PCNA与侵袭性垂体腺瘤以及其他生物标志物的关系

黄新梅(综述)，刘 军(审校)

(复旦大学附属上海市第五人民医院内分泌代谢科，上海 200240)

垂体腺瘤是颅内常见的良性肿瘤，约占颅内肿瘤的15%。一般呈局限性生长，但临床上部分呈侵袭性生长，手术难以完全切除，术后容易复发。但单纯从临床特征、影像学及病理形态学特征很难客观地评价垂体腺瘤的生物学行为及预后，对于找出可靠的侵袭性的分子生物学机制以判定预后，指导治疗方案的选择近年来做了许多研究，其中增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)是一个评价细胞增殖活性的可靠分子生物学标志。

1 PCNA

肿瘤的增殖活性取决于进入细胞周期增殖细胞和它们在全体肿瘤细胞中所占的比例，用以反映肿瘤增殖和侵袭能力的重要指标，与肿瘤的生物学行为密切相关，PCNA也称周期素，是DNA聚合酶的辅助蛋白，参与DNA复制。在G0期PCNA表达很少，G1后期开始增加，S期达到高峰，G2、M期明显下降，其表达水平与细胞增殖有关。PCNA在肿瘤细胞中明显增加，被认为是评价肿瘤细胞增殖状态的良好指标。

2 目前侵袭性垂体腺瘤的诊断标准

侵袭性垂体腺瘤是从生物学行为方面与良性垂体腺瘤区分的，目前主要根据影像学特征(HarDYWilson［1］3 级和3 级以上、C-E 期或 Knosp3 级以上)、术中观察和硬脑膜取检病理诊断侵袭性垂体腺瘤。在2000年WHO有关垂体肿瘤的分类中把侵袭性腺瘤定义为非典型性垂体腺瘤，并且把垂体腺瘤分为典型垂体腺瘤、非典型腺瘤和垂体癌，定义与侵袭性相关的三种生物学标志物作为诊断非典型腺瘤的标准，分别是 ki-67标记指数＞3%、核分裂象增多和广泛的 p53 阳性［2］。

3 PCNA与侵袭性垂体腺瘤及垂体腺瘤预后的关系

PCNA的表达与细胞增殖有关，由于这个原因，通常认为它是增殖标志物中的一个，自从增殖率被认为是侵袭性肿瘤的一个重要因素，PCNA指数(在调查的肿瘤样本中PCNA细胞核免疫组化染色阳性所占的比例)评估就被认为是预测垂体腺瘤侵袭性和预后的一个有用标志物，病理学家就曾认为高增殖性是侵袭的必要条件。Ortiz-plata等［3］分析垂体腺瘤中内皮细胞黏附分子时发现，在功能腺瘤中PCNA指数是18.93 ±8.40，而无功能腺瘤是13.22 ±4.10，两者比较差异有统计学意义，这与Tena-Suck等［4］的研究是一致的。这一结果可间接说明PCNA指数在侵袭性腺瘤与非侵袭性间是不同的。有研究表明尽管功能性腺瘤的体积较小，诊断较早，但是发展为侵袭性腺瘤的可能性较大［5］。Saeger等［6］就无功能垂体腺瘤中肿瘤的生长与增殖标志物进行比较发现，PCNA指数是0.51 时腺瘤每年生长 ＜1.5 mm，1.12 时每年生长＞1.5 mm。在非侵袭性腺瘤中PCNA指数是0.796，侵袭性腺瘤中是0.655，在强烈播散的侵袭性腺瘤中是1.011，由此得出PCNA在侵袭性与非侵袭性腺瘤间有着显著的差异。张玉海等［7］分析了147例垂体瘤患者发现，正常垂体标本中PCNA基本不表达，PCNA在侵袭性垂体腺瘤的阳性率为75.81%，复发组表达率高于非复发组，两组比较差异有统计学意义。因此，认为PCNA的表达在一定程度上反映了垂体腺瘤细胞的增殖活性与侵袭潜能，对明确术后复发及判断预后很有意义。这一结论与其他研究结果一致［8-12］。熊志阳等［13］的研究结果不仅证实了这一结果，还说明PCNA蛋白可能在垂体腺瘤形成的早期起作用。欧阳海丰等［14］同时发现复发组复发前后无显著性差异，也说明垂体腺瘤肿瘤细胞的增殖状态在肿瘤形成及其生物学行为改变的早期起作用。但另外一些研究却证明，PCNA在侵袭性及非侵袭性腺瘤间无显著性差异［15-17］。一些研究也讨论了关于 PCNA指数在不同垂体亚型间的差异，在Pawlikowski等［18］的研究中发现，PCNA 标记指数在静止型促肾上腺皮质激素腺瘤(adrenocorticotropic hormone，ACTH)中最高(6.47 ±2.74)%，与其他包括活性ACTH腺瘤在内的其他腺瘤亚型相比差异有统计学意义，最低指数值是单激素分泌的生长激素腺瘤(0.94±0.22)%，多激素腺瘤的指数值比单激素腺瘤更高［(1.3 ±0.5)%vs(3.1 ±0.7)%］，差异有统计学意义。Scheithauer等［19］在垂体腺瘤和垂体癌的病理学研究中也发现转移前肿瘤与静止型腺瘤亚型3相比，前者有更高的PCNA值，而静止型腺瘤亚型3与其他肿瘤亚型相比有更高的侵袭性。另外研究还证明，静止型ACTH腺瘤(包括静止型腺瘤，亚型1和静止型腺瘤，亚型2)比产生内分泌活性的ACTH有更高的侵袭性;静止型腺瘤、亚型3比静止型ACTH腺瘤有更高的侵袭性。

