光線性角化病向鱗狀細胞癌轉化的分子機制研究進展

牛蕊仙 徐丹 何黎

650032昆明醫科大學第一附屬醫院皮膚科

光線性角化病向鱗狀細胞癌轉化的分子機制研究進展

牛蕊仙 徐丹 何黎

650032昆明醫科大學第一附屬醫院皮膚科

光線性角化病（AK）是皮膚鱗狀細胞癌（SCC）的癌前病變，AK向SCC轉化的分子機制一直是研究熱點，但尚未完全清楚。圍繞染色體變異、基因突變、信號通路和其他因子機制4個部分，概述了染色體3p、9p、9q、13q、17p和17q基因選擇性突變、18q雜合性缺失，p53、p16和Ras基因突變，轉化生長因子β1信號通路、Fas/FasL信號通路活性異常，及基質金屬蛋白酶因子異常表達在AK向SCC進展中的機制研究進展，為進一步研究提供參考。

角化病，光化性；腫瘤，鱗狀細胞；基因；突變；信號傳導；遺傳變異

光線性角化病（actinic keratosis，AK）是紫外線長期照射損傷皮膚所致的表皮內腫瘤，以表皮基底層細胞異形性增生為特征。Werner等［1］用Meta分析調查了24篇流行病學文章得出，每年0～0.075%的AK向皮膚鱗狀細胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）轉化，有皮膚腫瘤病史的患者向SCC轉化的風險比其他人群高0.53%。盡管，大家認為從正常皮膚到AK再到SCC是紫外線致皮膚癌的疾病譜［2］，但其具體的轉化機制還不清楚。研究發現,紫外線照射是AK向SCC進展的主要原因［2］，其機制與紫外線照射導致染色體變異、基因突變和信號通路異常激活密切相關。

一、染色體變異

染色體結構變異的發生是內因和外因共同作用的結果，在這些因素的作用下，染色體可能發生斷裂，斷裂端具有愈合與重接的能力。當染色體在不同區段發生斷裂后，在同一條染色體內或不同的染色體之間以不同的方式重接時，就會導致各種結構變異的出現。和其他腫瘤一樣，AK、SCC中同樣存在染色體的變異。對AK中雜合性缺失的研究中發現，以下染色體存在基因選擇性突變：3p、9p、9q、13q、17p、17q，表明在AK中已經存在基因的不穩定。在SCC中的3p、2q、8p、13p 和等位基因中 3q、8q 中均存在雜合性缺失［2］。Ashton 等［3］報道，與AK相比，SCC中染色體18q的明顯缺失與AK向SCC進展相關。

二、基因突變

1.p53：是重要的腫瘤抑制基因，其編碼的蛋白質是一種轉錄因子，調控細胞周期的啟動，誘導細胞凋亡。p53可誘導細胞進入G1期，抑制細胞增殖，直到DNA損傷得到恢復，如果修復失敗，p53就通過p21和bax途徑誘導細胞凋亡，當p53基因突變后，便失去對細胞的“分子警察”作用。細胞帶著損傷的DNA進入S期，導致細胞產生突變或染色體畸變，最后細胞癌變。在大多數的皮膚腫瘤中可檢測到p53的突變，突變的p53基因將失去正常功能，有利于變異的細胞繼續分裂，最終導致癌變［4］。在SCC中，p53的突變率為90%，在AK中為100%［5］，表明紫外線誘導的p53突變發生在AK向SCC發展的早期階段［6］，發現有多發AK的患者p53基因突變的概率要高于單發的患者，而多發AK更傾向于向SCC轉化，患有10個以上光線性角化病損害的患者，5年內發生侵襲性鱗癌的風險約為 14%［7］。Neto 等［5］發現 p53 低表達的普通型AK更易發展為SCC。

2.p16：是一種細胞周期中的基本基因，直接參與細胞周期的調控、負性調節、細胞增殖及分裂。在50%腫瘤細胞中發現p16突變，認為p16是比p53更重要的一種新型抗癌基因。有報道，在黑素瘤、骨肉瘤、神經膠質瘤中發現p16突變；從宮頸上皮內瘤變到浸潤性宮頸癌中p16的表達增加［8］。腫瘤抑癌基因p16是由CDKN2/INK4a基因座編碼。有報道，在SCC中其突變率≥24%，在AK中同樣發現存在p16基因的突變［9］，同時發現p16在SCC中缺失頻率要比癌前病變更高。Kanellou等［10］應用PCR研究發現，在SCC中抑癌基因p16INK4a突變，使p16介導的細胞周期抑制路徑失活，促進AK向SCC進展。

