谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶P1 基因甲基化在前列腺癌發(fā)生、診治和預(yù)后預(yù)測中的作用研究進(jìn)展

朱勇，楊德林

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科，昆明650101

前列腺癌是全球第四大常見腫瘤，男性第二大腫瘤，僅排于肺癌之后，在男性腫瘤相關(guān)死亡例數(shù)中排第五位［1］。近些年來，我國前列腺癌發(fā)病率呈現(xiàn)急劇上升的趨勢，2015 年前列腺癌占中國男性惡性腫瘤發(fā)病率的第6 位，位居男性惡性腫瘤死亡率的第10位［2］，這嚴(yán)重威脅著中老年男性的健康。因此，早期診斷、早期治療對于提高前列腺癌患者的生存率和生活質(zhì)量尤為重要。目前，前列腺癌篩查主要依靠前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA），但PSA特異性較低［3］，診斷還需前列腺穿刺活檢。作為有創(chuàng)檢查，前列腺穿刺活檢并發(fā)癥進(jìn)一步加劇了患者的痛苦，因此，尋找更具特異性的腫瘤標(biāo)志物作為篩查前列腺癌的工具尤為重要。DNA 甲基化作為一種表觀遺傳修飾，是一種重要的表觀遺傳沉默機(jī)制，人類基因組中胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸（cytidine-phosphatte-guanonine，CpG）位點的甲基化由許多DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）維持，在轉(zhuǎn)座因子沉默、防御病毒序列和某些基因的轉(zhuǎn)錄抑制方面具重要作用。這類富含CpG二核苷酸的區(qū)域稱為CpG島，在進(jìn)化過程中相對保守，通常不會發(fā)生甲基化。研究［4-5］顯示，當(dāng)CpG 島發(fā)生甲基化時，會導(dǎo)致穩(wěn)定的可遺傳轉(zhuǎn)錄沉默，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferases，GSTs）是一個酶家族，可催化多種親電物質(zhì)的細(xì)胞內(nèi)解毒，包括許多外源物質(zhì)和致癌物質(zhì)，其中谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶P1（glutathione S-transferase P1，GSTP1）分布最廣泛。研究顯示，GSTP1 基因啟動子區(qū)CpG 島的高甲基化常常導(dǎo)致基因的轉(zhuǎn)錄抑制，進(jìn)而引起基因沉默，從而促進(jìn)胰腺癌［6］、肝癌［7］、食管癌［8］、乳腺癌［9］、直腸癌［10］等腫瘤的發(fā)生發(fā)展。此外，GSTP1 基因甲基化檢測還能用作前列腺癌的早期診斷、治療靶點及判斷預(yù)后，在前列腺癌中應(yīng)用前景十分廣闊。現(xiàn)將GSTP1 基因甲基化在前列腺癌發(fā)生、診治及預(yù)后預(yù)測中的作用研究進(jìn)展綜述如下。

1 GSTP1基因甲基化在前列腺癌發(fā)生中的作用

GSTP1 基因甲基化與前列腺癌的發(fā)生密切相關(guān)。GSPT1 基因位于11 號染色體q13 區(qū)域，屬于GSTs 超家族，該基因上游啟動子區(qū)存在CpG 島，所編碼的蛋白通過對氧化劑及致癌因子等的代謝，起到對DNA 的解毒及保護(hù)作用，進(jìn)而抑制腫瘤的發(fā)生［11］。研究［12］發(fā)現(xiàn)，GSTs 可通過將化學(xué)反應(yīng)性親電試劑與谷胱甘肽結(jié)合，參與保護(hù)DNA 免受致癌物和活性氧物中的親電代謝物的影響。BOSTWICK等［13］發(fā)現(xiàn)，前列腺癌從良性前列腺上皮到高級別上皮內(nèi)瘤變到前列腺癌，GSTs 的表達(dá)持續(xù)性降低。LEE等［14］發(fā)現(xiàn)人類前列腺癌的發(fā)生伴隨著GSTP1 基因啟動子序列的高甲基化，GSTP1 基因表達(dá)的顯著降低，而正常的前列腺組織以及良性增生的前列腺組織中并未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，GSTP1 基因上游啟動子區(qū)CpG島的超甲基化，導(dǎo)致GSTP1基因的轉(zhuǎn)錄失活，從而導(dǎo)致了前列腺癌的發(fā)生。宋旭等［15］通過對42 對前列腺癌組織和前列腺良性增生組織中GSTP1 進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)GSTP1 在良性前列腺增生組織中呈高表達(dá)，相反，在前列腺癌組織中表達(dá)較低，并隨著分化的降低，表達(dá)水平也隨之下降。刑紅宇等［16］通過體外培養(yǎng)前列腺腫瘤細(xì)胞，納米siRNA 技術(shù)沉默DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1，從而抑制DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1 對GSTP1 的高甲基化作用，進(jìn)一步起到抑制腫瘤的發(fā)生的作用。另外，也有研究［17］表明，前列腺癌的發(fā)生與GSTP1變異有關(guān)。GSTP1基因甲基化使得其所編碼的保護(hù)性蛋白含量降低，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，揭示了GSTP1 基因甲基化與前列腺癌發(fā)生密切相關(guān)，為前列腺癌的診療提供了新思路。

