点击显示 收起
【摘要】 细胞周期调控失衡是肿瘤恶性增殖的根本原因，Cyclin、CDK、CKI是细胞周期调控的内源性分子，三者在细胞周期中相互协调并与细胞信号转导通路之间形成复杂的调控网络，与细胞增殖、细胞分化及细胞凋亡相关联。现发现肿瘤中存在相应基因的突变和表达失调，这些改变直接、间接导致细胞周期紊乱，与胃肿瘤发生密切相关，现就胃癌的细胞周期调控最新研究进展作一综述。
【关键词】 胃癌；细胞周期调控；细胞调控因子
细胞周期(cellcycle)是细胞生命活动的基本过程，指从细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止的过程，DNA合成和细胞分裂是细胞周期的两个主要事件。在进化过程中，细胞发展并建立了一系列的调控机制，以确保细胞周期严格有序地交替和各时相依次有序变更，已发现的与细胞周期调控有关的分子很多，主要有3大类：细胞周期蛋白(cyclin)、细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin dependent kinase，CDK)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(cyclin dependent kinase inhibitor，CKI)，这些基因被称为细胞周期基因(cell division cycle gene，cdc)，其中CDKs是调控网络的核心，cyclins对CDKs具有正性调控作用，CKIs有负性调控作用，共同构成了细胞周期调控的分子基础。肿瘤则是一类渐进性细胞周期调控机制破坏的疾病，细胞周期调控失衡是肿瘤恶性增殖的根本原因，因此对细胞周期调控机制和肿瘤细胞周期调控机制改变的重大发现，对认识肿瘤发生和演进、临床诊断与治疗有十分重要的意义。本文对国内外胃癌细胞周期调控的研究进展做一简要综述。
1 CDK
CDK是一类依赖cyclin的蛋白激酶，在细胞周期调控网络中处于中心地位，目前已发现7个成员，即CDK1～7。CDK激活的底物主要有PRB、E2F、p107、p103等，具有促进细胞周期时相转变、启动DNA合成、运行细胞分裂、推进细胞周期运行的重要功能，其中CDK4和CDK2在肿瘤发生中的作用研究较多。CDK4是在G1期运行的重要分子，在胃肿瘤细胞株中有CDK4基因的扩增、突变或高表达等，当肿瘤细胞被诱导分化时，CDK4表达下调，其活性及稳定性也随之降低。CDK2可分别与cyclinE、cyclinA和cyclinD等G1期周期蛋白结合启动细胞周期并能促进合成，结合分别在G/S期、S期和G期一直发挥作用。CDK2是启动DNA复制的关键激酶，也是G2期运行的必要条件，这取决于与CDK2结合的cyclin的种类。研究表明细胞由G1期进入S期需要cyclinE及CDK2的共同参与，当细胞进入S期后，cyclinE降解，CDK2转而与cyclinA结合，推进细胞由S期越过限制点进入G2期。
2 Cyclins与胃癌
Cyclins的表达具有典型的周期性和时相特异性。细胞内外各种信号传导途径通过激活转录因子，转录因子与靶基因的作用及各转录因子的相互作用等诸多因素，通过影响cyclins的细胞水平作用于相应的CDK，对细胞周期进行调控。现已发现的哺乳动物cyclin有9大类，主要有cyclinA、B(1、2)C、D(1、2、3)和E等。
2.1 CyclinD CyclinD是研究较为深入的cyclin，cylinD分为cyclinD1、cyclinD2、cyclinD3 3个亚型。CyclinD是细胞周期运行的起始因子，又是生长因子的感受器，通常处于G0期的细胞在生长因子和生长因子受体的作用下，通过G蛋白ras有丝分裂原激活蛋白激酶(mitogenactivatedproteinkinase，MAPK)等信号传导途径使cyclinD在G1早期表达增加，cyclinD与细胞中存在的CDK4和CDK6结合，通过cyclinD CDK4/CDK6通路调控细胞越过G1期限制点(checkpoint)［1，2］。Motokura等［3］发现，cyclinD在正常细胞调控和癌变过程中均发挥重要作用，其过表达可激活CDK4和CDK6的活性，缩短G1期，一定程度上降低细胞增殖对有丝分裂原的依赖，造成细胞周期调节失控和细胞异常增殖，导致肿瘤的发生，在cyclinD 3个亚型中，cyclinD1的研究最多，在正常组织中cyclinD1不表达或表达较低，而在肿瘤组织中常有基因扩增、基因重排及突变，导致表达产物增多。现在认为cyclinD1是一种原癌基因，在胃癌组织中阳性率显著高于癌旁组织。胃癌组织中cyclinD1表达阳性率为23.7%～47.0%［1，2］，而且22%的胃癌组织中有cyclinD1mRNA高表达，并与肿瘤侵犯有关［4］，不同胃黏膜组织cyclinＤ１的表达比例存在较大差异。进展期胃癌、早期胃癌、Ⅱ～Ⅲ期不典型增生组织中的cyclinＤ１ 表达率显著高于正常胃黏膜组织，cyclinＤ１表达与病理因素及 ＴＮＭ分期无关［5］。
