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RECK基因抑制腫瘤作用的研究進(jìn)展

2015-02-10 14:58查從亮綜述審校
醫(yī)學(xué)綜述 2015年8期
關(guān)鍵詞:鼻咽癌甲基化膠質(zhì)瘤

查從亮(綜述),江 浩(審校)

(蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科,安徽蚌埠 233000)

惡性腫瘤的一個(gè)重要特征即是侵襲和轉(zhuǎn)移,找到控制惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的方法是目前很多研究者努力的方向,近年來發(fā)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)錄抑制基因?yàn)榉崔D(zhuǎn)錄富含半胱氨酸蛋白(reversion-inducing cystein-rich protein with kazalmotifs,RECK)基因,其抑制腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的作用是通過抑制多種基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)。在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中最重要的步驟為細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)降解與基膜重構(gòu)。從原位癌發(fā)展到浸潤性癌的過程中,基膜破壞是最重要的因素。腫瘤細(xì)胞局部浸潤和轉(zhuǎn)移即可通過黏附至基膜及ECM的方式而逐步實(shí)現(xiàn)。研究表明,MMPs對腫瘤細(xì)胞的黏附和能動(dòng)性產(chǎn)生影響,其參與ECM的降解以及新生血管的形成,其中腫瘤的侵襲及惡性程度與MMP-2的表達(dá)水平密切相關(guān),此為腫瘤生物學(xué)特性的一個(gè)重要影響因素[1-3]。近年來,對MMPs抑制劑的研究已廣泛開展,但卻沒有明顯提高患者的總體生存率,加上其不可避免的不良反應(yīng),臨床大規(guī)模的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。目前發(fā)現(xiàn),蛋白水解酶中一個(gè)最重要的家族為MMPs[4-5],有超過20種,依據(jù)其序列和降解底物的不同,可將MMPs分為間質(zhì)降解素、膜型MMPs、膠原酶、基質(zhì)溶解因子和明膠酶五大類。而目前對RECK及MMPs的功能的認(rèn)識(shí)還不完善?,F(xiàn)就RECK的結(jié)構(gòu)、功能,RECK與各種腫瘤的相關(guān)性,RECK在腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移中的作用予以綜述。

1 RECK的結(jié)構(gòu)及表達(dá)

Takahashi等[6]向小鼠的纖維原細(xì)胞(NIH3T3)中轉(zhuǎn)染v-Ki-ras基因進(jìn)而克隆到一個(gè)新基因——RECK。RECK基因定位于人類染色體9p12~13,包含有21個(gè)外顯子,20個(gè)內(nèi)含子,整個(gè)基因長度約87 kb,其中9個(gè)位于內(nèi)含子區(qū)域(含子5,8,10,12,15,17),4 個(gè)位于基因編碼區(qū)域(外顯子 1,9,13,15),共13個(gè)單核苷酸多態(tài)性,其轉(zhuǎn)錄子的堿基數(shù)為 4.6 kb。RECK互補(bǔ)DNA編碼的膜錨定糖蛋白,其相對分子質(zhì)量為110 000,由971個(gè)氨基酸共同組成。其具有一些共同的蛋白序列結(jié)構(gòu):①在其NH2-端具有5個(gè)潛在糖基化位點(diǎn),有2個(gè)表皮生長因子樣重復(fù)序列及5個(gè)半胱氨酸結(jié)重復(fù)結(jié)構(gòu);②是一種蛋白水解酶抑制結(jié)構(gòu),其含有3個(gè)絲氨酸且完全符合Kazal模體結(jié)構(gòu);③富含絲氨酸,其COOH-和NH2-端各有一個(gè)疏水區(qū),其糖基化錨定信號點(diǎn)在COOH-端,RECK通過磷脂酰肌醇被固定于細(xì)胞膜上;④RECK編碼的糖蛋白二級結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因其含有豐富的絲氨酸(9.2%)。研究表明,定位于第9號染色體短臂上9p12~13區(qū)域的RECK基因,與許多腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切,且多種癌基因可調(diào)控RECK基因的表達(dá)。研究表明,ras可通過組蛋白的脫乙?;虳NA的甲基化作用而達(dá)到抑制RECK表達(dá)的目的[7]。鼠的內(nèi)源性RECK基因在無ras轉(zhuǎn)染的NIH3T3細(xì)胞中可表達(dá)正常,而在有ras轉(zhuǎn)染的細(xì)胞株中表達(dá)會(huì)顯著下降。RECK的啟動(dòng)子活性區(qū)位于其上游的52-堿基區(qū)域,在該區(qū)可見2個(gè)Spl結(jié)合位點(diǎn),一個(gè)是CAAT盒,另一個(gè)是1個(gè)CEBP的結(jié)合基元。雖然這2個(gè)Spl位點(diǎn)與Sp1和Sp3轉(zhuǎn)錄因子都可以結(jié)合,但能與ras相互作用的只有一個(gè)。進(jìn)一步的研究表明,ras下調(diào)RECK的表達(dá)是通過調(diào)節(jié)Spl/Sp3轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄活性而實(shí)現(xiàn)?;罨膔as可通過對Spl/Sp3的糖基化或者磷酸化來調(diào)節(jié)其結(jié)構(gòu),再作用于它們的調(diào)節(jié)蛋白,從而實(shí)現(xiàn)對RECK基因表達(dá)的抑制[8]。另有研究顯示,在細(xì)胞株中轉(zhuǎn)染了其他癌基因(c-myc,v-mos,v-fes,v-src,v-fos)后,RECK 基因表達(dá)量明顯下降,表明多種癌基因可參與負(fù)向調(diào)控RECK基因的表達(dá)。

