Pim-3蛋白和Bcl-2蛋白生物學特性及在惡性腫瘤中的相關性研究進展

李昕睿 綜述 楊敏 審校

遵義醫科大學附屬醫院血液內科，貴州 遵義 563003

臨床研究表明，原癌基因的突變、易位與擴增激活使得癌基因具有轉化為致癌的潛能。Pim-3蛋白激酶經磷酸化的方式實現對特異性底物的磷酸化，對于細胞生長、增殖、凋亡具有關鍵性作用，其表達水平過高影響著腫瘤發生。Bcl-2蛋白具有抗凋亡的作用，對腫瘤的發生發展起著重要的作用。本文通過分析Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白在惡性腫瘤中的相關性，為臨床診療、預后分析等提供新的思路。

1 Pim-3與惡性腫瘤

Pim激酶家族最早在進行Moloney小鼠白血病病毒(moloney murine leukemia virus，MMLV)的前病毒整合過程中發現，后被證實Pim激酶家族是一組鈣/鈣調蛋白調節激酶(calcium/calmodulin-regulatede kinase，CAMP)家族。Moloney小鼠白血病病毒(Pim)家族的原癌基因與腫瘤進展和細胞凋亡調控有關。Pim家族的前病毒整合位點是一組由Pim-1、Pim-2和Pim-3組成的同源絲氨酸/蘇氨酸激酶，它們都有一個共同的ATP錨活化位點，并在結構序例有高度的相似性。其最初被認為是Moloney小鼠白血病病毒感染中的親病毒克隆位點，在細胞過程和細胞信號通路中起著至關重要的作用[1]。Pim-3的首次出現是在鼠嗜鉻細胞瘤PC12細胞中作為去極化誘導基因KID-1，后被證實其與pim-1和pim-2序列的高度一致，因此被命名為pim-3。Pim-3在細胞增殖、分化、凋亡等重要的細胞進程中發揮著重要的調控作用，其表達也受多種條件的調控，如相關的生長因子和細胞因子[2]。目前，人們普遍認為Pim-3的生物學效應主要有以下幾個方面：(1)通過磷酸化使Bad蛋白失活，傳遞生存信號；(2)影響細胞周期進程；(3)調控蛋白質的合成；(4)調節Myc轉錄活性[3]。

有實驗研究表明，Pim激酶過度表達可影響細胞周期的進程和細胞的生長，而若敲除Pim激酶則二者均可出現延遲。Pim激酶作為重要調控因子參與了人類多種惡性腫瘤的發生發展。相關報道顯示，Pim-3在肝癌[4]、彌漫大B細胞性淋巴瘤[5]、肉瘤[6]、肝癌[7]、直腸癌[8]、胃腺癌[9]、食管癌[10]等相關癌癥及癌前病變中均有高陽性率，所以它可能是腫瘤發病的重要因素[11]。Pim激酶家族在血液系統惡性腫瘤中也存在過度表達，如彌漫性大B細胞淋巴瘤(DLBCL)、多發性骨髓瘤、白血病等[12-13]。由于這些原因，近年來不同亞型的Pim激酶已被認為是晚期癌癥個體化治療的臨床生物標志物和潛在的治療靶點[14]。

2 Bcl-2與惡性腫瘤

Bcl-2(B-cell lymphoma2)蛋白是Bcl-2蛋白家族的成員，也是最早發現的細胞凋亡調節蛋白之一[15]。Bcl-2蛋白家族分為兩大類：一類為抗凋亡蛋白；另一類為促凋亡蛋白。Bcl-2家族成員的多肽鏈中，都至少含有一個與Bcl-2同源的保守的螺旋結構域(BHl-BH4)。其中在抗凋亡蛋白中，大多數只含有BH1、BH2這兩個結構域，僅有少數是含有全部的四個結構域(BH1、BH2、BH3、BH4)；在促凋亡蛋白中，大部分不含有BH4結構域，全部的抗凋亡蛋白均含有BH3結構域。在多種腫瘤細胞中，Bcl-2家族抗凋亡成員的表達出現上調，而促凋亡成員的表達常下調。Bcl-2基因通過t(14；18)染色體異位的斷點區域被發現的一種原癌基因，位于染色體18q21.33上。而t(14；18)染色體異位是人類B細胞淋巴瘤，特別是濾泡性淋巴瘤(FL)中常見的一種染色體異常[16]。

Bcl-2蛋白在細胞凋亡的調控中起到重要作用。Bcl-2蛋白多位于細胞中的線粒體內膜、核膜及胞漿內質網膜上,其具有穩定線粒體膜通透性的作用，通過調控Bax蛋白，進而可以抑制CytC的釋放，抑制了caspase-9和caspase-3的活性，從而抑制細胞凋亡[17]。

研究發現，Bcl-2的表達和調控對腫瘤的發生發展有較大的影響[18]。近年來，Bcl-2在多種腫瘤細胞中高表達的報道不斷增多。許多的人類惡性腫瘤如乳腺癌[19]、宮頸癌[20]、神經母細胞瘤[21]、膠質瘤[22]、黑色素瘤[23]、肺癌[24]、鱗狀細胞癌[25]、胃癌[26]、消化道腫瘤[27]、淋巴瘤[28]等，都存在著Bcl-2的過度表達，且高表達的Bcl-2可抑制細胞凋亡，增強細胞的侵襲和遷移能力，進而導致惡性腫瘤的發生發展。然而，在一些細胞類型中，Bcl-2高表達并不是誘導侵襲的充分條件，還需和其他分子或其他條件，才能共同促進細胞遷移和侵襲，例如在神經母細胞瘤中，Bcl-2與N-Myc存在共表達[29]；在肝細胞癌中，Bcl-2與Twist-1共表達[30]，從而促進細胞遷移和侵襲。

