Bmi-1、端粒酶在大肠癌中的研究进展

胡占锋，徐瑞云，郑纪宁

(承德医学院病理学教研室，河北承德 067000)

Bmi-1、端粒酶在大肠癌中的研究进展

胡占锋，徐瑞云，郑纪宁△

(承德医学院病理学教研室，河北承德 067000)

大肠癌;Bmi-1基因;端粒酶

大肠癌(Colorectal Carcinoma)是人类最常见的消化道肿瘤之一，其发病受基因遗传、环境、生活方式等多种复杂因素作用，并呈阶段性发展。近年来，世界范围内大肠癌的发病率呈上升趋势，西欧、北美等发达国家发病率处于全部肿瘤的第2位，在我国其发病率在恶性肿瘤中居第3位，死亡率也上升到第4位[1]，严重损害人类的健康，甚至生命。因此，对大肠癌发病机制、诊断、治疗药物等的研究显得日益迫切。最新研究显示，Bmi-1基因及端粒酶与大肠癌的发生发展、病理分期关系密切，有望成为大肠癌诊断、治疗的新靶点。现将它们与大肠癌关系的研究进展作一综述。

1 Bmi-1基因概述

1991年，Bmi-1首次在荷兰癌症中心转基因鼠感染Moloney鼠白血病病毒过程中通过逆转录病毒插入突变发现，隶属PcG基因家族，参与细胞增殖、分化与衰老，维持多种正常干细胞和肿瘤干细胞的自我更新和增殖活性[2]。人类Bmi-1基因位于10号染色体短臂1区3带，含10个内含子和10个外显子，编码326个氨基酸蛋白。其氨基酸序列包括:(1)环指结构域，位于N端，定位于细胞核边缘，与其它蛋白形成多聚复合物，参与核内信号转换和病毒复制等过程。也可与c-myc基因协同作用，促使细胞恶性及恶性肿瘤的形成[3]。(2)螺旋-转角-螺旋-转角结构是DNA结合域，介导Bmi-1蛋白与下游靶基因结合，抑制其转录及激活端粒酶，致使细胞无限生长。(3)核定位信号序列，主要参与Bmi-1在细胞核中的定位。(4)PEST序列，位于C末端，富含苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸，参与核内Bmi-1蛋白的快速降解。

Bmi-1可能通过以下几种途径介导肿瘤的发生、发展:(1)目前研究最多的是INK4a-ARF基因途径。Bmi-1基因通过对染色质组蛋白H3上的第9、27位赖氨酸甲基化或乙酰化修饰，抑制抑癌基因的转录，促使癌细胞无限生长[4]。(2)hTERT(端粒酶逆转录酶)途径。Song等[5]研究发现，Bmi-1直接或间接增强hTERT的活性，维持端粒长度，阻止细胞衰老，使细胞永生化，并使癌细胞浸润、转移。(3)诱导上皮细胞发生间皮样表型转化(epithelial- mesenchymal transition,EMT)，而EMT是细胞恶性转化和肿瘤侵袭、转移的早期重要标志[6]。(4)介导多种肿瘤干细胞自我更新和扩增，促进肿瘤的恶性进展[7]。(5)Bmi-1还可以通过INK4a-ARF非依赖途径直接或间接促进细胞恶性转化、调亡、运动和新生血液循环生成，利于肿瘤细胞的播散及在远端靶器官增殖和生存[8]。

