PTEN与癌胃

1PTEN与胃癌（王恬张馨月，延安市人民医院消化内科，716000）关键词胃癌PTEN突变蛋白表达PTEN/MMAC1/TEP1基因是1997年由Steck等3个研究小组分别发现并命名的一种抑癌基因(以下简称PTEN),定位在10q23.3上，是至今发现的第1个具有磷酸酶活性的抑癌基因。它在细胞内信号传导通路调控中起关键作用并且在肿瘤发生、发展及转移中起抑制作用。癌基因的激活与抑癌基因的失活,可使细胞生长与分化的调节失控,导致细胞持续分裂发生癌变。PTEN在胃癌的发生和演进中起着重要作用，本文就PTEN与胃癌的最新相关研究进展作一综述。1PTEN的基因结构PTEN基因定位于人类染色体10q23.3,全长200kb,有9个外显子和8个内含子[1],MMAC1[2]和TEP1[3]。PTEN的cDNA有一个长的5′端非翻译区,其表达可能是翻译性的调节,第一个外显子有4个ATG起始密码序列,真正的蛋白编码序列始于第4个ATG,在该非翻译区有CGG重复的多个序列,为甲基化提供了基础。第5个外显子编码的第122～123位氨基酸,该编码序列与蛋白质丝氨酸、苏氨酸磷酸酶和蛋白质酪氨酸磷酸酶催化中心具有同源序列HCXXGXXTS/T,表明该区域是具有双特异磷酸酶功能,而且还能使信号分子PIP3去磷酸化[4,5]。PTEN包括氨基酸的磷酸酶结构域，脂质结合C2结构域和羧基端结构域。1.1氨基端磷酸酶结构域PTEN的氨基端区域是发挥主要作用的功能区,与张力蛋白和辅助蛋白即Auxilin和tensin高度同源，前者与突触小泡的运输有关,后者是一种细胞骨架蛋白,在锚着点与肌动蛋白结合,并与该位点的复合物(包括锚着点激酶、酪氨酸激酶、生长因子受体和整合素)共同参与细胞生长的调节,在肿瘤细胞浸润、血管发生及肿瘤转移中起一定作用。此外,PTEN还可通过参与细胞的聚集黏附而抑制肿瘤细胞的浸润及转移。它含有一个与其他双重底物特异性磷酸酶相似的酪氨酸磷酸酶区,可使酪氨酸/丝氨酸/苏氨酸的残基脱磷酸化,在多种信号途径和细胞周期中发挥作用,但此区易突变。1.2羧基端结构域羧基端（C端）包括3个酪氨酸磷酸化位点(240、315、336)和2个丝氨酸磷酸位化位点(338、355),其最后4个氨基酸残基ITKV为PDZ(PSD95,Dlg和ZO1)结合位点,由于PDZ存在于很多细胞内蛋白中,因此C端可能和PTEN与细胞内蛋白间相互作用有关，与蛋白降解有关。1个PDZ结合位点,可使PTEN与膜相关反向鸟苷酸激酶(MAGI)结合,在膜上形成MAGI复合物,增强PTEN的信号传导。C端虽无磷酸酶活性,但对维持PTEN蛋白空间结构的完整性起着重要作用,C端突变的PTEN将失去磷酸酶活性。Tolkacheva等[6]通过实验发现当C丢失的氨基酸残基数目达到68个时,PTEN蛋白由于三级结构遭到破坏而致磷酸酶的活性丧失。1.3C2端结构该结构域具结合膜磷脂作用,基本残基的突变下调PTEN的膜亲合力和抑2制瘤细胞生长的能力，介导许多重要的细胞内过程,包括膜运输、产生脂质第二信使、活化GTPase、调控蛋白质磷酸化等。而这种结合不需要钙。与PTEN的磷酸酶结构域紧密相连，说明C2区可能有具催化作用,并且可能参与PTEN催化结构域的正确定位。与此假设相吻合的是，Lee等[7]的试验显示，在没有牵涉到PTEN磷酸酶活性作用的情况下，对C2结构域进行诱变，结果PTEN肿瘤抑制活性降低。2PTEN在胃癌中的基因异常PTEN基因的9个外显子均可发生突变,但主要分布在三个功能区，第5外显子的磷酸酯合成酶的核心基序列以及第7和第8外显子的磷酸化酶区。PTEN的突变类型就其方式分错义突变、截短突变、插入突变、无义突变和缺失突变;就其来源分为胚系突变和体细胞突变。其突变率与某些肿瘤恶性程度、预后明显相关。体细胞中PTEN的异常表达见于人各种散发性肿瘤。邹明瑾等[8]应用PCR－SSCP检测了胃癌组织和相应癌旁正常组织中PTEN基因的突变并对突变样本的PCR产物进行测序分析,结果提示PTEN基因突变主要发生在组织分化程度低的病例中,其在胃癌的发生发展中可能起一定的作用。