抗细胞凋亡基因bcl-2及其在肿瘤研究中的应用
作者：具桂兰 霍正浩
单位：具桂兰(宁夏卫生学校生物教研室 750021)；霍正浩(宁夏医学院生物教研室 750004)
关键词：
宁夏医学杂志990745 bcl-2(B cell lymphoma-2,bcl-2)基因是从滤泡性淋巴瘤相关的t(14；18)染色体易位的断裂点部位克隆出的一种原癌基因〔1〕。随着对bcl-2基因的深入研究，人们发现bcl-2并没有促进细胞增殖的能力，但它却能阻止细胞的凋亡，同时还发现 bcl-2不仅与淋巴瘤有关，而且在许多恶性肿瘤中亦有明显的异常表达。目前，已在肺癌、前列腺癌、食管癌、鼻咽癌、大肠癌、胆管癌及卵巢上皮癌等多种恶性肿瘤中发现有 bcl-2的异常表达〔2～4〕。因此，bcl-2基因是一种广泛性的抗凋亡基因，可导致各种癌症发生。本文综述了bcl-2基因在肿瘤临床应用研究中的最新进展。
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1 bcl-2基因及其生物学功能
bcl-2是调节细胞凋亡基因家族中的基本成员。这一家族成员还包括bax、bcl-x、bad、bak、bag-1、mcl-1、A1、bik、bcl-w等〔5〕。
bcl-2基因定位于18q21.3，有三个外显子(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，其中外显子Ⅰ不翻译， bcl-2的开放阅读框位于Ⅱ和Ⅲ的连接区。在Ⅰ和Ⅱ之间有长220bp的内含子，Ⅱ和Ⅲ之间有370bp长的内含子。 bcl-2可编码P26-bcl-2ν(26kd)和P22-bcl-2β(21kd)两个结构相近的蛋白质片段，定位于核膜、内质网膜和线粒体内膜或外膜〔6，7〕。
bcl-2是一种凋亡抑制基因，可通过抑制诱导凋亡的信号而在肿瘤发生中起作用，它的过度表达可以防止由于去除生长因子而诱导的造血和神经细胞的凋亡，并且还防止或延长由ν—辐射、糖皮质激素、热休克和多种化疗药物所诱导的凋亡。研究表明，bcl-2抗凋亡的机理可能有〔8，9〕：① bcl-2可做为一种氧化剂，调节细胞的氧化还原状态，从而通过抑制氧自由基的产生而抑制细胞凋亡；② bcl-2可与bax结合形成杂二聚体，以此来抑制bax的促凋亡作用；③ bcl-2通过改变胞内细胞器的Ca++流而抑制凋亡，Ca++可以激活与细胞凋亡密切相关的内源性核酸内酶；④ bcl-2可改变P53和cdc2及cdk2等细胞周期蛋白的核—胞浆转运。实验表明，bcl-2与P53的共表达可以延缓P53诱导的生长停滞，但bcl-2和c-myc则可协同封闭P53进入核中，从而阻断P53诱导的凋亡和生长停滞〔8，9〕。
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2 bcl-2基因表达的检测在肿瘤学研究中的应用
2.1 bcl-2与肿瘤发生：目前认为，细胞的恶性转化是由于多重突变使细胞的有分裂机制激活，同时生长抑制和凋亡机制失活所造成的。随着细胞凋亡研究的不断深入，越来越多的研究表明，在恶性肿瘤的发生过程中，对细胞凋亡的抑制比细胞增殖所起的作用更为重要〔10〕。单独的bcl-2并不能诱发细胞的转化，但它可以同c-myc和ras家族的成员协同作用使细胞转化。有研究表明，在食管上皮细胞癌变时，从正常的食管上皮细胞到基底细胞增生、间变和癌形成过程中，bcl-2、c-myc、P53的阳性表达率及细胞凋亡发生率和细胞凋亡指数均呈逐渐升高趋势〔11〕，对大肠癌的研究也得到了类似的结果，提示在良性病变阶段bcl-2表现出抑制细胞凋亡的作用，c-myc则由于多种因素的调节亦表现出诱导肿瘤细胞增殖和抑制凋亡作用，进而肿瘤细胞逐渐增生，终至恶性转化，在癌变形成后bcl-2和c-myc的表达进一步增强，加上P53的异常，它们共同作用的结果使癌变细胞逃避死亡而表现出恶性程度的加深〔12〕。由此可见bcl-2的异常表达不仅在肿瘤的形成过程中，而且在肿瘤发展过程中均起着重要的作用。
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2.2 bcl-2与良恶性肿瘤的鉴别：田辉〔13〕等用SABC法对28例Barrett食道和6例Barrett腺癌的bcl-2基因的表达进行了检测，结果表明，恶性组中bcl-2的表达明显高于癌前病变组和良性组。对食管基底细胞增生、间变和食管癌以及对良恶性大肠癌的bcl-2检测也表明，在恶性组织中bcl-2的表达显著高于良性组织〔11，12〕，提示bcl-2表达的检测有助于肿瘤良恶性的判断。