2 RECK與腫瘤關(guān)系

2.1 鼻咽癌 鄧燕飛等[9]通過原位雜交技術(shù)檢測了60例原發(fā)性鼻咽癌患者(頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組30例和無頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組30例)、鼻咽癌頸部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)10例和慢性鼻咽炎組織20例中RECK的信使RNA表達(dá)情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn),鼻咽癌伴頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的陽性表達(dá)率明顯低于無頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組及慢性鼻咽炎組織。同時(shí)顯示,鼻咽癌中RECK基因的異常表達(dá)和患者的頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及治療后5年生存期有關(guān),且兩者表達(dá)呈負(fù)相關(guān),但與患者的性別、年齡、T分期及臨床分期無關(guān),從而提示RECK基因異常表達(dá)可能與鼻咽癌的進(jìn)展有關(guān),參與了鼻咽癌的侵襲轉(zhuǎn)移過程。RECK可作為評估鼻咽癌頸淋巴轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)的生物學(xué)參考指標(biāo)。

2.2 小細(xì)胞肺癌 王茺茺等[10]采用免疫組織化學(xué)鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶連結(jié)法(SP法)來檢測43例肺癌組織和10例癌旁的正常肺組織中RECK和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達(dá)水平。結(jié)果顯示,小細(xì)胞肺癌癌組織中RECK蛋白的表達(dá)低于癌旁的正常組織,而且RECK在肺癌組織的低表達(dá)可促進(jìn)VEGF誘導(dǎo)的微血管的形成,RECK與肺癌的血管的生成密切相關(guān),從而提示,RECK基因與小細(xì)胞肺癌的侵襲及轉(zhuǎn)移可能存在一定關(guān)系。

2.3 食管癌 孫曉宏等[11]采用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(reverse pdymerase chain reactim,RT-PCR)方法檢測90例食管鱗狀細(xì)胞癌和其癌旁組織中RECK基因轉(zhuǎn)錄水平的差異,同時(shí)觀察RECK和食管癌的分化程度、腫瘤的浸潤深度以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,癌旁組織RECK的轉(zhuǎn)錄水平要高于癌組織;且食管癌組織的分化程度、腫瘤的浸潤深度、淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移以及臨床分期均與 RECK基因的轉(zhuǎn)錄水平呈負(fù)相關(guān)。因此提示,RECK可能與食管癌的發(fā)生、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移相關(guān),RECK可作為獨(dú)立的生物分子指標(biāo)判斷食管癌的預(yù)后。