2 GSTP1基因甲基化在前列腺癌診斷中的應(yīng)用

GSTP1基因甲基化在前列腺癌的診斷中有重要作用。GSTP1基因甲基化在前列腺癌組織和非前列腺癌組織中的表達(dá)具有顯著差異，可聯(lián)合其他生物標(biāo)志物來提高前列腺癌診斷的特異性和敏感性，這是目前主要的研究方向。彭文忠等［18］通過相關(guān)研究表明，單獨GSTP1 基因甲基化診斷前列腺癌的特異度和敏感度分別為77. 5%、85. 0%，前列腺癌基因3聯(lián)合GSTP1 基因甲基化診斷前列腺癌的特異度和敏感度分別為90. 0%、95. 0%，GSTP1 基因甲基化聯(lián)合前列腺癌基因3檢測可提高前列腺癌診斷的特異度和敏感度，更有利于前列腺癌的診斷。FIANO等［19］通過相關(guān)研究表明，第一次和第二次陰性活檢中的GSTP1 基因甲基化與最終取樣中的癌癥檢測風(fēng)險相關(guān)，GSTP1 基因甲基化沒有隨著時間的推移而出現(xiàn)改變，并且可以用來預(yù)測漏診的癌癥，提高前列腺癌的診斷率。研究［20-21］顯示，DNA 甲基化易于收集、表達(dá)穩(wěn)定、靈敏度較高、檢測快、成本低，已成為臨床檢測的潛在候選標(biāo)志物，但需結(jié)合其他特異性甲基化標(biāo)志物進(jìn)行嚴(yán)格評估。GUO 等［22］選取了14 個與前列腺癌有關(guān)的生物標(biāo)志物，包括GSTP1，并用之組成了一個由14 個生物標(biāo)志物組成的面板模型，用來檢測有臨床意義的前列腺癌，發(fā)現(xiàn)該面板相對于PSA 和Gleason 評分能夠更準(zhǔn)確的識別出需要治療的高危前列腺癌患者和能夠行主動監(jiān)測的低危前列腺癌患者，且還能更準(zhǔn)確的對Gleason評分為6 和7 的患者進(jìn)行危險分層。梁凱歌等［23］通過對GSTP1 進(jìn)行驗證分析發(fā)現(xiàn)，前列腺腫瘤組織和正常對照組織中GSTP1 表達(dá)具有差異性，表明GSTP1 可作為前列腺腫瘤診斷的潛在生物標(biāo)志物，這與其他研究結(jié)果相符［24］。

3 GSTP1基因甲基化在前列腺癌治療中的應(yīng)用

目前，前列腺癌的治療方式主要有手術(shù)、化療、放療、內(nèi)分泌治療以及局部治療等［25］。此外，GSTP1基因甲基化也可作為前列腺癌治療的潛在靶點。刑紅宇等［26］通過用不同濃度的磷脂皮素處理在體外培養(yǎng)的前列腺癌細(xì)胞，48 h 后檢測前列腺癌細(xì)胞的抑制情況、GSTP1 的啟動子區(qū)域甲基化的變化情況以及GSTP1 基因的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞增殖受到抑制，GSTP1甲基化程度減弱，GSTP1基因表達(dá)水平提高，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。常琳等［27］用一定劑量的三氧化二砷和比卡魯胺處理裸鼠的前列腺癌細(xì)胞移植瘤，發(fā)現(xiàn)三氧化二砷組和三氧化二砷+ 比卡魯胺組出現(xiàn)GSTP1 mRNA 和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平得到一定程度上恢復(fù)，并且出現(xiàn)基因去甲基化，而在空白對照組和比卡魯胺組中沒有觀察到這種變化，表明一定劑量的三氧化二砷能過GSTP1 基因去甲基化抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖。相關(guān)體外研究［28］表明，蝦青素可以使GSTP1 中高甲基化的CpG 位點去甲基化，并重新激活GSTP1 在人前列腺癌細(xì)胞中的mRNA 表達(dá)水平，促進(jìn)染色體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。還有相關(guān)研究［29］表明，GSTP1 上調(diào)減弱了腫瘤生長。以上研究表明，通過GSTP1 去甲基化使其基因抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，GSTP1 有望成為前列腺癌的治療靶點，給前列腺癌患者帶來福音，但相關(guān)研究較少，進(jìn)一步深入研究可能會有更重要的發(fā)現(xiàn)。

