肿瘤替代组织端粒长度与消化系统肿瘤

蔡 敏 李 力 王 睿 王 斌 程烽涛*

上海市杨浦区中心医院消化内科1(200090) 复旦大学生物医学研究院2 复旦大学附属华山医院消化内科3

一、概述

端粒是位于真核细胞线性染色体末端的一种特殊结构，由特定的DNA重复序列和端粒结合蛋白组成。端粒形成保护染色体的“帽子”结构，防止染色体末端融合、降解以及染色体异常重组等，并可补偿滞后链5’端在消除RNA引物后造成的空缺，从而维持染色体的稳定性和完整性［1］。端粒长度是靠端粒酶将TTAGGG重复序列添加至染色体末端维持的，而DNA复制过程中染色体3’端进行不完全复制，因此端粒长度会随细胞分裂次数的增加而逐渐缩短［2］。此外，氧化应激、慢性炎症以及端粒结合蛋白的缺失同样会导致端粒缩短［3］。当端粒缩短至一定程度时可激活抑癌基因Rb、p53，诱发细胞衰老或凋亡，或导致染色体稳定性下降，发生染色体降解或末端融合，最终诱导肿瘤发生［4，5］。因此，端粒长度已成为一种潜在的肿瘤发生风险指标。

近年来，我国消化系统肿瘤的发病率不断升高。尽管内镜技术的发展使胃、肠肿瘤的早期诊断取得了较大进步，但仍有较多患者就诊时已处于中晚期，失去手术根治的机会。现有的肿瘤筛查手段较少，内镜检查因患者依从性较差且易产生操作相关损伤，在肿瘤筛查中的应用受限。因此探索可靠的诊断早期消化道肿瘤的手段尤为重要。

肿瘤组织多在患者诊断、治疗后才能获得，取材对患者的创伤性大，且治疗可能会影响组织的端粒长度，因此检测肿瘤组织端粒长度预测肿瘤发生风险的价值有限［6］。与肿瘤组织相比，肿瘤替代组织如外周血细胞、唾液、口腔细胞等易于获得、费用低、对患者创伤性小，且避免了肿瘤异质性、手术过程等多种因素对端粒长度的影响［7］。因此检测肿瘤替代组织端粒长度有望成为肿瘤早期筛查的新手段。

二、肿瘤替代组织端粒长度与肿瘤

近年来关于肿瘤替代组织端粒长度与消化系统肿瘤发生风险关系的研究日益增多，多数为回顾性或前瞻性病例对照研究，通过定量PCR(Q-PCR)、DNA印迹法或荧光原位杂交(FISH)等技术测定肿瘤替代组织的端粒长度。由于肿瘤本身可对外周血细胞产生免疫影响，且肿瘤患者外周血细胞端粒长度对治疗预后有一定预测作用［8］，因此目前以外周血细胞作为肿瘤替代组织最为多见。

单一染色体上的端粒异常即可导致染色体异常分离，因此端粒长度的维持和调节在肿瘤发生、发展过程中发挥重要作用，尤其在慢性炎症情况下，端粒长度与肿瘤演进过程密切相关［9］。诸多研究［10～12］显示在胰腺癌、食管癌等消化系统肿瘤中，端粒缩短会增加肿瘤发生风险。Skinner等［10］的研究发现，当端粒长度处于4354～6520 bp范围内时，端粒缩短与胰腺癌风险呈显著负相关，且此范围内最短端粒对应的胰腺癌风险较最长端粒增加一倍。在食管癌中，端粒缩短是最早出现且最常见的变化。Risques等［11］的研究发现，排除年龄、吸烟、服用非甾体消炎药(NSAID)等因素后，端粒缩短可显著增加Barrett食管进展为食管癌的风险，同时证明在慢性炎症情况下，端粒长度对肿瘤的发生具有预测性。Xing等［12］检测了94 例食管癌患者染色体 17p、12q、2p、11q的端粒长度，结果显示17p、12q端粒缩短显著增加食管癌风险。对于其他消化系统肿瘤如胃癌、结直肠癌，亦均有研究［13-15］显示，外周血细胞端粒缩短会增加肿瘤发生风险。端粒缩短至临界值后可导致染色体不稳定性增加，从而易引起基因突变积累、肿瘤抑制因子失活、肿瘤相关区域基因扩增或缺失［16～18］。

