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编号:10233352
胃癌与细胞凋亡
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1999年第4期
     作者:薛绪潮 方国恩 华积德

    单位:第二军医大学长海医院 上海市 200433

    关键词:胃肿瘤;细胞凋亡;p53基因

    世界华人消化杂志990428

    Subject headings stomach neoplasms; apoptosis; p53 gene

    中国图书资料分类号 R735.2

    细胞凋亡有其独特的形态学特点和生物学特点. 肿瘤细胞也存在自发的细胞凋亡,只不过是肿瘤细胞凋亡与增殖的比例发生失调. 肿瘤细胞存在的自发细胞凋亡受到药物、放射线、细胞因子、激素、基因编码等因素的影响[1]. 细胞凋亡已成为肿瘤治疗的新途径. 胃癌是消化道常见肿瘤,现有的治疗方法如手术、放疗化疗的效果不理想 ,探讨新的治疗方法是当务之急.
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    1 化学药物与胃癌细胞凋亡

    治疗肿瘤的目的是杀伤肿瘤细胞,化学药物可杀伤敏感肿瘤细胞,是临床治疗肿瘤的重要手段之一. 过去认为化学药物通过其细胞毒性作用引起细胞不可逆性损伤,导致肿瘤细胞坏死,近年来研究表明,许多不同种类的化学药物对不同种类的敏感肿瘤细胞有促凋亡作用[2,3]. 5-FU是临床常用的对胃癌进行化疗的药物,有人观察到术前每日静脉滴注5-FU 500mg,连续7d,术后用TUNEL法检测细胞凋亡情况,发现治疗组细胞凋亡数量明显高于对照组,凋亡指标Ki-67明显下降[4]. Tranilast是成纤维细胞增殖抑制剂. Yashiro et al发现Tranilast抑制成纤维细胞增殖,从而阻断成纤维细胞与胃癌细胞的相互作用,诱导胃癌细胞凋亡,抑制胃癌细胞增殖生长[5]. 卡铂是一种与细胞核DNA直接作用的烷化剂,现已明确它是通过直接结合细胞核DNA上的尿嘧啶和胞嘧啶而造成细胞损伤,改变细胞遗传性状,诱导细胞凋亡,发挥其抗肿瘤作用. 王强et al研究卡铂对胃癌细胞株MKN-25的作用,卡铂促使细胞野生型p53的表达,诱导胃癌细胞凋亡[6]. GL331是一种从植物毒素鬼臼毒素衍生来的半合成拓朴异构酶抑制剂. Huang et al研究发现它能导致胃癌细胞凋亡,其作用机制一方面降低蛋白酪氨酸酶活性,另一方面增加蛋白酪氨酸磷酸化酶活性[7]. 紫杉醇是一种新型的抗细胞内微管药物,业已证明它对肺癌、乳腺癌、黑素瘤、卵巢癌有效. Chung et al发现紫杉醇对胃癌细胞株NUGC-3,SC-MI有诱导细胞凋亡作用,在有效浓度内胃癌细胞生长受到抑制,流式细胞仪分析表明主要是G0/G1期细胞数减少,使细胞周期在G2/M期. 他们认为紫杉醇是对胃癌化疗有潜力的药物[8].
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    关于胃癌化学药物治疗敏感性的基因调控,抑癌基因野生型p53可使DNA受损伤细胞增殖周期阻断在G1期以进行DNA恢复,或启动细胞凋亡程序清除受损细胞,若p53突变或缺失,损伤后的细胞保留了其遗传不稳定性,有可能发生恶性增殖. 胃癌中p53突变、缺失率高达50%,p53基因突变、缺失型胃癌对化学药物的敏感性差. 研究表明卡铂诱导胃细胞凋亡与其增加野生型p53的蛋白表达有关[6]. bcl-2基因是细胞凋亡抑制基因,它的表达可抑制包括烷化剂、拓朴异构酶抑制剂的促凋亡作用,它可诱发肿瘤细胞对化疗药物和激素治疗的耐受性. 研究表明bcl-2在胃癌组织中表达较高,这可能是化学药物不敏感因素所在. 有人应用转基因的方法,将野生型p53基因转入突变或缺失型胃癌细胞株,或将bcl-xs基因转入bcl-2基因高表达的胃癌细胞株,观察到胃癌细胞株对化学药物的敏感性增强.