3.Ras：是腫瘤中一種常見的癌基因，約有30%的惡性腫瘤存在 Ras 基因的點突變。有報道［2，11］哺乳動物中，Ras 基因是促進有絲分裂信號通路的重要組成成分，其激活可誘導細胞增殖。最新的關于體細胞突變的數據顯示，21%的SCC中有Ras基因突變。12、13號密碼子突變以及H-Ras的61號密碼子都位于與嘧啶二聚體相反的位置很可能是由于暴露在紫外線下造成的。Pencer等用PCR研究AK和SCC中Ras基因的激活，發現Ras基因突變在AK中占16%，在SCC中占12%，突變位于K-Ras的12號密碼子和H-Ras的12、13、61 號密碼子上［2］。

三、信號通路

1.轉化生長因子 β1（transforming growth factor beta,TGFβ1）：是一種具有多種功能的蛋白多肽，通過與細胞膜TGFβ 受體Ⅱ（transforming growth factor β receptorⅡ,TGFβRⅡ）結合，使TGFβRⅡ激活，然后激活TGFβ受體Ⅰ（transforming growth factor β receptorⅠ,TGFβRⅠ）、Smad2 和Smad3，后兩者結合后與Smad4形成復合物異位入核調控靶基因轉錄［12］。TGFβ1信號通路在皮膚細胞的生長、分化、免疫調節、炎癥和損傷修復等方面發揮作用，特別是在皮膚腫瘤形成中具有重要作用。多位學者通過轉基因動物涂藥模型發現，在腫瘤早期TGFβ1/Smad能降低G1期細胞cyclins和CDK的活性與表達水平，下調原癌基因c-myc表達，誘導CKI的表達來實現對細胞生長的抑制［13］，但在腫瘤進展期TGFβ1/Smad卻發揮促使腫瘤內血管生成、上調細胞外基質降解蛋白、抑制體液免疫和細胞免疫等作用［14-16］，從而促進腫瘤的浸潤和轉移。提示TGFβ1信號通路在小鼠SCC的早期階段發揮增殖抑制作用，在晚期卻發揮促進腫瘤侵襲轉移作用。

Xu等［17］利用紫外線照射組織塊模型，發現不同劑量紫外線照射組織塊后，與對照組相比，紫外線在AK中誘導更少的細胞凋亡和增殖抑制。同時TGFβ1，Smad7的表達在正常組織和AK中都增加，但是TβRⅡ的表達水平下降，Smad2僅在日光性角化病的組織中下降，提示紫外線可能通過抑制TGFβ1信號通路促進AK向SCC轉化。Shao等［18］用PCR檢測SCC、AK、基底細胞癌中Smad2和Smad4拷貝數的變化。發現Smad2拷貝數的變化在腫瘤樣本中與正常皮膚組織相比，具有顯著性差異。而Smad4的拷貝數僅在SCC中有顯著性差異。提示Smad4的拷貝數與AK向SCC進展可能相關，Smad2和Smad4拷貝數的變化與SCC相關。

2.Fas/FasL：Fas又稱Apo-1或CD95，其編碼產物為一個45 kd的Ⅰ型膜蛋白，Fas的天然配體是FasL，Fas/FasL結合是激活體內Fas凋亡信號的惟一有效途徑。FasL與Fas結合后，首先誘導Fas形成能傳遞信號的活性形式Fas三聚體。Fas三聚體形成后，其中的死亡域可與一種死亡結構域相關蛋白結合，并將凋亡信號傳遞給caspase 8。caspase 8是一種蛋白酶，是半胱氨酸蛋白酶超家族中的一員，caspase 8的激活將產生一系列連鎖反應，誘導細胞凋亡。

楊開顏等［19］通過免疫組化和Tunel技術觀察發現，鱗癌和基底細胞癌的腫瘤細胞中都有Fas/FasL的表達，但程度上有差別。鱗癌的Fas/FasL表達高于基底細胞癌，而且細胞凋亡率也高，認為了腫瘤細胞FasL高表達可能與腫瘤的侵襲擴散能力有關。Filipowicz等［20］對比研究了正常皮膚未曝光處、慢性光暴露皮膚AK、SCC等Fas的表達情況，發現正常皮膚Fas表達在表皮的基底細胞；在僅有光化性彈性纖維改變而無細胞異形性改變的慢性光暴露皮膚處的角質形成細胞Fas的表達是上調的，可以在表皮全層觀察到。然而，在AK接近2/3的患者完全缺乏Fas的表達，另1/3的患者CD95的表達在淋巴細胞浸潤明顯的表皮真皮交界處。在侵襲性SCC中Fas的表達是灶狀的、弱的，顯示在接觸基質淋巴細胞處。Satchell等［21］應用免疫組化研究Fas和Fasl在AK、癌前變病和SCC的腫瘤細胞和浸潤性T細胞中的表達。發現當AK向SCC發展中可通過下調Fas的表達來避開自然殺傷細胞對腫瘤細胞的吞噬。提示Fas在腫瘤組織中發揮抑制作用，其表達減少是AK向SCC進展的機制之一。