2.3 bcl-2与肿瘤预后：许多实验研究证实，在临床剂量范围内的化疗、放疗等抗癌疗法对肿瘤细胞的杀伤很多都是通过激活细胞凋亡这一途径来实现的〔14〕。bcl-2及其家族控制了细胞凋亡的阈值，故其表达程度对肿瘤的放、化疗效果及其预后均有较大影响。体外实验表明，在肿瘤细胞株中，bcl-2及其家族的过度表达对化疗药物具有抗性，如能抑制阿糖胞苷、氨甲喋呤、长春新碱等引起的细胞凋亡〔10〕。临床研究也得出了类似的结果。薛佩莲等〔15〕报道，bcl-2和bax表达阳性的大肠癌患者其复发率明显高于阴性患者，五年生存率也显著低于后者。对卵巢癌bcl-2表达的研究发现，bcl-2阳性表达与孕激素受体阳性之间呈正相关。作者认为bcl-2表达阳性的肿瘤，可能具有低浸润性的生物学行为或具有激素依赖性，提示bcl-2表达程度对于评估患者预后及指导临床治疗有一定意义〔16〕。临床研究还表明，bcl-2的过度表达与前列腺癌〔17〕、神经母细胞癌〔10〕、肺癌〔18〕、鼻咽癌〔19〕、胆管癌〔20〕等肿瘤的不良预后有关。
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2.4 bcl-2与肿瘤的治疗：由于肿瘤的发生与细胞凋亡之间有密切的关系，同时癌细胞的凋亡状态对于抗癌药物的效果具有决定性影响，因而bcl-2及其家族在肿瘤治疗方面的应用也倍受关注。最近王洁等〔21〕，利用脂质体作为载体，将20个碱基长度的反义寡核苷酸bcl-2作用于小细胞肺癌，结果表明，这种反义bcl-2能特异地抑制小细胞肺癌癌细胞的增殖，并诱导细胞凋亡。bcl-2mRNA反义寡核苷酸作用于小细胞肺癌时，通过抑制bcl-2mRNA的翻译，有效地抑制bcl-2蛋白的表达，且具有作用时间与浓度依赖性。尽管这方面的研究还刚刚起步，但其应用前景却十分诱人。
3 结语
近来的研究表明，肿瘤的发生过程不是癌细胞增殖活性提高了，而是因为细胞发生死亡的能力和倾向降低了。bcl-2对于抑制细胞凋亡具有重要作用，由此在肿瘤的发生、发展过程中扮演着重要角色，对其表达及其调控机制的深入研究不仅有助于阐明肿瘤的发病机理，而且对肿瘤的化、放疗以及生物治疗均有重要的指导义意，必将推动肿瘤学研究的不断发展。
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参考文献
1 Tsujimoto Y，Reed JC，Alpers JD，et al.Regulation of bcl-2 proto-oncogene expression during normal human lymphocyte proliferation Science，1984，236：1295
2 LU QL，Elia G，Lucas S，et al.Bcl-2 proto-oncogene expression in EBN associated nasopharyngeal carcinoma Int.J Cancer，1993，53：229
3 Berchem G，Carolilo M，Tarkington MA，et al.Bcl-2 and apoptosis in beingn and malignant human prosfate neoplasid affer alate androgen withcrawal.Cancer Res，1996，37：243
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4 pezzella F，Turley H，ruzue s，et al.Bcl-2 protein in non-small ceel lung carcinoma N Engl.J Med.1993，329：690
5 Mignott B，Vayssiere JL.Mitochodria and apoptosis Eur.J Biochem，1998，252：1
6 Knudson cal，Korsmeyer SJ.Bcl-2 and bax functon independently to vegutat cell deah.Nat Genet.1997，16：358
7 Korsmeyer SJ.Bcl-2 initiates a new category of oncogenes.regulators of cell death.Blood，1992，10：879
, 百拇医药
8 Antonsson B，Conti F，Ciavatta A，et al.lnhibition of bax channel-forming activity by Bcl-2.Science，1997，277：370
