细胞生物学综述

文献综述抑制肿瘤增殖的研究进展摘要：瘤细胞由生物体内正常细胞演变而来，正常细胞转变为恶性肿瘤的过程称为癌变，把具有恶性增殖和广泛侵袭转移能力的肿瘤细胞称为癌细胞。正常细胞一旦恶性化，它们的许多生物学行为，会发生显著的变化，肿瘤细胞可以看作是细胞的异常分化。肿瘤细胞是当前细胞生物学研究的一个重要领域，而对抑制肿瘤细胞增殖的研究能在理论上为肿瘤性疾病提供治疗对策。本文介绍了几种抑制肿瘤增殖的基因以及其他对肿瘤生长起抑制作用的物质。关键词：肿瘤，抑制，研究在体内，肿瘤细胞不但增殖失控形成新的肿块，而且侵袭破坏周围正常组织，进入血管和淋巴管中，转移到身体其他部位滋生继发性的肿瘤，这些继发性的肿瘤又侵袭和破坏植入部位的组织。肿瘤抑制基因则可以编码抑制细胞生长和阻止细胞恶化的蛋白质，起抑制肿瘤增殖的作用；在生活中也有一些物质能抑制肿瘤的生长。1抑制肿瘤增殖的基因目前发现大约有24个人类肿瘤抑制基因，其中包括编码转录因子如p53和WTl，细胞周期调控因子RB和p16,调节信号传递途径的成分NFl，磷酸肌醇磷酸酶PTEN和调控聚合酶延伸的蛋白质VHL的基因。由肿瘤抑制基因编码的大多数蛋白质通过某种方式作为细胞增殖的负调控因子，抑制肿瘤细胞的增殖。1.1抑制基因p531.1.1结构及作用机理P53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因。p53基因位于人类染色体17p13,基因全长16～20kb,由11个外显子和10个内含子组成,编码393个氨基酸。P53基因有野生型(wild2typep53,wtp53)和突变型（mutant2typep53,mtp53)两种,wtp53可参与细胞周期的调控,在维持细胞增长、抑制肿瘤增殖过程中起重要作用。当其转变为mtp53时,则失去对细胞生长的抑制作用,促进细胞转化和过度增殖,导致肿瘤的发生。p53蛋白对于细胞周期的作用是间接的,主要是促进p21基因的转录,增加p21蛋白的合成发挥作用。p21蛋白几乎能与所有的cy2clins3/CDKs复合物结合,抑制cyclins2CDKs激酶复合物的活性,使细胞不能通过G1期,因此细胞无法合成DNA。[1]1.1.2研究意义P53主要是用于肿瘤基因治疗。是以正常的野生型p53基因替代肿瘤细胞中突变p53基因。主要方法是利用基因转染肿瘤细胞向细胞内导入外源基因的方法,可分为非病毒法和病毒法两种。此外,还有利用基因枪将外源p53基因介导入癌细胞,发挥其抑癌功能,抑制转染细胞的恶性生长。p53作为一个重要的抑癌基因,在肿瘤细胞的发生、发展及预后中具有重要作用。在众多肿瘤抑癌基因里,目前只有对p53的认识较为深入,只有p53基因的替代治疗已经进入临床试验阶段。随着分子遗传学研究的不断深入和飞速发展,对p53抑癌机制和肿瘤基因治疗的研究必将取得新的突破,为人类攻克癌症开拓更为广阔的前景。1.2PTEN基因1.2.1结构及机理PTEN是最早发现的具有磷酸酶活性的抑痛基因，能够维持正常的物质代谢和内环境自稳态，PTEN的低表达或缺失与肿瘤的进展及不良预后密切相关。PTEN位于染色体10q233，全长约200kb，含有9个外显子和8个内含子，编码由403个氨基酸残基组成的1条多肽链。产物的相对分子量为56kDa。[2]PTEN的重要生理功能表现在：诱导细胞G1期阻滞和凋亡。抑制细胞生长；具有DSP活性，参与整合素跨膜信号转导，下调聚集黏附激酶磷酸化，抑制细胞的趋化、迁移、聚集和黏附；调节未分化和已分化细胞的体积，调控未分化细胞的增殖H1；通过G蛋白偶联受体／磷酰肌醇一3激矽PTEN通路调节心肌细胞的收缩力；参与胚胎的生长、发育；降低脂肪酸合成酶的表达；维护免疫系统的稳定等。1.2.2研究意义PTEN可通过诱导细胞凋亡、抑制细胞周期、抑制肿瘤细胞侵袭和转移、抑制肿瘤血管形成、维持免疫系统的稳定性等作用发挥其抑癌作用。