PTEN、Cyclin E与子宫内膜癌.doc

PTEN、Cyclin E与子宫内膜癌【关键词】 基因，肿瘤抑制；细胞周期蛋白E；癌，子宫内膜样子宫内膜癌是女性生殖系统中常见的恶性肿瘤，近年来，由于内环境、外环境各方面的影响，发现该肿瘤的发病率有所上升，并且发病的年龄较以往呈年轻化，对女性的健康质量威胁很大。然而，它的发病机理至今尚未清楚，随着分子生物学研究的不断进展和突破，已知子宫内膜癌与其它恶性肿瘤一样，本质是细胞生长周期调节失控，细胞呈无限制、自主增生和分裂1。这些收获为探讨和发现子宫内膜癌的发生和发展提供了新的途径和依据。最近发现2的抑癌基因PTEN蛋白被发现在人体多种肿瘤包括子宫内膜癌中有突变，其中在子宫内膜癌中的突变率为32%55%，比已知的P53等基因的突变率高3。这一发现使子宫内膜癌的研究又向前推进了一步。细胞周期素E（Cyclin E）是细胞周期素家族成员中的一员，是细胞周期G1/S期转换间的关键因子，也是细胞周期素依赖激酶（CDK）的正调节因子，它选择性地激活CDK家族中的CDK2，形成复合物Cyclin E/CDK2以及表达自身的量，促进G1/S期转换的完成，并且对正常细胞生长起正负调节作用，在这个过程中，Cyclin E过度表达能缩短细胞G1期，提前进入S期，加快转换的步伐和增加轮回数，造成细胞无限增殖——肿瘤形成。在子宫内膜癌的研究过程中，PTEN和Cyclin E在其中所起的作用备受关注。现综述如下：1 PTEN的生物学作用 已知抑癌基因与原癌基因是相拮抗的。许多蛋白酪氨激酶是由原癌基因编码，PTEN是与之相拮抗的抑癌基因，两者的平衡则参与和完成细胞周期调控正常细胞生长和分化，两者平衡失调则会导致细胞恶性转化。在人类肿瘤细胞系的基因转移实验及对人类肿瘤发生的研究中得到证据：PTEN缺失的鼠胚胎显示细胞明显增生和胚胎死亡，在PTEN缺失的肿瘤细胞系转入野生型PTEN，能抑制细胞的生长并诱导凋亡，在许多不同组织来源的人类肿瘤都存在PTEN的异常。PTEN被发现突变在10q23区，定位分析显示4：PTEN具有磷酸酶区域，包含N端蛋白酪氨酶和C端脂质磷酸酶两种磷酸酶活性，N端和C端分别与张力蛋白和磷酯酰肌醇三磷酸（PIP3）高度同源，并且具有相同的活性功能。PIP3是一些细胞生长因子在细胞内信号传递的分子，即能刺激细胞生长，又可以阻断细胞凋亡。PIP3是PTEN作用的主要底物，当PIP3激活信号传递激酶，这些已具有活性的激酶便促进细胞进入到分裂周期早期G1期，并且阻止细胞发生凋亡，因此PIP3含量增多，活性激酶亦增多，细胞分裂增殖就增加。PTEN的脂质磷酸酶的作用是减少PIP3中的一个磷酸根，改变它的结构而降低PIP3在细胞内的含量，减弱或阻断其下游蛋白激酶途径，使细胞周期在G1期被阻断或是促使细胞发生凋亡。研究人员在体外研究实验中发现4，纯化的PTEN能从PIP3上转移特异的磷酸基因，通过基因工程方法使人细胞内的PTEN产量高于正常值时，他们发现细胞内PIP3浓度降低。即PTEN的信号传导途径：PTEN/PIP3/PKB（蛋白激酶B），鼠胚胎的研究也发现了PTEN缺失，其细胞内PIP3含量就增高，影响PTEN对PIP3的脱磷酸作用，减弱了PTEN的调控作用。PTEN通过对信号反应来表达自身的量而进行调节蛋白激酶的活性。从而达到平衡细胞生长周期的作用。如果PTEN丢失突变，这种平衡作用就会失去，细胞将会在无限制状态下生长。导致PTEN功能丧失突变的同时也使其丧失了脂质磷酸酶的活性，但蛋白磷酸酶活性仍保留，这一发现表明PTEN抑制肿瘤功能只依赖于它的脂质磷酸酶活性，而这一作用是在细胞周期的早期。 PTEN的磷酸酶与张力蛋白同源，能使局部粘附激酶去磷酸化，抑制局部粘附激酶的活性，影响细胞与细胞及细胞外基质的相互作用，抑制细胞的浸润和转移。Tian5发现过表达的PTEN抑制成纤维细胞的迁移，反之则刺激迁移的进行，因此提出PTEN是抑制肿瘤侵袭和转移的基因。 以前认为PTEN是定位于细胞胞浆中，现在发现胞浆和核膜、核内都可以有PTEN的表达，近来的研究发现PTEN表达水平的高低与病人的病理分级及预后有关，病人预后越差、恶性程度越高，其PTEN表达水平越低。 目前尚无定论PTEN对肿瘤的抑制作用最终是通过细胞对信号的反应从而通过抑制细胞来实现。