宫颈癌是发展中国家妇女死亡的第二大原因,近年来其发病率和死亡率有增长趋势,年轻患者明显增加。传统宫颈癌筛查方法—宫颈薄层细胞学检查(ThinPrep cytologic test,TCT)存在敏感性和特异性较差、不能判断低级别上皮内瘤变(low grade squamous intraepithelial lesion,LSIL)能否向高级别演进等诸多局限性。新型肿瘤标记物的研究为宫颈癌筛查、演进与否、治疗及预后判断提供了新思路,对于控制过度医疗具有重要意义。本研究就宫颈癌筛查及演进肿瘤标记物国内外进展进行综述。
1 细胞周期素及细胞周期依赖性蛋白激酶抑制剂 1.1 细胞周期素(cyclins)细胞周期素为参与细胞周期正性调节的蛋白质家族,是细胞周期素依赖性蛋白激酶(cyclindependentkinase,CDK)活性辅助因子。细胞周期素和CDK结合成的复合体是促进细胞周期顺利进行的核心物质,它瞬时激活驱动哺乳动物细胞周期。迄今为止,发现哺乳类动物细胞周期素有多种,其中与宫颈癌关系密切的是cyclin D1。
Cyclin D主要在G1期起作用,调节细胞周期G1/S期的过渡。它合成于G1早期,到G1后期达高峰,一般与CDK4/CDK6组成合酶,使下游的成视网膜细胞瘤蛋白(即Rb蛋白)及其相关蛋白P107和P130磷酸化,磷酸化的P-Rb解除对转录因子E2F的抑制,启动DNA复制,细胞通过G1期进入S期〔1〕。cyclin D1的作用类似于生长因子传感器,将细胞外信号与细胞周期的进行连接在一起。反应性宫颈病变(reactiveendocervical lesions)和宫颈原位腺癌(cervical adenocarcinomain situ)较难区分,即使很多免疫组织化学肿瘤标记物有一定诊断价值,但都并不可靠。正常宫颈上皮通常表达cyclin D1,但cyclin D1染色往往呈局灶性。反应性和化生腺上皮、输卵管子宫内膜化生上皮都表现出cyclin D1免疫染色增强,然而,大多数宫颈原位腺癌都表现出完全cyclin D1免疫染色阴性,因此cyclin D1免疫染色可用来区分反应性宫颈病变和宫颈原位腺癌〔2〕。人们已经认识到胚胎发育和肿瘤关系密切,Wnt信号传导通路即是阐明二者关系的绝好例子。cyclin D1作为Wnt信号传导通路下游特异性靶基因位点,通过对细胞增生、分化和运动产生影响,可能与宫颈癌发生有关。
1.2 细胞周期依赖性蛋白激酶抑制剂细胞周期性蛋白激酶抑制剂(cyclin-dependent kinase inhibitors,CDKIs)在细胞周期调控中发挥重要作用。CDKIs在G1期和CDK竞争结合细胞周期素,导致CDK活化受抑制,随后阻止Rb蛋白磷酸化,阻止细胞进入S期,从而抑制细胞过度增殖〔3〕。细胞周期素上调、CDK过度激活、CDKIs和肿瘤抑制蛋白的失活都会导致肿瘤发生。由于这些原因,激活的细胞周期素-CDK复合体一直被认为有望成为人类恶性肿瘤的治疗靶点。CDKIs典型代表就是P16INK4a(P16)。
P16是一种细胞周期依赖性蛋白激酶抑制剂,是一种细胞周期调控蛋白。P16蛋白能抑制CDK4和CDK6活性,使Rb蛋白处于非磷酸化或低磷酸化状态而能与转录因子E2F结合,从而抑制DNA合成,阻止细胞由G1期进入S期。高危型HPV能产生2种癌蛋白—E6和E7。癌蛋白E6能够和P53蛋白结合,使P53介导的细胞凋亡作用丧失。癌蛋白E7和Rb蛋白结合,使E2F从Rb-E2F复合物中解离出来,独立发挥作用。一方面,E2F能够促进P16合成,P16合成又能够抑制CDK4/CDK6的功能;另一方面,E2F调节S期所需蛋白质的合成,能够加速被感染细胞的细胞周期。在整个过程中,细胞过度增生,从而产生基因突变〔4〕。