作为最早发现的具有磷酸酶活性的抑癌基因PTEN，其在维持正常的物质代谢和内环境自稳态及肿瘤抑制中的地位越来越被学者所重视，进一步探索其作用机制，无疑将为学者们了解人类肿瘤的发生发展提供新的思路，其显著的抑制肿瘤生长的作用也使其作为新的候选基因，在肿瘤基因治疗中具有不可替代的作用。1.3p16基因1.3.1结构及机理抑癌基因p16又叫MTS基因,是一种细胞周期中的基本基因,直接参与细胞周期的调控,负调节细胞增生及分裂,一旦缺失、突变,则会导致细胞恶性增生,导致恶性肿瘤发生。p16是1994年Kamb等发现的新抗基因,定位于9号染色体短臂2区1带(9p21)上,编码蛋白能在G1期竞争性抑制CyclinD与CDK4结合,从而阻止细胞G1期向S期转化,对细胞生长起负调控作用。[3]1.3.2研究意义p16在不同分化程度肿瘤中,阳性率有明显差异,肿瘤分化程度越低,其阳性率越低,p16蛋白的表达可反映肿瘤的恶性程度,可以与病理一起为诊断和判断预后提供帮助。在基因治疗方面,科研人员将外源性p16基因导入p16基因缺失的肿瘤细胞内,从体内外两方面实验均观察到p16基因对肿瘤细胞生长有明显抑制作用,目前对恶性胶质瘤、喉癌、肝癌、胃癌等恶性肿瘤进行了广泛的研究,拥有广泛的应用前景。1.4抑制基因RBM51.4.1结构及机理RBM5首先作为LUCA一15于1996年被克隆出来，曾被命名为LUCA一15、RBM5、H37等。RBM5蛋白是RNA结合基序蛋白家族成员，此类蛋白是RNA结合蛋白，与RNA的剪接、翻译和稳定性有关，尤其是其在凋亡调控中的重要作用已经引起了人们广泛关注。研究认为RBM5是一种主要分布于细胞核，具有识别、结合RNA功能的蛋白，有参与机体内RNA翻译、基因表达调控，以及调控细胞增殖和细胞周期等功能，而目前发现它最重要的特征是调控肿瘤细胞的促凋亡过程。[5]RBM5位于3p21.3肿瘤抑制相关的19个基因的末端，基因全长约为3Okb，有25个外显子；mRNA为3151bp，开放阅读框架为2448bp。全长RBM5基因表达分子量约90kD的蛋白质，但是一些RBM5检测到一个长约120kD的多肽，预示着RBM5在翻译后会被修饰。RBM5蛋白包含有2个RNA识别结合区，2个DNA结合的锌指结构，2个双边核定位信号(Nuclearlocalisationsignals，NLS)和1个G—patch结构域(真核生物RNA调控蛋白质的保守结构域)；此外，还有一个功能尚未完全明了的八聚体重复(OCRE)域，该八聚体围绕芳香氨基酸三聚体排列，已经确认其为预剪切复合物的成分。这表明，RBM5位于核内，参与RNA调控。1.4.2研究意义人类组织中RBM5表达比较普遍，在胰腺、骨骼、心肌中表达水平较高。有研究表明RBM5的表达存在杂合性缺失、纯合子缺失、启动子超甲基化、融合基因、mRNA剪切变异体、单核苷酸多态性、蛋白翻译缺陷以及翻译后修饰等多水平的调控，与吸烟史、体外培养以及个体生长发育有关。同时，目前的研究证明，RBM5作为肿瘤抑制区域3p21.3的19个基因之一，是潜在的肺癌肿瘤抑制基因和新靶点,在调控肿瘤特别是肺癌的细胞增殖与凋亡、发生与转移中发挥着多样性及多效性的作用，参与调控多个凋亡信号途径，尤其是我们进一步开展的RBM5与EGFR信号转导系统相关性及逆转肺癌多药耐药的相关研究,将为肺癌靶向治疗提供新的思路。2抑制肿瘤增殖物质2.1苦参碱的抑制作用苦参碱(matrine,MAT)是传统中药苦参所含的主要生物碱之一，发现于苦豆子根部，属于四环的喹嗪啶类，分子骨架为2个喹嗪啶环的杂体,化学式为C15H24N2O，分子量是248.36。MAT具有多种药理学作用，例如：抗菌消炎、解热镇痛、祛痰平喘、强心利尿、抗心率失常、抗肝纤维化、防治肝炎、抗肿瘤等。MAT可以有效抑制肿瘤细胞增殖。经MTT法证实，随MAT浓度0～0.5mg·mL-1倍增，人大肠癌HT29细胞的增殖抑制率逐渐上升，在0.5mg·mL-1时达到最大值为（86.69±2.38)%，IC50的MAT浓度为0.23mg·mL-1；在1.0mg·mL-1时增殖抑制率略有降低，表明在一定浓度范围内MAT对HT29细胞增殖抑制呈量-效关系。