结直肠癌与JC病毒的相关研究展望＊

宋永攀 田小林 朱小宝

（桂林医学院附属医院胃肠外科 广西桂林 541001）

结直肠癌是目前世界上最常见的恶性肿瘤之一。西方国家结直肠癌的死亡率和发病率均为其癌症总死亡率和发病率的第2位，2003年美国结肠癌新发病例数均居美国癌发病数和死亡数的第3位，其中40～79岁的死亡率为第2位，5年生率为62%［1］。我国随着人民饮食习惯的改变，结直肠癌呈上升趋势，发病率及死亡率均为我国癌症发病率与死亡率第4位和第5位。结直肠癌的流行病学特征为发病年龄偏低，中位年龄为45岁左右，比西方国家早12～18年；其次是直肠癌比例较高，占结直肠癌的60%～75%。男女发病率比例约为2∶1。在青年中结肠癌为多见［2］。

1 JC病毒的结构特点

JCV是人类属于多瘤病毒属的家庭，其中还包括BK病毒和猿人猿猴空泡病毒40（SV40），是一种机会感染性病原，在正常人中其血清阳性率高达80%。1971年Padgett等［3］首次从人类的一种神经胶质细胞脱髓鞘病变（进行性多灶性脑白质病，progressive multifocal lukoenphalapathy，PML）患者的病灶中发现并分离JCV，并用这位患者的名字命名。

JCV具有有限的和特定的组织感染和取向少突胶质细胞、星形胶质细胞在中枢神经系统（CNS）。该病毒具有明显的嗜神经性、致瘤性特点，而且与某些类型的脑瘤相关。JCV的结构为非包裹的环状DNA病毒，形态学上JCV为直径约为40～45nm，20面体，病毒衣壳由72VP1蛋白和少量VP2和VP3蛋白组成。JCV的基因组含有5130bp，是一个共价封闭的环形 DNA分子［4］。JCV的DNA包括3个功能区：上游编码基因、下游编码基因和非编码调节区或转录控制区。上游编码基因表达大T抗原和小T抗原；下游编码基因表达VP1蛋白（主要是衣壳蛋白）VP2蛋白和VP3蛋白及agno蛋白；在感染早期可以表达早期基因产物大 T 抗原（larger tumor antigen）、小t抗原（small tumort）；衣壳蛋白编码区在感染晚期可以表达晚期基因产物衣壳蛋白VP1、VP2、VP3和agno蛋白；非编码区为病毒复制和转录的调控区［5］。

Eash［6］等人研究发现，JCV通过与细胞表面表达的α-2，6连接唾液酸附着，与细胞表面表达的5－羟色胺2α亚型受体结合后才能对人类细胞进行感染。JCV进入细胞还要求酪氨酸激酶活性和丝裂原激活蛋白激酶激活（MAPK）和ERK2ERK1。JCV入口和感染都依赖于酸性体质p H值，然而PH值不清楚。病毒通过细胞过细胞骨架成分：中间丝和微核感染细胞内质网［7、8］JC病毒在神经胶质细胞中进行复制时表现出独一无二的趋向性，因此，JC病毒只能在神经胶质细胞和淋巴样细胞（如B细胞系）内进行复制。JC病毒早期启动子转录过程的调控非常复杂，多种细胞因子对JC病毒早期启动子进行着调控［9］。

2 JC病毒的流行病学特征

JCV是普遍存在于人体的一种病毒，初始JCV感染通常无症状，在免疫功能正常时的宿主，它建立一个持续的感染肾和可能骨髓。最初被认为JCV感染发生在扁桃体，然后病毒的传播感染肾脏。在那里它将建立一个终身、持续感染。免疫功能正常的宿主通常是亚临床和局限在肾。它繁殖到一定的数量时通过尿液排出体外［10］。目前JCV原因尚不清楚，可能是治疗病毒蔓延到中枢神经系统感染所致，亦有可能是中枢神经有一个潜在的、局部重新开放的导致。然而也有研究证明JCV通过胃肠道途径传播，有人对不同地区的污水样本检测到JCV颗粒，提示人类通过摄入含有该病毒的水和食物后，引起再次感染。研究表明人类的上、下消化道中都有JCV的DNA序列，而且在具有免疫力的患者上、下消化道中JC病毒有高感染率。由此可见JC病毒的传播途径可能有：垂直传播，即JCV通过胎盘或哺乳由母亲传给子女；水平传播，即经水或经食物传播。