目前国内外对于P16与宫颈癌关系研究已经比较成熟,将P16在宫颈癌筛查中的作用总结如下:(1)对于宫颈癌筛查敏感性高且特异性强〔5〕。(2)在宫颈上皮内瘤变(cervicalintraepithelial neoplasia,CIN)组织中,P16染色强和厚达全层的,高度支持高级别上皮内瘤变(high grade squamous intraepitheliallesion,HISL),而染色轻的和仅有基底层染色的支持低级别上皮内瘤变(LISL)〔6〕。(3)在宫颈良性病变和LSIL中,P16表达和HPV-DNA的存在地明显关联,而在HSIL和浸润性宫颈癌中,P16过度表达和人乳头状瘤病毒DNA(humanpapillomavirus,HPV-DNA)的存在有相关性〔7〕。(4)P16表达和CIN级别之间呈线性相关〔8〕。(5)P16免疫染色能够帮助辨认那些高危型HPV阳性然而细胞学检查却没有发现CIN的病人〔9〕。(6)应用免疫组织化学染色检测P16,较高危型HPV检测能更好地提高HSIL检出率,剔除液基细胞学检查(liquid-based cytology test,LCT)中意义不明的非典型鳞状细胞(atypical squamous cell of undetermined significance,ASCUS)中的良性病变,对临床具有指导意义〔10〕。
虽然有足够证据证明P16免疫染色与细胞学或组织学检查异常的严重性有关,但由于缺乏免疫染色规范性,可重复性有限。因此人们需要就P16免疫染色的评价达成共识,且P16作为一种肿瘤标记物需要在特定的临床环境下评估和解决特定的临床问题〔11〕。
2 增殖细胞核抗原Ki-67Ki-67是编码于10号染色体上的细胞核抗原,为目前较为肯定的核增殖标志基因。Ki-67在G1后期出现,S期和G2期逐渐升高,M期达到高峰,在G0期缺失。其半衰期短,故可准确反映细胞增殖活性,其表达与肿瘤恶性程度及预后有关,在恶性肿瘤侵袭、转移过程中起重要作用,对肿瘤分级、预后提供更准确的依据。近年来研究发现,Ki-67增殖与恶性肿瘤进展有关,高危型HPV感染的CIN病人,Ki-67免疫染色表现出Ki-67阳性细胞的细胞核明显增多,因此可以用来预测高危型HPV感染〔12〕。
3 环氧化酶-2环氧化酶(cyclooxygenase,COX)是参与花生四烯酸向前列腺素(prostaglandin,PG)转化的一个关键酶,具有2种异构体形式:环氧化酶-1(COX-1)和环氧化酶-2(COX-2)。COX-1在正常细胞中产生,与生理作用有关;COX-2的产生与疼痛和炎症有关。近来研究显示,COX-2也能导致肿瘤增生和扩散。其作用机制可能与促进细胞有丝分裂、降低细胞间粘附、免疫抑制〔13〕及刺激肿瘤血管生长因子生成〔14〕有关。最近研究还发现,COX-2在CIN中表达增多与血清雌、孕激素水平升高和CIN分级均有关〔15〕。Jung等〔16〕认为,在IIB期的宫颈腺癌患者接受同期放化疗后,COX-2高表达与治疗的反应性降低和肿瘤相关性死亡有关,与生存率降低明显相关。
4 DNA甲基化DNA甲基化(DNA methylation)是真核生物DNA的复制后修饰,在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)介导下,CpG二核苷酸的胞嘧啶5'端碳原子共价结合一个甲基基团。甲基化后,核苷酸顺序并没有改变,而基因表达会受到一定影响。异常甲基化可能通过影响基因组稳定性、染色体结构、原癌基因以及抑癌基因的表达在肿瘤发生中起作用。发生在启动子及其附近区域的DNA甲基化将直接阻碍转录因子与启动子结合,使基因不能转录或转录水平降低。DNA甲基化改变提供了作为肿瘤标记物的独特前景〔17〕。Lee等〔18〕已鉴定出21种基因的不同甲基化模式,还发现PAK6和NOGOR可作为肿瘤标记物来区分宫颈腺癌和宫颈鳞癌。Yang等〔19〕通过研究9种基因(QMSP、CCNA1、CALCA、SPARC、RAR-β、DAPK、APC、TFPI2、CADM1)在正常宫颈组织、CIN和宫颈癌组织中的甲基化状态,发现CCNA1在正常宫颈组织中不存在甲基化状态,在LSIL中也极少发生甲基化,而其余所有基因在正常宫颈组织中都存在甲基化。LSIL和HSIL中,DAPK甲基化频率表现出最明显的差异(10%vs40%)。CCNA1和DAPK可以作为最好的肿瘤标记物来区分正常组织/LSIL和HSIL/宫颈癌。Chaopatchayakul等〔20〕研究发现,CpG岛凋亡相关基因—DAPK和FAS的甲基化频率在宫颈癌治疗反应型和未反应型之间存在明显差异。凋亡信号相关基因甲基化异常导致了治疗抵抗。因此把甲基化的凋亡信号相关基因作为分子标记物来预测治疗有效性和评价宫颈癌治疗的预后具有重要意义。