2.4 胃癌 Du等[12]采用甲基化特異性PCR分別檢測40例胃癌組織、淋巴結(jié)組織、腹腔沖洗液及其癌旁正常黏膜RECK基因的甲基化水平的差異。結(jié)果顯示,癌旁正常黏膜RECK基因的甲基化率為27.5%(11/40),胃癌組織中RECK基因的甲基化率為47.5%(19/40),淋巴結(jié)組織RECK基因的甲基化率為57.1%(12/21),腹腔沖洗液中RECK基因的甲基化率為35%(14/40),在原發(fā)腫瘤樣本中存在的RECK基因甲基化與腫瘤細(xì)胞的浸潤顯著相關(guān)。這提示RECK的表達(dá)可對胃癌腹腔內(nèi)轉(zhuǎn)移的早期診斷及治療提供依據(jù)。

2.5 骨肉瘤及軟骨肉瘤 Clark等[13]在對骨肉瘤的研究中證實(shí)在骨肉瘤組織中RECK信使RNA的表達(dá)缺失,但在腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞中呈過度表達(dá),進(jìn)一步研究其與VEGF的關(guān)系后發(fā)現(xiàn),在低分化的骨肉瘤中,RECK與VEGF呈負(fù)相關(guān),RECK可抑制骨肉瘤的侵襲、增殖和集落細(xì)胞的形成以及破骨細(xì)胞的活性。

2.6 婦科腫瘤 王玲等[14]用細(xì)胞計(jì)數(shù)、免疫組織化學(xué)和測量灰度值的方法研究48例宮頸正常上皮、慢性宮頸炎組織(對照組)與52例宮頸癌組織(試驗(yàn)組),結(jié)果顯示,正常的宮頸組織中RECK基因的表達(dá)顯著高于宮頸鱗癌組織。試驗(yàn)各種組織中的微血管密度值明顯高于對照組??梢?,RECK基因在宮頸癌組織中低表達(dá),且可抑制其微血管形成。劉晶晶等[15]通過PCR方法檢測發(fā)現(xiàn)42例子宮內(nèi)膜癌腫瘤組織中RECK基因的表達(dá)要比子宮內(nèi)膜不典型增生及正常子宮內(nèi)膜組織低;相反地,子宮內(nèi)膜癌腫瘤組織中MMP-9的表達(dá)水平則較高,結(jié)果顯示RECK的表達(dá)水平與MMP-9的表達(dá)之間存在負(fù)相關(guān)性,即隨著MMP-9的增強(qiáng),RECK表達(dá)量反而降低。RECK的表達(dá)缺失可能與婦科腫瘤發(fā)生及浸潤轉(zhuǎn)移相關(guān)。

2.7 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤 史益男和徐飛[16]以59例腦膠質(zhì)瘤患者病變組織和癌旁相對正常腦組織為研究對象,通過制作組織微陣列技術(shù)及采用免疫組織化學(xué)法,檢測RECK基因在腦膠質(zhì)瘤組織中的表達(dá)情況及臨床意義,在正常腦組織中RECK蛋白高表達(dá)率明顯(18/19、94.7%),而在膠質(zhì)瘤中該RECK的表達(dá)下調(diào)為69.4%,另有30.6%的膠質(zhì)瘤組織中RECK的表達(dá)較正常腦組織中顯著降低,兩者間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;在Ⅰ~Ⅱ和Ⅲ~Ⅳ病理分期中該蛋白的表達(dá)率分別為81.2%、55.0%,兩者之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;結(jié)果顯示RECK基因在腦膠質(zhì)瘤組織與癌旁相對正常腦組織中的表達(dá)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,且RECK在病理分級間的表達(dá)差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,因此其可能作為一個(gè)分子指標(biāo)來判斷腦膠質(zhì)瘤的病變程度。

2.8 結(jié)腸癌 朱振新等[17]采用RT-PCR的方法檢測40例結(jié)腸癌和其癌旁組織中MMP-2、MMP-9及RECK基因的表達(dá)水平并作相對定量分析。研究發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比,結(jié)腸癌組織中RECK基因的表達(dá)水平較低,而MMP-2、MMP-9的表達(dá)水平較高。且RECK基因的陽性表達(dá)率會(huì)隨著結(jié)腸癌組織學(xué)分級的升高而升高;同時(shí)研究表明腫瘤的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期和RECK基因的表達(dá)密切相關(guān),在結(jié)腸癌病變組織中,RECK基因的表達(dá)與MMP-2、MMP-9的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),從而提示RECK基因通過對MMP-2、MMP-9表達(dá)的抑制,可能在結(jié)腸癌的發(fā)展中實(shí)現(xiàn)抑制結(jié)腸癌的進(jìn)展。

