凋亡抑制蛋白survivin和livin在头颈肿瘤中的研究进展

黄新义 郑家法

（南华大学附属南华医院，湖南 衡阳 421001）

凋亡抑制蛋白survivin和livin在头颈肿瘤中的研究进展

黄新义 郑家法

（南华大学附属南华医院，湖南 衡阳 421001）

Survivin、livin 同属凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis，IAP）的成员，具有抑制细胞凋亡作用。二者在多种恶性肿瘤组织中呈特异性高表达，在头颈肿瘤中二者阳性表达率极高。头颈恶性肿瘤组织病理分型主要是头颈鳞癌，占 90% 以上，而头颈鳞癌目前主要以放疗为主辅以手术治疗，但对于有远处淋巴结转移或者再发患者治疗欠佳。随着肿瘤分子生物学发展，肿瘤基因治疗寄予人们厚望，有望成为继手术、放疗、化疗之后的第四大肿瘤治疗手段。本文就 survivin、livin 生物学特性及在头颈肿瘤中凋亡抑制作用和以 survivin、livin 为靶向在头颈肿瘤中的治疗的研究现状及展望作一综述。

Survivin； livin；头颈肿瘤；细胞凋亡；基因治疗

肿瘤的发生、发展是一个多基因、多阶段的演变过程，与细胞凋亡抑制和增值失控密切相关。Survivin和livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）新近发现的重要成员，因其独立于BCL-2家族并以抑制半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶（caspase）为主要作用机制的凋亡调控因子，成为肿瘤基因靶向治疗的研究热点。国内外相关研究表明，Livin和Survivin在多数肿瘤组织中特异性高表达，而在正常终末分化组织中很少或不表达[1,2]。头颈肿瘤是第五大常见肿瘤，国内流行病学研究表明，约占全部肿瘤的20%～30%，且近10年呈明显上升的趋势，严重威胁着人类的健康。近年来肿瘤分子生物学发展迅猛，新兴的肿瘤基因治疗在头颈肿瘤中也取得了相当大的成就，使得头颈肿瘤基因治疗寄予了人们的厚望。现就近年来survivin、livin在头颈肿瘤中的研究进展予以综述。

1 Survivin

1.1 Survivin的基本结构

Survivin基因是IAP家族中最小的一员，耶鲁大学Altier等在1997年利用效应细胞蛋白酶受体-1（effectorcellproteasereceptor-1，EPR-1）cDNA筛选人基因组文库获得的凋亡抑制蛋白[3]。Survivin基因染色体定位于17q25，基因长约14.7kp，包括3个内含子和4个外显子，其序列与EPK-1互补且方向相关。Survivin基因编码的蛋白是由142个氨基酸分子组成的胞浆蛋白，相对分子质量为165000[4]。与其他IAP家族蛋白不同的是Survivin结构特殊，IAP家族一般含有2～3个串联的含有半胱氨酸/组氨酸共有序列在内的70个氨基酸组成的杆状病毒凋亡抑制蛋白重复系列（baculovirus IAP repeat，BIR）分子以及羟基末端环指结构，其中的BIR分子发挥抗凋亡作用，而Sur-vivin仅含有单一的杆状病毒IAP重复序列（bacuovirus IAP repeat，BIR）功能区，C末端没有环指结构，为交织螺旋结构，以区别于其他IAP家族成员。现有的研究发现Survivin基因有4种剪接异构体，保留了抗凋亡特性的SurvivindeltaEx3、抗凋亡能力明显减低的Survivin-2B、可作为染色体乘客复合体的Survivin-3B和survivin-2α[5]。

1.2 Survivin的组织分布

Survivin蛋白的表达有明显的组织特异性，主要分布于胚胎及分化未成熟的组织中，在成人分化成熟的组织中几乎无表达或低表达，而在多种恶性肿瘤组织中survivin蛋白呈特异性高表达[6]。survivin蛋白在肿瘤细胞的胞浆、胞核中均有表达。Survivin的表达具有细胞周期依赖性，选择性表达在细胞周期的G2/M期，定位于细胞有丝分裂的纺锤体，抗凋亡作用依赖于细胞周期的G2/M期的关卡（checkpoint）[7]。正因为survivin蛋白高选择表达于肿瘤组织使其成为近年来研究肿瘤的一个热点，为肿瘤的分子靶向治疗提供了理想靶点。

1.3 Survivin的凋亡抑制作用

Survivin作为IAPs家族的重要成员，是目前已知作用最强的凋亡抑制蛋白。研究认为survivin主要通过直接抑制caspase级联反应下游的终末子caspase-3和-7的活性，阻止各种刺激诱导的细胞凋亡过程。此外，survivin蛋白还可以通过与周期蛋白激酶cdk4、p34cdc2相互作用阻断凋亡信号转导通路。而Caspase级联式激活并溶解蛋白质是凋亡发生的核心机制，因此survivin具有强大的凋亡抑制作用。相关研究表明，survivin可能还与细胞增殖、肿瘤血管形成有关。

