前列腺癌进展的相关基因分子变化

陈 靖(综述)，牛远杰(审校)

(天津医科大学第二医院泌尿外科，天津300211)

前列腺癌是美国发病率很高的肿瘤，其病死率仅次于肺癌。我国前列腺癌发病率虽不及西方国家，但近年来，随着生活方式的改变及人口的老龄化前列腺癌呈明显上升趋势［1］。目前，前列腺癌的临床研究进展已涉及许多方面，并且已深入到肿瘤细胞的分子水平，现就染色体畸变、原癌基因、抑癌基因等方面对前列腺癌相关基因的分子生物学进展予以综述。

1 染色体畸变的发生机制

染色体畸变是指染色体结构和数目的异常改变。染色体结构异常通常包括缺失、重复、倒位、易位等。染色体数目变异包括整倍体和非整倍体变化。肿瘤恶化过程中的一个普遍规律是:染色体畸变随肿瘤恶化会不断增加。染色体的缺失和获得在前列腺癌染色体畸变中发生率最高，最显著的特点是8p染色体的缺失和8q染色体的获得。Steiner等［2］的研究结果证实了这一理论:由于8p染色体缺失而丢失的基因和8q染色体获得而扩增的基因，对前列腺癌由T2发展到T3级起了重要作用。在8p染色体上由于扩增而可能对前列腺癌发展起作用的基因包括8q24上的原癌基因c-myc、前列腺干细胞抗原基因和8q23上的真核翻译起始因子3的p40亚基基因。在前列腺癌发展的后期阶段，8p染色体的缺失和8q染色体的获得继续占主导地位，是该期最明显的特点。

2 原癌基因的形成和激活

原癌基因是指调控细胞生长和增殖的正常基因，由于多种原因发生突变后转化为致癌的基因。上述正常基因是维持机体正常生命活动所必需的，稳定性高。当原癌基因的相关区域发生变异，基因产物增多或活性增强时，可使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。

2.1 Bcl-2 Bcl-2 基因抑制应激状态下细胞凋亡的发生，而促进相应细胞的存活［3］。Bcl-2常表达在造血细胞的前体细胞中，而在细胞分化过程中及终末细胞中就不再表达。Bcl-2见于多种分化的上皮细胞中，且都集中在干细胞及细胞增殖区表达。Bcl-2蛋白的两个定点突变区BH1和BH2对Bcl-2与Bax的结合十分重要，而Bax是Bcl-2家族的一员，它能促进细胞死亡，并且它与Bcl-2的相互作用对调节细胞凋亡也是必需的［4］。Bcl-2基因的过度表达会导致前列腺癌患者短生存期的缩短［5］。而进一步的研究表明，雄激素阻断治疗可以导致在前列腺癌中Bcl-2基因的增强表达［4］。

2.2 Met基因 Met基因是用化学致癌剂甲基硝基亚硝基胍处理人成骨肉瘤细胞系所激活的一种原癌基因［3］。Met具有经典的信号肽序列，编码一种受体样的蛋白质分子，包括3个具有酪氨酸激酶位点的结构域:细胞内、细胞外和跨膜的结构域。有研究表明［6］，Met基因的表达水平随着前列腺癌的临床进展而逐渐升高，在前列腺癌的上皮内瘤、潜伏期、临床期以及转移期中的表达水平分别为36%(8p22)、33%(5p15)、81%(17p21)和 100%(7p7)。同时，较前列腺癌伴淋巴结转移者，前列腺癌伴骨转移者的Met基因表达水平明显升高［7］。因此，抑制Met基因的表达可能是治疗前列腺癌的一种可行的方法［8］。行体外及动物实验后发现，转染表达Met基因核酸酶的腺病毒后，PC32LN4前列腺癌细胞系的Met表达水平明显下降，接种裸鼠后肿瘤生长和淋巴结转移受到显著抑制［9］。

