凋亡调节基因Bcl-2在肿瘤中的表达及意义

张国富,高建明

三峡大学医学院(湖北 宜昌 443002)

·综述·

凋亡调节基因Bcl-2在肿瘤中的表达及意义

张国富,高建明*

三峡大学医学院(湖北 宜昌 443002)

Bcl-2；抗凋亡；肿瘤

Bcl-2基因是Bcl-2 家族中重要的抗细胞凋亡基因，它能够抑制细胞凋亡、延长细胞寿命。Bcl-2基因与肿瘤的发生、发展、预后相关。本文就Bcl-2的结构、功能、作用机制以及在肿瘤诊治方面的相关研究进展作一综述。

1 Bcl-2的结构和功能

Bcl-2抗凋亡基因是Bcl-2 家族中的重要成员，定位于染色体18q21上，全长约230 kb，该基因有3个外显子、2个启动子和2个内含子，编码239个氨基酸组成的相对分子质量为26KD 的 Bcl-2 蛋白，该蛋白位于细胞中的线粒体内膜、核膜及胞浆内质网膜上。Bcl-2最先在滤泡性B淋巴细胞瘤中发现，在(t14；18)染色体易位中激活。Bcl-2蛋白C末端有疏水区域，Bcl-2蛋白借此与细胞器的膜相连，而位于Bcl-2 N端的跨膜区在Bcl-2抑制细胞凋亡、调控细胞增生、延长细胞寿命过程中发挥重要作用[1]。

2 Bcl-2抗凋亡的机制

细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主而有序的死亡过程，其始发于细胞内外的死亡信号，经过一系列传递，触发某些基因的转录和翻译，这些基因的表达产物引起细胞内一系列生化及结构改变，导致细胞死亡[2]。凋亡过程中DNA发生片段化，细胞皱缩分解成凋亡小体，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬，不发生炎症，凋亡是多基因严格控制的过程[3],Bcl-2抗凋亡基因被认为能阻止细胞的凋亡从而延长细胞的生命，其主要机制是Bcl-2基因发生(t14；18)染色体易位，Bcl-2与14号染色体上的q32免疫球蛋白重链IgH 的基因重新整合，重排的 Bcl-2/IgH 附近的 Eu增强子激活，从而使BcL-2基因发生高表达，Bcl-2可通过多种途径抑制细胞凋亡，目前研究认为Bcl-2 抗细胞凋亡的机制可能与以下几方面有关：

2.1 抑制细胞内Ca2+的释放 Ca2+是生物体最重要的第二信使之一，与其它蛋白质直接或间接结合，参与生物体重要的生理生化过程，对维持生物体的正常生理功能极其重要。细胞内Ca2+浓度的升高是细胞凋亡的始动因素，Bcl-2定位于内质网膜中，高表达的Bcl-2蛋白可以通过质膜Ca2+-ATPase调控钙离子的跨膜外排，减轻高浓度钙离子对细胞的影响，防止氧化剂诱导细胞凋亡。因此Bcl-2对细胞凋亡的抑制作用可能与内质网管内Ca2+有关，通过直接或间接地方式影响内质网内Ca2+的释放而抑制细胞凋亡[4]。

2.2 抑制细胞凋亡相关的信号传导通路 细胞凋亡是一个受严格调控的能量依赖性的自杀程序，这就是为何细胞内发生一系列信号级联式放大导致细胞死亡而不启动炎症反应，凋亡是通过两个进化保守的信号传导途径而实现的，即内在途径和外在途径，内在途径是通过线粒体实现的，而外在途径则是通过死亡受体与相应配体结合，传递细胞凋亡信号。过表达的Bcl-2基因可以通过抑制细胞凋亡信号传导通路而发挥抗细胞凋亡的作用。免疫共沉淀和共聚焦的实验结果证实，Bcl-2半胱氨酸能与胞外信号ERK调节激酶(ERK1/2)形成Bcl-2-ERK 复合物而抑制细胞凋亡[5]。