9 Naumovski L，Cleary ML.The P53-binding 53BP2 also inferacts with bcl-2 and impedes cell cycle progression at G 2/M.Mol Cell Biol.1996，16：3884
10 张学军，郭礼和.细胞凋亡与疾病关系的研究.中华医学杂志，1998，78(8)：561
11 王立东，杨万才，周琦，等.食管癌变过程中P53.c-myc.bcl-2表达及其与细胞凋亡的关系.临床与实验病理学杂志.1998，14：106
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12 季代金，张亚历，姜泊，等.调节大肠肿瘤细胞凋亡的P53.c-myc和Bcl-2三种蛋白表达的研究.肿瘤.1998，18：134
13 田辉，王善政，陈明菊，等.bcl-2蛋白在Barrett食管和Barrett腺癌中的表达及其临床意义的探讨.中国肿瘤临床，1998，25：187
14 成军.程序性细胞死亡与疾病.北京：北京医科大学.中国协合医科大学联合出版社，1996.200
15 薛佩莲.bcl-2.bax对大肠癌组织的表达及其对术后化疗疗效的影响.肿瘤，1997，17：19716 李红露，汤春生，江森，等.bcl-2和P53基因产物在卵巢上皮癌中的表达及其意义.肿瘤，1998，18：276
17 朱珍道，姚海文，等.Bcl-2，P53，c-erb-B2基因在前列腺癌中有表达.肿瘤防治研究，1998，25：273
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18 姚和瑞.癌基因Bcl-2蛋白在肺癌组织中的表达.癌症，1997，16：348
19 王风玮.鼻咽癌中凋亡与P53和bcl-2其因表达的关系，中华放射肿瘤学杂志，1997，6：99
20 张卫，钱光相，孟荣贵，等.胆道癌恶性病变P53和bcl-2的表达及其意义.第二军医大学学报，1998，19：140
21 王洁.王曾礼，朱元珏，等，Bcl-2反义寡核苷酸诱导小细胞肺癌癌细胞凋亡.中华医学杂志，1998，78：579
责编：杨自革
(收稿：1999—10—30), 百拇医药
单位：具桂兰(宁夏卫生学校生物教研室 750021)；霍正浩(宁夏医学院生物教研室 750004)
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宁夏医学杂志990745 bcl-2(B cell lymphoma-2,bcl-2)基因是从滤泡性淋巴瘤相关的t(14；18)染色体易位的断裂点部位克隆出的一种原癌基因〔1〕。随着对bcl-2基因的深入研究，人们发现bcl-2并没有促进细胞增殖的能力，但它却能阻止细胞的凋亡，同时还发现 bcl-2不仅与淋巴瘤有关，而且在许多恶性肿瘤中亦有明显的异常表达。目前，已在肺癌、前列腺癌、食管癌、鼻咽癌、大肠癌、胆管癌及卵巢上皮癌等多种恶性肿瘤中发现有 bcl-2的异常表达〔2～4〕。因此，bcl-2基因是一种广泛性的抗凋亡基因，可导致各种癌症发生。本文综述了bcl-2基因在肿瘤临床应用研究中的最新进展。
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1 bcl-2基因及其生物学功能
bcl-2是调节细胞凋亡基因家族中的基本成员。这一家族成员还包括bax、bcl-x、bad、bak、bag-1、mcl-1、A1、bik、bcl-w等〔5〕。
bcl-2基因定位于18q21.3，有三个外显子(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，其中外显子Ⅰ不翻译， bcl-2的开放阅读框位于Ⅱ和Ⅲ的连接区。在Ⅰ和Ⅱ之间有长220bp的内含子，Ⅱ和Ⅲ之间有370bp长的内含子。 bcl-2可编码P26-bcl-2ν(26kd)和P22-bcl-2β(21kd)两个结构相近的蛋白质片段，定位于核膜、内质网膜和线粒体内膜或外膜〔6，7〕。
bcl-2是一种凋亡抑制基因，可通过抑制诱导凋亡的信号而在肿瘤发生中起作用，它的过度表达可以防止由于去除生长因子而诱导的造血和神经细胞的凋亡，并且还防止或延长由ν—辐射、糖皮质激素、热休克和多种化疗药物所诱导的凋亡。研究表明，bcl-2抗凋亡的机理可能有〔8，9〕：① bcl-2可做为一种氧化剂，调节细胞的氧化还原状态，从而通过抑制氧自由基的产生而抑制细胞凋亡；② bcl-2可与bax结合形成杂二聚体，以此来抑制bax的促凋亡作用；③ bcl-2通过改变胞内细胞器的Ca++流而抑制凋亡，Ca++可以激活与细胞凋亡密切相关的内源性核酸内酶；④ bcl-2可改变P53和cdc2及cdk2等细胞周期蛋白的核—胞浆转运。实验表明，bcl-2与P53的共表达可以延缓P53诱导的生长停滞，但bcl-2和c-myc则可协同封闭P53进入核中，从而阻断P53诱导的凋亡和生长停滞〔8，9〕。