Yogo［11］等人1991年把JCV基因中T抗原基因与VP1基因之间的无意DNA区域命名为IG区域并对IG区域进行了多态分析研究。研究表明该区域包含丰富的可变碱基。同时世界各大洲JC病毒DNA的IG区域进行多态分析研究表明：JC病毒可以分为13个基因型亚种和新基尼亚型，分为三个超级集群 A 型（EU-a，-b和-c），B型（Af2，B1-a，-b，-c，-d，B2，CY，MY 和 SC），C 型 （Af1）。Guo［12］等报告：有4种JC病毒基因型（CY，SC，B1-a和B1-b）分布于华东地区和蒙古区域。其中CY普遍分布于东北，SC主要分布在华南和华东地区，B1-a中国各地区均有分布，B1-b仅在蒙古发现。位于大西北的西安与兰州地区，主要分布着以东北亚为主的CY基因型。

3 消化道中的主要JC病毒株Mad-1

JC病毒可以分成两种形式：原型JC病毒：从肾脏中能分离出来并可从尿液中提取出原型，现在大多的流行病研究多采用提取原型来推测JC病毒的传播种系；衔接重复变异体：是原型JC病毒的直接后裔并作为调整区域里丢失和复制序列。JC病毒的衔接重复变异体当中，Mad-1是免疫力低下时JC病毒的衔接重复变异体，有文献报道：在消化道中提取的JC病毒为 Mad-1，说明 Mad-1在消化道中传播比原型JCV具有优势，Mad-1的调节区是一个TATA盒特征的两个98-bp的重复序列及缺失23-bp和66-bp片段的特点，但23-bp和66-bp片段在原型JCV中存在。研究发现JC病毒患者的脑和肾中均存在Mad-1JC病毒株，这就意味着JC病毒致病性最强的病毒株是 Mad-1。在结直肠癌组织及非癌性结肠黏膜的标本中发现了Mad-1病毒株，而没有发现JC病毒原型。这就暗示消化道中存在的JC病毒致病株是 Mad-1［13］。

4 JC病毒在结直肠癌中的相关表达

JCV作为一种致瘤的DNA肿瘤病毒被证实可引起动物多种肿瘤形成，目前已从人脑肿瘤、肺肿瘤、胃肿瘤、食道肿瘤和前列腺肿瘤组织中发现JCV的基因序列及T-Ag蛋白［14］。JCV基因组能整合入宿主细胞DNA，刺激细胞生长，转化人类细胞获得永生性。JCV致瘤作用主要是通过其早期区域基因编码产物T-Ag及t-Ag共同作用而实现，其中T-Ag起主要作用，t-Ag起加强作用。JCV的编码产物T-Ag为具有多种生物和生化特性的核磷蛋白［15］，它参与病毒的复制、转录过程，可以促进细胞进入S期，诱发染色体数目异常和结构的畸变。孟轶婷［16］研究显示JCV早期基因编码产物T-Ag在人结直肠腺癌组织中有表达，这不仅间接证明了JCV的存在，而且其早期基因具有转录和翻译的功能，提示JCV与人结直肠腺癌发生密切相关。

T－抗原和t-抗原是JC病毒感染早期基因表达的蛋白，它们在致癌作用上有着明显的差异。T-抗原具有多功能的磷酸蛋白，主要存在于核中，少部分存在于细胞膜上，该抗原被认为是调节JC病毒的致癌重要因素［17］。有研究［16、18］通过实时 PCR 测定JC病毒T－抗原，结果显示其在结肠癌和腺瘤中的含量比对照组或正常结肠黏膜高。JC病毒T-抗原通过p53和p Rb（视网膜母细胞瘤敏感性蛋白）结合，进一步介导DNA复制促进细胞转化，因而T－抗原被认为在JC病毒致癌中起着重要的作用。t－抗原是非磷酸化蛋白，存在于感染细胞核及细胞质中，对细胞的转化并非必须，但可起加强作用。

T－抗原与p Rb（视网膜母细胞瘤敏感性蛋白）结合置换了E2F，从而促进了细胞周期的进程和致癌转换细胞不增殖的特点。从p Rb上释放的E2F通常刺激了p14ARF的表达，p14ARF能导致p53的稳定性。T-抗原可直接镶嵌到β－连环蛋白上，并引起其堆积，因此该蛋白改变其位置到核上并在核内增强了原癌基因（c-myc）和细胞周期调节蛋白D的表达，是典型的反 Wnt信号路径［19］。T-抗原和β－连环蛋白的协同作用对从c-myc启动子开始的转录起到诱导作用，c-myc启动子是一个已知的β－连环蛋白的下端目标基因，研究表明与胃癌中的Wnt信号传导路径和c-myc启动子的上游调节有关［20］。T－抗原同样具有ATP酶和解螺旋酶的活性，其中后者可能最终有助于染色体的破坏和重排。

