p16基因在肺癌中的表达及意义

刘 雪 陈 冰 黄明明

【摘要】 p16基因对肺癌的发生和发展有重要的影响, p16在肺癌组织中表达失活的主要原因是启动子区的高甲基化,本研究是p16基因的分子生物学特性以及它和肺癌的关系的综述。

【关键词】 p16基因 肺癌;甲基化

癌症是危害人类健康的恶性疾病,在我国肺癌是发病率最高的癌症,且发病率和死亡率迅速增长。p16基因又称为多种肿瘤抑制物I (muhiple tumor suppressor 1,MTS1)基因,参与细胞周期调控, 是重要的抑癌基因,该基因在多种癌细胞中有缺陷,与癌的发生关系密切。p16基因失活在NSCLC和SCLC中都是常见的基因改变[1]。

1 p16基因基本结构和功能

P16基因位于人类9号染色体短臂的9p21区,全长8.5kb,由2个内含子和3个外显子组成。其启动子长约75bp,位于转录启始位点上游500处,启动子和外显子E1,E2区含有多个可甲基化的5睠pG岛[2]。P16基因的产物称为细胞周期依赖性激酶4抑制因子(CDK4 I),简称为p16。p16作为一种细胞周期调控蛋白,通过与cyclinD竞争结合CDK4,特异性的抑制CDK4的活性,阻止Rb的磷酸化, 阻止G1一S期的转移过程,发挥其负调控细胞生长的作用,抑制细胞增殖。p16的这种负调控细胞生长的作用已被许多研究所证实。Jin等[3]将野生型p16基因导人无p16产物表达的肺癌细胞中,发现肿瘤细胞被阻滞在G1期,肿瘤细胞在体内、外的生长均受到抑制。

2 p16基因的甲基化与肺癌

P16基因的甲基化与肺癌的发生关系密切。正常情况下p16与cyclinD二者的作用保持平衡,当p16基因不能正常表达时,cyclinD与CDK4的结合占优势,过度刺激细胞分裂从而使细胞癌变。p16基因的失活机制包括纯合缺失、基因突变和启动子区域5′CpG岛甲基化。多数的研究证明,p16在肺癌组织中表达失活的主要原因是启动子区的高甲基化。

许多研究显示肺癌组织中p16基因的甲基化有显著的统计学意义。Otterso CA[4]等的研究显示p16基因甲基化发生率为25%～80.2%。NSCLC中p16基因甲基化发生率更高。Yanagwa等[5]发现p16启动子甲基化在NSCLC癌组织中发生率为31%,而非肿瘤组织中为0。p16基因甲基化在鳞癌中的发生率较腺癌中常见(P<0.05),临床Ⅲ、Ⅳ期患者高于临床Ⅰ、Ⅱ期患者(P<0.05),但对肿瘤的分化程度无影响,有淋巴结转移者高于无淋巴结转移者(P<0.05),而且随转移的发生和进展, p16丢失率明显上升[5]。另外,甲基化率随患者年龄增加有升高的趋势。有研究表明,50岁以上组甲基化率明显高于50岁以下组 (P<0.05)[7]。

p16基因甲基化在肿瘤组织和癌前病灶均有发生。Belinsky等[8]研究发现,细胞从过度增生、鳞状化生到原位癌的不同阶段p16基因甲基化发生率分别达17%、24%和50%。提示p16基因异常甲基化是肺癌发生的早期事件。并且,Seike等[9]发现p16基因甲基化在晚期较早期出现率高。这些都说明p16基因甲基化不但发生于肺癌早期还贯穿于肺癌发生和发展的全过程,极有可能是促进肿瘤的恶性进展的重要因素。

3 肺癌p16基因甲基化和环境因素

吸烟与肺癌的关系从流行病学上已得到确认,有研究认为p16基因甲基化的形成与吸烟有关[10]。Kim等[1]发现p16基因甲基化与吸烟量和吸烟持续时间呈正相关(P=0.007,P=0.009),与终止吸烟呈负相关(P=0.03),并且在鳞癌的发生率(41%)较腺癌(22%)高。目前有关饮酒与肺癌患病风险关系的研究结果尚不一致, 许多学者认为饮酒是肺癌的危险因素。

4 问题与展望

目前p16基因研究中还存在许多问题:p16基因的检测技术尚不成熟;p16基因甲基化的具体机制尚不清楚等。相信随着分子生物学的不断发展, p16基因会成为肺癌早期发现并进行基因治疗的靶基因。

参 考 文 献

[1] Kamb A, Gruis NA, Weaver Feldhaus J , et al. A cell cycle regulator porteinally involved in genesis of many tumor types. Science, 1994, 264 (5157) ∶436.

[2] 付国.P16和P15基因缺失与白血病.国外医学肿瘤学分册,1997:24(1):52.

[3] Jin X.Ngugen D,Zhang WW ,et al.Cell cycle arrest and inhibition of tumor cell proliferation by the pl6INK4 gene mediated by an adenovirus vector.Cancer Res,1995,55(15):32503253.

[4] Otterso GA, Kratzke RA, Coxon A, et al. Absenc of p16ink4 p rotein is restricted to the subset of lung cancer lines that retaning wildtype RB. Oncogen, 1994,9:33753380.

[5] Yanagawa N,Tamura G,Oizumi H,et al.Promoter hypermet hylation of tumor suppressor an d tumor related genes in non瞫mall cell lung.cancer,2003,94(7):589592.

[6] 张军航,马琳,刘芙蓉,等.肺癌组织中p16基因mRNA表达及其临床意义.中华实验外科杂志,2004,21(4):464465.

[7] 杨振华,蔡映云.孙丽华,等.非小细胞肺癌l1个肿瘤相关基因启动子CPG 岛甲基化的研究.临床内科杂志,2005,22(10):708

[8] Belinsky SA, Palmisano WA, Gilliland FD,et al.Aberrant promoter methylation in bronchial epithelium and sputum from current and former smokers. Cancer Res, 2002,62(8):23702377.

[9] Seike M, Gemma A, Yoko H, et al. Increase in the frequency of p16INK4a gene inactivation by hypermethylation in lung cancer during the process of metastasis and its relation to the status of p53. Clin Cancer Res, 2000, 6(11)∶4307.

[10] Yanagawa N,Tamura G,Oizumi H,et al.Frequent epigenetic silencing of the p16 gene in non瞫mall cell lung cancers of tobacco smokers.Jpn J Cancer Res,2002,93(10):l10713.