    2 放射线与胃癌细胞凋亡

, 百拇医药     放射治疗是肿瘤治疗的一个重要手段. 目前关于放射治疗效应机制的最新研究是放射治疗引起的细胞凋亡,小到中等量的粒子辐射在一些正常组织中可加大细胞凋亡的发生却不导致组织的坏死. 快速增长的细胞对放射线尤为敏感,胃癌细胞多处于快速增殖分化状态,放射线可诱导胃癌细胞凋亡. Yanagihara et al用Co60作放射源,其产生的γ射线照射七株胃癌细胞,照射剂量为71.5Gy/min,胃癌细胞凋亡随照射时间和细胞孵育时间增加而增加;胃癌细胞凋亡数量在照射后12h开始增加,到72h~96h达到顶点,凋亡是继照射后在细胞周期G1期阶段出现的[9]. 电离辐射诱导细胞凋亡的机制尚不清楚,可能与p53分子监控增殖作用有关. 当细胞DNA受损时,野生型p53表达增加,诱导细胞增殖终止在G1期,直到损伤DNA修复;如果损伤不能修复,则启动凋亡程序清除细胞. p53基因发生突变、缺失时,癌细胞对放射线的敏感性较低,Hamada et al在术前对胃癌患者进行放射治疗,发现有野生型p53基因表达的胃癌组织,经放射线照射治疗后胃癌细胞凋亡数量增多,变异型p53基因表达的胃癌组织中细胞凋亡数量较少[10]. 有人将野生型p53基因转导入p53基因发生变异的胃癌细胞株中,观察到胃癌细胞对放射线的敏感性增高,照射后胃癌细胞凋亡数量增多,说明野生型p53的存在可使胃癌细胞对放射线更加敏感.
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    3 蛋白激酶C抑制剂与胃癌细胞凋亡

    蛋白激酶C是促癌剂PMA(phorbol 12-myristate 13-acetate)的受体,PMA类似于蛋白激酶C活化剂二乙酰甘油,蛋白激酶C的作用主要是促进细胞的增殖和分化,抑制细胞凋亡. 许多实验表明PMA等蛋白激酶C活化剂能抑制细胞凋亡的发生. 蛋白激酶C在细胞信号传导中起重要作用,恶性肿瘤细胞中蛋白激酶C的活性很高,体外实验表明蛋白激酶C与肿瘤的生长有关,抑制蛋白激酶C的活性可诱导癌细胞的凋亡. 蛋白激酶C抑制剂较多,可分为特异性和非特异性两类,前者如hypericin, calphostin c和safingol等,已见用于脑胶质细胞瘤和淋巴瘤细胞凋亡的研究;后者如staurosppporine和tamoxifan已观察到能促进恶性脑胶质细胞瘤的细胞凋亡. 蛋白激酶C抑制剂用于胃癌的研究报道较少. Safingol是蛋白激酶C特异性抑制剂,是二鞘氨醇的光异构体,临床前动物实验表明单药应用有较小的抑肿瘤生长作用,如联合常用抗肿瘤药物使用,有较强的诱导肿瘤细胞凋亡作用. Schwartz et al把Safingol与丝裂霉素联合使用,观察到MKN-74,SKGT-5胃癌细胞株细胞凋亡数量明显高于单用一种药物的细胞凋亡数量. Safingol使细胞凋亡数量增多的机制是增强了化疗药物的细胞毒作用,并证明诱导凋亡的产生与p53状态和细胞的耐药状态无关[11].
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    4 转化生长因子-β1与胃癌细胞凋亡