2.2 CyclinE CyclinE控制细胞进入S期与否，常被视为S期的标记物，这种G1/S期转换的决定和限速作用很有可能在细胞周期中起中心调控作用。CyclinE异常表达与胃癌发生和预后有关，Cyclin E的异常表达与病理学分级关系密切，分化差及侵及浆膜或穿透至其他组织的cyclinE表达率显著高于分化好未侵及浆膜或早期胃癌［6］，与肿瘤细胞侵袭能力强、易转移、恶性度高等特性密切相关［6，7］。
2.3 CyclinA CyclinA属S期和M期的周期蛋白，它的高表达与其他cyclins一样，与细胞增殖、失控和肿瘤发生有关。
2.4 其他cyclins CyclinB在晚S期和G2期合成，与CDK1结合在G2/S促进细胞进入M期，失活于分裂中、晚期。cyclinC研究较少，目前尚不知与之结合的CDK，作用于细胞周期的哪个时相。cyclyinG2是G型细胞周期蛋白家族的新成员，尽管其在细胞周期中的具体调控路径尚不明确，但目前对它的研究却提示其在细胞周期调控中的作用有别于其他cyclinG2对细胞增殖起负性调节作用，具有抑癌作用［7］。
3 CKI与胃癌
CKI是CDK抑制剂，可阻止细胞通过限制点具有抑癌基因的活性，与抑癌基因p53不同，CKI的作用方式是直接与CDK或cyclin-CDK复合物结合调节细胞周期进程。目前已发现7种CKIs，分为INK4和CIP/KIP两大家族：INK4(inhibitoroCDK4)家族，又称p16家族，包括p15、p16、p18、p19，它们同CDK4和CDK6结合，能够特异性抑制CDK4，cyclinD、CDK6、cyclinD1的活性；CIP/KIP家族，又称p21家族，包括p21、p27、p57等，能广泛抑制cyclin-CDK的作用。
3.1 p16 p16基因是1994年Kamb［9］首次报道的抑癌基因家族成员之一，又称多肿瘤抑制基因(muti2tumorsuppressorgene，MTS1)，是研究的热点，主要抑制CDK4。p16基因突变和缺失是肿瘤细胞最常见的细胞周期调节异常［10］。p16基因缺失和突变在胃原发肿瘤发生率明显低于癌细胞株，结合国外文献，p16基因纯合性缺失和突变在原发性胃癌中发生率低，突变罕见。p16在原发性胃癌中，缺失、突变发生率较低，而甲基化却较为常见，且影响基因的蛋白水平。因此，在原发性胃癌中突变、缺失可能不是造成P16INK4a基因失活的主要原因，而启动子区的高甲基化可能在原发胃癌中起重要作用，预示着对CpG岛高甲基化的检测将成为胃癌的又一重要分子标志，对其深入研究将为高甲基化肿瘤的基因治疗提供新的靶点［11］。
3.2 p19 p19是核仁蛋白，证明可介导细胞周期阻滞却非CDKs的直接抑制因子，而是通过对抗癌蛋白MDM2的作用稳定和激活p53，从而依赖p53途径而介导细胞阻滞或凋亡的，p19与胃癌的关系目前所知甚少，有待进一步研究探讨。
3.3 p21 p21是最先发现的CKI基因，定位于6p21.2，其作用主要是调控CDKs活性，p21在细胞周期的多个环节发挥作用，被认为是潜在的抑癌基因。大多数肿瘤患者中未发现p21突变，但存在多态性改变，使表达减弱。
3.4 p57 p57是一个候选抑癌基因，人类消化道肿瘤中存在p57基因组印记缺失、突变失活及转录因子突变导致表达下调，是一个广谱CKI，对细胞周期有负调控作用。p57基因mRNA在胃癌和癌旁组织中的表达显著低于癌旁组织中的阳性表达［12］。
3.5 p27 p27基因定位于人染色体12p12.0-12p13.1交界处，含有两个参与编码的外显子，能编码一个198个氨基酸的多肽，另有一个无编码功能的外显子和一个大约600bp的内含子，外显子和内含子之间的连接符合一般规律。p27蛋白在细胞中的表达定位于细胞核。在正常胃黏膜，p27蛋白主要表达于非增生性表层上皮细胞中，而在胃黏膜腺颈部的增生细胞中表达则罕见，此分布特点符合胃黏膜的正常生理特点，亦符合p27蛋白参与细胞周期调控，抑制增殖和诱导凋亡的生物学作用，对于维持胃黏膜上皮细胞增殖与凋亡的平衡，防止慢性胃黏膜病变和胃癌的发生具有重要意义。胃黏膜癌前病变与p27蛋白低表达有关，在正常胃黏膜-肠上皮化生-不典型增生-胃癌的发展模式过程中，p27蛋白表达水平是逐渐降低的。胃癌组织中p27蛋白水平显著低于非癌对照组，癌旁组织的p27蛋白水平则介于两者之间，在胃癌发生发展中p27蛋白的表达水平与胃黏膜上皮细胞增殖与凋亡指数密切相关。Sehwan H等报道p27蛋白低表达的胃癌其细胞增殖指数明显高于p27蛋白高表达的胃癌。OhtaniO等发现进展期胃癌中p27蛋白低表达组细胞凋亡指数明显低于p27蛋白高表达组［13］。这提示p27蛋白低表达在胃癌发生发展过程中的致病作用可能与其导致的细胞增殖和凋亡抑制有关。在进展期胃癌中p27蛋白的低表达与胃癌的恶性程度、侵袭性、浸润深度、淋巴结转移、腹膜转移伴恶性腹水、临床分级显著相关［4］。
