ki-67基因在肿瘤发生发展中作用的研究进展

段建中，　王殿栋

侵袭性和转移性是肿瘤细胞恶性的标志，是通过肿瘤细胞与其周围组织的相互作用体现的。这种作用包括许多病理过程，如肿瘤细胞的增殖和脱离；细胞外基质侵袭；肿瘤细胞侵入脉管并在脉管内转运；肿瘤细胞被阻滞，侵入组织间隙；在另一脏器脉管外增殖、生长，形成集落，产生转移灶[1]。目前研究认为，肿瘤转移是多种相关基因共同作用的结果，包括原癌基因和抑癌基因的过表达、抑制或者基因突变等。这些基因的功能包括抗氧化活性相关基因、细胞凋亡相关基因、细胞粘合相关基因、细胞代谢相关基因、细胞周期相关基因等。新近发现ki-67基因与其他肿瘤相关基因存在相互协同或拮抗的密切关系，在多种肿瘤发生发展过程中起到了重要作用，本文就ki-67基因在肿瘤发生发展中的作用做一综述。

1　ki-67简介

Ki-67抗体由Gerdes等[2]于1983年用霍奇金瘤系L428细胞的粗核成分免疫鼠后首次制备。属于IgG1 家族。当时的实验地点是在德国的kiel市，所用组织培养板的编号为67，由此而得名Ki-67，对应的抗原命名为Ki-67抗原。

Ki-67抗原是由两条分子量为345 000和395 000 的多肽链组成的核蛋白，具有非组蛋白的特点，可能是为DNA复制提供场所的核基质及染色体支架的一种组分[3]。是调节细胞周期必不可少的组成部分。Ki-67蛋白是所有人类增生细胞核中普遍存在的标志性抗原，其确切功能目前尚不清楚，主要定位于细胞核，其蛋白结构独特。Gerdes 等[4]研究表明，Ki-67的表达因细胞周期时相不同而异，与细胞增殖密切相关。开始表达于细胞周期的G1期，在S期及G2期表达增加，至M期达高峰，在细胞有丝分裂后期迅速降解或失去抗原决定簇。由于其半衰期短，不易受生长因子诱导，可作为评价细胞生长分数的指标。因此，ki-67 被广泛用做判断肿瘤细胞增生活性的指标[5]。

2　ki-67基因与肿瘤发生、发展的联系

肿瘤的发生发展是一个复杂、多步骤的过程，其中某些基因活性的改变及其表达产物在此过程中发挥着重要的作用。近几年，有关ki-67基因所表达的蛋白与多种肿瘤生物学特性的研究已相继开展。国内外有诸多文献报道，ki-67基因在正常的组织中不表达，而在癌变组织中表达强烈，而且在恶变的初期就有微弱的表达，表达水平随着病变的发展呈梯度上升，显示其参与了肿瘤的发生及发展。临床上，ki-67基因的高表达往往与结肠癌、胃癌、膀胱癌以及肾癌等具有密切关系[6]。王平等[7]的研究发现，膀胱癌细胞中ki-67的表达明显高于正常膀胱组织细胞，且随着膀胱癌的病理学分级、分期的增高，ki-67 抗原表达也逐渐增强，但与膀胱癌患者的生存时间无关。显示ki-67 与膀胱癌的病理学分级、临床分期呈正相关。有文献[8]报道，ki-67基因在结肠癌中与p53抑癌基因关系密切。p53目前被认为是在肿瘤发生中最大的抑癌基因之一，p53基因的缺失或表达下降均可促进肿瘤的发生。ki-67基因的高表达与p53 基因的下降呈正比关系，从反面证明了ki-67与肿瘤发展的密切关系。Broll等[9]报道，ki-67基因不仅参与了诸多肿瘤的发生，而且与肿瘤的分化程度也有密切关系，其研究结果显示Ki-67蛋白在人结肠癌组织中的标记阳性率在96%左右,其在高中分化腺癌中的阳性表达率为85%，而在低分化腺癌中Ki-67蛋白的阳性表达率为98%，两者存在显著性差异(P<0.05)。

3　ki-67基因与肿瘤转移的联系

诸多研究证明了ki-67在肿瘤的转移中起促进作用，其机理可能与以下几点有关。

3.1　Ki-67可以降低同质性细胞间的粘附力

肿瘤在侵袭性生长及转移的过程中，Ki-67降低同质性细胞间的粘附力，使肿瘤细胞从肿瘤基团分离并与细胞外基质(ECM)粘附。在肿瘤细胞与ECM粘附的过程中，细胞粘附分子发挥着重要的作用。CD44是一种细胞表面糖蛋白，是粘附分子家族中的重要成员，他参与瘤细胞与宿主细胞和宿主基质的异质性粘附，这种过程在癌细胞侵袭和转移过程中起促进作用。李宏伟等[10]报道，在大肠癌组织中CD44v6蛋白和Ki-67 蛋白表达具有密切相关性(P<0.05)。提示在大肠癌临床进展、浸润转移的生物学过程中，Ki-67和CD44v6共同起着重要的促进作用。