Chang等[9]采用同样的方法检测及序列分析对胃癌组织PTEN基因进行检测,未发现突变或缺失。Sato等[10]检测原发性胃癌组织中,仅1例在内含子7区有5个碱基对缺失,但无mRNA序列的改变,认为PTEN基因的突变、缺失在胃癌的发生、发展中不起主要作用。而胃癌中的PTEN基因的LOH（杂合性缺失）则较为常见。李锦毅等[11]用PCR-SSCP检测进展期胃癌中PTEN基因微卫星位点的LOH，分析了PTENmRNA表达与微卫星LOH及PTEN蛋白表达之间的关系,并探讨PTEN在胃癌演进中的作用及相关分子机制。通过编码区的甲基化、LOH和突变而使PTEN表达“沉默”，结果导致DNA修复机制发生紊乱。鉴于LOH既是TSG变异的主要分子特征，又是正常细胞的性质发生转变的重要基因标志，因此检测PTEN基因LOH可能有助于胃癌的早期诊断。由于突变检测通常是外显子,而未对全序列做检测,因此,不能完全断定PTEN未发生突变。同时PCR－SSCP对检测基因的突变亦有一定的局限性,基因序列的测定可弥补其不足。在纯合性丢失病例中,如果肿瘤中有正常组织污染,肿瘤组织PCR产物来源于正常DNA模板,扩增结果呈现与正常对照一样的带型。这也可以说明胃癌的发生是一个复杂的分子生物学机制，涉及到多种癌基因，抑癌基因，错配修复基因，端粒酶，细胞粘附因子等，不是某一个因素单独起作用。3PTEN的蛋白表达免疫组化方法检测胃癌组织中PTEN蛋白阴性表达率为20%～52%，推测在胃癌的发生发展中PTEN功能缺失起着重要作用。况立革[12]用免疫组化方法检测胃癌及其癌旁肠上皮化生组织中PTEN蛋白表达,结果提示PTEN失活或蛋白表达降低与胃癌细胞分化程度、临床病理分期及转移能力密切相关。Kang等[13]对胃癌组织进行了免疫组化分析,结果发现肿瘤越大、浸润程度越深、有淋巴结转移、预后不良者PTEN蛋白表达的阳性率越低,提示PTEN蛋白的失表达与胃癌的发生、发展及预后密切相关。PTEN基因在胃肠道肿瘤中突变、缺失的发生率很低,却远低于蛋白表达阴性率。说明除了突变、缺失外,PTEN的失活还存在其他机制。可能的机制有:(1)启动子区的DNA甲基化。Kang等[14]对胃癌标本进行甲基化特异性PCR分析,39%出现启动子异常甲基化,而这其中有73%出现PTEN基因的失表达,认为启动子异常甲基化是胃癌PTEN基因失活的主要机制。(2)TGF2β的过表达导致了PTEN的3低表达或失表达。PTEN基因受TGF2β调控,TGF2β通过抑制PTEN基因而促进细胞生长、转移[10];(3)PTEN基因异常降解。Dahia等[15]认为在PTEN失表达的细胞系中有一泛素－蛋白酶体通路,该通路中某些成员发生了异常引起PTEN基因降解,具体机制还需进一步研究。4PTEN在胃癌中的相关性研究关于肿瘤组织中PTEN与VEGF的关系及调节机制,文献报道PTEN基因编码蛋白表达降低失去对PI3K/AKT途径的下调作用,从而增强缺血诱导因子1(HIF－1)对VEGF的诱导进而促进VEGF的表达[16,17]。另有研究报道PTEN通过调节金属基质蛋白酶(MMPs)、分泌型/细胞型血管内皮生长因子(VEGF)进而调节肿瘤细胞的迁徙和转移[18]。PTEN基因失活或蛋白表达降低可能促进了MMPs及VEGF等的表达从而促进癌细胞向基质浸润及肿瘤血管形成,为浸润转移提供前提条件。郭建红等[19]检测了胃癌组织及正常胃黏膜中PTEN和VEGF、PCNA、bcl22的表达,结果PTEN蛋白表达降低与胃癌淋巴结转移呈显著正相关,PTEN在胃癌中的表达与VEGF、PCNA呈显著负相关，提示PTEN基因失活或蛋白表达降低可能促进胃癌细胞转移。Kang等[13]认为,这可能与PTEN基因启动子甲基化导致PTEN基因关闭有关。PTEN蛋白与PCNA呈负相关,说明PTEN失活或表达下降促进了肿瘤细胞增生活性的增强。