2.9 腎癌 傅全勝等[18]采用免疫組織化學(xué)的方法對57例腎細(xì)胞癌患者中MMP-9和RECK基因的表達(dá)情況進(jìn)行研究,結(jié)果表明在腎細(xì)胞癌組織中RECK基因的陽性表達(dá)率為47.4%,顯著低于癌旁的正常組織,而MMP-9在腎細(xì)胞癌組織中的陽性表達(dá)率為80.7%,顯著高于癌旁的正常組織。且MMP-9及RECK基因的蛋白表達(dá)與腫瘤的組織學(xué)分級、臨床病理分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況關(guān)系密切。兩者的表達(dá)水平呈相關(guān)。MMP-9及RECK基因的蛋白表達(dá)與腎細(xì)胞癌的侵襲、轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。

2.10 中耳鱗癌 Liu等[19]運(yùn)用免疫組織化學(xué)的方法研究20例正常外耳道和30例中耳鱗癌患者組織中MMP-9和RECK基因的表達(dá)情況,結(jié)果表明,RECK基因在正常外耳道組織中的表達(dá)要遠(yuǎn)高于中耳鱗癌患者的癌變組織,而中耳鱗癌患者組織中的MMP-9卻顯示高表達(dá),比正常外耳道組織中的表達(dá)明顯要高。且發(fā)現(xiàn)MMP-9和RECK基因的表達(dá)與腫瘤的組織學(xué)分級及分期具有相關(guān)性。

2.11 前列腺癌 徐振宇等[20]使用蛋白質(zhì)印跡和RT-PCR的方法研究前列腺癌的裸鼠模型,分為實(shí)驗(yàn)組和對照組,在給實(shí)驗(yàn)組大鼠非甾體消炎藥(NS398)后,檢測其 MMP-9和RECK基因的表達(dá)情況,結(jié)果顯示給予NS398的實(shí)驗(yàn)組裸鼠,RECK基因的蛋白表達(dá)量增加明顯,同時(shí)MMP-9下降,而對照組沒有變化,表明NS398可通過誘導(dǎo)RECK基因的高表達(dá),進(jìn)而抑制MMP-9的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)抑制前列腺癌的轉(zhuǎn)移。

3 RECK抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制

3.1 RECK基因和血管生成間的關(guān)系 腫瘤需要新生血管為其提供必要的氧氣和營養(yǎng),才能持續(xù)性生長,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)侵襲和轉(zhuǎn)移。腫瘤新生血管的形成由RECK基因和MMPs的相互調(diào)節(jié)所影響。當(dāng)RECK基因高表達(dá)時(shí),ECM會(huì)因MMPs受到RECK的抑制而得到保護(hù),周圍組織和血管的完整性保持不變,最終因RECK基因的高表達(dá)而抑制新生血管的形成;相反地,新生血管的形成會(huì)因RECK基因的低表達(dá)而加速形成。有實(shí)驗(yàn)表明,在RECK基因表達(dá)的腫瘤中血管密度降低,血管的管腔增大,血管生成受到抑制;而在無RECK基因表達(dá)的對照組中,腫瘤長大后,血管仍保持原有的密度。多位學(xué)者的研究顯示,RECK基因表達(dá)水平和腫瘤組織的微血管密度之間呈負(fù)相關(guān)[21-22]。值得關(guān)注的是,此負(fù)相關(guān)性與VEGF的高表達(dá)密切相關(guān),只有在VEGF高表達(dá)的腫瘤,RECK基因?qū)δ[瘤血管生成的作用才會(huì)明顯顯現(xiàn),提示RECK可能是通過激活EGFR受體的方式進(jìn)行功能調(diào)節(jié)[23]。

3.2 RECK基因和MMPs之間的關(guān)系 研究表明,MMPs屬于水解酶的一種,能降解所有的ECM成分(糖蛋白、彈性蛋白和蛋白多糖等),與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。目前已知,RECK可通過抑制MMPs而抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。已知3種MMPs可在轉(zhuǎn)錄后水平被RECK調(diào)節(jié):MMP-9、MMP-2及MMP-14。