3.2　Ki-67可以促进肿瘤血管生成

血管增生是肿瘤生长和转移发生的必要条件。一般认为，当肿瘤直径小于2～3 mm时，其营养物质靠自身周围组织的弥散来提供。随着瘤体增大，其营养物质的摄取和代谢产物的排出则需要新生血管来完成。 在ki-67诱导的细胞株中可见血小板反应蛋白1(TSP-1)基因的表达明显下调。而TSP-1可以抑制肿瘤血管生成，其机制为：(1)通过诱导内皮细胞程序性死亡而抗肿瘤血管生成。(2)TSP-1 和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)-2与肝磷脂有高度的亲和力，而这两种蛋白的结合均需要2-N-和6-O-葡萄糖胺硫代硫酸钠。TSP-1 可能通过与bFGF-2 竞争内皮细胞表面作为与bFGF-2 共受体的肝磷脂来抑制bFGF-2 诱导血管生成。(3)通过抑制内皮细胞的迁移和管道形成来抗肿瘤血管新生。(4)TSP-1 通过间接抑制内皮细胞增殖而抑制肿瘤血管新生。ki-67可以通过抑制TSP-1的基因表达来促进肿瘤血管生成，但其机制有待继续研究。

我国学者纪长伟等[11]通过研究人胃肠间质瘤血管生成时发现Ki-67与血管内皮生长因子(VEGF)在其中的表达呈正相关，而VEGF目前被认为是在血管生成中最关键的基因之一。纪长伟的研究表明，VEGF 与Ki-67、微血管密度(MVD) 与Ki-67 PI 之间均呈正相关( 相关系数分别是0.44 和0.84,P< 0.01)，该结果说明Ki-67促进新生血管形成, 而新生血管为肿瘤细胞提供血液供应和营养, 从而有利于肿瘤细胞的增殖和生长。所以联合检测VEGF、Ki-67及MVD 值可以更好地为判断临床预后及治疗提供参考依据。

3.3　Ki-67可以重塑细胞外基质

细胞外基质(ECM)重塑与恶性肿瘤的发生、发展密切相关，是肿瘤细胞移行和入侵的病理学基础。细胞外蛋白酶的表达、活性与肿瘤的恶性程度和浸润有关。其中，基质金属蛋白酶(MMPs) 是降解细胞外基质成分的最主要蛋白水解系统,在组织重塑中起重要作用。而新近有文献报道[12]，在一些肿瘤中ki-67的表达与MMPs呈正相关，在MMPs高表达的组织中ki-67亦高表达。这说明两者可能有相互促进作用，共同完成对细胞外基质和基底膜结构的破坏及重塑。但其机理仍不详。

4　总结

Ki-67蛋白参与了细胞异常增生、细胞恶变、细胞间同质性粘附力降低、浸润力增强、促新生血管生长等几乎包括肿瘤细胞发生、发展的整个病理过程，与多种恶性肿瘤的侵袭和转移有着密不可分的联系。现在也有诸多的研究认为，Ki-67可以作为评价许多肿瘤如结肠癌、胃癌、膀胱癌以及肾癌等的预后指标之一[13]。目前，尽管对其性质以及结构等方面有了一定的了解，但尚不够全面，有待在以后的研究中进一步拓展。随着生物信息学工具以及分子生物学技术的改进，Ki-67家族的亚类鉴定和分类正进一步完善，ki-67基因的表达和生物学功能会逐步明朗化，有望应用于恶性肿瘤及其转移的早期检测、诊断和治疗。

参考文献：

[1]Chambers AF,Groom AC,MacDonald IC.Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites[J].Nat Rev Cancer,2002,2(8):563-572.

[2]Gerdes J，Schwab U，Lemke H，et al.Production of a mouse monoclonal antibody reactive with a human nuclear antigen associated with cell proliferation[J].Int J Cancer，1983，31(1)：13-20.

[3]Jakob C, Liersch T, Meyer W, et al.Predictive value of Ki67 and p53 in locally advanced rectal cancer: correlation with thymidylate synthase and histopathological tumor regression after neoadjuvant 5-FU-based chemoradiotherapy[J].World J Gastroenterol，2008，14(7)：1060-1066.

[4]Gerdes J, Lemke H, Baisch H, et al. Cell cycle analysis of a cell proliferation associated human nuclear antigen defined by the mo2 noelonal antibody Ki67[J]. J Immunol, 1984, 133 (4): 1710-1715.

[5]Bura M, Seiwerth S, Vladika I, et al. Possible prognostic significance of p53 and Ki 67 in inverted sinonasal papilloma[J].Coll Antropol，2007，31(2)：545-549.

[6]Vilar E, Salazar R, Pérez-García J,et al. Chemotherapy and role of the proliferation marker Ki-67 in digestive neuroendocrine tumors[J]. Endocr Relat Cancer, 2007 ,14(2):221-232.

[7]王平，董德平，陈莉，等.Survivin、Ki67在膀胱癌中的表达及其临床意义[J].中华实验外科杂志，2006，23(6)：765.

[8]Carlson DL. Necrotizing sialometaplasia: a practical approach to the diagnosis[J].Arch Pathol Lab Med,2009,133(5):692-698.

[9]Broll R,Mahlke C,Best R, et al. Assessment of the proliferation index in gastric carcinomas with the monoclonal antibody MIB 1[J]. J Cancer Res Clin Oncol,1998,124(1):49-54.

[10]李宏伟，黄勇，谷化平.大肠癌组织中CD44v6、Ki-67蛋白表达及其生物学意义[J].实用医学杂志，2006，22(11)：1261-1262.

[11]纪长伟，邹继华，杜金荣，等. 胃肠间质瘤中Ki-67、血管内皮细胞生长因子表达及其与微血管密度和细胞增殖的关系[J]. 实用医学杂志,2007,23(19) :3001-3003.

[12]江忠清,朱凤川,曲军英，等. 宫颈癌MMP-9表达与肿瘤血管生成、癌细胞增殖及侵袭转移的关系[J].癌症，2003，22(2)：178-184.

[13]Wang X, Jones TD, Maclennan GT, et al.P53 expression in small cell carcinoma of the urinary bladder: biological and prognostic implications[J]. Anticancer Res, 2005,25 (3B) : 2001-2004.