魏秀梅,白 楊,葉 龍,李曉京,畢繼鑫,丁帥芳,路 陽綜述,鐘秀宏審校 (吉林醫(yī)藥學院:.009級英語護理本科班,.009級臨床甲班,3.病理教研室,吉林 吉林 303)
卵巢癌是女性生殖器官的三大惡性腫瘤之一,研究表明,細胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependent kinases,CDKs)及其調(diào)節(jié)因子的異常與卵巢癌的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、預后、診斷和治療有著高度的相關(guān)性?,F(xiàn)就近年來有關(guān)對卵巢癌細胞周期調(diào)控的研究進行綜述。
完整的細胞周期包括DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)、有絲分裂期(M期)和處于靜止狀態(tài)的靜止期(G0期)。CDK是細胞周期調(diào)節(jié)的核心分子,與細胞周期蛋白(Cyclins)、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(Cyclin-dependent kinases inhibitors,CKIs)等共同組成細胞周期調(diào)控網(wǎng)絡,影響細胞進程。
Cyclins-CDK復合體Cyclins作為調(diào)節(jié)亞基,需與催化亞基CDK形成復合物,激活相應的CDK及加強CDK對特定底物的作用,從而在細胞周期的相應時期發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。一種CDK可以結(jié)合一種以上的Cyclin,兩種CDK可以與同一種Cyclin結(jié)合。在G1期,兩個功能類似的CDK(CDK4和CDK6)依賴于與其相關(guān)的D型周期素。Cyclin D包括Cyclin D1、D2、D3,可與多種CDK(如CDK1、2、4和6)構(gòu)成復合物而發(fā)揮作用,是細胞周期G1期的重要的控制元件,同時也可以作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子,以獨立于CDK的形式發(fā)揮作用。在Cyclin D家庭中,Cyclin D1與腫瘤關(guān)系最明確,它是作用于G1期的重要細胞周期蛋白,可以通過促進G1/S期轉(zhuǎn)換而加速細胞周期進程。G1晚期的R點之后,E型周期素(E1、E2)與CDK2相互結(jié)合并促使其對相應產(chǎn)物的磷酸化以進入S期。隨著細胞進入S期,A型周期素(A1、A2)代替E型周期素成為CDK2的配體,從而保證進入S后期,A型周期素改變配體,它與CDK2解離并重新結(jié)合其他CDK,此復合體被稱為CDC2或是CDK1。隨著周期素的繼續(xù)進行,進入G2期后,CDC2中的A型周期素被B型周期素(B1、B2)所替代。最終,從M期開始,B型周期素參與的CDC2復合體觸發(fā)了前期、中期、后期、末期的許多事件并最終組成有絲分裂的復雜程序。
CKI可分為兩類,一類為激酶抑制物(INK)家族,包括P16、P15、P18、P19,能特異性抑制Cyclin D/CDK6復合物和Cyclin D/CDK4復合物。如P16在周期蛋白結(jié)合位點相對位置與單體CDK6結(jié)合,這種變構(gòu)效應阻斷了與周期蛋白D的結(jié)合。而且CDK的ATP結(jié)合位點由于結(jié)合了抑制因子而被破壞。當P16與Cyclin D之間的平衡遭到破壞時,可引起P16-CDK4/CyclinD1-pRb路徑的破壞,是人類惡性腫瘤發(fā)生中的重要機制之一。另一類為Cip/Kip家族(CDK interacting protein/linase inhibitory protein),包括P12、P27和P53,可廣泛的抑制Cyclin/CDK復合物的活性。例如在有細胞周期蛋白A、CDK2和P27組成的三元復合物的結(jié)構(gòu)中,抑制因子與周期蛋白A和CDK2均有相互作用。在CDK2的ATP結(jié)合位點P27的結(jié)合原件排列可以解釋激酶活性的抑制作用。兩類CKI的作用機制是一樣的,不過前者是特異性的,后者是非特異性的,可以廣泛地作用于任何細胞周期蛋白激酶。
Welsh等[1]應用寡核苷酸芯片技術(shù),在卵巢癌組織及卵巢癌細胞系中檢測到CDK1和Cyclin B基因的高表達。由此可以推測,CDK1也在卵巢癌的發(fā)生中起著重要作用,其中過表達的CDK1可能與Cyclin B1結(jié)合形成過多的MPF,促進細胞周期跨越G2/M檢驗點進入M期,參與卵巢癌細胞的異常分裂,促進卵巢癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)化。Pennati[2]等研究還發(fā)現(xiàn),CDK抑制劑(NU6140)聯(lián)合使用紫杉醇可使卵巢癌細胞停止在G(2)-M期,阻滯了細胞的增殖,并增加了細胞的凋亡速率。鄭美蓮等[3]應用蛋白免疫印跡技術(shù),檢測61例人卵巢癌組織,探討卵巢癌組織Cyclin D1與P21wafi、P53蛋白表達與卵巢癌轉(zhuǎn)移的相關(guān)性。研究表明,卵巢癌組織Cyclin D1和P53表達率明顯高于卵巢非癌組織,P21wafi蛋白表達于卵巢組織低于卵巢非癌組織。由此得出:CyclinD1的高表達可能與致癌作用的初始階段有關(guān),P53蛋白的高表達使下游靶基因p21wafi+蛋白表達下調(diào),p53基因作為抑癌基因在細胞周期調(diào)控和誘導細胞凋亡中起重要作用。Itamochi等[4]通過對22個卵巢癌細胞株和60個人卵巢癌樣本進行了對卵巢透明細胞癌擴散相關(guān)性探究,發(fā)現(xiàn)增加P27(Thr157)的表達,減少CDK2的活性,可減少卵巢透明細胞癌的擴散。