3.2.1 RECK與MMP-9之間的關(guān)系 RECK對MMP-9的負(fù)性調(diào)節(jié)可能通過以下兩種途徑:①將其酶活性直接抑制;②減少M(fèi)MP-9從細(xì)胞的分泌。有實(shí)驗(yàn)表明,hRECKΔC蛋白與pro-MMP-9結(jié)合后,直接抑制其蛋白質(zhì)水解活性。此外,突變?nèi)芙庑蚳RECKΔC蛋白(缺少COOH的末端磷脂酰肌醇錨定區(qū)域)雖不能抑制MMP-9的釋放,但將其從外部加到細(xì)胞中或轉(zhuǎn)染至HT1080細(xì)胞系中后,發(fā)現(xiàn)其仍具有抑制浸潤活性??赡苁紫纫心ゅ^定三體復(fù)合物的形成,而后RECK才能發(fā)揮抑制MMP-9的釋放,從而實(shí)現(xiàn)抑制在細(xì)胞表面發(fā)生的MMPs活化的蛋白質(zhì)水解反應(yīng)。

3.2.2 RECK和MT1-MMP、MMP-2之間的關(guān)系 RECK是通過以下兩個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)對MMP-2和MT1-MMP的調(diào)控[24]。首先MT1-MMP、Pro-MMP-2和基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinse,TIMP)2在細(xì)胞膜表面形成一個(gè)膜錨定的三體復(fù)合物,pro-MMP2(MMP-2的前體)的加工、處理就從此三體復(fù)合物開始。從MTl-MMP分子附近的一個(gè)特定位點(diǎn),開始出現(xiàn)pro-MMP-2的分離,隨后逐步形成MMP-2的中間體。其次,被激活后的MMP-2又可通過正反饋再次作用于MMP-2的中間體,從而進(jìn)一步激活MMP-2,直至在細(xì)胞表面的MMP-2逐步成熟而釋放。而RECK基因可抑制以上這兩個(gè)過程,RECK通過抑制MT1-MMP來實(shí)現(xiàn)阻礙pro-MMP-2的活化過程,從而使活化的MMP-2的量減少,隨之中間體的形成也有所減少。

3.3 RECK基因和TIMP間的關(guān)系 TIMP是存在于人體中的一種MMP抑制劑,發(fā)現(xiàn)有4種(TIMP 1~4),TIMP可與活化后的MMP相結(jié)合,從而終止其水解活性,同時(shí)可與MMP前酶結(jié)合,阻止其進(jìn)一步的活化,進(jìn)而減少ECM的降解,達(dá)到抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的目的。Oh等[25]研究還發(fā)現(xiàn),TIMP-2不僅可通過直接作用下調(diào)MMs活性,而且還可通過先調(diào)控RECK基因的表達(dá),而達(dá)到間接調(diào)控MMP活性的目的。其中TIMP-2調(diào)控RECK的方式是通過一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)先上調(diào)Rap1,進(jìn)而下調(diào)Rac1,從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)RECK的表達(dá),最終達(dá)到下調(diào)MMP活性的目的。

4 問題和展望

目前治療腫瘤遇到的最大障礙是腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移。如果能在腫瘤轉(zhuǎn)移之前,擁有評價(jià)腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的可靠指標(biāo),那將為腫瘤的治療解決一大難題。近年來,越來越多的學(xué)者開始關(guān)注于腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的研究,隨著分子生物學(xué)研究方法的不斷進(jìn)步,越來越多的轉(zhuǎn)移抑制基因已被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),但很多腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的轉(zhuǎn)移抑制還不完全明確,因此還不能用于腫瘤的診斷和治療。RECK基因作為一種新的轉(zhuǎn)移抑制基因,在許多腫瘤的發(fā)展過程中起重要作用。設(shè)想可通過藥物誘導(dǎo)劑來提高腫瘤患者病變組織中RECK的表達(dá)量,從而達(dá)到上調(diào)腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的活性、抑制腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移的目的??赡茉诓贿h(yuǎn)的將來,人們會(huì)看到依據(jù)RECK基因而設(shè)計(jì)的分子診斷和基因治療應(yīng)用于腫瘤的臨床治療。

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