉錄，上調VEGFmRNA的穩定性，增加腫瘤病變組織的血管生成，繼而豐富腫瘤部位的局部血運情況；另一方面還能增加腫瘤抑制基因p53的穩定性，促進腫瘤細胞在缺氧狀態下的凋亡．這種作用可以使腫瘤細胞快速適應乏氧微環境，從而促進腫瘤的發生、發展．HIF-1α還可調控糖酵解酶、葡萄糖轉運蛋白（GLUT-1）的過表達，用以滿足腫瘤生長過程中能量代謝糖消耗增加的需要［7］．這些均為腫瘤的侵襲和轉移奠定了基礎．

1．2 HIF-1α與喉磷癌的關系 喉鱗癌是最為多見的喉部惡性腫瘤，迄今為止，研究表明其病因可能由多種因素（如生活飲食習慣、空氣污染、職業因素、病毒感染、放射線、癌基因的激活和抗癌基因的失活等）綜合作用所致．喉鱗癌具有惡性腫瘤的重要生物學特征:腫瘤組織乏氧，缺氧條件下，HIF-1α調控喉鱗癌細胞中的缺氧反應基因（hypoxia response gene，HRG）的轉錄和表達，對缺氧作出應激反應，HRG中受HIF-1α調控的基因稱 HIF-1α的靶基因．HIF-1α調控靶基因轉錄啟動后，可產生相應蛋白質產物，這些蛋白質產物可使喉鱗癌細胞適應乏氧微環境，也為其細胞增殖等活動提供能量．喉鱗癌組織生長迅速，這需要有新生毛細血管形成供以運輸血液、代謝產物，而喉鱗癌新生毛細血管的形成與某些血管生成素和生長因子如VEGF有關．在乏氧微環境中，HIF-1α能使VEGFmRNA穩定性增強，同時增加VEGF轉錄活性，是調節VEGF信號傳導途徑中的樞紐．HIF-1α還通過參與喉鱗癌乏氧微環境下介導 p53依賴途徑使誘導凋亡基因失活突變、抑制凋亡基因過度表達，并能通過降低凋亡細胞的選擇作用致使喉鱗癌對放化療敏感性降低．

2 Livin的結構、作用、組織分布及與喉磷癌的關系

2．1 Livin的結構、作用和組織分布 Livin是 2000年由相關研究實驗組在人基因組庫中搜索 IAP家族的同源序列時篩選克隆出新的 IAP家族成員［8］．人的 Livin基因片段位于染色體20q13．3，全長約為4．6 kb，包含 6個內含子和7個外顯子，因其存在兩種不同的剪接方式而有2種不同的mRNA亞型結構蛋白質轉錄產物，即含有1 351個堿基、編碼含298個氨基酸的Livinα和含有1 297個堿基、編碼含 280個氨基酸的 Livinβ［9］．此兩種亞型蛋白在功能上未發現明顯差別．Livin可通過抑制介導細胞凋亡的下游效應Caspase3、7、9途徑（激活形式的 Caspase-3、Caspase-7結合，未加工或斷裂形式的Caspase-9結合），阻礙細胞凋亡進程，與腫瘤的發生、發展、轉移和惡性程度有關．Livin還可以通過與 TAK1的共反應子（coactivator）TAB1結合，激活 MAP（mitogen-activated protein）激酶 JNK1:TABl自身對于 JNKl并無激活作用，但可以促進 TAKl介導的 JNKI激活效應，從而通過 TABl／TAKl途徑激活 JNKl．這是 Livin對抗ICE和 TNF-α介導細胞凋亡作用的一條重要途徑［10］．此外，它還能參與 TNF介導的信號轉導，與核轉錄因子 kB（NF-kB）相互作用發揮抗細胞凋亡作用．Livin在正常組織中低表達或不表達，在多數惡性腫瘤如胃癌、鼻咽癌、喉鱗癌、食管癌、膀胱癌以及白血病中呈高表達 ［11］．

2．2 Livin與喉鱗癌的關系 從現有研究可獲知，Livin在人體正常喉部組織中低水平表達，而在喉鱗癌中表達明顯升高，因此可作為喉鱗癌檢測的指標［12］．Livin在喉鱗癌中主要表達于細胞質，與喉鱗癌組織細胞的分化和淋巴結轉移有關，組織分化差、發生淋巴結轉移例Livin表達率高［13］．根據 Livin本身具有的生物特性及其在惡性腫瘤中的作用，認為其在喉鱗癌的前期診斷及治療中具有一定的應用價值．Livin具有的選擇性增加喉鱗癌細胞促凋亡基因的活性和／或抑制凋亡基因的表達作用，不僅可以加強化療或放療的療效，還可以減少放化療帶來的不良反應［14］．以 Livin作為治療的靶點，采用RNA干擾（RNAi）技術或反義寡核苷酸技術等，抑制 Livin的表達，可視為目前喉鱗癌靶向治療的一個新的研究方向．

3 結論

喉鱗癌目前的主要治療方案仍以手術和放化療為主，而在治療后復發的概率最高也可達 50%，喉鱗癌細胞可通過各種機制逃避凋亡過程，而喉鱗癌組織中普遍存在的缺氧狀態通過HIF-1α作用不僅讓其對放化療的治療抵抗性增強，并且自身的侵襲性也有所增強，而此時凋亡抑制基因的高表達與其協同作用促進了惡性腫瘤細胞向周圍組織的侵襲和傳播［15］．HIF-1α和Livin與喉鱗狀細胞癌關系密切，均可作為其檢測的指標之一，通過聯合檢測Livin和HIF-1α在喉鱗狀細胞癌組織中的表達特點與關聯性，探討其臨床意義，為喉鱗癌的輔助診斷及靶向治療方法提供新思路．

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唐晨漪．在讀碩士．研究方向:耳鼻喉頭頸外科．E-mail: 1136557611@qq．com

王繼華．E-mail:wangjihua29003@163．com