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肿瘤的发生、发展和转移过程受多种基因的调控，其中转移抑制相关基因的失活在肿瘤的发生、发展中起到了重要的作用。转移抑制相关基因的失活可诱发肿瘤转移表型的产生，进而导致肿瘤转移。从1988年Steeg等发现nm23基因开始，人们对于肿瘤抑制基因nm23及其相关蛋白的研究在很大程度上是立足于该基因在抑制肿瘤转移方面的作用，并通过大量的研究证实，该基因在肿瘤的转移过程中起着负性调控作用。由于肿瘤细胞的浸润转移与正常的细胞分化以及胚胎的发育具有一定的相似性，近年来的研究也证实该基因的相关蛋白在促进正常细胞的分化，发育方面同样存在着调节作用。
1 nm23基因的结构与功能
1988年美国国立癌症研究所的Steeg等应用差示杂交（differential hybridization）等技术从小鼠黑色素瘤K-1735细胞株中分离出cDNA基因，并证实其与肿瘤转移抑制有关，命名为nm23基因 ［1］ 。近年来的研究发现人类的nm23基因主要有8型，而其中研究较多的是nm23-H1和nm23-H2，这两个亚型均定位在人类的第17号染色体上，该位点非常靠近p53基因位点，被认为是许多肿瘤形成的基因定位，并且是容易发生等位基因杂合性缺失的热点区域。有研究发现，nm23基因的相关蛋白与两类蛋白质有高度同源性。一类是果蝇的awd蛋白，人的nm23基因的相关蛋白与awd蛋白的氨基酸序列有77%～88%是相同的，而awd蛋白在果蝇胚胎的发育过程中起着重要的调节作用。如果awd基因突变或表达降低，将导致果蝇的许多组织器官出现畸形分化和翅盘细胞的坏死，因此一些学者推测nm23蛋白的失活或表达量的减少将会导致组织器官的畸形分化和肿瘤转移的紊乱状态。另一类是二磷酸核苷酶（NDPK），人的nm23蛋白的氨基酸序列与大鼠、粘菌等的NDPK的氨基酸序列高度同源，nm23-H1编码的NDPK氨基酸序列与大鼠NDPK的同源性为89%，而nm23-H2编码的序列与大鼠NDPK的同源性为97% ［2，3］。人类红细胞的NDPK是由A、B两种亚基组成的多聚体，其中A链与nm23-H1编码的氨基酸序列一致，B链与nm23-H2编码的氨基酸序列一致，从而证实人类nm23基因的相关蛋白产物就是NDPK ［4］ 。
nm23基因的相关蛋白可能通过以下几种途径来发挥作用:（1）其表达产物NDPK在体内参与高能磷酸键的转移，调节体内NDP池的大小，促进细胞分裂，并参与G蛋白介导的信号传递，改变NDPK活性，其结果一方面引起由微管聚合而成的纺锤体的异常，导致细胞在分裂过程中形成非整倍体，进而促进肿瘤的发展;另一方面通过影响细胞骨架及其对细胞素等信号反应性的改变，引起细胞运动，从而参与肿瘤的浸润和转移过程 ［5］ 。（2）发挥类似其同源物awd蛋白的作用，参与GTP激活蛋白（GAP）的反应。（3）以分泌蛋白的方式作用于细胞，来调节细胞的分化。（4）nm23蛋白通过亮氨酸重复顺序形成亮氨酸拉链，调节蛋白之间二聚体的形式，进而影响转录过程 ［6］ 。
2 nm23基因在生殖系统肿瘤中的作用
从nm23基因相关蛋白的作用途径可以看出，NDPK活性的改变可以使组织细胞的能量代谢发生变化，进而影响肿瘤的发生和发展。Nakayama等人 ［7］ 的研究证实，nm23基因的相关蛋白NDPK的活性在肿瘤发生初期增高，当肿瘤出现转移时活性降低，提示nm23基因表达的改变是早发事件，随着肿瘤的发展，nm23基因表达下调到一定水平，该基因的结构和功能发生改变，直接影响了细胞的构形、运动、粘附及有丝分裂过程中纺锤体的形成，使得nm23基因抑制瘤细胞转移的能力明显减弱，那些丧失nm23基因表达的癌细胞的转移抑制调控机制失灵，结果导致侵袭转移的发生。但是不同的肿瘤类型对于nm23基因调控的敏感性不同，使它们具有不同的转移潜能。因此，nm23基因及其相关蛋白在不同组织类型的肿瘤中的作用也有所不同。经过大量的筛选研究发现，在nm23基因的各个亚型中，nm23-H1基因是抑制肿瘤转移的最佳候选基因。关于nm23-H1在各种肿瘤组织中的作用的研究很多，本文着重介绍nm23-H1基因在生殖系统肿瘤中的作用。
