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·綜述·

LSD1在消化道腫瘤中的研究進(jìn)展

葛蓓蕾1徐霞2

(1.鄭州大學(xué) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心河南 鄭州450001； 2.鄭州大學(xué) 藥學(xué)院河南 鄭州450001)

【關(guān)鍵詞】LSD1；去甲基化；食管癌；胃癌；腸癌

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，腫瘤是由基因突變引起的。但近年來(lái)的研究證實(shí)，表觀遺傳機(jī)制在腫瘤的病理變化中起著非常重要的作用。表觀遺傳機(jī)制表現(xiàn)異常會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄?；蚓哂薪M織特異性，并廣泛參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、凋亡、轉(zhuǎn)化以及腫瘤進(jìn)程，對(duì)腫瘤的預(yù)防、臨床診斷和治療均具有重要意義[1]。食管癌、胃癌和腸癌是目前比較常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率均居世界前列，嚴(yán)重影響了我國(guó)居民的健康。消化道腫瘤目前最主要的治療手段是手術(shù)、放療和化療，但預(yù)后較差。因此，積極尋找特定的生物標(biāo)志物，建立科學(xué)有效的預(yù)防措施和診斷方法成為目前抗腫瘤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

一直以來(lái)，大家認(rèn)為組蛋白賴氨酸甲基化只是一個(gè)穩(wěn)定的組蛋白標(biāo)記，不具有可逆性。直到2004年，第1個(gè)組蛋白賴氨酸去甲基化酶(lysine specific demethylase 1，LSD1)被發(fā)現(xiàn)[2]，這個(gè)觀點(diǎn)才被改變。此后，日漸增多的研究證據(jù)表明LSD1表達(dá)失調(diào)在人類腫瘤形成過(guò)程中具有十分重要的作用，同時(shí)LSD1與腫瘤細(xì)胞的增殖關(guān)系密切。前期大量研究發(fā)現(xiàn)，LSD1過(guò)表達(dá)能促進(jìn)前列腺癌、乳腺癌等腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，而LSD1表達(dá)對(duì)消化道腫瘤的作用報(bào)道較為少見(jiàn)。本文就LSD1的結(jié)構(gòu)與功能以及LSD1在食管癌、胃癌和腸癌中的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1LSD1的結(jié)構(gòu)和功能

1.1LSD1的結(jié)構(gòu)LSD1又稱為KDM1A、AOF2或BHC110，屬于FAD依賴型胺氧化酶家族成員，主要由3部分組成：N末端的SWIRM結(jié)構(gòu)域，中間的Tower結(jié)構(gòu)域和C末端的胺氧化酶結(jié)構(gòu)域(amine oxidase like domain，AOL)。見(jiàn)圖1。其中，SWIRM結(jié)構(gòu)域高度保守，是由85個(gè)氨基酸殘基組成的小α螺旋結(jié)構(gòu)域。Tower結(jié)構(gòu)域位于AOL兩葉之間，呈莖狀，由兩個(gè)很長(zhǎng)的平行螺旋構(gòu)成，這對(duì)于維持AOL結(jié)構(gòu)域的空間構(gòu)型非常重要[3]。研究人員證實(shí)，Tower結(jié)構(gòu)域的缺失突變能使LSD1喪失活性[4]。AOL是LSD1的活性區(qū)域，被Tower結(jié)構(gòu)域分成FAD結(jié)合結(jié)構(gòu)域和催化活性中心兩個(gè)部分，而在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，這兩部分結(jié)構(gòu)域仍然緊密結(jié)合在一起，形成完整的具有催化活性的結(jié)構(gòu)域[5]。

