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编号:10288697
宫颈癌变的细胞分子生物学研究进展
http://www.100md.com 《河北医科大学学报》 2000年第1期
     作者:蒋玉萍 马淑芬

    单位:河北医科大学第二医院妇产科( 石家庄 050000)

    关键词:宫颈肿瘤;病因学;乳头状瘤病毒,人;细胞粘附;细胞增殖;凋亡

    河北医科大学学报000137分类号:R737.6▲

    宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤。研究证实人乳头状瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染与宫颈癌的发生密切相关,HPV作为外源性因素对机体内源性因素产生影响,如HPV的E6、E7癌蛋白可使原癌基因激活,抑癌基因失活,进一步引起细胞增殖和凋亡的调节异常,从而导致组织癌变。此外HPV感染后细胞粘附因子CD44v表达增加,对组织恶变、侵袭和转移产生一定影响。

    1 HPV感染和宫颈癌变
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    1.1 HPV的结构和测定:自1976年Zur Hausen首次从宫颈癌组织中分离出HPV16、18以来,至今已鉴定的HPV近70种类型,其中约30种与生殖道病变有关。感染女性生殖道的HPV广义上分为低危组和高危组,两组均可引起上皮增殖性病变。HPV6、11等为低危型,引起表皮细胞良性增殖,如疣瘤和轻度鳞状上皮不典型增生; HPV16、18、33等为高危型,主要引起重度不典型增生和浸润癌。

    HPV是一组高度特异的 DNA病毒,病毒核酸为双链环状DNA,含有8 000碱基对,属乳多空病毒科A亚组,直径约55 nm。HPV对生殖道鳞状上皮有强嗜性,各种HPV基因结构大致相似,可分为3个部分:晚期区、早期区和调节区。高危型HPV的早期区E6、E7基因具有细胞转化功能,是1种病毒癌基因。

    HPV检测方法有Southern杂交、原位杂交、PCR直接分型法、PCR-杂交法和PCR-RFLP(限制性片断多态分析)。材料可为石蜡标本、新鲜标本和颈管分泌物。Southern杂交法因不能定位,原位杂交法因程序较复杂、易脱片和灵敏度低而较少应用。近年来随着分子生物学技术的迅猛发展,聚合酶链反应(PCR)开始用于HPV的检测,它具有快速、灵敏和特异性强的优点。PCR-RFLP测得的HPV阳性率偏低,敏感性不如PCR直接分型法。PCR-杂交法敏感性优于直接分型法,但常得出一些无意义的阳性结果。随着PCR的广泛使用,人们发现它的优点正是缺点,由于灵敏度高,因而假阳性率偏高,可能是引物或标本的DNA污染造成的,认真处理所有DNA标本可克服这一缺点。由于选用方法和标本的不同,因此各家学者报道的结果不尽相同,但总的趋势是一致的 :即高危型HPV的阳性率随宫颈恶变程度的加重而递增。
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    1.2 HPV的致癌机制:机体抵抗病毒感染的防御之一是被病毒感染的细胞激活自杀机制,以阻止新的病毒颗粒复制。另一方面,病毒有选择刺激细胞增殖以对抗机体的防御体系。具体作用表现:①分子杂交技术表明HPV16、18与原癌基因密切相关,离体培养证实HPV癌蛋白与ras基因结合而引起细胞转化。②HPV癌蛋白使抑癌基因失活,如HPV16、18编码的E6蛋白与p53结合,E7与Rb结合,而使抑癌基因失去抑癌功能,直接或间接刺激细胞增殖[1]。③HPV蛋白是促有丝分裂因子,可引起细胞分裂增加。④HPV16、 18的E6、E7癌蛋白可明显改变正常细胞周期调节,使细胞增殖和凋亡失去平衡,如成纤维细胞的体外实验表明低危和高危HPV E7蛋白具有不同的诱导细胞凋亡能力[2];以小鼠晶体模型研究发现HPV16的E7蛋白通过改变p53水平而调节凋亡[3],HPV E6蛋白在凋亡中的具体作用机制不清,推测与p53非依赖性凋亡有关;也有学者发现E6蛋白使野生型p53功能丧失,从而导致上皮细胞凋亡减少。⑤流式细胞研究发现癌细胞株感染 HPV后细胞粘附因子CD44v7/v8表达增加[4]
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    2 细胞粘附因子CD44v和宫颈癌变

    2.1 CD44v的结构和功能:细胞表面糖蛋白CD44是细胞粘附因子的一种,是跨膜分子受体,基因定位于11号染色体。CD44家族由于mRNA剪接变异而产生不同的氨基酸顺序。 肿瘤转移过程包括瘤细胞从原发灶脱离、粘附于周围组织、分泌蛋白酶分解基质成份、进入循环系统、逃避免疫和在远离原发组织处形成转移灶。细胞粘附因子通过参与调节细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用而在肿瘤发展、侵袭和转移过程中起着重要作用。研究证实在淋巴瘤、乳腺癌中,相应的正常组织不表达CD44v,而癌组织v5、v6的表达随恶性度增加而增加。乳腺癌、结肠癌和胃癌中分别表达v5和v6、v9编码的抗原,并与肿瘤侵袭、转移和预后有关,提示在肿瘤的发生、发展过程中特定的CD44v起着重要的作用[5],但具体机制不清楚。