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2 bcl-2基因表达的检测在肿瘤学研究中的应用
2.1 bcl-2与肿瘤发生：目前认为，细胞的恶性转化是由于多重突变使细胞的有分裂机制激活，同时生长抑制和凋亡机制失活所造成的。随着细胞凋亡研究的不断深入，越来越多的研究表明，在恶性肿瘤的发生过程中，对细胞凋亡的抑制比细胞增殖所起的作用更为重要〔10〕。单独的bcl-2并不能诱发细胞的转化，但它可以同c-myc和ras家族的成员协同作用使细胞转化。有研究表明，在食管上皮细胞癌变时，从正常的食管上皮细胞到基底细胞增生、间变和癌形成过程中，bcl-2、c-myc、P53的阳性表达率及细胞凋亡发生率和细胞凋亡指数均呈逐渐升高趋势〔11〕，对大肠癌的研究也得到了类似的结果，提示在良性病变阶段bcl-2表现出抑制细胞凋亡的作用，c-myc则由于多种因素的调节亦表现出诱导肿瘤细胞增殖和抑制凋亡作用，进而肿瘤细胞逐渐增生，终至恶性转化，在癌变形成后bcl-2和c-myc的表达进一步增强，加上P53的异常，它们共同作用的结果使癌变细胞逃避死亡而表现出恶性程度的加深〔12〕。由此可见bcl-2的异常表达不仅在肿瘤的形成过程中，而且在肿瘤发展过程中均起着重要的作用。
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2.2 bcl-2与良恶性肿瘤的鉴别：田辉〔13〕等用SABC法对28例Barrett食道和6例Barrett腺癌的bcl-2基因的表达进行了检测，结果表明，恶性组中bcl-2的表达明显高于癌前病变组和良性组。对食管基底细胞增生、间变和食管癌以及对良恶性大肠癌的bcl-2检测也表明，在恶性组织中bcl-2的表达显著高于良性组织〔11，12〕，提示bcl-2表达的检测有助于肿瘤良恶性的判断。
2.3 bcl-2与肿瘤预后：许多实验研究证实，在临床剂量范围内的化疗、放疗等抗癌疗法对肿瘤细胞的杀伤很多都是通过激活细胞凋亡这一途径来实现的〔14〕。bcl-2及其家族控制了细胞凋亡的阈值，故其表达程度对肿瘤的放、化疗效果及其预后均有较大影响。体外实验表明，在肿瘤细胞株中，bcl-2及其家族的过度表达对化疗药物具有抗性，如能抑制阿糖胞苷、氨甲喋呤、长春新碱等引起的细胞凋亡〔10〕。临床研究也得出了类似的结果。薛佩莲等〔15〕报道，bcl-2和bax表达阳性的大肠癌患者其复发率明显高于阴性患者，五年生存率也显著低于后者。对卵巢癌bcl-2表达的研究发现，bcl-2阳性表达与孕激素受体阳性之间呈正相关。作者认为bcl-2表达阳性的肿瘤，可能具有低浸润性的生物学行为或具有激素依赖性，提示bcl-2表达程度对于评估患者预后及指导临床治疗有一定意义〔16〕。临床研究还表明，bcl-2的过度表达与前列腺癌〔17〕、神经母细胞癌〔10〕、肺癌〔18〕、鼻咽癌〔19〕、胆管癌〔20〕等肿瘤的不良预后有关。
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2.4 bcl-2与肿瘤的治疗：由于肿瘤的发生与细胞凋亡之间有密切的关系，同时癌细胞的凋亡状态对于抗癌药物的效果具有决定性影响，因而bcl-2及其家族在肿瘤治疗方面的应用也倍受关注。最近王洁等〔21〕，利用脂质体作为载体，将20个碱基长度的反义寡核苷酸bcl-2作用于小细胞肺癌，结果表明，这种反义bcl-2能特异地抑制小细胞肺癌癌细胞的增殖，并诱导细胞凋亡。bcl-2mRNA反义寡核苷酸作用于小细胞肺癌时，通过抑制bcl-2mRNA的翻译，有效地抑制bcl-2蛋白的表达，且具有作用时间与浓度依赖性。尽管这方面的研究还刚刚起步，但其应用前景却十分诱人。
3 结语
近来的研究表明，肿瘤的发生过程不是癌细胞增殖活性提高了，而是因为细胞发生死亡的能力和倾向降低了。bcl-2对于抑制细胞凋亡具有重要作用，由此在肿瘤的发生、发展过程中扮演着重要角色，对其表达及其调控机制的深入研究不仅有助于阐明肿瘤的发病机理，而且对肿瘤的化、放疗以及生物治疗均有重要的指导义意，必将推动肿瘤学研究的不断发展。
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参考文献
