宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率居妇科恶性肿瘤的首位。肿瘤干细胞(cancer stem cells, CSC)的出现，为肿瘤研究提供了新的视觉角度。在肿瘤的研究中，乙醛脱氢酶1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1)可作为乳腺癌、肺癌、胃癌和结肠癌等多种CSC的标志物，并与肿瘤的复发、转移和预后不良密切相关。在乳腺癌的研究中，ALDH1作为分离乳腺癌干细胞的可靠标志物成为乳腺癌治疗的特异性靶点。近年来，有关ALDH1在宫颈癌中作用的报道也逐渐增多，研究证明：ALDH1⁺细胞符合宫颈癌干细胞的生物学特性，并在宫颈癌的复发转移过程中起重要作用。

1 乙醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase, ALDH)家族简介

ALDH家族是一类依赖NAD (P)⁺催化内源性和外源性醛类物质氧化成为相应羧基酸的酶，人类基因组中至少有19个ALDH基因，该家族基因定位于不同染色体上，参与乙醛代谢、环磷酰胺代谢、生物胺代谢、维甲酸合成和氧化应激反应等，可以降解细胞内有毒物质，对细胞有保护作用。

ALDH1是ALDH家族成员，包括ALDH1A1、ALDH1A2、ALDH1A3、ALDH1B1、ALDH1L1和ALDH1L2共6种同工酶。其中，ALDH1A1是第一个被发现与正常干细胞^[1-3](包括造血干细胞、神经干细胞和乳腺干细胞等)和CSC^{[1, 4]}(包括急性粒细胞白血病和乳腺癌等)相关的重要的同工酶。ALDH1A1对全反式和9-顺式视黄醛具有高度的亲和力，能催化视黄醛氧化成视黄酸(retinoic acid, RA)，RA作为一个配体通过与核RA受体视黄醇类X受体结合，调控一系列基因的表达，对于脊椎动物的正常生长、分化、发育和成年动物的器官和组织的维持起关键作用。

2 ALDH1分子结构及理化性质

ALDH1基因定位于9号染色体，由5.3×10⁴个碱基对构成，包含13个外显子，共编码501个氨基酸，无重复序列，N端为蛋氨酸(Met)，具有一个谷氨酸(Glu)和一个半胱氨酸(Cys)激活位点，其基因启动区包含一个ATA盒和一个CCAAT盒，分别位于转录起始部位上游的32 bp和74 bp处。

ProtParam分析显示：该蛋白质相对分子质量为54860；理论等电点(pI)为6.30，推测分子式为C₂₄₆₀H₃₈₆₁N₆₅₁O₇₂₉S₂₀, 总原子数为7721, 半衰期约30h，不稳定系数(instability index)为29.60, 表明此蛋白性质稳定；其疏水性平均值(grand average of hydropathicity)为-0.163, 表明其为亲水性蛋白。

3 ALDH1在正常组织中的分布

ALDH1在人体正常组织中的表达和分布不同，具有组织特异性，根据其在不同组织中的表达情况可分为3类^[5]：①ALDH1的缺失或少量表达(例如乳腺、肺和食道)；②ALDH1的微弱表达(例如大肠和胃上皮)；③ALDH1的广泛和高表达(例如肝脏和胰腺)。有研究^[6]显示：ALDH1在肝脏组织中表达水平最高，而在心脏组织中表达水平最低或者无表达。Deng等^[7]研究发现：ALDH1广泛分布于消化系统(包括食道、胃、小肠和大肠等)、内分泌系统(包括甲状腺和肾上腺等)和生殖系统(睾丸和卵巢)，而在大脑和小脑中未见ALDH1的表达。在其他器官中，ALDH1分布在某些特定部位和特定区域中，比如脾脏的红髓和乳腺的导管基底部等。