4 PCNA与垂体腺瘤其他侵袭性生物标志间的关系

4.1 与血管生成因子的关系 PCNA作为一个增殖标志物，与垂体腺瘤其他侵袭性标志物存在着一定的联系。张刚利等［20］的研究发现PCNA和碱性生长因子呈正相关。杨军等［21］的研究也发现，PCNA与血管内皮生长因子呈显著正相关。碱性纤维生长因子和血管内皮生长因子都是重要的血管生成因子，前者可强烈的促进有丝分裂，其与细胞膜上的受体结合后可刺激多种细胞增殖分化，也可直接刺激内皮细胞增生，促进内皮细胞产生蛋白酶，并促进内皮迁移。体外研究也显示碱性纤维生长因子可促进细胞外基质降解，并可直接作用于血管内皮细胞，使之从基膜中游离出来，向肿瘤区迁移，形成新的内皮细胞束，组成新生毛细血管，为肿瘤的生长、扩张创造条件。血管内皮生长因子是肿瘤细胞及巨噬细胞产生的一种外分泌糖蛋白，可促进血管生成和增加血管通透性，使肿瘤内的血管生成，实现肿瘤间质的血管化，肿瘤细胞获得氧和营养物质，使得肿瘤细胞呈指数级增长并在肿瘤扩散(侵袭和转移)中起重要作用，而PCNA表达增强，肿瘤增殖越快，越容易造成肿瘤局部缺血缺氧，而缺氧正是刺激血管内皮生长因子表达的主要原因。这些研究结果说明血管增生和肿瘤增殖密切相关。这可能是由于血管形成是肿瘤增生的限速步骤，肿瘤的主要生物学特征是其无限生长性，但无限增殖的前提是充足的养分供应，而新生血管则是养分供应的前提条件，因此PCNA的表达呈同步增高，在一定程度上有相互促进作用。

4.2 与调节细胞周期有关标志物的关系 调节细胞周期有多种基因和蛋白质影响垂体腺瘤的侵袭性，与 PCNA也有一定的相关性，张连群等［8］发现PCNA与p16和p27蛋白表达均呈负相关。p16和p27蛋白都是阻止细胞从G1期进入S期的调节蛋白，是细胞周期蛋白激酶(cyclin dependent kinase，CDK)4、CDK6的特异性抑制剂，前者主要与细胞周期调节蛋白 D竞争性结合 CDK4、CDK6，抑制 CDK活性及Rb基因蛋白产物磷酸化，后者通过直接与CDK亚单位结合，使CDK激酶不能与CDK发生直接作用，从而阻断CDK激酶诱导CDK的磷酸化，另外还能直接与细胞周期调节蛋白-CDK复合物结合，抑制已激活的细胞周期调节蛋白-CDK4活性。研究结果表明，PCNA表达增高可能导致细胞过度增殖，可能是垂体腺瘤的促发因素，与肿瘤的发生启动相关。在肿瘤进展过程中，p16、p27可能发挥协同作用，直接影响细胞周期及细胞转化过程，促进细胞快速生长，加速肿瘤的侵袭性生长或恶性化过程。Wasko等［22］发现了另一个与PCNA表达相关的抗凋亡因子——存活素(Survivin)，在垂体腺瘤中它与PCNA可能同时出现，而且在侵袭性腺瘤中表现的更强烈。Survivin在正常和垂体腺瘤中都有表达，它的作用机制与 p16和 p27不同，是与 CDK4结合，使CDK4/p21复合物中的p21释放出来，与线粒体半胱氨酸天冬酶前体相互作用从而抑制Fas介导的细胞凋亡。Survivin与CDK4结合后还可促使p21脱离，诱导Rb磷酸化，启动细胞周期，促进细胞分裂增殖。另外，Survivin有其进化上高度保守的凋亡抑制功能，能以特征性的结构直接或间接抑制caspase依赖或caspase不依赖的凋亡途径，有效对抗细胞凋亡过程。这说明它在腺体增殖方面可能扮演了重要角色。过去的研究中还发现了一种通过调节细胞周期促进生长的生长因子——胶质生长因子。张玉海等［7］发现PCNA与胶质生长因子呈正相关，研究表明持续应用胶质生长因子可使S期的细胞比例升高，DNA倍增明显，肿瘤细胞含四倍体增多，凋亡率增加，从而促进肿瘤细胞的生长。从这一方面来说，PCNA与胶质生长因子在肿瘤增殖上存在协同作用。