然而，亦有研究［19，20］显示，在肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤中，端粒延长与肿瘤发生风险呈正相关。Oh等［19］的研究发现，晚期肝癌患者常发生端粒延长、端粒酶活性升高。长端粒、高活性端粒酶、有丝分裂高不稳定性是肝癌患者不良预后的生物学标志。Jones等［20］的研究认为，既往研究显示端粒缩短与结直肠癌具有相关性可能是由患者预后不良引起的，与肿瘤易感性无关。端粒延长诱导肿瘤发生的原因可能为肿瘤细胞的端粒缩短至临界值时，触发端粒酶或可选择的端粒延迟机制，使端粒重复序列增加以稳定端粒长度，从而导致细胞无限分裂，延缓细胞衰老和凋亡，增加了个体暴露于多种遗传和环境危险因子的概率，诱导机体遗传物质发生异常，促进肿瘤生长和进展［7，21，22］。

Cui等［23］的研究发现，外周血细胞端粒长度与结直肠癌风险呈U型关系，即端粒缩短和延长均可增加其发生风险。另一项关于胃癌的研究［24］显示，端粒在胃癌早期阶段缩短，在晚期阶段延长，端粒缩短可诱导胃癌发生，端粒延长可促使胃癌侵袭和恶化。此外，有研究［6］报道端粒长度与肿瘤发生风险无相关性，这可能是由于端粒位于不能引起机体病理性改变的染色体所致。

三、研究结果差异性分析

Liu等［7］的研究显示，端粒长度与肿瘤风险性的关系具有组织特异性。由上述研究中端粒长度与肿瘤发生风险呈U型关系可推断，端粒长度与患者病情的发展阶段具有一定相关性。研究［25］显示，种族、性别、肥胖、激素、生活方式等因素均可造成端粒长度的差异。在回顾性研究中，端粒长度缩短与肿瘤发生风险具有明显的相关性，前瞻性研究中端粒长度缩短与肿瘤发生风险的相关性较弱［15，26，27］。治疗方法如化疗、放疗等亦可能会对患者端粒长度造成影响。对接受肝动脉栓塞化疗(TACE)肝细胞癌患者的研究［8］显示，外周血细胞端粒长度可作为预后指标。其他治疗方法对端粒长度的影响，以及端粒长度是否可预测疾病预后，仍需进一步研究。此外，研究对象、样本量、统计效力、研究方法等亦是不可忽视的因素［23，28，29］。

四、结语

综上所述，端粒长度的变化导致染色体不稳定性增加参与了肿瘤的发生、发展。采用肿瘤替代组织检测端粒长度的研究日益增多，但关于端粒长度与肿瘤发生风险相关性的研究结论不尽一致，其原因与研究对象、样本量、研究方法、统计效力、肿瘤的发展阶段等多种因素有关。目前认为，端粒长度保持在适当范围内可维持染色体的稳定性，从而保护机体正常生理功能，防止肿瘤发生。

促进肿瘤发生的端粒是否局限于特定染色体目前尚不清楚。现有研究是将所有染色体上的平均端粒长度作为检测指标，此可能会模糊最短端粒的影响，今后对端粒长度的研究需考虑该方面的问题。此外，亟需进行大型前瞻性研究以评估特定肿瘤的端粒长度变化及其与治疗方式的关系，以更好地明确肿瘤替代组织端粒长度与肿瘤发生风险的相关性，为端粒长度成为一种可靠、高效地预测肿瘤风险性或预后的生物学指标提供有力证据。

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