胃癌组织中,PTEN蛋白下调,bcl-2表达增强,但两者之间无相关性,唐植忠[20]研究发现,部分胃癌呈PTEN阴性表达和p73阳性表达,且两者表达呈密切负相关,说明PTEN和p73两者在胃癌发生发展过程中起重要作用,可能共同影响着胃癌的发生发展过程。李锦毅等[11]研究显示MUC1，MUC2和p53可以作为临床上诊断胃癌的标志。但其作用机理尚需进一步研究。5展望PTEN基因作为第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因,受到众多研究者的关注。目前普遍认该基因通过对FAK的去磷酸化抑制细胞转移及浸润;通过使PIP3去磷酸化,最终可抑制细胞生长,促进细胞凋亡,参与细胞周期调控及抑制细胞黏附、肿瘤转移,在多种人类肿瘤的发病机制中有重要作用。胃癌组织中的PTEN蛋白或mRNA阴性表达率较高,且PTEN蛋白表达与肿瘤分级及预后有关,PTEN蛋白表达水平越低,肿瘤恶性程度越高,患者预后越差。因此胃癌组织中的PTEN蛋白表达水平对判断病人的预后有重要参考价值，也为开发新的抗肿瘤药物、指导临床治疗提供新的思路。参考文献[1]LiJetal.Science,1997,275:1943－1947.[2]SteckPAetal.NatGenet,1997,15:356－362.[3]LiDM,SunH.CancerRes,1997,57:212422129.[4]MyersMPetal.ProcNatlAcadSciUSA,1997,94:9052－9057.[5]MaehamaT,DixonJE.JBiolChem,1998,273:13375－13378.[6]TolkachevaT,etal.Oncogene,2000;19(5):680-689.[7]LEEHS,LEEHK,KIMHS,etal.MUC1,MUC2andp53ExpressioninGastricCarcinoma:TheirRoleasPrognosticMarkers[J].Cancer,2001,92:1427-1434.[8]邹明瑾,张兰,罗兵,等.胃癌组织中PIEN基因突变的研究[J].山东大学学报(医学版),2004,42(5):577-579.4[9]ChangJG,ChenYJ,PemgLI,etal.EurJCancer,1999;35:647～651[10]SatoK,TamuraGen,TsuchiyaT,etal.VirchowsArch,2002;440:160～165[11]李锦毅，郑华川，杨琳，等.胃癌中PTEN异常表达与围基因微卫星的杂合性缺失[J].中华肿瘤杂志，2004，26(7)：389-392[12]况立革，杨琳，王艳萍等.PTEN基因编码产物与胃癌发生发展相关性的研究[J].肿瘤防治杂志,2002,9(5):472–475[13]KangYH,LeeHS,KimWH,etal.PromotermethylationandsilencingofPTENingastriccarcinomalLabInvest,2002;82:285～291[14]LiDM,SunH.CancerRes,1997;57:2124～2129[15]DahiaPLM.EndocrRelatCancer,2000;7:115～129[16]LaughnerE,TaghaviP,ChilesK,etal.HEER2(neu)signalingincreasestherateofhupoxia－induciblefactorlalpha(HIF－lalpha)synthesis:novelmechanismforHIF-1-mediatedvascularendothelialgrowthfactorexpression[J].MolCellBiol,2001,21(12):3995-4004.[17]ZhongH,ChilesK,FeldserD,etal.Mod