2.3 参与和氧自由基代谢 氧应激是细胞凋亡发生的重要原因，氧应激时生成的氧自由基可介导DNA损伤，激活poly-(ADP-核糖)转移酶和造成p53增加，诱导细胞凋亡。Bcl-2是细胞凋亡的强反应蛋白，在细胞凋亡中起到调节器的作用。Bcl-2能通过抗过氧化反应使细胞处于氧化还原状态，提高细胞的谷胱甘肽水平，保护细胞脂质膜达到抑制细胞凋亡的目的[6]。也有学者认为Bcl-2可通过抗氧化剂或抑制氧自由基的产生而发挥其抑制细胞凋亡的功能。这些新近发现说明Bcl-2可以通过调节氧化还原反应来发挥抗细胞凋亡的作用。目前，Bcl-2抗氧化作用的具体机制已成为研究的热点[7]。

2.4 与Bax的相互作用 Bax系Bcl-2家族中最具代表性的促细胞凋亡蛋白，定位于胞浆中，可以与Bcl-2结合形成同源二聚体和异源二聚体，前者能诱导细胞凋亡，而后者能抑制细胞的凋亡。细胞凋亡的发生取决于促凋亡细胞和抑凋亡细胞的相对浓度，因而Bax和Bcl-2的构成比例形成了细胞凋亡的“分子开关”。当细胞中异源二聚体(Baxl/Bcl-2和Bax/Bcl-2)含量大于或等于50%时，则细胞耐受凋亡；而当细胞内Bax同源二聚体大于80%时且在适当信号诱导下则细胞出现凋亡，客观上，尚未明确调控细胞死亡的是Bax同源二聚体还是异源二聚体，也许上述两种二聚体均被激活，其比值才是启动凋亡的关键环节[8]。

3 Bcl-2在不同肿瘤中的表达

Bcl-2蛋白为原癌基因Bcl-2所编码，不论在病理或生理条件下均具有抑制细胞凋亡的作用，在各种肿瘤的发生发展中起到了重要作用。研究发现，其参与了包括淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病、头颈部鳞癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤的发生发展[9-10]。

3.1 Bcl-2与淋巴瘤 Bcl-2的高表达在滤泡性淋巴瘤中极为常见。Paszkiewicz-Kozik等[11]对75例滤泡性淋巴瘤患者进行 Bcl-2/IgH 重排基因检测，结果发现 Bcl-2/IgH 重排阳性率为 41%(31/75)，其中 29 例血液检测呈阳性。另外，26例骨髓检测呈阳性。Bowman A等[12]采用聚合酶链式反应技术在对滤泡性淋巴瘤患者外周血的Bcl-2的检测中发现，发生(t14；18)染色体异位的主要断裂区及次要断裂区阳性检出率分别为60%～70%、8%～15%，且与骨髓中检测 Bcl-2/IgH阳性率有线性关系，研究推断对外周血的检测有望成为骨髓的替代检查，外周血与骨髓中Bcl-2/IgH水平的检测有望替代肿瘤早期的病理活检。Bcl-2的异常表达和非霍奇金淋巴瘤肿瘤(NHL)生物学行为关系密切，Bcl-2基因在包括小淋巴细胞性淋巴瘤在内的大多数NHL中广泛表达[13]。Nyvold GG等[14]对258例疑似为NHL患者的外周血及骨髓标本进行Bcl-2基因检测，结果发现(t14；18)染色体易位37例，检测到t(11；14)染色体易位11例，进一步对发生染色体易位的标本进行病理学诊断，病理确诊为NHL的占检测出发生(t14；18)染色体易位的45.9%(17/37)。研究报告提出Bcl-2表达情况与NHL恶性程度相关，低度恶性NHL中的Bcl-2表达要高于中高度恶性NHL，其原因可能系低度恶性向中至高度恶性转变过程中，肿瘤恶性程度逐渐增高，细胞增殖更加活跃，发生细胞凋亡也相应活跃，为在较高的水平上保持相对平衡，作为抗细胞凋亡的Bcl-2蛋白表达也相应减少[15]。

3.2 Bcl-2与乳腺癌 Bachmann HS等[16]通过免疫组化对274例浸润型乳腺癌的石蜡组织切片Bcl-2(-938C>A)基因多态性研究发现，在淋巴结阴性浸润型乳腺癌患者中，10年生存率分析发现携带AA型基因者为88.6%，携带AC型基因为78.4%，携带 CC 基因为65.8%，在多因素Cox回归模型分析中发现，Bcl-2(-938CC)基因型可作为淋巴结阴性乳腺癌患者死亡的一个独立危险因素。此外，运用免疫组化检测临床检查淋巴结为阳性结果的浸润性乳腺癌患者Bcl-2的表达与患者预后呈正相关，在淋巴结检测为阴性患者中，Bcl-2(-938C>A)基因多态性及 Bcl-2 的表达与患者生存率也存在明显相关性。这些结果均显示 Bcl-2 基因(-938C>A)多态性可作为浸润性乳腺癌患者生存预后指标。

