转录调控因子八聚体4与消化系统肿瘤的研究进展

李兆顺，尚培中

恶性肿瘤的发生是多种内外因素相互作用的共同结果，其不仅涉及基因遗传因素，而且还与人们的生活习惯、生存环境及饮食方式等有关。尽管目前对恶性肿瘤采用了综合治疗的方式，在一定程度缓解了病情的发展，但是，从长远来看，患者长期生存率及预后仍然不理想，不是出现癌细胞的转移就是表现为对化疗药物的不敏感或抵抗，资料显示，这可能与肿瘤干细胞的存在有关［1］。肿瘤干细胞是指肿瘤中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的细胞，但其并非源于正常组织，而是说这类细胞具有成瘤能力，同时还表现出干细胞的一些相关特性;此外，由于这种肿瘤干细胞的异质性处于塔尖位置，因而能进一步分化成其他肿瘤细胞［2］，其机制可能是通过不均一分裂，一个肿瘤干细胞分裂形成一个新的肿瘤干细胞和另一个可最终分化为包括肿瘤细胞在内的各种细胞的子细胞，其结果是维持肿瘤干细胞数目稳定并产生肿瘤［3］。研究表明，八聚体4(Oct4)是一种转录因子，同时还是干细胞标志物，其在多种肿瘤组织中呈现高表达［4-7］，其不仅参与了肿瘤的形成，还可用于肿瘤的诊断及鉴别诊断［8-9］。鉴于此，本文主要探讨Oct4在消化系统常见肿瘤中的表情状况及临床意义，同时总结其涉及的相关机制。

1 Oct4的结构及功能

人的Oct4基因位于染色体6p21.31，含352个氨基酸，相对分子质量为18 kD，是转录因子家族POU中的一员，且被认为是胚胎干细胞保持自我更新、维持未分化状态的主要调控因子［10］。不仅如此，其还有多个转录起始结合位点，转录不同的mRNA亚型，从而翻译多种蛋白质的表达，翻译的蛋白质N端含有75个氨基酸残基构成特有的保守结构域及C端含大约60个氨基酸残基构成传统的同源异型结构域，此域能特异地识别八聚体基序ATGCAAAT［11］，并且，N端和C端各有一个Oct4因子的转录活性区 -脯氨酸富集区。N端序列能包绕DNA转录激活区，具有活化作用，而C端不仅富含脯氨酸残基，还含有丝氨酸和苏氨酸残基，其活性是细胞特异性的，同时还是磷酸化的调节位点［12］。

Oct4是多能或全能性干细胞标记物，其表达见于胚胎干细胞、胚胎生殖细胞等，这可能与这些细胞的多能性分化特性密切相关，但在分化的组织中均表达降低或消失［13］。有学者通过敲除小鼠Oct4基因发现，缺少Oct4基因的小鼠胚胎不能形成内细胞群即全能干细胞［14］。研究显示，Oct4基因的表达不论升高还是降低，都会引起胚胎干细胞的分化。有资料证实，通过对沉默鼠和人胚胎干细胞Oct4基因进行研究，发现鼠和人胚胎干细胞向滋养层细胞分化，且这种维持胚胎干细胞多潜能的功能呈现剂量依赖性［15-17］。在成体组织中研究发现，Oct4的表达不仅存在于皮肤基底细胞层的极少数细胞，而且在胃干细胞、乳腺干细胞及黑色素干细胞中也存在阳性表达［18-19］。可见，Oct4的表达不仅与胚胎干细胞分化密切相关，而且也表明成体组织中存在少数干细胞。

2 Oct4与消化系统肿瘤的关系

2.1 胃癌 胃癌的发生与多种因素有关，包括饮食生活方式、慢性炎症及基因的异常表达等。目前，胃癌组织中Oct4表达的状态成为研究的热点。邱江锋等［20］研究发现，Oct4在正常胃组织及高分化和中分化胃癌组织中均未见阳性表达，但在低分化胃癌组织中阳性表达为68.8%，同时还显示，Oct4的表达与胃癌患者的年龄、肿瘤大小、浸润深度、TNM分期和淋巴结转移无明显相关，提示Oct4的表达与胃癌组织的分化程度密切相关。有研究显示，Oct4在胃癌组织中的阳性表达率为75.9%，在癌旁组织为33.3%，二者之间有显著差异;Oct4在低分化及未分化胃癌组织中的阳性率高于高、中分化型胃癌组织，且其表达与癌组织浸润深度、淋巴结转移相关，与年龄、性别及TNM分期无关，表明Oct4的表达不仅与肿瘤的分化程度相关，而且还可作为判断胃癌预后的重要指标［21］。黄正接等［22］研究 Oct4在胃癌细胞株及正常胃黏膜细胞株时发现，正常胃黏膜细胞株中未发现Oct4的表达，胃癌细胞株中呈现高表达，且分化程度越低，Oct4的表达越高;转染Oct4 siRNA的胃癌细胞株中Oct4的表达明显下降，经侵袭性实验证明，其穿膜数量也减少，侵袭力下降。可见，胃癌组织或是胃癌细胞株均存在Oct4的表达，其高表达不仅反映了分化的程度，而且还体现了其侵袭力。