Sawiris等[5]通過對卵巢癌基因表達的系列研究觀察分析,構(gòu)建一個用于研究卵巢癌的特異性cDNA序列,并將其命名為卵巢癌芯片(Ovachip),其中包括CDK6和CDK7基因。Ovachip對卵巢癌與克隆性增生的鑒別非常敏感,且在卵巢癌檢測中有很高的重復率,并在不同類型的卵巢癌中有較好的一致性。Ovachip為卵巢癌的研究提供了有力的工具,從而促進其病因?qū)W研究和臨床治療的發(fā)展。Le[6]為提高紫杉醇對卵巢癌的作用,對人卵巢癌SKOv3細胞進行了實驗,結(jié)果表明,用siRNAs或達沙替尼通過P27Kipl下調(diào)Bcl-2和CDKl抑制Src家族及Abl激酶,可提高紫杉醇對卵巢癌細胞的敏感性。Meng等[7]和Gao等[8]應用小干擾RNA技術(shù)和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)激酶活性抑制劑,可誘導CDK4和Cyclin D1的低表達及P27Kipl的高表達,進而引起細胞周期G1期阻滯,抑制卵巢癌細胞的增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移。Masamha等[9]證實通過用SHetA2可使CyclinD 1磷酸化和泛素化,從而導致卵巢癌細胞停留在G1期,充分證明了CyclinD 1是治療卵巢癌的一個有效性的目標。此外,Goyenenche等[10]發(fā)現(xiàn),米非司酮可通過增強P21cipl和P27kipl對CDK2的抑制作用和CDK2-Cyclin E降低功能的小分子化合物及酶活性引起卵巢癌細胞的生長阻滯。目前有許多具有CDK2抑制功能的小分子化合物,在臨床試驗中廣泛應用于各種腫瘤的治療。
Sui等[11]發(fā)現(xiàn),在良性、交界性和惡性卵巢腫瘤中,P27kipl陰性表達且同時CDK2和Cyclin E陽性表達的患者總體存活率較低,F(xiàn)arley等[12]對139例卵巢癌組織中的Cyclin E的表達進行研究,同樣證明Cyclin E的表達與患者的預后相關(guān),Cyclin E高表達者預后差。Bedrosian等[13]對卵巢癌中表達的Cyclin E蛋白也作進一步的研究,發(fā)現(xiàn)卵巢癌中過度表達的Cyclin E蛋白與正常上皮細胞表達的蛋白種類相似,都為低分子蛋白,并且表達這些蛋白的腫瘤往往是晚期的病例,預后差。在研究這些低分子蛋白的活性發(fā)現(xiàn):其激酶活性較其他的Cyclin E蛋白增強了10倍。因此,在卵巢腫瘤中這種過度表達的低分子量形式的Cyclin E蛋白可能改變了細胞的生物學特性,為解釋其與卵巢癌預后的關(guān)系提出了一種可能的機理。Buchynska等[14]研究發(fā)現(xiàn),中、低分化的卵巢癌表現(xiàn)出P53、P16的高表達,P53、P16、Cyclin D1強陽性,病人預后差,總體生存率降低。Konecny等[15]探討了CDK4/6抑制劑PD-0332991對人卵巢癌細胞株的影響。根據(jù)PD-0332991濃度的不同,抗增殖作用出現(xiàn)在所有的卵巢癌細胞株中。P16低表達的Rb細胞株對CDK4/6具有強抑制作用,CDK4/6抑制劑誘導G0/G1細胞周期阻滯,在一定濃度和時間上阻斷Rb細胞磷酸化,提高了化療作用。Kudooh等[16]對p16及p15基因與卵巢癌化療敏感性的關(guān)系進行研究發(fā)現(xiàn),鉑類化療6個月后,經(jīng)第2次手術(shù)證實,不敏感組的p16及p15基因缺失率較敏感組明顯升高,而且p16、p15基因缺失者的預后也較基因表達組更差。因此,P16不僅在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中起作用,而且影響患者對化療藥物的敏感性及預后。
目前有研究認為“腫瘤屬于細胞周期病”,因此,對細胞周期蛋白、細胞周期蛋白依賴性激酶和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子在細胞周期中的作用和機制的深入研究,將有助于闡明卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展機制,對卵巢癌的診斷、治療以及預后評價都將有十分重要的意義。為了更進一步的明確各元件之間的影響機制,還需要更精確、簡便、實用的方法對通路中的各元件進行檢測。
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