圖1　LSD1的結(jié)構(gòu)圖

1.2LSD1的功能LSD1是一種核內(nèi)黃素依賴的單胺氧化酶，其功能主要是對(duì)組蛋白和非組蛋白的去甲基化作用。腫瘤細(xì)胞中LSD1定位于細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的激活和抑制，被譽(yù)為細(xì)胞深處的基因“開(kāi)關(guān)”，在胚胎發(fā)育和腫瘤發(fā)生過(guò)程中起著重要的作用[6]。LSD1能夠特異性脫去H3K4和H3K9位點(diǎn)上的單甲基和二甲基基團(tuán)，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄活性。研究發(fā)現(xiàn)，包含JmjC結(jié)構(gòu)域的組蛋白去甲基化酶(JmjC domain-containing histone demethylase，JHDM)家族可以催化組蛋白三甲基(Me3)的去甲基化修飾[7]。在LSD1與底物反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)AD從甲基化的組蛋白賴氨酸得到質(zhì)子，生成FADH2，甲基化的賴氨酸失去質(zhì)子生成亞胺中間物，F(xiàn)ADH2再由分子氧化生成FAD和H2O2[8]。LSD1催化氧化反應(yīng)時(shí)需要FAD參與，且中間產(chǎn)物形成時(shí)需要1個(gè)質(zhì)子，因此LSD1只能催化單甲基化和二甲基化的賴氨酸底物，使其去甲基化。

2LSD1與消化道腫瘤

2.1LSD1與食管癌食管癌是我國(guó)常見(jiàn)的惡性腫瘤，多為鱗狀細(xì)胞癌[9]，其發(fā)病機(jī)制尚不清楚，DNA甲基化是目前研究最多的表觀遺傳學(xué)修飾方式。于妍妍等[10]采用免疫組化法研究發(fā)現(xiàn)，LSD1 在食管鱗癌組織中的表達(dá)顯著高于正常組織和食管癌癌前病變組織，且鱗癌組織中LSD1的表達(dá)陽(yáng)性率與另兩種組織中LSD1的表達(dá)陽(yáng)性率差異顯著。研究還發(fā)現(xiàn)，食管鱗癌組織中LSD1的表達(dá)程度與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，提示LSD1可能參與了食管鱗癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。LSD1的表達(dá)與食管鱗癌的分化程度和浸潤(rùn)深度無(wú)顯著相關(guān)，與食管鱗癌的增殖能力有關(guān)，進(jìn)而影響患者的預(yù)后。LSD1高表達(dá)的食管鱗癌患者預(yù)后不良。林邵峰等[11]通過(guò)免疫組化法研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)應(yīng)的正常食管黏膜相比，LSD1在食管鱗癌組織中高表達(dá)，且LSD1的高表達(dá)與食管鱗癌的不良預(yù)后相關(guān)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、分期和分化等臨床因素?zé)o顯著相關(guān)。這與前面于妍妍等[10]的研究結(jié)果不一致，還需要做進(jìn)一步的深入研究。沈瓊等[12]通過(guò)免疫組化法研究發(fā)現(xiàn)，LSD1在腫瘤細(xì)胞內(nèi)定位在細(xì)胞核部位；LSD1在食管癌組織中高表達(dá)，在癌旁組織中低表達(dá)。LSD1高表達(dá)的比率與腫瘤大小、淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移、腫瘤分期及預(yù)后明顯相關(guān)。LSD1高表達(dá)患者生存率明顯低于低表達(dá)患者。以上研究結(jié)果表明，LSD1 的高表達(dá)與食管鱗癌的惡性行為具有一定的相關(guān)性，提示LSD1可能參與了食管癌的增殖和轉(zhuǎn)移，并且可能與患者的預(yù)后有關(guān)。

2.2LSD1與胃癌胃癌是目前常見(jiàn)的胃腸道惡性腫瘤之一，盡管目前對(duì)化療藥物尤其是靶向藥物的研發(fā)進(jìn)展很大，使得胃癌的化療效果得到提高，但是胃癌患者的預(yù)后還是不容樂(lè)觀。所以，進(jìn)一步探索胃癌發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移過(guò)程的分子生物學(xué)機(jī)制相當(dāng)重要。盧太亮[13]利用免疫組化技術(shù)檢測(cè)80例胃癌組織及相應(yīng)的癌旁組織中LSD1的表達(dá)，分析其與胃癌臨床病理特征及預(yù)后的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LSD1在80例胃癌組織及癌旁組織中的陽(yáng)性表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，LSD1在不同年齡、性別、腫瘤大小的胃癌組織中表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在不同組織病理學(xué)分級(jí)、TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌組織中表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。LSD1在低分化胃癌組織、較晚TNM分期及有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌組織中表達(dá)明顯增高。LSD1在發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的胃癌中陽(yáng)性表達(dá)率高達(dá)90%，但與無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的胃癌組織比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。陶厚權(quán)等[14]分別采用PCR和免疫組化技術(shù)檢測(cè)125例胃癌組織及正常胃黏膜中LSD1 mRNA的表達(dá)，以及其與胃癌臨床病理及預(yù)后的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常胃黏膜組織相比，胃癌組織中LSD1 mRNA顯著增高；LSD1蛋白在胃癌中高表達(dá)，在非腫瘤胃黏膜組織中僅為弱陽(yáng)性表達(dá)；LSD1蛋白表達(dá)的高低與組織的分化程度、有無(wú)漿膜浸潤(rùn)及淋巴結(jié)有無(wú)轉(zhuǎn)移有明顯的相關(guān)性。鄭一超[15]則首次報(bào)道了可抑制腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的LSD1抑制劑，并揭示了胃癌細(xì)胞MGC-803及正常胃黏膜上皮細(xì)胞GES-1中TGF-β1對(duì)LSD1的調(diào)控機(jī)制。