人类Bmi-1基因与大肠癌:近年来，人们发现Bmi-1作为一个原癌基因在多种肿瘤中的表达上调，且与肿瘤干细胞密切相关。研究表明，Bmi-1与大肠癌的发生、发展、预后及临床病理分期等密切关联。胡潇红等[9]利用SYBR Green实时定量RT-PCR及免疫组化技术检测Bmi-1的RNA及蛋白在大肠癌组织、癌旁组织、正常黏膜组织中的表达水平发现，大肠癌组织Bmi-1蛋白的阳性表达率显著高于癌旁及正常组织，而Bmi-1 mRNA的阳性表达在肿瘤与正常、肿瘤与癌旁间无明显差异。大肠癌合并淋巴结转移者，Bmi-1 mRNA及Bmi-1蛋白表达水平显著高于未转移者;Duke分期C和D期患者Bmi-1 mRNA表达水平明显升高，癌组织浸润深度越深，Bmi-1 mRNA及Bmi-1蛋白表达水平越高，肿瘤分化程度越低，Bmi-1蛋白表达强度越强。林妙霞等[10]采用免疫组化方法检测正常大肠黏膜、大肠腺瘤及大肠癌中Bmi-1蛋白的表达情况，得出高表达的Bmi-1蛋白与大肠癌TNM分期紧密相关，与患者的年龄、性别、肿瘤部位、大小、分化程度及病理类型却无关。也有学者指出，Bmi-1基因高度表达患者的生存率比低表达者的生存率明显低，这说明Bmi-1表达情况是大肠癌的预后重要的参考指标。

2 端粒酶的结构与功能

1985年，Blackburn等[11]在四膜虫细胞核内发现并纯化一种能延伸端粒重复序列的酶，后来证实这种物质就是端粒酶。端粒酶是由RNA、端粒相关蛋白和催化亚单位三个主要部分组成，RNA是端粒DNA合成的模板，其序列有一段区域和端粒重复序列配对互补。催化亚单位即端粒酶逆转录酶，是端粒酶的核心。端粒酶的核心作用是通过识别、结合富含G的端粒末端，以自身RNA为模板，不断合成新的端粒DNA序列来稳定端粒长度，从而弥补细胞分裂时端粒的丢失，使细胞不会因端粒消耗而出现调亡。另一方面，端粒酶是细胞周期重要的调控因素，影响着细胞周期的进程。

端粒酶与大肠癌:正常成年人几乎所有细胞的端粒酶都处于休眠状态，只有在处于分裂的造血细胞、干细胞和生殖细胞内才能检测出端粒酶的活性[12]，而在多数肿瘤细胞中，端粒酶活性异常升高[13]。迄今发现，85%-90%的人肿瘤细胞中可以检测到端粒酶活性。已有研究表明，端粒酶的异常活化是细胞永生化和肿瘤形成的关键步骤，是细胞癌变的早期事件。张明亮等[14]采用免疫组织化学方法检测端粒酶在结直肠癌、结直肠腺瘤和正常癌旁组织中的活性表达发现，端粒酶在结直肠癌中的阳性率为87.5%，明显高于结直肠腺瘤(26.3%)及癌旁正常组织(0.0%)，且与结直肠癌病理学分级、淋巴结转移和临床分期关系密切相关。仇昊[15]运用原位杂交技术检测大肠癌组织、癌旁组织及正常黏膜中端粒酶mRNA的表达情况表明，大肠癌组织中端粒酶mRNA的阳性表达率为90%，明显高于癌旁组织、正常黏膜组织，且其活性表达强度与肿瘤的浸润深度、临床分期及淋巴结转移显著相关，与性别、年龄、肿瘤分化程度无相关性。

3 展望

关于Bmi-1基因和端粒酶活性在多种肿瘤中的作用都有深入的研究，而在肿瘤中的两者联合检测很少报道。范福玲等[16]研究表明，两者的异常表达在食管鳞癌中有相关性在食管癌的发生、发展中起协同作用，共同参与肿瘤的浸润、转移过程。盛俊等[17]研究表明，瘦素通过STAT3途径诱导MCF-7端粒酶活性，且呈剂量依赖性，采用瘦素受体单克隆抗体ZMC-2可明显抑制端粒酶的活性。针对端粒酶组分基因的反义核苷酸治疗及免疫诱导治疗等研究已经看到良好的抗癌效果。

综上所述，Bmi-1基因、端粒酶与大肠癌到的发生、发展密切相关，作为大肠癌新的研究靶点，越来越受到人们的关注，有可能在今后诊断、临床病理分期、预后及指导治疗等方面作为一个有效的指标。

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