但是目前普遍认为是由脂质磷酸酶活性使PIP3去磷酸化和磷酸酶使局部粘附激酶去磷酸化途径来共同完成。2 PTEN在子宫内膜癌中的变化 PTEN能使细胞周期依赖激酶抑制剂（如P27等）去磷酸化而降低它在细胞内的水解代谢水平。An等6认为，P27是PTEN调节细胞周期的下游信号分子，不同组织学类型的子宫内膜癌中PTEN、P27表达水平不同；Cao等7研究报道，在转录水平和蛋白水平上，子宫内膜癌和内膜上皮瘤样病变中PTEN的表达均明显低于子宫内膜增生和正常子宫内膜组织，认为PTEN突变是子宫内膜癌发生的早期事件；国内学者刘琴及高庆蕾等8，9的研究显示，PTEN蛋白在正常子宫内膜、子宫内膜非典型增生和子宫内膜癌中的表达逐渐降低，均提示了PTEN蛋白的表达异常出现在子宫内膜癌的早期。近年来由于外环境的影响，子宫内膜癌的发病率呈上升趋势。正常月经周期中PTEN的RNA水平，分泌期较增殖期增生7倍，这表明作为子宫内膜癌抗癌因子的孕激素能增加PTEN水平。内膜样癌是内膜癌中最常见的组织类型，是由组织学上的癌前病变发展而来，早期识别这些癌前病变对早期识别危险性和预防性治疗有重大意义。我们的研究也发现10，从正常子宫内膜→子宫内膜增生→子宫内膜非典型增生→子宫内膜样癌PTEN的阳性表达率逐渐降低，非典型增生组和内膜样癌组与增生组和正常组比较差异性显著。提示PTEN的缺失是子宫内膜上皮细胞癌变的早期事件。 所有的资料都显示PTEN基因突变仅局限于子宫内膜样癌，临床上少见的浆液性和透明性腺癌中未检测到该基因突变。已知子宫内膜样癌在组织上由于有一定程度的宫内膜分化，多数病人预后较好，而浆液性腺癌多发生于萎缩无增生的子宫内膜，病人预后较差，这两种不同的子宫内膜癌的肿瘤基因突变机制不同。随着研究PTEN的深入已发现PTEN可能通过多种机制导致功能性失活，包括结构水平、转录水平和蛋白水平的异常，但是还有很多问题仍未解决，PTEN的上游调节分子不清楚，PTEN介导的信号失活在肿瘤发生发展中起重要作用，是一个极其重要的肿瘤抑制基因，因此进一步研究结果有重要的现实意义。3 Cyclin E与肿瘤 Cyclin E是细胞周期的限速因子，调节细胞周期的循环和过程，只存在于细胞周期的G1/S期内，它在G1期含量逐渐上升，G1晚期达到高峰。即Cyclin E的合成、降解仅发生在G1/S期内，只在这一时相发挥作用。Cyclin E能特异性地与细胞周期依赖激酶（CDK2）结合形成复合物，二者是细胞周期调控的基本分子，CDK2的活性依赖于Cyclin E的存在。但是CDK2在整个细胞周期中均呈恒定表达，而它的活性只能随Cyclin E的出现而显现。Cyclin E/CDK2复合物可以使底物（pRb）磷酸化，然后启动DNA合成，CDK抑制蛋白（CKIs）能抑制Cyclin E的活性，不同的物质可以通过CKIs之间直接或间接的相互作用影响Cyclin E的表达。Cyclin E/CDK2复合物随着Cyclin E的高峰期，在细胞分化进入S期前显示短暂而强烈的酶活性，可以使底物（pRb）磷酸化，释放转录因子E2F，然后启动DNA合成，使细胞通过起始点进入S期，这就是正常的CDK2/pRb/E2F路径。Cyclin E是E2F的调控因子，同时也是E2F作用的底物，可以不依赖pRb的方式促进G1/S期转化，构成一个自动调节途径。在正常情况下，底物的磷酸化首先需要CyclinD/CDK4，然后由Cyclin E/CDK2接替参与来完成，在异常情况下，Cyclin E无规律地过度表达存在于整个细胞周期中并持续地激活CDK2，底物磷酸化持续进行，继而细胞异常增殖。同时Cyclin E的过度表达可导致染色体不稳定，这也说明了Cyclin E/CDK2在G1/S期转化中的调节功能可能对保持染色体稳定性是非常重要的，因此，维持Cyclin E的含量正常，对保证细胞周期有序地完成非常重要。已知细胞周期调控是在各期的检查点上进行的11，G1晚期存在一个重要的细胞周期检查点，决定G1/S期转换，又称起始点，Cyclin E在G1期累积的含量程度及各种细胞内外信号在此整合，决定着细胞增殖分化越过检查点、或细胞死亡、或退出细胞周期进入G0期12，13。 