3.3 Bcl-2与肺癌 Bcl-2 基因在各种肺癌组织中的表达均十分广泛，但不同病理类型的肺癌组织中Bcl-2基因的表达具有明显差别，肺鳞癌组织中Bcl-2基因蛋白阳性表达率明显高于肺腺癌。最近研究表明55%～90%的小细胞肺癌中Bcl-2存在过表达，Bcl-2的表达增强不仅改变细胞凋亡信号表达、促进肿瘤细胞的生长和存活，而且可能导致肺癌的化疗失败[17]。

3.4 Bcl-2与宫颈癌 Bcl-2可表达于皮肤、支气管等正常上皮组织中，但在正常宫颈上皮组织中不表达。Looi ML等[18]通过免疫组化法检测宫颈上皮内瘤组织及宫颈鳞癌组织中Bcl-2的表达，发现随着宫颈病变的加重，Bcl-2的阳性表达率逐渐增高。朱燕等[19]研究发现，Bcl-2的表达与宫颈癌的临床分期、淋巴结转移情况无关，从而推断Bcl-2的作用主要发挥在宫颈病变的早期阶段。白雪等[20]利用Elisa法及流式细胞术对不同程度宫颈病变患者血清及血细胞中的Bcl-2进行检测，从宫颈炎到宫颈上皮内瘤到宫颈癌，Bcl-2表达的阳性率呈上升趋势。对Bcl-2蛋白进行血清学检测可能为宫颈癌的早期诊断提供帮助。Tjalma WA等[21]研究发现Bcl-2是宫颈癌细胞凋亡途径中重要的蛋白，不仅能调节的细胞凋亡，也能调节细胞的生长。Dimitrakaki等[22]研究发现，Bcl-2的表达与宫颈癌患者5年生存率正相关，对Bcl-2检测可能成为评价宫颈癌预后的有价值的参考指标。Gurova等[23]在Bcl-2与宫颈癌预后关系的研究中，也得出相似的结论，推断其原因在于Bcl-2的主要作用是干扰肿瘤细胞的死亡，而并不能促进肿瘤细胞的增殖。而在对复发性宫颈癌患者的研究中，尚未发现Bcl-2与预后之间存在相关性。

放射治疗是晚期宫颈癌的重要治疗方法之一，有文献报道Bcl-2可作为放疗敏感性的预测因子。Wootipoom等[24]通过检测17例单纯接受放射治疗的晚期宫颈癌患者癌组织中Bcl-2的表达情况，发现其高表达提示不良的预后。惠延平等[25]对32例术前接受放疗的宫颈鳞状细胞癌手术切除标本中的Bcl-2蛋白进行检测，结果发现Bcl-2的表达在放疗敏感组为15.4%，耐受组为63.2%，提示Bcl-2的高表达可能导致肿瘤细胞对辐射的耐受。

4 肿瘤病毒对宿主细胞Bcl-2表达的调控

Bcl-2基因有两个启动子。笔者前期研究发现在启动子P1上游距起始密码子1.6～2.6 kb处有9个CCN9GG反应元件[26]。卡波氏肉瘤病毒(KSHV)编码的复制转录激活因子(replication and transcription activator,RTA)能够与CCN9GG反应元件结合，激活Bcl-2的转录，并且P2启动子对RTA反式激活Bcl-2基因不可或缺，而突变P1启动子对Bcl-2表达并无明显影响[26-28]。肿瘤病毒介导的Bcl-2表达上调在宿主细胞增殖与凋亡、病毒子的产生等方面重要的生物学意义。

近年来，随着分子生物学研究的不断进展，发现肿瘤的发生与细胞凋亡的紊乱密切相关。Bcl-2是近年来发现的一个重要的凋亡抑制基因，其与肿瘤的发生、发展及预后密切相关，已成为研究的热点，近年的研究也已经表明，Bcl-2是肿瘤靶向治疗的理想靶基因。

综上所述，随着研究的逐步深入，Bcl-2有望为肿瘤的靶向治疗提供了新的理论基础，成为肿瘤治疗的新靶点。

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1008-8164(2014)04-0064-04

2014-08-11]

*通信作者 高建明，博士，副教授。