    2.2 目前的研究现状:有关CD44v和宫颈癌研究的文献报道不多。Dall于1994年首次对宫颈新鲜标本采用免疫组织化学和反转录PCR法发现CD44v7/v8编码的抗原在正常宫颈上皮不表达,而在所有宫颈癌组织中呈阳性表达,认为CD44v7/v8可用于鉴别早期宫颈癌。 CD44v的表达动力学改变与癌变过程中癌细胞转移有关[6]。 Kainz等[7]对ⅠB-Ⅱ B宫颈癌石蜡切片用免疫组织化学法进行回顾性研究,发现CD44v5、v6表达率明显高于 CD44v7/v8,指出v6的表达与盆腔淋巴结转移、血管受累和炎症间质反应有关,表达v6的肿瘤细胞有更高的转移潜力,CD44v6、v7/v8均和预后相关。Dall[4]于1996年再次研究发现 CD44v7/v8表达在正常宫颈组织、宫颈上皮内病变、原位癌和浸润癌中随组织病变程度增高而递增,在正常宫颈中不表达,浸润癌中表达率为100%,认为 CD44v7/v8在宫颈癌变中起重要作用。他首次探讨了CD44v和HPV的关系,发现CD44v7/v8阳性者多为 HPV16阳性,癌细胞株感染HPV后对CD44v7/v8的表达起上调作用,推测HPV感染可能在 CD44v表达之前,两者协同参与肿瘤的恶变和转移。
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    3 细胞增殖和凋亡与宫颈癌变

    3.1 凋亡的特征和测定方法:Kerr于1972年首次提出细胞凋亡概念。凋亡是一种自然生理性细胞死亡,与坏死不同。它在胚胎发育、组织更新和维持机体的自身平衡状态方面起关键作用,凋亡细胞的多少与组织更新快慢呈正比[8]。凋亡的形态学特征为凋亡小体,电泳时呈特征性梯状结构。

    细胞凋亡的检测方法:形态学观察,电泳,DNA片段分析,酶学测定。形态学观察辨别凋亡细胞准确率低、特异性差,而电泳法只能研究整个细胞群,不能辨别早期和少量的凋亡细胞。目前应用较多的是DNA片段分析,有原位末端标记法(ISEL)、原位缺口平移法(INST)和末端脱氧核苷酸转移酶介导生物素化的dUTP切口末端标记法(TUNEL)。其中以Gavrielie于1992年首次提出TUNEl法为最好,它可直接、灵敏地原位识别凋亡细胞[8],敏感性优于ISNT,并可采用石蜡切片进行回顾性研究,此法已成功显示小鼠胚胎、人类淋巴结和胃肠道肿瘤的凋亡细胞。TUNEL和ISNT可用光镜、电镜和流式细胞仪分析。核酸内切酶分析技术检测凋亡细胞尚不成熟,有待完善。
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    3.2 凋亡的相关因素:体外实验证实细胞凋亡受癌基因和抑癌基因调控,癌基因和抑癌基因表达异常可影响细胞凋亡。当前研究较多的有c-myc和bcl-2癌基因,p53和Rb抑癌基因。本文仅对bcl-2、p53、Rb和Fas抗原做一总结。

    bcl-2原癌基因最初发现于滤泡型淋巴瘤,由于染色体易位t(14:18)而激活该基因。 bcl-2是许多生理和病理凋亡中关键性调节因子。体外实验证实bcl-2通过阻止细胞凋亡使细胞生存延长,它不引起细胞增殖。Gustavo[9]等发现结肠直肠腺癌的bcl-2表达与低的凋亡率相关,认为bcl-2发挥抑制细胞凋亡的生理功能,使大量基因变异的细胞积聚而影响肿瘤的发生发展,bcl-2表达与p53无关,而有学者发现卵巢癌中bcl-2表达与凋亡率无关。

    野生型p53是抑癌基因,对细胞生长和分裂起负调节作用,重要功能是阻止DNA受损的细胞进入细胞周期从而保持基因组的完整性。突变型p53则刺激细胞分裂,发挥癌基因作用。基因转染实验证实把野生型p53转移至小鼠细胞,在r射线和化疗药物刺激下可引起细胞凋亡,认为野生型p53是凋亡过程必不可少的。然而Havrilesky等发现3种表达野生型p53的卵巢癌细胞株在化疗药物作用下1种发生凋亡,另外2种无反应,而表达突变型p53的卵巢癌细胞株在化疗药物作用下却出现凋亡反应[10]。Gustavo[9]和Tsujitain[11]均证实结肠直肠癌中野生型p53表达与凋亡率无关,推测细胞凋亡可能是通过P53非依赖性途径。通常肿瘤细胞的凋亡要求p53稳定存在,p53诱导的细胞凋亡还受其它因素的影响,如bcl-2过度表达能部分抑制p53引起细胞凋亡。
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    Rb抑癌基因最初发现于视网膜母细胞瘤,有磷酸化和非磷酸化两种形式,其磷酸化作用随细胞周期而改变,Rb抑癌基因对细胞增殖起负性调节作用。Wang等[12]报道在肌细胞分化中Rb不表达的肌细胞和肌小管发生凋亡的频率要高于Rb表达的肌细胞和肌小管,在Rb阴性条件下,CDK抑制剂p21或p16也不能抑制凋亡,因此Rb基因通过抑制凋亡而对肌细胞分化生存起重要的作用。

