凋亡相关基因及其与喉癌关系的研究进展

席盼盼综述，张淑香审校



凋亡相关基因及其与喉癌关系的研究进展

席盼盼1综述，张淑香2审校

［关键词］喉肿瘤;凋亡相关基因;细胞凋亡;综述

［作者单位］1．河北医科大学研究生院，河北石家庄050017; 2．中国人民武装警察部队后勤学院附属医院耳鼻咽喉科，天津300162

细胞凋亡也称为程序性细胞死亡，是指在生理或病理条件下，由基因调控的细胞主动程序化死亡过程。细胞凋亡途径的缺陷导致许多疾病(神经退行性疾病、恶性肿瘤等)出现［1］。细胞凋亡功能障碍是恶性细胞的共同特征，同时也被认为是肿瘤对化疗药物形成耐药性的因素［2］。喉癌是一种侵袭性致死性的恶性肿瘤，对多种凋亡刺激因子具有一定抵抗作用，其不良预后与凋亡抑制相关［3－4］。本文旨在通过综述细胞凋亡相关基因对喉癌发生、发展及预后的影响，为研发抗喉癌的新型药物提供科学依据。现就几种重要的喉癌细胞凋亡相关基因的研究进展作一综述。

1　 B细胞淋巴瘤/白血病-2　基因(Bcl-2　)家族

1．1 Bcl-2的结构及其蛋白分布Bcl-2基因是1984年TSUJIMOTO等［5］在研究滤泡性非霍奇金B细胞淋巴瘤时发现的，由染色体［t(14∶18) (q32∶q21)］易位而激活。Bcl-2包含4个外显子和2个内含子，可以编码1个相对分子质量约为26 000的膜性相关蛋白，该蛋白主要分布于细胞核膜、内质网和线粒体外膜、滑面及粗面内质网膜上。

1．2 Bcl-2与细胞凋亡Bcl-2主要通过线粒体通路实现对细胞凋亡的调节，定位于线粒体膜上的Bcl-2介导线粒体外膜通透转运孔孔道复合体的开放，抑制细胞色素C和凋亡诱导因子等促凋亡蛋白的释放而阻止凋亡的进程［6］。此外，Bcl-2还可以通过其半胱氨酸残基的突变实现抗凋亡作用，帮助细胞对抗因氧化应激引起的凋亡［7］。

1．3 Bcl-2与喉癌吴曙辉等［8］研究发现，Bcl-2在喉癌组织中存在过表达，Bcl-2的表达与喉鳞状细胞癌的病理学分级相关，与肿瘤复发、转移无关。有学者［9］认为Bcl-2表达能预测喉鳞状细胞癌患者的生存。一些实验［10－11］检测了喉癌组织及距癌灶不同距离处Bcl-2的表达，就喉癌手术切缘的距离提出了建议，在预防复发、判断预后方面起重要作用。

2　凋亡抑制蛋白家族(IAPs)

IAPs是由CROOK等［12－13］在杆状病毒发现的一种独立于Bcl-2的新的内源性抗凋亡蛋白，在肿瘤的发生、发展过程中起着重要作用。迄今为止，人类IAPs家族成员主要为: X染色体连锁凋亡抑制蛋白，细胞凋亡抑制蛋白-1，睾丸特异凋亡抑制蛋白-2，神经元性凋亡抑制蛋白，凋亡蛋白样抑制蛋白-2，黑素瘤凋亡抑制蛋白(Livin)，含泛素重复连接酶的杆状病毒IAP重复序列及Survivin。现介绍在抗细胞凋亡方面发挥重大作用的Survivin及Livin。

2．1 Survivin

2．1．1 Survivin的结构及分布Survivin是1997年耶鲁大学学者等［14］用效应细胞蛋白酶受体1cDNA在人类基因组文库中筛选出的IAPs家族新成员。具有独特结构的Survivin位于人染色体17q25，基因全长约14．7 kb，含有4个外显子和3个内含子，可以编码产生1个由142个氨基酸组成的相对分子质量约为16 500的细胞质蛋白［15］。Survivin表达于胚胎和发育的胎儿组织中，在成人正常组织中极少表达，但广泛存在于人类各种肿瘤组织。