细胞周期调控的理论与肿瘤发生发展的关系是一个十分重要的研究领域，研究表明，细胞的增殖、分化、衰老和凋亡均是细胞周期依赖性的，抑制肿瘤细胞cyclins的表达［14］，上调CKIs表达，均可选择性地抑制肿瘤组织CDKs的活性，阻止肿瘤细胞的异常增殖，同时保护了正常细胞，是肿瘤治疗的新思路，几乎所有的肿瘤都有细胞周期调控机制的破坏导致细胞生长失控、分化受阻、凋亡异常的特征，选择保护正常组织并诱导肿瘤细胞分化和凋亡的新药和有效的治疗新方案，调节偏离正常细胞周期轨道的肿瘤细胞回到正常轨道上来，将是今后抗肿瘤治疗的新策略之一。
【参考文献】
1 TakuwN，TakuwaY.Regulation of cell cycle molecules by the Ras effector system.Mol Cell Endocrinol，2001，177:25-33.
2 Yan S Wenner CE.Modultion of cyclinD1and its signaling components by the phorbol ester TPA and the tyrosine phosphatase inhibtor vanadate.Cell Physiol，2001，186:388-349.
3 Motokura T，Bloom T，Kim HG，et al.A novel cyclin encoded by a bel1-linked candidate oncogen.Nature，1991，350:512-515.
4 刘润.p27与胃黏膜上皮细胞周期调控的研究进展.国外医学·消化系分册，2003，23(1)：52-55.
5 邹向阳，李连宏.细胞周期调控与肿瘤.国际遗传学杂志，2006，29(1):70-73.
6 Resnitzky D，Reed SI.Different roles for cyclins D1 and E inregulation of the G1-to-S transition.Mol Cell Biol，1995，15:3463-3469.
7 Sakaguchi T，Watanab A，Saw ada H，et al.Prognosticvalueofcycl E and p53 expression in gastric carcinoma.Cancer，1998，82(7)：1238-1243.
8 刘洁，崔泽实，罗阳，等.高表达人cyclinG2基因的SGC-7901细胞克隆筛选和鉴定.生物学杂志，2005，22(5):11-14.
9 Kamb A，Gruis NA，Weaver Feldhaus J，et al.A cell cycle regulator potential involved in genesis of many tumor types.Science，1994，264:436-440.
10 Garber K.Beyond the Nobel Price:cell cycle researcs new view on cancer.Natl Cancer Inst，2001，93:1766-1768.
11 陈刚.INK4a基因与胃癌关系的研究.福建医药杂志，2003，25 (6):157-159.
12 高红，张志波，尚海.p57Kip2和p27Kip1基因mRNA在胃癌组织中的表达及意义.中国医科大学学报，2004，33(6):525-529.
13 郑建明，朱友群，郑唯强，等.p27在胃癌组织中表达的意义.临床与实验病理学杂志，2002，18(2):219-220.
14 Yu Qgeng Y，Sicinski P.Specific protection against breast cancers by cyclinD1 ablation.Nature，2001，411:1017-1021.
作者单位： 1 266555 山东青岛，青岛市开发区第一人民医院
2 251910 山东无棣，无棣县第二人民医院
(编辑：悦 铭)