Bcl-2也與一些惡性腫瘤的預后相關。侯振江等[31]研究表明，Bcl-2蛋白對提示食管癌的預后有一定價值。LEAHY等[32]的相關研究結果顯示，在結腸癌中Bcl-2陽性率與腫瘤分化程度呈負相關。BACHMANN等[33]發現，Bcl-2(-938CC)基因型可作為淋巴結陰性的乳腺癌病人死亡的一個獨立危險因素。此外，在乳腺癌中，Bcl-2的表達也與患者的預后呈正相關[34]。段永濤等[35]的相關研究提示，Bcl-2有可能是誘發急性髓性白血病的因素之一。在初發的AML中，Bcl-2mRNA的表達量高于健康成年人；治療緩解后其表達量低于初診患者；復發時，表達量又升高，提示在AML中，當Bcl-2呈高表達時，往往可提示疾病進展程度。

Bcl-2/IgH基因異常是人類淋巴瘤患者最常見的異常染色體。Bcl-2基因在大多數非霍奇金淋巴瘤中廣泛表達[36]。Bcl-2異常表達影響著非霍奇金淋巴瘤的發生發展。有研究表明，Bcl-2表達情況也與非霍奇金淋巴瘤的惡性程度相關。低度惡性非霍奇金淋巴瘤中的Bcl-2表達要高于中高度惡性非霍奇金淋巴瘤。進而Bcl-2可作為提示非霍奇金淋巴瘤預后不良的獨立的生物學指標[37]。

3 Pim-3與Bcl-2在不同細胞中的生物學效應

在相關報道中，Pim激酶可以通過影響Bcl-2家族發揮抗凋亡作用，Bcl-2家族通過調控促凋亡蛋白Bad和Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl影響細胞凋亡。目前已有報道，在人腎上皮細胞HEK293細胞中，已確定3個殘基(Ser112、Ser136和Ser155)為Pim激酶家族在體內影響Bcl-2家族主要的磷酸化位點[38]。Pim-3對Ser112特異性最低，對Ser136和Ser155磷酸化效果最好。Pim-3在體外也能磷酸化Bad中的其他位點，包括體內另一個潛在的位點Ser170[38]。Pim-3磷酸化Ser155上的Bad可以阻止Bad與抗凋亡蛋白Bcl-xl結合[39]。

相關研究表明，在小鼠的肝組織中，增加Pim-3的表達，肝癌的發病率會提高，并且其磷酸化位點與Bcl-2家族有關。Pim-3的高表達后增加了Ser112處Bad磷酸化的數量，而Pim-3 shRNA下調則減少了Ser112處的Bad磷酸化[40]。ZAN等[41]的研究表明，在急性腎衰小鼠肝組織中，miR124的過表達可以使得Pim-3和Bcl-2的表達降低；miR124下調會導致肝細胞中Pim-3和Bcl-2升高。

4 Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白在惡性腫瘤中的相關性

Pim-3已被證明與Bcl-2在相關惡性腫瘤中存在協同作用。LI等[42]在人胰腺癌細胞系中發現，Pim-3可以抑制Bad并維持Bcl-xl的表達，從而抑制人胰腺癌細胞凋亡。以往的研究也表明，Pim-3在結腸癌中異常表達，通過磷酸化Bad蛋白，可阻斷Bad介導的凋亡信號，并可通過調節Bcl-2家族蛋白的功能來抑制線粒體凋亡途徑[43]。王琛等[44]的研究表明，在食管鱗癌中，pim-3基因表達的下調能明顯上調P21和Bax基因的表達,同時下調Bcl-2的表達。徐珂佳等[45]發現，在食管癌的小鼠模型中，予以三氧化二砷抑制食管癌后出現了Pim-3與Bcl-2同時受到抑制，考慮有可能是三氧化二砷通過抑制了Pim-3使Bcl-2表達降低，促進腫瘤細胞凋亡。GUO等[46]在肝癌細胞系HepG2/5-FU和Bel7402/5-FU發現，Pim-3可以通過抑制Bcl-2、Bcl-xl的表達和Bad的磷酸化來促進順鉑誘導的細胞凋亡。

5 結語

細胞的翻譯和轉錄是由不同的激酶家族調控的，在細胞過程和細胞信號通路中起著至關重要的作用。Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白是都是重要的抗凋亡蛋白，參與多種生物學過程，包括細胞增殖、細胞分化和凋亡，與腫瘤的發生、進展、預后等。近年來，Bcl-2作為重要的分子標志物，在評估非霍奇金淋巴瘤患者預后狀況中具有較高的判斷價值。Pim-3的生物學功能尚未完全清楚，但已發現該基因在多種惡性腫瘤中過表達。在一部分惡性腫瘤中，Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白存在協同作用，共同影響細胞的凋亡，且與腫瘤的惡性程度有所關聯。在非霍奇金淋巴瘤中，Bcl-2已經被認為是一個臨床生物標志物和潛在的治療靶點并且可提示預后不良，但是其與Pim-3的關聯性研究較少。隨著研究的逐步深入，在非霍奇金淋巴瘤中Pim-3有可能成為新的個體化治療的臨床生物標志物和潛在的治療靶點，為非霍奇金淋巴瘤的診療以及判斷預后提供新的角度。