4.3 与肿瘤侵袭和转化有关标志物的关系 高增殖是产生侵袭的必要条件，两者有一定的相关性，但浸润与高增殖有不同的生物学特征和调节机制，因此PCNA与代表着肿瘤侵袭性的标志物也存在着一定的联系。熊志阳等［13］发现PCNA和垂体腺瘤转化基因表达呈正相关，垂体腺瘤转化基因是一种强有力的肿瘤转化基因，通过以下三种途径诱导肿瘤的发生发展:①与碱性成纤维细胞生长因子形成正反馈环路刺激肿瘤血管的形成。②激活C-myc或其他脯氨酸的增殖基因。③PCNA的高表达带来非整数倍细胞分裂，导致遗传的不稳定性。PCNA和垂体腺瘤转化基因的密切正相关提示垂体腺瘤中增殖和侵袭这两个不同的生物学行为密切相关并相互协同，共同促进垂体腺瘤的发展。但韩韬等［11］在垂体瘤卒中的研究中却没有发现两者有相关性，研究证明卒中组PCNA蛋白表达较非卒中组显著增高，而垂体腺瘤转化基因蛋白表达在卒中组与非卒中组间无统计学意义。Tena-Suck等［4］的研究也未发现两者有相关性。但此研究还同时探讨了抑癌基因和PCNA的关系，磷酸酶基因是近年来发现的具有双重特异性磷酸酶活性的抑癌基因，能使磷酸化的Tyr、Ser、Thr去磷酸化。磷酸酶基因通过去磷酸化作用而发挥抑癌功能，具有抑制细胞黏附、迁移，促进细胞分化、衰老、凋亡等生理活动的功能。它的失活与缺失可导致局部肿瘤黏着斑激酶活性上调，进而对细胞的迁移抑制减少，肿瘤的侵袭性增加。此研究发现两者间存在显著负相关。另外，蒲建章等［10］发现在泌乳素腺瘤中PCNA和半乳凝素3有明显的相关性，半乳凝素3是一种强有力的凋亡抑制蛋白，主要与细胞内的糖蛋白、细胞表面分子和细胞外基质蛋白作用，与细胞黏附、增殖、凋亡、血管形成及mRNA剪切等有关，具有促进肿瘤发生、侵袭转移和抑制肿瘤细胞凋亡的作用。据此研究者认为在肿瘤进展中，PCNA与半乳凝素3有可能发挥协同作用影响细胞周期及细胞转化促进细胞异常增殖，对垂体腺瘤的侵袭生长产生重要影响。

最后，在寻找未来垂体腺瘤治疗的新靶点的过程中，发现了过氧化物酶增殖体激活受体，过氧化物酶增殖体激活受体是一类具有复杂功能的核受体超家族成员，参与包括糖脂代谢、动脉粥样硬化、炎性反应和致癌作用在内的病理生理过程。已经发现人类的一些肿瘤细胞(如结肠癌、甲状腺癌细胞)中均有过氧化物酶增殖体激活受体的高表达，其在肿瘤的生长、分化、增殖、凋亡以及新生血管形成方面发挥着重要的调控作用。一些研究也表明，过氧化物酶增殖体激活受体与PCNA也有一定关系，Winczyk等［23］发现在生长激素腺瘤、泌乳素瘤、促肾上腺激素皮质腺瘤、促性腺激素腺瘤中过氧化物酶增殖体激活受体与PCNA间有轻微的但无统计学意义的负相关，而在无功能腺瘤和静止型ACTH腺瘤中，两者存在强烈的正相关。

5 结语

PCNA指数是判断垂体腺瘤的侵袭性、检测手术预后判断及治疗方案选择的重要标志物，指数高侵袭性多较强，手术全切除率低，残留肿瘤组织会很快复发。但是侵袭和增殖又是两种不同的生物学行为，如以上所论述的PCNA还与其他侵袭性标志物有着强有力的联系。因此，高增殖只是肿瘤侵袭的必要条件，PCNA指数越高，垂体腺瘤易侵袭性生长，术后应该更倾向于应用放射疗法，并且术后更应值得注意。但单凭这个不能代表垂体瘤的侵袭性和预测预后。准确地判断侵袭性和预后须结合临床表现、影像学、术中观察、病理学以及其他表示侵袭性的标记。

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