2.2 大肠癌 目前，国内外已认可大肠癌发生于腺瘤的恶性转化，过程包括腺上皮轻度不典型增生-中度不典型增生-重度不典型增生-浸润性癌，这一过程具有典型的信号或基因通路，典型的是Ras基因的突变。刘清等［23］研究发现，Oct4在结肠腺癌组织中的表达高于其癌旁组织，并与肿瘤的分级有关，且结肠癌细胞株Oct4的表达可以促进细胞的增殖及向恶性转化。李宁等［24］研究发现，Oct4在结肠癌转移组中的阳性表达高于非转移组，其阳性表达者转移发生率明显高于阴性表达者，这提示Oct4的高表达预示着肿瘤复发转移的高风险。文坤明等［25］研究发现，与转染阴性对照病毒的对照组比较，转染Oct4-shRNA慢病毒载体的SW480细胞Oct4的mRNA和蛋白表达明显降低，而且，细胞凋亡也明显增加，这显示出Oct4在SW480细胞中具有维持细胞存活的重要功能。所以，Oct4在癌组织中的表达，不仅解释了肿瘤干细胞理论，而且还表明Oct4的表达与肿瘤复发、转移、细胞存活之间的关系。

2.3 肝癌、胆囊癌及胰腺癌 恶性肿瘤的发生是一复杂的过程，这一过程中涉及多种因素之间的相互作用。袁方均等［26］研究发现，siRNA-Oct4沉默人肝癌HepG2细胞Oct4后，Oct4表达明显下调，β-catenin、Wnt10b随之下调40% ～50%及ELF、Smad3和Smad4也均下降到原来的1%以下，而TCF3的表达升高到 3倍左右;当 siRNA-TCF3沉默人肝癌HepG2细胞TCF3后，Oct4和ELF的表达升高2～3倍，Smad3和Smad4则略有升高。提示上述基因之间存在相互调控作用，Oct4与TCF3之间呈现负反馈。周文波等［27］研究发现，Oct4正常肝脏组织几乎未发现明显的Oct4表达，但在肝癌组织及癌旁组织中均有表达;实时荧光定量 PCR发现 Oct4和βcatenin在癌组织中表达最高，癌旁组织次之，正常肝组织最低，而Wnt5b却相反。siRNA-Oct4沉默人肝癌HepG2细胞 Oct4后，Oct4表达明显下调，βcatenin、Sox2、Nanog表达亦下调，与 Oct4呈正相关关系，而Wnt5b表达却上调，与Oct4呈负相关关系。因而推断，Oct的表达为肝癌发生过程的早期事件，而Oct4及Wnt/β-catenin在肝癌组织中存在一定的相互调节作用。李新星和王坚［28］发现，慢性胆囊炎组织中Oct4不表达，但在胆囊癌组织呈现阳性表达，ABCG2在慢性胆囊炎组织中呈现弱表达，在胆囊癌组织表达较强，两者表达水平与肿瘤分化程度、周围脏器侵犯及肿瘤TNM分期密切相关且在胆囊癌组织中的两者表达呈正相关。也有资料显示，人siRNA-Oct4不仅能有效地抑制胰腺癌细胞株PANC1细胞中Oct4的表达，而且引起PANC1细胞中多聚ADP核糖聚合酶(PARP)被切割，认为PAR被切割是Caspase-3激活的指标，进而抑制癌细胞增殖，促进细胞凋亡，这提示Oct4基因参与了胰腺癌的发生过程，在胰腺癌细胞株增殖与凋亡方面扮演着重要角色［29］。因而，推测Oct4的异常表达影响了上皮细胞的正常发育，且其过表达有利于维持肿瘤干细胞的特性，进而增强肿瘤干细胞的生存能力及促进肿瘤组织的恶性变。

3 Oct4的表达与临床治疗

Oct4在恶性肿瘤组织中高表达及对癌细胞增殖、浸润转移的作用，使学者注意到Oct4有成为靶向治疗新靶点的可能。资料显示，由于Oct4在乳腺癌、肺腺癌和细支气管肺泡癌组织中的高表达，并可促使肿瘤干细胞的增殖，因而以Oct4为治疗靶点的靶向治疗具有重要价值［30-31］。Koster等［32］研究发现，大多数难治的睾丸癌患者表现为周期蛋白依赖激酶抑制素P21细胞质的高表达，正是这种高表达抵抗了顺铂诱导的细胞凋亡，然而，P21细胞质的高表达和睾丸癌耐顺铂与Oct4的表达相反，因而，建议靶向调节细胞质P21表达的同时调节Oct4/miR-106b通路，这将为抗化疗的睾丸肿瘤和其他肿瘤提供新的治疗策略。

4 展望

Oct4在恶性肿瘤组织中的高表达进一步阐述了肿瘤干细胞存在于肿瘤组织中的学说，这更有利于探讨恶性肿瘤的起源及解释肿瘤细胞耐药、复发转移的机制。尽管对Oct4及其相关因子也有研究，但内容及涉及面还有待进一步加深、拓宽，特别是Oct4上下游启动子及相关因素的研究。Oct4在正常组织中不表达，其在癌旁组织中的表达状态如何?能否为肿瘤手术切缘是否干净提供有价值的信息?这些问题也需要进一步研究讨论。

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