2.1 在卵巢肿瘤中的作用 通过对不同卵巢组织中nm23基因表达量的研究发现，正常卵巢组织和卵巢良、恶性肿瘤组织中均有nm23-H1基因的表达，但卵巢癌中nm23-H1基因的表达率明显高于正常卵巢组织、良性和交界性肿瘤。胡桂英等人 ［8］ 通过对上皮性卵巢癌中nm23基因产物的表达与其组织学分化程度之间的关系研究发现，高分化癌细胞恶性行为较低，低分化癌细胞恶性行为较高，预后较差。说明nm23蛋白的正常表达对维持细胞的正常分化有显著的作用。同时还发现nm23-H1蛋白表达在不同病理类型组织之间存在差异，提示nm23-H1基因的表达与卵巢癌的发生有关，而且在不同类型卵巢癌的发生过程中所起的作用可能也有所不同。Mandai ［9］ 等人对卵巢肿瘤转移的研究发现，Ⅳ期卵巢癌组织中的nm23基因的表达水平低于其它期别的癌，而在Ⅲ期卵巢癌中，有淋巴结转移的癌组织中，nm23-H1mRNA的水平显著低于非转移癌。Kapitanovic等人 ［10］ 也证实nm23基因与卵巢癌淋巴结转移密切相关，无淋巴结转移者的nm23蛋白表达水平明显高于有淋巴结转移者，这些研究结果说明nm23-H1基因的表达与卵巢组织恶变有关，是卵巢组织恶变的重要基础之一。而且在卵巢癌的发生过程中nm23-H1基因的高表达是早发事件，随着卵巢癌的发展，nm23-H1基因的蛋白表达下降，其结构与功能发生改变，使nm23-H1蛋白抑制卵巢癌转移的能力明显减弱甚至丧失，表现为肿瘤的浸润与转移。
2.2 在子宫肿瘤发生过程中的作用 子宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤之一，但是病因及发病机制至今尚未完全明了。而nm23基因作为抑癌基因在宫颈癌的发生发展中所起的作用也日益受到关注。路平等人 ［11］ 应用免疫组织化学技术对90例不同宫颈组织中nm23-H1表达进行了比较性研究，结果显示正常宫颈上皮组织、低度不典型增生（CINⅠ，CINⅡ），组织中nm23-H1的表达率明显高于宫颈癌，而在高度不典型增生和宫颈癌中nm23-H1的表达率明显减少，此结果提示nm23-H1基因的低表达在宫颈鳞癌的发生发展过程中可能起着重要的作用。目前关于子宫内膜癌与nm23-H1基因之间相互关系的研究还较少，且得出的结论也存在较大的差异，有报道nm23-H1基因的表达与子宫内膜癌 的临床分期存在负相关，即分期越高，nm23基因的表达率就越低，nm23基因的突变或低表达，具有促进子宫内膜癌发生、发展、浸润和转移的作用 ［12］ ，但是也有报道认为nm23基因的低表达与子宫内膜癌的淋巴转移无关 ［13］ 。因此，关于nm23基因与子宫内膜癌之间的关系尚需进一步的研究。
2.3 nm23-H1基因的表达与滋养细胞疾病的关系 葡萄胎、侵蚀性葡萄胎和绒毛膜癌是发生在育龄期妇女中较常见的滋养细胞疾病，几乎所有的侵蚀性葡萄胎和50%的绒癌都是由葡萄胎的恶性变发展而来，而且葡萄胎的恶变率可高达20% ［14］ 。目前，葡萄胎转变为恶性滋养细胞肿瘤的机制尚不明确，但有研究表明，nm23基因表达量的高低与葡萄胎的恶性变有一定的关系。胡红波等人 ［15］ 的研究证实，葡萄胎恶变组的nm23-H1缺失的发生率明显高于未恶变组。李志英等人 ［16］ 应用免疫组织化学的方法对正常早孕绒毛，葡萄胎，侵蚀性葡萄胎，绒毛膜癌组织中的nm23-H1基因的表达量的对比研究中也发现，nm23-H1基因在正常早孕胎盘及未恶变的葡萄胎组织中含量丰富，在发生恶性变的葡萄胎及恶性滋养细胞肿瘤中的表达量明显减少，Alex ［17］等的研究也发现nm23-H1的表达与葡萄胎组织向子宫肌层的侵袭过程呈现负相关。综合以上的研究结果可以推测，在葡萄胎恶变早期就有nm23-H1基因分子结构或调控的变化，nm23-H1的缺失或低表达不仅与葡萄胎恶性变有关，而且与恶性滋养细胞肿瘤的发生发展存在一定的相关关系，其表达量减少会导致滋养细胞肿瘤的细胞增殖向恶性转化。
3 nm23基因及其相关蛋白在胚胎分化和发育中的作用