2.3 Ras基因 Ras基因是应用肿瘤细胞基因组转导小鼠成纤维细胞并使其在裸小鼠体内形成瘤灶，从而筛选克隆出的原癌基因。作为一种G结合蛋白，Ras蛋白在正常细胞的恶性转化过程中的作用机制非常复杂。Ras基因的突变及其编码产物，可以抑制细胞程序化死亡，诱导生长因子促进细胞分裂增殖。Ras蛋白各类型突变分子间的相互作用，也是诱导正常细胞发生恶变的重要机制。Ras蛋白表达水平受各种因素调节，血清生长因子是其中一种重要的因素。有文献表明［10］，Ras在前列腺癌组织中的表达水平明显高于前列腺增生组织，并且Ras表达水平越高，前列腺癌组织分化越差，5年生存率也越低。

2.4 Fos基因 Fos基因编码的蛋白借助其蛋白质分子结构中的亮氨酸拉链结构，形成二聚体形式即转录激活因子蛋白。而转录激活因子蛋白的活性与肿瘤的发生、发展有密切关系，肿瘤细胞中转录激活因子蛋白水平较正常细胞显著升高。在正常前列腺组织、前列腺增生组织以及进展期前列腺癌组织中，Fos基因的表达水平依次增高［11］。用上皮生长因子处理雄激素受体(androgen receptor，AR)阳性的前列腺癌细胞系LNCaP后，Fos基因的表达升高，再加入簇集蛋白后，Fos蛋白水平显著下调，这提示簇集蛋白对LNCaP细胞系的抗增殖作用可能是通过下调Fos基因的表达水平实现的［12］。

2.5 Myc基因 Myc基因参与调控正常细胞的增殖、转化及分化。它在非转化正常细胞中的表达依赖于生长因子，是调节细胞周期变化的关键因素。有报道认为，实体瘤中Myc基因的扩增与过度表达，以及同时伴有的人类表皮生长因子受体22的产生与预后不良密切相关。在随访中发展为前列腺癌的前列腺上皮内瘤其Myc基因的表达阳性率为69%，而没有发展为前列腺癌的前列腺上皮内瘤其Myc基因的表达阳性率只有36%［13］。在雄激素依赖性和非依赖性前列腺癌中，Myc基因表达水平的升高都能促进肿瘤的生长［14］。反义，Myc AVI-4126在动物体内可显著抑制肿瘤生长、促进前列腺癌细胞凋亡，并证明在临床ⅠⅡ期试验中其没有严重的毒性反应［15］。

除上述五种前列腺癌原癌基因以外，原癌基因ERG、ETV21、LRP16、Sis、Neu、c-met、c-myc 和 PTI21等可能在前列腺癌发生、发展中发挥一定的作用［4］。

3 抑癌基因的失活

抑癌基因是一类调控细胞生长抑制肿瘤表型表达的基因，编码对肿瘤形成起抑制作用的蛋白质。正常情况下负责控制细胞生长和增殖，而当这些基因不能表达，或者当其产物失去活性时，可导致细胞癌变。

3.1 p53基因 p53基因通过特定的转录调节作用，抑制细胞增殖从而促进其凋亡［3］，主要是通过转录p21等基因而起作用。p21对多种细胞周期素依赖的细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)均有抑制作用，而CDK被抑制就不能使视网膜母细胞瘤(retinoblastoma，Rb)基因蛋白磷酸化，从而使细胞周期抑制在G1期。p53基因的错义突变是导致其功能丧失的主要原因。Downing等［16］发现，在局限于前列腺的T1和T2级前列腺癌临床标本中有32%的p53基因突变，在T1～T3级前列腺癌临床标本中有30%～35%的p53基因畸变，而在发生骨转移的前列腺癌临床标本中有70%的p53基因突变。这些结果表明，p53基因的突变在前列腺癌的发展后期也起了重要作用。除突变外，p53基因功能失活原因还有许多，相关机制需要进一步研究。

3.2 Rb蛋白 Rb和转录因子E2F结合，通过抑制其活性而使细胞停滞在G1期，达到抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的效果［3］。而Rb基因的磷酸化，使转录因子E2F解离下来，促使DNA合成相关酶的转录启动，使细胞从G1期进入S期，引起细胞增殖。有研究表明［17］，从雄激素阻断治疗前到治疗后复发的过程中，Rb基因功能的丧失比例从13%上升到36%。