1 Tsujimoto Y，Reed JC，Alpers JD，et al.Regulation of bcl-2 proto-oncogene expression during normal human lymphocyte proliferation Science，1984，236：1295
2 LU QL，Elia G，Lucas S，et al.Bcl-2 proto-oncogene expression in EBN associated nasopharyngeal carcinoma Int.J Cancer，1993，53：229
3 Berchem G，Carolilo M，Tarkington MA，et al.Bcl-2 and apoptosis in beingn and malignant human prosfate neoplasid affer alate androgen withcrawal.Cancer Res，1996，37：243
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4 pezzella F，Turley H，ruzue s，et al.Bcl-2 protein in non-small ceel lung carcinoma N Engl.J Med.1993，329：690
5 Mignott B，Vayssiere JL.Mitochodria and apoptosis Eur.J Biochem，1998，252：1
6 Knudson cal，Korsmeyer SJ.Bcl-2 and bax functon independently to vegutat cell deah.Nat Genet.1997，16：358
7 Korsmeyer SJ.Bcl-2 initiates a new category of oncogenes.regulators of cell death.Blood，1992，10：879
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8 Antonsson B，Conti F，Ciavatta A，et al.lnhibition of bax channel-forming activity by Bcl-2.Science，1997，277：370
9 Naumovski L，Cleary ML.The P53-binding 53BP2 also inferacts with bcl-2 and impedes cell cycle progression at G 2/M.Mol Cell Biol.1996，16：3884
10 张学军，郭礼和.细胞凋亡与疾病关系的研究.中华医学杂志，1998，78(8)：561
11 王立东，杨万才，周琦，等.食管癌变过程中P53.c-myc.bcl-2表达及其与细胞凋亡的关系.临床与实验病理学杂志.1998，14：106
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12 季代金，张亚历，姜泊，等.调节大肠肿瘤细胞凋亡的P53.c-myc和Bcl-2三种蛋白表达的研究.肿瘤.1998，18：134
13 田辉，王善政，陈明菊，等.bcl-2蛋白在Barrett食管和Barrett腺癌中的表达及其临床意义的探讨.中国肿瘤临床，1998，25：187
14 成军.程序性细胞死亡与疾病.北京：北京医科大学.中国协合医科大学联合出版社，1996.200
15 薛佩莲.bcl-2.bax对大肠癌组织的表达及其对术后化疗疗效的影响.肿瘤，1997，17：19716 李红露，汤春生，江森，等.bcl-2和P53基因产物在卵巢上皮癌中的表达及其意义.肿瘤，1998，18：276
17 朱珍道，姚海文，等.Bcl-2，P53，c-erb-B2基因在前列腺癌中有表达.肿瘤防治研究，1998，25：273
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18 姚和瑞.癌基因Bcl-2蛋白在肺癌组织中的表达.癌症，1997，16：348
19 王风玮.鼻咽癌中凋亡与P53和bcl-2其因表达的关系，中华放射肿瘤学杂志，1997，6：99
20 张卫，钱光相，孟荣贵，等.胆道癌恶性病变P53和bcl-2的表达及其意义.第二军医大学学报，1998，19：140
21 王洁.王曾礼，朱元珏，等，Bcl-2反义寡核苷酸诱导小细胞肺癌癌细胞凋亡.中华医学杂志，1998，78：579
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