正常早孕绒毛滋养层细胞具有类似于恶性肿瘤细胞的特点，而nm23基因虽然是一个肿瘤转移抑制基因，但是其相关蛋白NDPK却是一种广泛存在于胞浆和细胞膜的多功能酶，具有复杂生物学功能。它通过催化GDP转化为GTP而参与细胞内的微管聚合，从而影响细胞分裂过程中的纺锤体形成，并可调节细胞的运动功能 ［18］ 。由此推断，nm23基因可能在妊娠过程中也发挥着重要的生理调节作用，并且参与了胎盘的形成和发育。在近年的研究中发现，nm23基因及其相关蛋白在小鼠的胚胎发育过程中具有时空的差异性。妊娠早期，nm23基因及其相关蛋白在子宫、蜕膜、胎盘和胚胎组织中都有较高的表达，而妊娠中期的子宫，蜕膜和胎盘中的表达量就显著减少，到妊娠晚期，在子宫、蜕膜中几乎找不到nm23相关蛋白的表达。但是，在妊娠中晚期的胚胎中nm23相关蛋白的表达水平却与早期相似，并没有随之减少。由此可以看出，nm23基因及其相关蛋白在胚胎发育的不同时期、不同组织中所发挥的作用也有所不同 ［19］ 。
在对早孕期和围植入期的子宫组织进行研究的过程中发现，nm23/NDPK mRNA水平在绒毛合体滋养层细胞、细胞滋养层细胞及围植入期内膜基质细胞的胞质中呈高表达，在绒毛基质细胞及内膜腔上皮细胞和腺上皮细胞的胞质中呈低表达或不表达。由此可以推断，nm23/NDPK在滋养层细胞侵入子宫内膜的过程中同样具有重要作用［20］ 。
从胚胎发生学的角度看，胚胎细胞和肿瘤细胞在细胞的增殖、生长和分化等方面有许多共同特点，尤其是它们都具有惊人的分裂和受原癌基因调控的能力，而从肿瘤的转移方式来看，肿瘤的转移与正常细胞分化、迁徙的过程也存在相似之处。为了验证这一说法，M.Lakso等 ［21］ 对正常小鼠胚胎发育过程中nm23基因的表达特点进行了实验研究，他们利用Northern blot方法分析nm23基因的转录，并利用免疫组织化学的方法对nm23基因的表达蛋白在小鼠不同组织器官的分化和发育过程中的表达量进行了比较，结果发现nm23蛋白在发育的各个阶段都存在广泛的表达，而且不同的组织有着各自不同的表达特点。在器官发生的早期nm23蛋白少量表达，当胚胎发育到第10.5天即神经系统和心脏开始分化、发育的时候，nm23蛋白的表达量开始显著增加，之后nm23蛋白表达量的增加主要表现在上皮组织的发育和分化过程中。有研究证实，nm23蛋白在胚胎组织中的积聚是随着胚胎发育期间各种上皮组织的分化成熟和器官形成而增加，当胚胎组织发育到一定阶段，具有一定器官结构时就会出现较稳定的nm23蛋白的积聚。当胚胎各组织器官发育成熟后，除粘液腺细胞、软骨及骨基质、胶原外，几乎所有的组织细胞均有nm23蛋白的积聚 ［21］ 。此外，nm23蛋白在乳腺、卵巢等组织中的表达特点也与这些组织的分化和发育过程密切相关。在胚胎分化过程中以及新生儿期，乳腺组织细胞的分化和发育均不明显，而与之相对应的nm23蛋白也处于低表达，但是在妊娠中期，乳腺组织细胞开始发育的时候，nm23蛋白的表达量就逐渐增加，但是在泌乳期，乳腺组织增殖最旺盛而乳腺上皮细胞分化趋于稳定的阶段，nm23基因的蛋白表达缺乏，在卵巢组织中也 出现了相同的情况，nm23蛋白在卵泡中有高表达，但是在卵母细胞中则缺乏 ［22］。由此说明，nm23基因在促进上皮组织的正常分化以及维持细胞分化的稳定性上扮演着重要的角色。
4 展望
肿瘤转移涉及到许多生物学过程，如细胞间的解离、细胞外基质的粘连、细胞的移动和浸润等，这些生物学过程与胚胎的分化发育以及组织器官形成中的细胞移动过程极为相似。这些特异性的生物学过程在发育成熟的机体中，当组织结构和功能发生改变时也会继续出现（如损伤修复），但是在组织修复到一定程度时就会自动停止。与之相比较，肿瘤细胞的浸润转移一经启动，就会不断的发展下去，无法终止。如果说前者是胚胎发生的正常重演，那么后者是胚胎发育的异常重演。虽然我们对于nm23基因及其相关蛋白产物NDPK在肿瘤发生、发展以及细胞的分化和发育中所起的作用已经有了一定的认识。但是，nm23基因的表达与胚胎发育以及细胞分化过程的关系仍然不是十分清楚。随着对nm23基因及其相关蛋白促进正常细胞的分化、发育方面作用机制的深入研究，并将其与胚胎的分化和发育研究联系在一起，将有助于我们更深入的了解该基因及其相关蛋白的生物学功能，同时对胚胎的分化和发育机制有更深入的认识，并最终解读其奥秘。
参考文献
1 Rosengara AM，Krutazch HC，Shearn A，et al.Reduced nm23and protein in tumor metastasis and aberrant drosopnila development.Nature，1989，342（6246）:177-180.