    Fas抗原又称APO-1或CD95,是由325个氨基酸组成的Ⅰ型膜蛋白,为细胞膜表面受体蛋白。Fas抗原的N末端有一信号肽,中间为跨膜区,两边分别为细胞内区和外区,细胞内区有约70个氨基酸组成的传导死亡信号的结构域,称为死亡结构域。Fas抗体和Fas-L(配体)与细胞表面Fas抗原结合后可诱导凋亡。Fas介导的凋亡需要白介素1β转化酶(ICE)参与,而Fas功能相关磷酸酶(FAP-1)则对Fas介导的凋亡起抑制作用。目前有关Fas介导凋亡的信号传递尚不清楚。Maccon等[13]实验发现正常乳腺上皮细胞株和少量乳腺癌细胞株均表达Fas抗原,Fas抗体孵育后引起细胞凋亡,IFN-γ处理后的乳腺癌细胞株对Fas介导凋亡的敏感性增加,认为ICE不仅是Fas介导凋亡的信号中心,而且还参与Fas介导凋亡的敏感性调节。动物实验发现Fas抗原丧失加速淋巴瘤发生,表明Fas参与肿瘤的发生可能与介导的凋亡减少有关。对小鼠实验表明Fas介导凋亡可部分由于bcl-2癌基因过度表达而被抑制。
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    总之细胞凋亡的调节不仅是多因素的,而且是错综复杂的,各相关因素间可相互影响,控制细胞增殖的基因与控制凋亡基因可相互交叉,尚不能完全发现所有凋亡相关因素。从目前的研究认为:肿瘤组织既有增殖细胞,也有凋亡细胞,两者的平衡决定肿瘤的细胞数目。长期以来人们只重视细胞增殖在肿瘤发生中的作用,而忽视了凋亡也是癌变不可缺少的环节。宫颈癌是由正常宫颈上皮→不典型增生→原位癌→浸润癌发展而来,在这一癌变过程中细胞增殖性逐步增强[14],而凋亡细胞如何变化? Christina认为正常宫颈上皮无凋亡细胞,凋亡细胞从不典型增生到宫颈癌逐步增多,在轻度不典型增生中凋亡细胞与HPV感染类型无关,仅与增殖细胞相关。而Furuya和Ellen认为凋亡细胞在正常宫颈上皮最高,随癌变而逐步下降,宫颈癌组织的凋亡细胞最少。因此,有关凋亡率在宫颈癌变中的表达变化尚存有争议,宫颈癌组织中细胞凋亡与其相关因素的关系需进一步研究补充。■

    参考文献:

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    [3]Pan H,Griep AE. Altered cell cycle regulation in the lens of HPV-16 E6 or E7 transgenic mice : implication for tumor suppressor gene function in development.Genes Dev,1994,8(11):1285

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    [5]Kaufmann M.,Heider KH, Sinn HP, et al. Surface expression of distinct CD44 variant exon epitopes on primary breast cancer strongly correlates with poor survival.The Lancet,1995,365(8950):615

    [6]Dall P, Heider KH, Hekele A, et al. Surface protein expression and mRNA-splicing analysis of CD44 in uterine cervical cancer and normal cervical epithelium.Cancer Res,1994,54(13):3337

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    [9]Gustavo BB, Ioachim D, Gregor C, et al. Apoptosis and immunohistochemical bcl-2 expression in colorectal adenomas and carcinomas.Cancer,1996,77(2):255

    [10]Havrilesky LJ, Elbendary A, Hurteau JA, et al. Chemotherapy-induced apoptosis in epitheilal ovarian cancers. Obstet Gynecol,1995,85(6):1007
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    [11]Shunichi T, Hiroyuki S, Shigeru T, et al. Apoptotic cell death and its relationship to carcinogenes is in colorectal carcinoma.Cancer,1996,77(8):1711

    [12]Wang J, Guo K, Wills KN, et al. Rb functions to inhibit apoptosis during myocyte differentiation. Cancer Res,1997,57(3):351

    [13]Maccon MK, Seth AE, Geoffrey AL, et al. Fas expression and function in normal and malignant breast cell lines. Cancer Res,1996,56(20):4791

    [14]Kokawa K, Shikone T, Otani T, et al. Apoptosis and the expression of Bax and bcl-2 in squamous cell carcinoma and adenocarcinoma of the uterine cervix.Cancer,1999,85(8):1799

    收稿日期:1999-08-10, http://www.100md.com