    转化生长因子-β家族在哺乳动物细胞中至少包括三种同源的Mr 25000二聚多肽,参与调节多种细胞功能,包括细胞的增殖与分化、免疫应答、肿瘤细胞的侵袭和转移的形成. 转化生长因子-β诱导细胞凋亡是通过其本身的生长抑制作用完成的,他首先与细胞表面的转化生长因子-β受体结合,启动分子水平级联反应,使cdk减少,G1期向S期的过渡停顿. 细胞表面转化生长因子-β受体的存在是转化生长因子-β1发挥作用必需的结构. 胃癌细胞转化生长因子-β受体的表达存在细胞分型差异. Manabu et al对12株胃癌细胞转化生长因子-β受体的表达、p53状态进行研究,胃癌细胞株转化生长因子-β受体Ⅰ,Ⅱ表达分别为66.6%和75%,两种受体均有表达的占50%. 把转化生长因子-β1加入细胞培养基中,胃癌细胞凋亡数量均有增加,p53表达在这组细胞株中,表达较高为58%. 该研究表明转化生长因子-β1诱导细胞凋亡是不依赖p53状态,而与转化生长因子-β1的受体表达有关[12]. 但也有人证明在胃癌组织中转化生长因子-β受体Ⅰ表现减少,该受体减少与肿瘤组织类型无关,而与肿瘤侵入深度有关,特别是进展期胃癌通过Ⅰ型受体减少而逃脱转化生长因子-β的生长抑制作用[13]. 转化生长因子-β1诱导细胞凋亡除以上机制外,Ohta S et al认为还与ICE家族蛋白酶有关,他们观察到转化生长因子-β1诱导胃癌细胞凋亡可被CPP32的特异抑制剂AC-DEVD-CHO部分抑制[14]. 转化生长因子-β1诱导胃癌细胞凋亡存在组织类型的差异性,Yanagihara et al观察到其对胃硬癌细胞株HSC-39和HSC-43有诱导细胞凋亡的作用,而对另五株胃腺癌株无诱导细胞凋亡的作用[15].
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    5 免疫治疗与胃癌细胞凋亡

    免疫治疗诱导胃癌细胞凋亡的研究主要集中在细胞免疫因子和Fas/Apo-1抗原两方面. 许多研究证实细胞免疫因子如干扰素、肿瘤坏死因子及白介素等对胃癌细胞有促凋亡作用;但由于该类细胞因子应用途径、剂量、效价等因素的影响,临床应用不理想. 目前许多研究者探讨利用转基因的方法,将干扰素或肿瘤坏死因子、白介素-2等细胞免疫基因转染胃癌细胞株,并观察到受转染胃癌细胞可表达细胞免疫因子,胃癌细胞增殖能力减弱、凋亡数量增加及裸鼠体内的致瘤能力下降[16-18]. 这种方法可使肿瘤局部细胞因子浓度增加,有效避免体外大剂量用药产生的副作用及肿瘤局部浓度效价低的问题. Fas/Apo-1属于肿瘤坏死因子/神经生长因子受体家族成员,Fas/Apo-1抗原在许多组织细胞中有表达,肿瘤细胞中的表达与肿瘤分型、分化有关. 胃癌组织中,肠型胃癌Fas/Apo-1抗原几乎不表达,弥漫型胃癌表达较高超过50%[19]. 体外胃癌细胞株Fas/Apo-1抗原研究表明,胃癌细胞株Fas/Apo-1抗原的表达与野生型p53基因的表达有关,有野生型p53基因的表达,胃癌细胞株Fas/Apo-1抗原的表达就较高;p53基因的突变、缺失的胃癌细胞株,Fas/Apo-1抗原的表达就较低;γ-干扰素可提高胃癌细胞株Fas/Apo-1抗原的表达[20]. Fas/Apo-1抗原介导的细胞凋亡,是Fas/Apo-1抗体或配体FasL与细胞表面Fas/Apo-1抗原结合,向细胞内传递凋亡信号,细胞在数小时内发生死亡. 目前Fas/Apo-1系统介导的细胞凋亡确切机制尚不清楚,有人认为与ICE或ICE家族蛋白酶的表达有关,因为Fas/Apo-1系统介导的细胞凋亡过程可被ICE特异抑制剂CrmA所阻断[21]. 胃癌细胞对Fas/Apo-1系统介导的细胞凋亡存在耐受性,主要与细胞表面Fas/Apo-1抗原的表达较低有关. 一些细胞因子如干扰素、肿瘤坏死因子等对细胞表面Fas/Apo-1抗原的表达有增强作用,可达到减弱凋亡的耐受性问题. 作者认为亦可通过基因转移的方法,将野生型p53基因或Fas/Apo-1 cDNA转导Fas/Apo-1抗原表达较低的胃癌细胞,使其表达增加,减弱对凋亡的耐受性,达到胃癌治疗的目的.
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    6 基因治疗与胃癌细胞凋亡