2.3LSD1與結(jié)腸癌與食管癌和胃癌相同，結(jié)腸癌也是死亡率較高的惡性腫瘤之一。且超過(guò)30%的結(jié)腸癌患者術(shù)后會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此，研究結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制就顯得尤為重要。多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌組織中LSD1高表達(dá)。Jie等[16-17]采用免疫組化法分析LSD1、E-鈣黏蛋白和N-鈣黏蛋白在108例結(jié)腸癌樣本中的表達(dá)，同時(shí)采用RT-PCR和Western blot方法檢測(cè)LSD1在5種結(jié)腸癌細(xì)胞株中的表達(dá)，并分析其對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的影響。病理切片結(jié)果顯示，LSD1在結(jié)腸癌細(xì)胞中的表達(dá)明顯高于正常細(xì)胞，LSD1與E-鈣黏蛋白在結(jié)腸癌中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，與N-鈣黏蛋白的表達(dá)則不具有顯著相關(guān)性。體外細(xì)胞試驗(yàn)表明，LSD1的表達(dá)與結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲性呈正相關(guān)。張?jiān)萚18]通過(guò)免疫組化法檢測(cè)52例結(jié)腸癌組織中LSD1的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)LSD1的表達(dá)率在結(jié)腸癌組織中明顯高于癌旁組織。且LSD1的表達(dá)與分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及分期具有相關(guān)性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另外，還發(fā)現(xiàn)下調(diào)LSD1的表達(dá)能夠顯著抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的遷移，進(jìn)一步表明LSD1表達(dá)與結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移緊密相關(guān)。Huang等[19]聯(lián)合使用LSD1 抑制劑與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)抑制劑對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用LSD1劑抑制后抑癌基因SFRP會(huì)重新表達(dá)，二者聯(lián)合使用則能夠明顯誘導(dǎo)沉默的抑癌基因SFRP2重新表達(dá)，體外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也顯示聯(lián)合使用二者的抑制劑能夠明顯抑制腫瘤的生長(zhǎng)。

3結(jié)語(yǔ)

作為第1個(gè)被確認(rèn)的組蛋白去甲基化酶，LSD1在多種腫瘤中的發(fā)生和發(fā)展中起著重要的作用，LSD1在不同腫瘤中以不同的角色出現(xiàn)，在各種復(fù)雜的腫瘤相關(guān)分子通路上發(fā)揮組蛋白脫甲基化作用來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移能力。大量研究證實(shí)，通過(guò)下調(diào)LSD1的表達(dá)可以顯著抑制腫瘤細(xì)胞的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。LSD1作為抗腫瘤藥物作用的靶點(diǎn)已成為廣大科研工作者的研究熱點(diǎn)，而LSD1作為藥物靶點(diǎn)的適用性已經(jīng)在相關(guān)藥物在多種腫瘤治療中的應(yīng)用中得到了證實(shí)。這對(duì)于新藥研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。希望通過(guò)對(duì)LSD1廣泛深入的研究為其在惡性腫瘤早期診斷、臨床治療及預(yù)后評(píng)估等方面提供更多的理論依據(jù)。

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(收稿日期：2015-10-13)

【中圖分類號(hào)】R 735

doi:10.3969/j.issn.1004-437X.2016.03.035

基金項(xiàng)目：河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(13A350598)；河南省自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目(152300410160)。