2 survivin和头颈肿瘤

2.1 survivin与鼻咽癌

张帅等[8]在应用siRNA沉默Survivin基因后对鼻咽癌CNE-2细胞株的影响研究中，通过构建靶向SurvivinsiRNA真核表达pGCsi/U6/GFP载体，经稳定转染鼻咽癌细胞CNE-2细胞，检测鼻咽癌细胞株CNE-2中SurvivinmRNA和蛋白的表达以及细胞周期和细胞凋亡。结果显示：CNE-2细胞SurvivinmRNA、蛋白质表达水平均明显下调，细胞生长速度受到抑制，细胞的增值能力减低。该研究表明，survivin基因与鼻咽癌的发生发展密切相关，为利用靶向性Survivin基因抑制鼻咽癌的发生发展奠定基础，为鼻咽癌的治疗提供新的方向。

舒禹先等[9]通过对128例鼻咽癌患者研究发现，鼻咽癌组织中Survivin表达阳性患者3、5年生存率明显低于阴性表达者，并且survivin蛋白表达呈中等阳性以上的患者经放疗后完全缓解率明显低于表达呈中等阳性以下者。提示survivin蛋白表达强度与患者的预后、对放疗的敏感性密切相关，给仅用常规治疗方式带来困难。

2.2 survivin与喉癌

白云飞等[10]采用免疫组织化学（S-P法）对72例喉癌组织及10例喉正常黏膜组织进行Survivin蛋白的表达测定，并采用图像分析进行定量分析，结果显示Survivin蛋白在喉癌组织中的阳性表达均高于喉正常黏膜组织（P＜0.05），survivin蛋白的高表达提示患者的预后不良，其表达还与喉癌临床分期、分化程度和淋巴结转移相关。表明survivin蛋白在喉癌发生、发展提供了重要的作用，并影响患者术后的5年生存率。本研究为喉癌的早期诊断、恶性程度以及患者的手术时机、预后提供了理论依据，survivin基因有望成为喉癌基因治疗的靶点。

任远等[11]通过对42例喉癌组织（喉癌组）和36例正常的切缘喉黏膜组织（对照组）中survivin基因检测，免疫组化结果提示，survivin蛋白主要位于肿瘤细胞胞浆中，部分可伴有核表达，较对照组显著增高。这提示survivin参与喉癌的发生发展，为survivin基因与喉癌的密切关系提供了可靠依据，相信随着肿瘤基因治疗技术的发展，利用新型抗肿瘤药物抑制喉癌组织中survivin的表达，将为喉癌治疗带来更为可靠的策略。

2.3 survivin与甲状腺癌

马静等[12]在研究56例甲状腺癌和10例正常甲状腺组织中survivin表达发现，survivin蛋白主要表达于甲状腺癌细胞质中，细胞核也有少量表达，阳性产物染色呈棕黄色颗粒状，而正常甲状腺组织中未见表达。该研究还发现，survivin蛋白在甲状腺癌中的表达与临床分期、有无颈部淋巴结转移、肿瘤包膜是否完整显著相关但与年龄、性别及病理分型无关。

AntonaciA[13]等通过免疫组化对67例巨大甲状腺乳头状癌患者（其中37例并发微小癌的患者）的癌组织和淋巴结转移灶细胞进行Survivin蛋白检测，发现在同一患者巨大乳头状甲状腺癌组织和微小癌组织中的表达水平没有明显差异。在有侵袭转移的病人中癌组织和淋巴结转移灶其Survivin蛋白的表达水平明显增高。由此可见，survivin蛋白的异常表达可成为甲状腺癌诊断、恶性程度及预后重要指标。

3 livin

3.1 livin的基因结构

Livin基因位于人染色体20q13.3，全长4.6kb，包含7个外显子及6个内含子，基因转录产物mRNA长1.4kb，其转录产物因剪切方式的不同有两种mRNA亚型，分别编码由298个氨基酸组成的Livinα和280个氨基酸组成的Livinβ。Crnkovic-Mertens等应用RNA干扰技术发现，Livinα和Livinβ抗凋亡作用存在差异性[14]。两者的组织分布也不同，如Livinα主要表达于脑、骨骼肌、外周血淋巴细胞；Livinβ主要表达于胎儿的心、胸腺及成人和胎儿的肾[15]。Livin蛋白N端仅包含一个BIR结构，C端含一个RING环指结构，BIR结构是Livin抗凋亡活性的关键，RING结构不参与抑制细胞凋亡，但对Livin在细胞内的合理分布以及促进IAPs泛素化和蛋白酶体降解方面有重要作用[16]。进一步的研究表明，BIR结构域和环指结构域还是泛素化的靶点及随后的水解位点。