    野生型p53基因是目前最明确的一个抑癌基因. Matozaki et al构建了人野生型p53基因重组载体,经脂质体包裹法转导入p53基因突变的人胃癌细胞株MKN中,在MKNs细胞中成功表达;体外实验表明,受转染细胞株较对照组细胞株细胞增殖能力明显下降,对化学药物的敏感性增强[22]. 杨定成et al设计合成了一条15聚反义c-Ha-ras DNA,此反义DNA c-Ha-ras基因表达,抑制细胞内mRNA和P21蛋白的表达,是胃癌细胞的生长速度减慢,裸鼠的致瘤性下降. 增殖细胞核抗原(PCNA)是一种能通过δ-DNA聚合酶诱导DNA合成的核蛋白,其基因表达在胃癌细胞中表达较高,并与胃癌的侵袭及转移有关[23]. Sakakura et al构建了PCNA反义寡核苷酸链的真核质粒,将其导入七种不同胃癌细胞株,结果受转导细胞株细胞凋亡数量增加,细胞生长速度均有不同程度的下降,PCNA的活性下降[24]. 原癌基因是正常细胞存在的一类基因群,若被某种因素激活,就会转变成有转化细胞的活力的癌基因,诱导肿瘤的发生,癌基因必须经常表达才能使细胞保持转化状态,因此利用转基因的方法阻断癌基因的表达或其蛋白产物的作用. 逆转肿瘤的转化性,用于肿瘤的治疗. Ogiso et al将一个显性等位负性突变体N116Y转导入胃癌细胞株TMK1中,使其中瘤细胞染色体变形,DNA断裂,诱导了细胞凋亡,显著抑制其生长并失去成瘤性[25]. 自杀基因治疗是将病毒或细菌特有的药物敏感基因转导入肿瘤细胞使之产生某种酶并将无毒性的药物前体代谢成细胞毒产物而杀伤肿瘤细胞的治疗. Yoshida et al将HSV-TK基因经逆转录病毒载体转导入TMK胃癌细胞株中,TMK/HTK细胞在体外被GVC杀伤,在0.1mol/L~100mol/L浓度范围内杀伤能力与浓度成正相关,裸鼠接种成瘤能力大大下降[26]. 在GVC杀伤HSV-TK基因表达的胃癌细胞周围HSV-TK基因表达阴性的细胞也出现了死亡,这被称为旁观者效应;这种效应大大增强了HSV-TK介导的毒性作用. 有人已证实旁观者细胞发生了细胞凋亡,抗凋亡基因bcl-2的过度表达可以抑制旁观者细胞的凋亡.
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    通讯作者 薛绪潮

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    收稿日期 1998-11-09, 百拇医药