增殖细胞抗原（PCNA）是DNA合成过程中的必需物质DNA多聚酶δ的辅助因子，其表达下降可抑制肿瘤细胞的增殖，甲胎蛋白（AFP）同样具有促进肿瘤细胞增殖的作用。有实验表明，MAT可以使AFP、PCNA、分裂指数降低，从而抑制K562细胞的增殖，用直接杀伤的方式来影响K562细胞的代谢，抑制肿瘤细胞增殖。MAT还有促进细胞凋亡的作用。凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序死亡的过程，整个过程中不会产生炎症反应。细胞在凋亡过程中，会呈现出一系列特征性的形态学变化。种铁等将MAT作用人肾癌GRC-1细胞株后，透射电镜下观察，于凋亡I期即凋亡前期，出现细胞核内染色质高度盘绕并出现空泡结构；凋亡Ⅱ期，细胞核内染色质高度凝聚，边缘化，细胞核和细胞质发生浓缩、皱缩、碎裂，形成凋亡小体，而空白对照组细胞器正常，染色质均匀分散、密度一致、核仁大且完整，在接下来的流式细胞仪测定中，0.5、1.0、1.5mg·mL-1MAT作用12h后GRC-1细胞株凋亡率分别为31.62%、40.42%、55.65%，呈量-效关系，说明MAT可以促进肿瘤细胞凋亡的发生。2.2茶多酚的抑制作用茶多酚作为茶叶的主要有效成分，约占干重的50%。绿茶茶多酚的主要成分包括表没食子儿茶素没食子酸醋、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸醋和表儿茶素。茶多酚能诱导肿瘤细胞凋亡及抑制多种肿瘤细胞的增殖，但其作用的分子机制尚不清楚。近年来，茶多酚抑制肿瘤细胞增殖的分子机制取得了很多的突破。茶多酚对肿瘤的生长具有明显的抑制作用。许多化学致癌物能诱发和促进肿瘤的形成，茶多酚对肿瘤形成的各个阶段都有预防和抑制作用。[4]绿茶或茶多酚不仅可以抑制多种肿瘤的形成，还可以降低已形成的肿瘤的数目，减少肿瘤的大小。如茶多酚可抑制N’一乙基一N一硝基一N一亚硝基肛(ENNG)诱导的小鼠十二指肠癌的形成。茶多酚能使多种肿瘤细胞发生细胞周期阻滞。Liberto等报道EGCG能抑制表皮生长因子(epidennalgorwthfactor,EGF)刺激的G1或q中期乳腺瘤细胞MCF-7进人S期，但对q晚期细胞不能抑制S期进人。茶多酚能使鼻咽癌S期细胞增多，而G1期细胞减少，细胞阻滞于q/S检(checkpoint)。肿瘤细胞异常增殖是一个十分复杂的过程，茶多酚还能通过干预其它环节抑制增殖。有研究报道EGCG还能强烈抑制端粒酶的活性，引起肿瘤细胞端粒的缩短、染色体的改变及与细胞寿命相关的R-半乳搪昔酶的表达的抑制。2.3大黄酸的抗肿瘤作用大黄酸（Rhein,4,5-Dihydroxyanthraquinone-2-carboxylicacid，RH）在中草药大黄的根茎中含量丰富，属蒽醌类化合物，具有抗肿瘤、抗炎、泻下和健胃等药理作用。RH能抑制许多肿瘤细胞的增殖和促进肿瘤细胞的凋亡，近年来众多学者认为RH抗肿瘤的作用机制是影响肿瘤细胞的增殖动力学和能量代谢。Kuo等证实，RH有抑制肝母细胞瘤G2(~pC,2)细胞增殖和诱导其凋亡作用，阻滞G1期细胞分裂。ELISA实验显示，RH显著增加P53和P21／WAF1蛋白的表达，从而抑制细胞周期，RH诱导凋亡时，CD95和它的两个配基mCD95L和sCD95L增加，因此，CD95／CD95L凋亡系统共同参与RH抑制HepG2细胞的增殖。[6]徐丽敏等于24h、48h、72h观察到RH都能抑制colo一16细胞株的增殖。RH抑制cychn调节亚基在G1期末与催化亚基结合，使p34cdc2蛋白酶不显活性，不能对S期启动因子的正调控，抑制G1向S期转变；且在给药后，亚二倍体细胞和片段化DNA增高，呈现细胞凋亡早期变化特点。Van等通过荧光观察和诱凋亡导研究，指出RH作为本身有细胞毒性外，还能底物和AP一1结合，能增加结肠表皮细胞对细胞毒剂的敏感性，不插入DNA就可诱导细胞凋亡,继而改变细胞膜功能和结构。有研究证实，RH使神经胶质