4 ALDH1与正常组织干细胞的关系

RA是维持脊椎动物生长和内环境稳定所需要的基本物质，在胚胎的发育和器官的生理功能方面具有重要意义，ALDH1是将类视黄醇氧化成RA的重要酶类之一。在20世纪90年代Kastan等^[8]、Jones等^[9]和Chute等^[10]研究发现：ALDH1在造血干细胞中的表达活性较高，而在缺乏ALDH1表达的造血细胞中不含有造血干细胞，当ALDH1活性受到抑制后，造血干/祖细胞的分化功能也受到抑制。在正常乳腺上皮细胞中，ALDH1⁺细胞可在无血清悬浮培养的条件下形成肿瘤球，并可连续传代形成新的肿瘤球，ALDH1⁺细胞可继续分化成ALDH1⁺和ALDH1^-细胞，而ALDH1^-细胞则没有此功能^[1]。Corti等^[11]研究发现：在正常脑组织中ALDH1⁺细胞具有自我更新、多向分化和致瘤的能力。以上研究均表明：ALDH1在正常干细胞发挥功能作用方面起到重要作用。

Liu等^[12]研究发现：ALDH1在正常宫颈组织基底细胞中的表达情况明显不同，呈现未表达、点状分布表达、集中分布表达和全部表达4种类型。因基底细胞是未分化的幼稚细胞，所以推测ALDH⁺的基底细胞可能是正常宫颈组织的干细胞。

5 ALDH1与宫颈癌及其他肿瘤的关系 5.1 ALDH1在宫颈癌及其他肿瘤中的干细胞特性

CSC具有自我更新、多向分化、致瘤和耐放化疗等特性，是肿瘤增殖生长、转移和复发的根源。研究者^{[1, 13-20]}在血源液肿瘤和多种实体瘤中分离出ALDH1⁺细胞，并证明ALDH1与CSC特性密切相关，现已被认为是乳腺癌、头颈部鳞状细胞癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌、眼癌和结直肠癌等CSC的标志物。2007年，Ginestier等^[1]在乳腺癌中分离出ALDH1⁺细胞，结果显示：500个ALDH1⁺细胞在小鼠体内即可形成移植瘤，而50000个ALDH1^-细胞也不会形成移植瘤。此研究首次证明了实体瘤中ALDH1⁺细胞的致瘤性。Kuroda等^[21]研究发现：在卵巢癌细胞中ALDH^high细胞具有更强的悬浮成球和致瘤能力，提示ALDH^high细胞富集了卵巢癌干细胞。

Rao等^[22]研究发现：在宫颈癌SiHa细胞系中，ALDH1⁺细胞具有较强的增殖、自我更新和体内致瘤能力；同时研究者利用慢病毒载体对SiHa细胞中的ALDH1基因进行处理发现：ALDH1过表达的细胞比基因敲除后的细胞具有更强的增殖和形成悬浮球的能力，提示ALDH1可能为宫颈癌干细胞标志物，并在宫颈癌干细胞分子机制方面发挥一定的功能作用。Liu等^[12]研究发现：利用Aldefluor染料从宫颈癌SiHa、C33A、CaSki和HT-3细胞系中分离出ALDH^high和ALDH^low细胞，ALDH^high细胞成球率高于ALDH^low细胞，ALDH^high细胞可分化成ALDH^high和ALDH^low细胞，而ALDH^low细胞则不能分化成ALDH^high和ALDH^low细胞，表明ALDH^high细胞具有较强的自我更新和增殖分化能力；同时ALDH^high细胞还表现出较强的体内致瘤能力, 与干细胞自我更新相关的转录因子Oct4、Nanog、Klf4和BMI1等在ALDH^high细胞中的阳性率也呈增高趋势。推测ALDH1可能为宫颈癌干细胞的标记物。

5.2 ALDH1与宫颈癌及其他肿瘤耐放化疗特性的关系

肿瘤耐放化疗问题是临床上有效治疗肿瘤的主要障碍。传统的放化疗方法只对处于增殖期的细胞敏感，而处于相对静止期的CSC能逃避药物和射线的杀伤作用而存活下来。ALDH1作为CSC可能的标志物，其与肿瘤耐药的相关性首先被发现在对环磷酰胺的解毒作用上。ALDH1能催化烷化剂环磷酰胺的中间代谢产物4-羟基环磷酰胺氧化成无毒的羧基磷酰胺，从而减少细胞毒性，导致肿瘤对环磷酰胺耐药^[23]。研究^[24]显示：在白血病细胞中，ALDH1基因的过表达会增强细胞对环磷酰胺的抵抗性；将ALDH1导入人周围造血干细胞进行克隆形成实验，细胞对环磷酰胺的耐药性增强4~10倍。Moreb等^[25]利用全反式维甲酸(ATRA)处理肺癌细胞系发现：肺癌细胞中ALDH1的酶活性、蛋白及mRNA表达水平均降低，而4-羟基环磷酰胺和乙醛的毒性增加，此研究为临床上肺癌的预防和治疗提供了新的策略，同时也证明了ALDH1与环磷酰胺之间的相关性。随后，研究者们在多种肿瘤细胞中进行了关于ALDH1对不同化疗药物敏感性问题的研究。Honoki等^[26]研究发现：ALDH1的表达增加可能是导致骨肉瘤细胞对阿霉素和顺铂耐药的重要机制。