四、其他因子

基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）：是一類分解細胞外基質組分的鋅蛋白酶。MMP的表達和活性在不同細胞水平受到嚴密調控，如，細胞因子、生長因子以及激素的調節。MMP以酶原形式分泌，隨后被其他蛋白酶如，胞質素或非蛋白酶類化學物質如，有機汞所激活。所有MMP都受到金屬蛋白酶組織抑制劑所抑制。兩者的不平衡導致許多疾病的發生，如腫瘤侵入及轉移。目前MMP家族已分離鑒別出26個成員，編號分別為MMP-1～26。MMP的表達和抑制與腫瘤的遷徙和轉移相關，但其調節機制尚不清楚。徐丹等［22］研究發現，紫外線能誘導正常皮膚與AK中MMP2與MMP9的表達，提示紫外線照射可通過上調MMP2，MMP9的表達致癌及促進AK進展。

Tsukifuji等［23］用原位雜交的方法研究MMP mRNA在AK和SCC中的表達。發現在SCC中，MMP1 mRNA表達于所有的樣本中，AK中，MMP1 mRNA表達為陽性而 MMP2 mRNA和MMP3 mRNA的表達為陰性。在SCC的發展中，MMP1是其早期的分子事件而AK中檢測到MMP1 mRNA說明可能是處于一種異常狀態，進一步能發展成SCC。MMP1、MMP2、MMP3的表達表現出不同的模式提示在腫瘤的發展中每個MMP都有自己獨特的作用。近年來較多的研究發現，MMP9與SCC的發展相關。Poswar等［24］用免疫組化研究TIMP-3和MMP9在SCC和AK中的表達情況，發現在SCC中MMP9的表達比AK高。而TIMP-3在各組中的表達無顯著性差異。說明MMP9與角質形成細胞發育而來的腫瘤侵襲性相關。S100蛋白屬于鈣結合蛋白家族能夠調節細胞的分化和增殖［25］。Zhu 等［25］發現鈣結合蛋白 S100A6 的高表達與表皮腫瘤的惡性轉化相關，發現轉移性SCC中S100A6的表達與MMP9相關，后者可通過基質降解促進腫瘤轉移。

綜上所述，AK向SCC進展的分子機制與p53、Ras等基因突變，TGFβ1、Fas/Fasl等關鍵信號通路異常激活密切相關，但不能完全闡述疾病進展機制，這些機制的闡明對于靶向防治AK進展為SCC非常重要。

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Molecular mechanisms of transformation from actinic keratosis to squamous cell carcinoma

Niu Ruixian,Xu Dan,He Li
Department of Dermatology,First Affiliated Hospital of Kunming Medical University,Kunming 650032,China

Actinic keratosis（AK）is a precursor to cutaneous squamous cell carcinoma（SCC）,and molecular mechanisms of transformation from AK to SCC have been a research hotspot.This review focuses on four aspects of the molecular mechanisms,including chromosomal variation,gene mutations,signaling pathways and other factors,summarizes advances in selective mutations in chromosomes 3p,9p,9q,13q,17p and 17q,heterozygous deletion mutations in chromosome 18q,mutations of p53,p16 and Ras genes,abnormality of the transforming growth factor β1 signaling pathway and Fas/FasL signaling pathway,and aberrant expression of matrix metalloproteinases in the transformation from AK to SCC,which will provide a reference for further researches.

Keratosis,actinic;Neoplasms,squamous cell;Genes;Mutation;Signal transduction;Genetic variation

s：He Li,Email：drheli2662@126.com;Xu Dan,Email：vivianxd@126.com

2015-04-20）

（本文編輯：吳曉初）

何黎，Email：drheli2662@126.com；徐丹，Email：vivianxd@126.com

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2016.02.021

國家自然科學基金（81472540）；云南省科技計劃項目（2014FB044）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81472540）;Science and Technology Planning Project of Yunnan Province of China（2014FB044）