VP蛋白与无关蛋白在消化道中的表达报告不一，有报告VP蛋白和无关蛋白的检出率较T抗原低。Shin［4］等报道在37例胃癌中检测出VP1蛋白13例，但研究中未能找到在胃组织中存在VP1的确切证据。VP1、VP2、VP3和agno蛋白是JC病毒在晚期表达的重要调节蛋白，不仅在病毒本身的复制，转录和翻译过程中起着重要作用，而且在病毒与宿主细胞的相互作用过程中也非常重要。我国郑铁龙［21］等利用大肠埃希菌表达纯化了Agnoprotein蛋白，并制备了其多克隆抗体，为以后的研究其生物学特性奠定了坚实的基础。总之VP1、VP2、VP3和agno蛋白在胃肠道肿瘤中的表达较少或检出率较低，有待于相关研究者进行更大样本的研究。

5 JC病毒的检测

JC病毒感染的检测包括检测血清中特异性VP1抗体、T抗原，对感染者的尿液、脑脊液、血液及肿瘤组织进行JC病毒DNA检测，对活组织进行免疫组化原位杂交及原位杂交检测等。由于JC病毒在人群中感染率很高，抗体检测并非确证存在活动性JC病毒感染的可靠方法。对肿瘤行聚合酶链反应来特异性地检测JC病毒DNA是证实JC病毒至癌最好的检测方法。PCR技术的检测方法的灵敏度为75%，特异度则高达96%，而实时荧光定量核酸扩增检测（quantitative polymerase chain reaction，QPCR）的灵敏度高于巢式PCR，实时QPCR也可能有更高的检测特异性，而且QPCR还可以对JC病毒进行定量。Elfaitouri等［22］分别应用巢式PCR和实时QPCR对41例器官移植患者的血清样本进行检测后发现，巢式PCR方法检测24例JC病毒DNA为阳性，而实时QPCR有31例。

6 与T抗原相关的分子和分子事件

曾有研究报道称宿主细胞的基因甲基化发生在JC病毒和其他致癌病毒，如EB病与胃癌中多基因甲基化之间的关系以及乙、丙型病毒与肝细胞肝癌中启动子甲基化之间的关系［23］。研究［24］说明JC病毒T-抗原与其他变量无关，而与染色体不稳定性（CIN）和长核苷酸单元-1（LINE-1）有关；而且大量的数据都支持JC病毒T－抗原在结肠直肠癌的染色体不稳定性和因组DNA的低甲基化中可能起作用。根据微卫星不稳定性（MSI，大多是测定10个微卫星标记：D2S123、D5S346、D17S250、BAT25、BAT26、BAT40、D18S55、D18S56、D18S67和D18S487）和Cp G岛甲基化表型来把结肠直肠癌分类显得非常重要，因为它们各自反应了肿瘤细胞基因组的变化和表达基因组的变化，并且很大程度上决定结肠直肠癌的临床、病理和分子特点［25］。然而Nosho等［24］研究发现JC病毒T－抗原似乎与MSI、CIMP无关，而与p53的表达、p21的缺失、β－连环蛋白、COX-2和CIN相关。

7 研究展望

JC病毒在结肠直肠癌的发病过程中起着什么作用，其作用机制尚不清楚；JC病毒感染受地域差异、种族差异和年龄及生活习惯的影响，这可能是导致国内外在JC病毒与胃肠道肿瘤的相关性研究上存在差异。JC病毒的可能经胃肠道感染，这可能为其导致胃肠道肿瘤提供了机会；从胃肠道肿瘤的发展如淋巴结转移和血行转移上进一步研究胃肠道肿瘤和JC病毒之间的关系及JC病毒与其他相关分子之间的作用，为JC病毒导致结肠直肠癌提供有力的依据；以及仔细研究JC病毒在结肠直肠细胞向癌细胞演变各个阶段的作用，可能会找到JC病毒导致结肠直肠癌的确切因素。在我国结肠直肠癌的发病率呈上升趋势，还有低龄化趋势，而导致这种现象的原因不明，且国内外研究暗示了随着经济和交通的高速发展及人际交往的频繁接触，JC病毒的感染率可能会上升。我认为，要想控制JC病毒相关的结直肠癌的发生，未来应该从以下几个方面有所突破，①对JCV的DNA与结直肠癌和非癌疾病的病因深入研究；②对JC病毒相关的T-抗原、t-抗原、VP1、VP2、VP3和agno蛋白在结直肠癌中的表达状况和功能进一步研究；③针对不同地域和不同人群中JC病毒感染率与结直肠癌的发病率进行研究；④研究针对JC病毒和结直肠癌的有效疫苗和治疗方法。

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