在宫颈癌中，Liu等^[12]用抗癌药物顺铂对SiHa、C33A、CaSki和HT-3 4种细胞系中ALDH^high和ALDH^low细胞进行处理发现：ALDH^high细胞群中ALDH^high细胞的比例分别增加约29.25%、8.1%、45.7%和34.7%，而ALDH^low细胞群中并未出现细胞比例的增加，提示ALDH^high细胞较ALDH^low细胞具有更强的耐药性。另外，有研究者还进行了有关ALDH1与宫颈癌耐放疗相关性的研究。冯敏清等^[27]采用放疗法富集Caski细胞中的CSC，通过反复照射诱导出耐放疗细胞亚群后，比较照射前后ALDH1的表达情况，结果显示：照射后的肿瘤细胞系的ALDH1阳性率明显升高，即耐放疗细胞亚群的ALDH1阳性率明显升高，提示ALDH1⁺细胞较ALDH1^-细胞具有更强的放射抵抗性。以上研究表明：ALDH1与肿瘤的耐放化疗特性密切相关，但其具体作用机制尚不清楚，还有待进一步研究。

5.3 ALDH1与宫颈癌及其他肿瘤复发、转移和预后的关系

大量研究^{[1, 28-31]}结果表明：ALDH1与肿瘤患者多种临床病理因素有关联，在一定程度上可以反映疾病的恶性程度及预后，是导致肿瘤发生、进展、复发和转移的根源，在临床上有非常重要的指导意义。Ginestier等^[1]研究发现：ALDH1⁺乳腺癌患者预后较差，其总体生存率较低，发生转移的可能性是ALDH1^-肿瘤患者的1.76倍，并发现ALDH1与肿瘤的分级、ER/PR的状态和ERBB2的过表达有密切关联。在结直肠癌中，研究者^[28]对符合标准的1 203例临床样本进行免疫组织化学染色，其中46.5%患者的ALDH1呈高表达状态，高表达的ALDH1与5年总体生存期和无病生存期明显相关，同时高表达的ALDH1还与肿瘤的分期、淋巴结的分期以及肿瘤的分化程度高度相关，而与患者的年龄无关，提示ALDH1可以作为评估结直肠癌进展和预后不良的重要因素。另有研究者^[29]对1836例肺癌病例进行Meta分析结果显示：ALDH1与淋巴结转移、总体生存期和无病生存期的降低有密切关联，提示ALDH1是肿瘤临床预后的重要影响因素。

Yao等^[30]研究发现：ALDH1在有淋巴结转移和复发的宫颈癌患者中呈高表达状态，提示ALDH1可能与肿瘤的转移和复发有关联。Lin等^[31]利用宫颈癌贴壁细胞和悬浮培养的细胞球进行研究发现：细胞球中ALDH1的表达水平明显高于贴壁细胞；且qPCR结果显示：细胞球中上皮间质转化(epitheilal-mesenchymal transition，EMT)相关基因Twist 1、Twist 2、Snail 1、Snail 2和Vimentin表达水平较贴壁细胞高，而E-cadherin表达水平较贴壁细胞低，提示ALDH1可能与肿瘤的复发和转移有关。

综上所述，ALDH1与肿瘤的诊断、治疗和预后等方面密切相关，ALDH1有望成为肿瘤治疗的特异性靶点。现有证据表明：ALDH1在宫颈癌的侵袭、转移、复发和放化疗抵抗等方面扮演着重要角色，但用ALDH1来揭示宫颈癌的发生机制和耐药机制等尚需要大量的实验研究予以论证。在今后的研究中，需要积极探索ALDH1家族不同的基因亚型以及调控肿瘤发生、发展等信号通路对宫颈癌的影响，为其成为宫颈癌治疗的特异性靶点提供有力证据。