4 GSTP1 基因甲基化在前列腺癌分期、分級和預(yù)后預(yù)測中的作用

GSTP1 基因甲基化與前列腺癌的分期、分級有關(guān)。BAKAVICIUS 等［30］收集了1 056 例接受前列腺癌根治術(shù)治療的初治前列腺癌患者的尿液標(biāo)本，對GSTP1、RASSF1 和RARB 進(jìn)行定量甲基化分析，用以分析術(shù)后前列腺癌分期、分級的變化，發(fā)現(xiàn)20. 3%的患者出現(xiàn)分期的變化，27. 2% 的患者出現(xiàn)分級的變化，高達(dá)39. 0% 的患者出現(xiàn)分期或分級的變化，表明PSA檢測與尿液中三個基因甲基化分析相結(jié)合是病理分期和分級進(jìn)展的重要預(yù)測因子。此外也有相關(guān)研究［13］表明，GSTP1與前列腺癌Gleason 評分之間沒有明顯的聯(lián)系，這可能與納入的標(biāo)本數(shù)量較少有關(guān)。

邵衛(wèi)等［11］發(fā)現(xiàn)，前列腺癌復(fù)發(fā)組GSTP1 基因表達(dá)量顯著下調(diào)，且該基因啟動子區(qū)的5 個CpG 位點的甲基化水平均升高，與對照組相比，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，表明CSTP1 基因及甲基化程度可以作為前列腺癌復(fù)發(fā)的潛在預(yù)測生物標(biāo)志物，這與以往的研究相符合。ZAVRIDOU 等［31］對循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）和血漿衍生的外泌體中的基因表達(dá)和DNA 甲基化標(biāo)志物進(jìn)行了直接比較研究，并且用之來預(yù)測去勢抵抗性前列腺癌的預(yù)后，發(fā)現(xiàn)GSTP1 在CTC 和外泌體中均被甲基化，GSTP1 在CTC 和外泌體中的甲基化均與去勢抵抗性前列腺癌的總體生存率有關(guān)。也有研究［32］表明，在接受一線多西紫杉醇治療的轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌患者中，游離血清GSTP1 DNA 是一種強(qiáng)有力的早期反應(yīng)和預(yù)后生物標(biāo)志物。GSTP1 表達(dá)水平降低，分解還原4-羥基壬烯醛（4-HNE）能力降低，致4-HNE 表達(dá)水平升高，通過雄激素受體表達(dá)的旁路途徑造成了前列腺腫瘤細(xì)胞增殖及激素逃逸的發(fā)生，使患者更易發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌，預(yù)后較差。這表明GSTP1 基因高甲基化與前列腺癌的復(fù)發(fā)有關(guān)，影響預(yù)后，與其他血清標(biāo)志物聯(lián)合可以預(yù)測前列腺癌患者的總體生存率。

綜上所述，GSTP1 基因甲基化與前列腺癌的發(fā)生密切相關(guān)，在前列腺癌中穩(wěn)定表達(dá)，最終使得GSTP1成為前列腺癌潛在診治靶點。GSTP1基因甲基化使GSTP1 基因表達(dá)缺失，以至于不能對氧化劑和致癌因子進(jìn)行代謝，進(jìn)一步導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。GSTP1基因甲基化聯(lián)合其他血清學(xué)標(biāo)志物檢測前列腺癌有較高的敏感性及特異性，且甲基化檢測較穩(wěn)定，使之成為潛在的診斷靶點。在預(yù)測分期、分級方面，不同的研究結(jié)果不同，需進(jìn)一步深入研究。在治療方面，通過使去甲基化抑制腫瘤，使之成為行之有效的治療靶點。此外，GSTP1 還與前列腺癌的復(fù)發(fā)和總體生存率有關(guān)。目前GSTP1與前列腺癌的發(fā)生機(jī)制已經(jīng)比較明確，現(xiàn)階段研究主要側(cè)重于腫瘤的早期診斷，GSTP1 基因甲基化聯(lián)合其他生物標(biāo)志物將對PSA篩查前列腺癌的低靈敏度和特異度進(jìn)行補(bǔ)充。隨著研究的深入，GSTP1 基因位點甲基化在前列腺癌的診斷、治療及預(yù)后等方面的運(yùn)用將越來越廣闊。