2．1．2 Survivin与细胞凋亡Survivin是IAPs家族中分子量最小的蛋白，具有调节细胞分裂和抑制细胞凋亡的双重作用［16］。Survivin可通过直接或间接抑制半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)活性而实现抗细胞凋亡作用。Survivin主要是直接抑制Caspase-3和Caspase-7的活性，继而阻断细胞凋亡过程。Survivin也可与细胞周期调控因子-细胞周期依赖激酶4(CDK4)相结合，形成Survivin-CDK4复合体，继而使p21Wafl/cipl从CDK4的复合体中释放出来，p21Wafl/cipl进一步与线粒体内的半胱氨酸天门冬酶前体-3结合，抑制Caspase-3活性，阻止细胞色素C的释放，从而抑制细胞凋亡［17］。

2．1．3 Survivin与喉癌近年研究［18］显示，Survivin在喉癌中呈阳性表达，对喉癌患者的预后发挥着重要作用。专家［19］通过免疫组织化学方法检测了259例喉鳞状细胞癌标本，其中234例标本均证实有Survivin的表达，Survivin在细胞质和核质的阳性率分别为100%和45%。MARIONI等［20］证实了细胞核Survivin的表达与喉鳞状细胞癌的高复发率及较短的无病生存期高度相关。许多文献［21－22］报道Survivin的阳性率与肿瘤位置、分化程度、肿瘤大小和分期、淋巴结转移等方面密切相关。

2．2 Livin

2．2．1 Livin结构与分布Livin又叫黑素瘤凋亡抑制蛋白(ML-IAP)、肾凋亡抑制蛋白(KIAP)，最初是LIN等［23］在2000年通过人胎肾互补DNA文库中分离得到，并命名为KIAP，又因VUCIC等［24］发现在黑素瘤细胞中该基因呈高度表达，故称之为ML-IAP。Livin基因位于人染色体20q13．3，包含7个外显子和6个内含子，全长4．6 kb。因剪切方式不同，Livin的转录产物mRNA有2种亚型，即Livin-α和Livinβ，Livin-α编码298个氨基酸蛋白质，Livin-β编码280个氨基酸蛋白质，两者仅相差18个氨基酸，其余均相同。Livin蛋白主要存在于细胞质，在发育胎儿的组织(如胎儿的脑、肾脏等)及肿瘤组织中高度表达，极少表达于正常的成人组织。

2．2．2 Livin抑制细胞凋亡作用Livin蛋白N端仅包含1 个IAP家族成员所特有生物素阻抑蛋白结构域，并依靠此功能区与Caspase蛋白结合，继而阻断相关途径引起的细胞凋亡。Livin不仅可以抑制核心蛋白Caspase-3的活性［25］，还能通过与Caspase-7、Caspase-9相结合发挥抗细胞凋亡作用。一些研究［26－27］表明，Livin是通过与Smac的特异性结合，抑制其活性后发挥了对Caspase的抑制作用。Livin还可以通过转化生长因子β激活性激酶结合蛋白1(TAB1) /转化生长因子β激活性激酶1(TAK1)途径激活Jun氨基末端激酶1 (JNK1)，JNK1的激活是Livin抗细胞凋亡作用的一条重要途径。Livin与TAB1结合，然后激活TAK1，进而选择性地优先激活微管相关蛋白3的激酶JNK1，从而实现对抗肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-β转化酶诱导的细胞凋亡［28］。

2．2．3 Livin与喉鳞状细胞癌万保罗等［29］通过反转录多聚酶链反应技术方法检测了喉癌、癌旁组织和声带息肉组织中Livin mRNA表达量的差异，结果显示Livin mRNA在癌旁组织、喉乳头状瘤和声带息肉组织中有低度表达，与其在喉癌组织表达差异有统计学意义。徐勤等［30］通过免疫组织化学方法检测62例喉癌组织中Livin的表达，发现喉鳞状细胞癌组织中Livin阳性率高于声带息肉组织，随着肿瘤TNM分期的增加、淋巴转移的出现，其阳性率明显增高，从而得出Livin在喉癌发生、发展中起重要作用，可能会成为喉癌预后不良的指征。