5 HPV病毒衣壳蛋白L1HPV病毒衣壳蛋白L1(human papillomavirus L1 capsidprotein)代表了HPV病毒表面大约90%的总蛋白,能够在轻微至中度不典型增生中检测到,而在重度不典型增生病变中很少检测到。90%左右的LISL会在数月后自愈,仅有不到10%的病例会最终演进到HISL或者是浸润癌。传统宫颈癌筛查方法无法判断这些变化趋势。Choi等〔21〕在研究HPV病毒衣壳蛋白L1和HPV基因型作为肿瘤标记物在预测CINⅠ演进中的作用时发现,90.9% CINⅠ病人在1年内自愈,HPV病毒衣壳蛋白L1阳性的病人有72.7%自愈,27.3%的病人持续存在或者演进为HISL;HPV16感染的病人有38.6%自愈,61.4%持续存在或者演进为HISL,而非HPV16感染的病人有77.2%自愈,22.8%持续存在或者演进为HISL。因此,HPV病毒衣壳蛋白L1的表达和CINⅠ的自发好转相关,而HPV16感染与CINⅠ持续存在或者演进为HISL具有相关性。
6 精子相关蛋白抗原9精子相关蛋白抗原9(sperm-associated antigen 9,SPAG9)是c-Jun NH2末端激酶相互作用蛋白家族的一个新成员,在精卵融合和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)通路中起重要作用。SPAG9和人类多种恶性肿瘤相关,SPAG9基因的核苷酸序列与多种恶性肿瘤组织的表达序列具有相似性。Garg等〔22〕用小分子干扰RNA特异性沉默SiHa细胞系(取自宫颈鳞状细胞癌)SPAG9基因,建立了宫颈癌裸鼠移植瘤模型。实验结果显示,通过小分子干扰RNA沉默SPAG9后,肿瘤细胞在体内的生长、集落形成、转移和浸润都被抑制。这表明SPAG9的表达可能在肿瘤生长过程中起着关键作用,能够促进宫颈癌早期播散;同时小分子干扰RNA介导的SPAG9下调表达也代表了宫颈癌一个有望的治疗方法。该小组在研究SPAG9表达和体液免疫反应在宫颈癌中的应用时发现,SPAG9蛋白表达和82%的早期宫颈癌具有相关性。SPAG9抗体在大约80%宫颈癌病人中可检测到,而在正常宫颈组织没有表达。因此,作为一种非侵入性的血清学肿瘤标记物,SPAG9对于宫颈癌的早期检查、诊断和治疗具有重要作用。
7 其他血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、载脂蛋白2、谷氨酸转氨酶、碳酸酐酶-9、N-乙酰-6-O-转硫酶-2、人端粒酶逆转录酶、癌基因c-Myc、P53蛋白、抗凋亡基因Bcl-2、细胞角化蛋白CK17、微染色体维持蛋白(MCM5)、M2型丙酮酸激酶(M2-PK)等均与宫颈癌有相关性,但近几年研究较少。
8 结语传统宫颈癌筛查方法存在敏感性和特异性较差、不能判断低级别上皮内瘤变能否向高级别演进等诸多局限性。与宫颈癌筛查与演进有关的新型肿瘤标记物的研究为宫颈癌的筛查、诊断和治疗提供了一个新思路,从而避免了高度重复的薄层细胞学检查、不必要的阴道镜检查及宫颈锥切等过度治疗所致的损失,对于将来控制过度医疗具有重要意义。目前很多肿瘤标记物与宫颈癌筛查和演进的关系尚不明确,有的肿瘤标记物特异性和敏感性也较低,有待进一步研究。
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