3.3 CDKN2基因 通过调节Rb蛋白磷酸化状态，CDKN2基因编码细胞周期素依赖性激酶抑制物CDKN2［3］。CDKN2通过降低 Rb蛋白的磷酸化程度，使细胞在增殖过程的G1检测点滞留，从而抑制细胞增殖。与正常组织相似，在前列腺良性增生组织中没有CDKN2D mRNA表达下降，但在没有治疗的前列腺癌组织中却有43%的CDKN2D mRNA显著下降［18］。

3.4 细胞凋亡抑制因子 细胞凋亡抑制因子是凋亡的诱导因子。Diaz等［19］分别研究了10例前列腺良性增生和局限于前列腺的高低病级前列腺癌标本，以及6例已发生转移的前列腺癌标本，结果表明，细胞凋亡抑制因子蛋白在所有的局限于前列腺的前列腺癌标本中有表达，但表达水平与病理级别呈负相关。与前列腺良性增生相比，已转移的前列腺癌标本中，细胞凋亡抑制因子的表达水平显著下降。

3.5 其他基因 有报道指出［20］，在局部前列腺癌中四硝酸戊四醇(酯)的失活与肿瘤血管生成有关。另外，对于早期被发现的肿瘤转移抑制基因KAI1，可以在雄激素非依赖性表型的患者中观察到相关蛋白表达的下调。对于另一个重要的肿瘤转移抑制基因CD44，随着前列腺癌的发展，可以发现其蛋白表达的下降。最近在12号染色体上又发现一个新的肿瘤转移抑制基因［21］。

4 其他基因的影响

4.1 AR基因的影响 AR基因位于Xq11-12，是细胞核受体超家族中的成员之一，其编码蛋白是一个配体激活的转录因子。其在第一个外显子上有一个三核苷酸重复序列，长的三核苷酸重复序列的作用是抑制AR的转录激活作用。在前列腺癌组织中，有报道发现AR基因发生了多种异常，包括基因突变、基因扩增、蛋白质过表达以及功能异常等。几乎所有临床前列腺癌标本中都有AR蛋白表达，虽然未发现血清雄激素水平与疾病的发病率有相关性，但与原发癌相比，晚期激素非依赖型癌标本中AR表达水平更高［22］。目前，虽然在体细胞中雄激素导致的AR转录激活的精确机制仍未完全清楚，但相关研究表明AR有望成为前列腺癌治疗的新靶点。

4.2 端粒酶的激活 端粒酶的激活在前列腺癌发生中起重要作用，其激活时间越晚将会引起越多染色体和基因的变异，导致恶性程度越高的肿瘤表型出现。因为在体细胞中单独激活端粒酶不能引起细胞转化，所以端粒酶本身不是原癌基因。只有同时导入端粒酶、H-ras、SV40的大T抗原时，才能使细胞发生转化形成肿瘤［23］。Kim 等［24］发现，在正常前列腺、前列腺癌旁的正常前列腺、前列腺良性增生、前列腺上皮细胞内瘤和前列腺癌中，有端粒酶活性的比率分别为4%、18%、32%、46%、81%。

4.3 维生素 D的抑制作用 Zhao等［25］的工作表明，维生素D在体外可以显著抑制前列腺癌细胞系LNCaP的生长，对PC-3细胞系的生长有中等程度的抑制。其相关机制可解释为:当维生素D与核受体结合后形成维生素D受体，通过一定作用启动或抑制靶基因的转录［3］。

5 结语

和大多数肿瘤发展一样，前列腺癌的发生、发展是一个涉及多基因的过程。目前临床上的焦点和热点是前列腺癌的预防、确诊和雄激素抵抗性前列腺癌的治疗。随着分子生物学理论和技术的发展，将会有更多的基因及它们之间的网络联系机制被阐释，为临床上前列腺癌的研究提供新的理论、技术和方向。

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