3.2 livin的组织分布

Livin存在于胚胎组织，在胎儿发育过程中高表达于多种组织，可能与生长发育有关，在正常成人的大多数终末组织中（除胎盘）低表达或不表达，而在多数恶性肿瘤中高表达，如鼻咽癌、甲状腺癌乳腺癌、宫颈癌、结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病、肺癌、食管癌。G.M.Kasof等[17]经Northernblot方法研究发现Livin在胞质和胞核中均有表达，但主要存在于细胞质中呈丝状样表达，少量存在胞核中呈点状样表达，该研究还认为livinC末端的RING结构对介导其在亚细胞水平上的分布具有重要作用。Ka[18]等通过免疫组化、蛋白质印迹技术检测到胎盘组织Livin定位在细胞核中，可能和细胞周期调节有关。

3.3 livin的抗凋亡作用

Livin是凋亡抑制蛋白家族（IAPs）最新发现的重要一员，因其抗凋亡作用不同于其他IAPs引起人们的广泛关注。Livin抑制细胞凋亡作用的独特性与其BIR结构域密切相关。Livin主要通过BIR与半胱氨酸蛋白酶（Caspase）结合，抑制caspase级联激活反应，尤其是抑制caspase-3.7.9的活性，达到阻断凋亡受体及以线粒体为基础的凋亡途径而发挥抗凋亡作用[19]。Livin与caspase的结合抑制作用具有高度的特异性和亲和性，这有赖于其BIR结构域的完整，BIR结构域内单个氨基酸的突变即可导致Livin与Caspase的结合最终导致Livin抗细胞凋亡作用的明显降低甚至完全丧失[20]。

4 livin和头颈肿瘤

4.1 livin与鼻咽癌

陈瑜[21]等应用Envision两步法检测80例鼻咽癌组织中livin蛋白表达情况，鼻咽癌阳性细胞组织中livin蛋白主要位于细胞质，细胞核中少部分也有不同程度的染色，呈棕黄色颗粒，阳性率61.25%。同时还发现livin的表达与颈部淋巴结转移、远去转移、肿瘤的复发、临床分期呈显著的正相关，表明livin蛋白在鼻咽癌的恶性演进过程发挥重要作用，可成为鼻咽癌预期评价的参考指标。IhabAdb-Elrahman[22]等研究认为livin与肿瘤的发生发展机制密不可分，可以成为肿瘤基因治疗的靶点，为肿瘤基因治疗提供新途径。

4.2 livin与喉癌

张建中[23]等在凋亡抑制蛋白livin在喉癌表达及意义研究中，通过SP法检测10例喉癌周黏膜，12例喉不典型增生和61例喉癌中livin蛋白表达，发现Livin蛋白主要表达于细胞质，呈棕黄色颗粒。检测结果显示，61例喉癌中livin蛋白有41例呈阳性表达，阳性率67.21%，在喉不典型增生中阳性表达率25%，在喉癌周黏膜中表达阴性。检测凋亡抑制蛋白Livin在喉癌中的表达，有利于对喉癌作出早诊断，从而为喉癌患者的治疗赢得时间。表明livin蛋白在喉癌的发生发展中起着重要作用，有可能成为喉癌分子靶向治疗的新靶点。

4.3 livin与甲状腺癌

汪丽平[24]等利用免疫组化和逆转录聚合酶链检测32例甲状腺乳头状癌（PTC）中LivinmRNA的表达情况，发现其在PTC中高表达，并发现伴有淋巴结转移的患者PTC组织LivinmRNA表达强度较高，但是和患者年龄、性别、原发灶周围组织的侵犯、临床分期等无明显相关性，并得出结论：LivinmRNA在PTC组织中的高表达提示Livin可能参与PTC的发生和发展，可作为判断其预后的重要参考指标。从而为甲状腺癌患者手术治疗之外提供又一新的潜在治疗手段。

5 存在的问题及展望

Survivin蛋白和livin蛋白作为同属于凋亡抑制蛋白家族（IAPs）的成员，在凋亡抑制功能方面有一定的相似性，如都通过抑制凋亡蛋白酶（Caspases）的活性，特别是在抑制Caspase-3、Caspase-7和Caspase-9的活性通路方面，以达到阻断凋亡受体和依靠线粒体为基础的凋亡途径来发挥抗凋亡作用[25]。但两者的组织构型有各自的特异性，作用的结果也不相同，如Livin蛋白的功能主要局限于调节细胞凋亡，而Survivin蛋白在肿瘤中可能与细胞凋亡、细胞增值、细胞分化和血管形成等有密切关系。现在，Survivin已经成为倍受关注的抗肿瘤治疗的新靶点，以Survivin为靶点的拮抗分子纷纷研究出来[26]。同时，利用RNA干扰技术沉默肿瘤细胞中livinmRNA表达相继见于文献报道，而Livin在此方面报道尚少。大量研究表明Survivin和livin在头颈肿瘤中呈特异性高表达，目前二者联合检测的研究在头颈肿瘤中表达也相继见于国内外报道，但是两者在头颈肿瘤中凋亡抑制作用相互关系以及在头颈肿瘤中的分子靶向治疗有待进一步的研究。

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