3　 p53

3．1 p53的结构与分布p53基因位于人染色体17p13．1，全长约16～20 kb，包括11个外显子和10个内含子［31］。因其表达产物是1个相对分子质量为53 000的磷酸化蛋白，故称为p53基因。它存在方式有2种，即野生型和突变型，在大多数肿瘤细胞中呈高表达的是突变型，而野生型p53则是一种抑癌基因，2种类型都参与细胞凋亡的调节，但是作用结果不同［31－34］。

3．2 p53抑制细胞凋亡的作用细胞凋亡受多种凋亡基因及其相关蛋白的调控，p53被认为是最重要的介导细胞凋亡基因［35］。当野生型p53基因发生突变后，失去对细胞型的“监视”作用，从而使细胞增生失控，细胞凋亡受到抑制，损伤的DNA进入S期而产生突变和染色体畸变，最终可能使细胞癌变。

3．3 p53与喉癌已经证实喉鳞状细胞癌不同阶段及癌前病变组织中突变型p53呈不同程度表达，并具有显著相关性，是喉鳞状细胞癌发生、发展的一个重要因素及有意义的早期改变，并影响喉癌组织细胞增殖活性和恶性程度及预后［36］。

4　 Caspase家族

4．1 Caspase家族的结构与分布Caspase家族是一组具有相似氨基酸序列，并且通常以无活性的酶原形成存在于细胞质中的半胱氨酸蛋白酶，相对分子质量30 000～50 000。目前在哺乳动物中发现Caspase家族包括14名成员，可分为3组［6］: (1)炎症组，Caspase-1、4、5、11、12、13、14; (2)凋亡起始组，Caspase-2、8、9、10; (3)凋亡效应组，Caspase-3、6、7［37］。酶原分子由1个N端前域及大小2个亚基等3部分组成，当酶原分子激活后，大小亚基解离重组为四聚体形式的活性酶，呈级联放大方式导致细胞调亡［38］。

4．2 Caspase家族与细胞凋亡Caspase家族是直接导致细胞凋亡的蛋白酶系统，不同的凋亡途径最终都需激活Caspase的参与，各种Caspase层层激活，最终引发细胞凋亡［39］。在细胞凋亡的发生、发展过程中，目前发现Caspase介导细胞凋亡信号转导通路主要有3条:即Caspase的细胞外通路(细胞膜途径)、Caspase的细胞内通路(线粒体途径) 和Caspase的内质网通路［40］。Caspase-3是细胞凋亡过程中的关键执行蛋白酶，处于凋亡有序级联反应的终端，即最终的效应型家族成员。大多促凋亡刺激物是靠Caspase级联激活反应从而实现细胞凋亡过程，故Caspase-3被大家普遍认为是细胞凋亡过程及结果的最终执行者［41］。

4．3 Caspase家族与喉癌有学者［42］发现，Caspase-3的表达下调与恶性肿瘤的浸润、转移和临床病理分期等生物学行为特征密切相关，并与肿瘤患者生存期的缩短关系密切。李珂等［40］研究发现，Caspase-7可能与喉癌的发生、发展有关。实验［43］发现喉癌术后切缘组织中Caspase-3的阳性率随肿瘤复发增快而依次减少，提示喉癌组织中Caspase-3的阳性率高者可能分化程度高、恶性程度低，该喉癌细胞凋亡的调控机制障碍程度轻、增殖弱，患者预后比较好。

总之，细胞凋亡在喉癌的发生、发展、演变及预后等方面发挥着重要的作用，相信随着对喉癌细胞凋亡的相关基因和诱导凋亡因素进一步深入研究，会为临床上喉癌的诊断和治疗提供更多的科学参考依据。

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(本文编辑马启)

·个案报道·

［作者简介］席盼盼(1986－)，女，硕士研究生．

［收稿日期］2014-03-12

［文章编号］1000-2200(2016) 01-0137-04

［中图法分类号］R 739．65

［文献标志码］A

DOI:10．13898/j．cnki．issn．1000-2200．2016．01．045