目前普遍认为14，CyclinD组与肿瘤的发生关系密切，其CDKs/pRb/E2F路径在细胞周期中有重要作用，研究发现Cyclin E是CyclinD的重要下游限速靶蛋白，也发现在CyclinD缺失的条件下，Cyclin E可以替代CyclinD使细胞周期正常进行。可以推断G1期CDKs/pRb/E2F路径是多细胞生物进化过程中将细胞外刺激信号和Cyclin E活性联系起来的途径，通过Cyclin E的表达控制起始点，该途径在几乎所有的人类恶性肿瘤中都遭到破坏，因此，Cyclin E在恶性肿瘤细胞增殖中的作用至关重要。 在大多数的肿瘤研究中，免疫组化标记方法显示，Cyclin E在核内表达，而在胞浆内合成和降解，通常情况下快速转运至核内发挥作用，但常常在胞浆内观察到被染色，可能是Cyclin E的合成增加，而降解减少或是核内转运障碍，因为Cyclin E主要是在核内参与细胞分裂，故普遍将核染色阴性而胞浆着色的肿瘤细胞视为阴性表达。4 Cyclin E在子宫内膜癌中的变化 许多恶性肿瘤组织如胃癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、子宫内膜癌等的研究中都发现Cyclin E高表达，这些学者认为Cyclin E的升高在恶性肿瘤中是首发事件，在癌的发生和发展过程中先于各种癌基因发挥作用，并与其他癌基因产物协同作用，单一过量的癌基因产物不足以使细胞发生恶性转化，人们已经认识到癌症很可能就是一类细胞周期疾病。佘远萍等15的研究显示，在子宫内膜癌中Cyclin E的阳性表达率为70%，显著高于正常子宫内膜和子宫内膜非典型增生组织，是在子宫内膜癌中常见而且是早期出现的分子异常。我们研究发现10，从正常子宫内膜→子宫内膜增生→子宫内膜非典型增生→子宫内膜样癌，Cyclin E的阳性率逐渐升高，并与子宫内膜样癌的病理分级有关，与肌层浸润深度、临床分期无关，在子宫内膜样癌中，Cyclin E与PTEN蛋白的表达呈显著的负相关关系。5 结束语 综上所述，Cyclin E在肿瘤发生中的重要作用，可为肿瘤提供预后信息，但导致肿瘤发生的机理仍不十分清楚，有待今后的研究揭示。鉴于Cyclin E蛋白在细胞周期起始点的调控作用，有望成为未来癌症治疗的靶蛋白及判断肿瘤预后的标志物。【参考文献】 1穆玉兰，孙雅红，汤春生.细胞周期素与恶性肿瘤J.国外医学(肿瘤学分册)，1998，25（6）：330-331.2Li J，Yen C，Liaw D，et al.PTEN，a putative protein tyrosine phosphatase gene mutated in human brain，breast，and prostate cancer J.Science，1997，275(5308)：1943-1947.3Tashiro H，Blazes MS，Wu R，et al.Mutations in PTEN are frequent in endometrial carcinoma but rare in other common gynecological malignancies J.Cancer Res，1997，57(18)：3935-3940.4李淑敏，章文华，赵晓航.子宫内膜癌组织中抑癌基因PTEN的研究现状J.中华妇产科杂志，2002，37（12）：754-757.5Tian XX，Pang JC，TO SS，et al.Restoration of wild-type PTEN expression leads to apoptosis，differentiation，and reduces telomerase activity in human glioma cells J.J Neuropathol Exp Neurol，1999，58(5)：472-479.6An HJ，Lee YH，Cho NH，et al.Alteration of PTEN expression in endometrial carcinoma is associated with down-regulation of cyclin-dependentkinase inhibitor，p27 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