2 Agou F，Ravch S，Mesnildreh S，et al.Single strand DNA specificity analˉysis of human nucleoside diphosphte kinase.B J Biol Chem，l999，274（28）:19630-19638.
3 王晔兴，李会敏，齐立伟，等.转移抑制基因nm23—H1在人肺癌中的表达.中国肿瘤临床与康复，2000，7（6）:10-13.
4 Okada K，Shiku H.Molecular biology and malfunctional aspects of nm23/NDPK.Seikagaku，1998，70（5）:337-346.
5 Liotta LA，Steeg PS.Clues to function of nm23and Awd protein in develˉopment;signal transduction and metastasis provided by studied of dicˉtyostetium discoideum.J Natl Cancer Inst，1990，82:1170-1174.
6 Stali JA，Leone A，Ariella MR，et al.Identification of a second human nm23gene，nm23-H2.Cancer Research，1990，51:445.
7 Nakayama T，Ohtsuru A，Nakao K，et al.Expression in human hepatocelˉluar carcinoma of nucleoside diphosphare kinase，a homologue of the nm23gene product.J Natl Cancer Inst，1992，84:1349.
8 胡桂英，孙宇辉，李长民，等.上皮性卵巢肿瘤中Nm23基因表达的研究.哈尔滨医科大学学报，2002，36（1）:15-18.
9 Mandai M.Expression of Metastasis-related nm23-H1and nm23-H2Genes in Ovarian Carcinomas:Correlation with Clinicopathology，EGFR，c-erB-3Genes，and sex Steroid Receptor Expression.Cancer Res，1994;54（7）:1825-1830.
10 Kapitanovic S，Spaventi R，Vujsic S，et al.Nm23-H1gene expression in ovarian tumor potential tumor marker.Anticancer Res，1995，15（2）:587.
11 路平，梁秋冬，李小瑞，等.不同宫颈组织中nm23-Hl表达.中国误诊学杂志，2002，2（7）:991-992.
12 陈衡，黄应桂，孙显斌.子宫内膜癌nm23基因与癌转移及预后的关系.中国实用妇科与产科杂志，2001，（17）3:169.
13 薛开先.肿瘤转移基因与转移抑制基因的研究进展.国外医学·遗传学分册，1993，16（1）:1.
14 向阳，杨秀玉.妊娠滋养细胞疾病的诊治进展.中华妇产科杂志，1998，33:441.
15 胡红波，林仲秋，黄志锋，等.转移相关基因CD44和nm23在滋养细胞疾病中的表达及临床意义.中山医科大学学报，2002，23（4）:248-250.
16 李志英，向阳.nm23-H1在滋养细胞肿瘤组织中的表达及临床意义.实用医学进修杂志，2001，29（3）:155.
17 Alex S，Panikkar B，Devi C，et al.Expression of nm23-H1protein in relation to myometrial invesion in complete hydatidiform moles.Soc Gyˉnecol Invest，2002，9（2）:111-115.
18 Indinnimeo M，Cilcchini C，Tazi A，et al.Nm23-Hl protein expression in anal carcinoma:does it correlate with prognosis.T Surg Oncol，2000，74（2）:163-166.
19 Shi Y，Parhar RS，Zou M，et al.Differential nm23gene expression at the fetal-maternal interface.British Journal of Cancer，1994，70（3）:440-444.
20 李大强，赵颉.P16 INK4A 与nm23/NDPK在早孕期和围植入期子宫组织中的表达及意义.细胞与分子免疫学杂志，2003，2（19）:156-158.
21 MLakso，P S Steeg，H Westphal.Embryonic Expression of nm23during Mouse Organogenesis.Cell Growth&Differentiation，1992，12（3）:873-879.
22 谢作煊，刘凯珊，何文芳.nm23在胚胎组织和肺癌组织中表达的意义.中国肺癌杂志，2001，6（4）:448-451.
（收稿日期:2004-10-13）
（编辑建 伟）
作者单位:400016重庆医科大学遗传与优生教研室