HIF-1α和凋亡抑制蛋白Livin在喉磷癌中的表达和意义

唐晨漪，王继华 （湖南省南华大学，湖南 衡阳421001）

HIF-1α和凋亡抑制蛋白Livin在喉磷癌中的表达和意义

唐晨漪，王继华 （湖南省南华大学，湖南 衡阳421001）

喉癌是耳鼻喉科头颈部最常见的恶性肿瘤，其中尤以鳞状细胞癌最为多见．HIF-1α及凋亡蛋白 Livin在喉鳞癌中均呈较高阳性表达．本文主要就 HIF-1α和凋亡蛋白 Livin在喉鳞癌中的表达，包括与喉鳞癌的发生机制、发展、侵袭和转移的相关性、诊断标志物及治疗方面的进展做了系统的综述．

缺氧诱导因子 HIF-1α；凋亡抑制蛋白 Livin；喉鳞癌；综述

0 引言

近年来肿瘤的发病率逐年上升，对人类的生命和健康造成日益严重的威胁，成为人类主要致死原因之一［1］．喉癌是耳鼻喉科头颈部最常见的恶性肿瘤，其中尤以鳞状细胞癌最为多见，约占 90%，其次为腺癌、基底细胞癌、低分化癌、淋巴肉瘤、纤维肉瘤等［2］．喉癌的发生发展是一个多步骤、多因素共同参与的复杂过程，与自然学、组织学、遗传学及药理学等均密切相关，而原癌基因的激活与抑癌基因的失活、凋亡控制基因与关键性转录调控因子的异常表达、肿瘤周围新生毛细血管的大量形成、经血道和淋巴道的转移等也促进了喉癌的发展过程［3］．缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）是介导细胞对乏氧作出适应性反应的关键性转录调控因子，能够调节细胞氧平衡、调控缺氧状态下细胞能量代谢、激活某些缺氧反应基因的表达，这种作用对维持肿瘤细胞的生长、增殖和新生肿瘤血管生成有重要的作用，与肿瘤的发生、发展、转移密切相关［4］．凋亡抑制蛋白 Livin是于2000年研究发现的凋亡蛋白家族（inhibitors of proteins，IAPs）其中的一员，其主要在头颈部肿瘤中的喉鳞癌、鼻咽癌中有较高表达，与肿瘤的复发、转移、恶性程度关系密切［5］．希望通过检测与喉鳞癌关系密切的 HIF-1α和 Livin在癌组织中的表达情况，初步探讨其临床意义，为喉鳞癌的诊断及治疗提供依据．

1 HIF-1α的结构、作用、组织分布及与喉磷癌的关系

1．1 HIF-1α的结构、作用和组织分布 HIF-1是一种以异源二聚体形式（由120KD的 HIF-1α亚基和91～94KD的HIF-1β亚基组成）存在的能与人促进红细胞素（EPO）基因3′端增强的核苷酸序列特异性结合促进EPO转录的蛋白质，HIF-1β亚基在任何情况下都表达，而HIF-1α仅在氧浓度≤6%的情况下才表达，是HIF-1的功能亚单位、唯一的氧调节亚基，它决定了 HIF-1的活性．目前，研究普遍认为:HIF-1α亚基主要通过缺氧时抑制PHDs（辅氨酰羟化酶结构域）的酶活性实现 HIF-1蛋白活化［6］．当氧含量充足、氧分压正常时，PHDs介导HIF-1α辅氨酰残基羟化，并通过蛋白酶体途径降解，一般情况下难以测到；而在含氧量不足、氧分压降低的情况下，α亚基稳定性增加并活化，通过转移到细胞核，与 β亚基结合成HIF-l后激活目标基因的转录．在低氧分压条件下，HIF-1α能上调多种血管生成因子的表达，从而介导低氧下的血管生成反应，它一方面能促进血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的转录，上调VEGFmRNA的稳定性，增加肿瘤病变组织的血管生成，继而丰富肿瘤部位的局部血运情况；另一方面还能增加肿瘤抑制基因p53的稳定性，促进肿瘤细胞在缺氧状态下的凋亡．这种作用可以使肿瘤细胞快速适应乏氧微环境，从而促进肿瘤的发生、发展．HIF-1α还可调控糖酵解酶、葡萄糖转运蛋白（GLUT-1）的过表达，用以满足肿瘤生长过程中能量代谢糖消耗增加的需要［7］．这些均为肿瘤的侵袭和转移奠定了基础．

1．2 HIF-1α与喉磷癌的关系 喉鳞癌是最为多见的喉部恶性肿瘤，迄今为止，研究表明其病因可能由多种因素（如生活饮食习惯、空气污染、职业因素、病毒感染、放射线、癌基因的激活和抗癌基因的失活等）综合作用所致．喉鳞癌具有恶性肿瘤的重要生物学特征:肿瘤组织乏氧，缺氧条件下，HIF-1α调控喉鳞癌细胞中的缺氧反应基因（hypoxia response gene，HRG）的转录和表达，对缺氧作出应激反应，HRG中受HIF-1α调控的基因称 HIF-1α的靶基因．HIF-1α调控靶基因转录启动后，可产生相应蛋白质产物，这些蛋白质产物可使喉鳞癌细胞适应乏氧微环境，也为其细胞增殖等活动提供能量．喉鳞癌组织生长迅速，这需要有新生毛细血管形成供以运输血液、代谢产物，而喉鳞癌新生毛细血管的形成与某些血管生成素和生长因子如VEGF有关．在乏氧微环境中，HIF-1α能使VEGFmRNA稳定性增强，同时增加VEGF转录活性，是调节VEGF信号传导途径中的枢纽．HIF-1α还通过参与喉鳞癌乏氧微环境下介导 p53依赖途径使诱导凋亡基因失活突变、抑制凋亡基因过度表达，并能通过降低凋亡细胞的选择作用致使喉鳞癌对放化疗敏感性降低．

2 Livin的结构、作用、组织分布及与喉磷癌的关系

2．1 Livin的结构、作用和组织分布 Livin是 2000年由相关研究实验组在人基因组库中搜索 IAP家族的同源序列时筛选克隆出新的 IAP家族成员［8］．人的 Livin基因片段位于染色体20q13．3，全长约为4．6 kb，包含 6个内含子和7个外显子，因其存在两种不同的剪接方式而有2种不同的mRNA亚型结构蛋白质转录产物，即含有1 351个碱基、编码含298个氨基酸的Livinα和含有1 297个碱基、编码含 280个氨基酸的 Livinβ［9］．此两种亚型蛋白在功能上未发现明显差别．Livin可通过抑制介导细胞凋亡的下游效应Caspase3、7、9途径（激活形式的 Caspase-3、Caspase-7结合，未加工或断裂形式的Caspase-9结合），阻碍细胞凋亡进程，与肿瘤的发生、发展、转移和恶性程度有关．Livin还可以通过与 TAK1的共反应子（coactivator）TAB1结合，激活 MAP（mitogen-activated protein）激酶 JNK1:TABl自身对于 JNKl并无激活作用，但可以促进 TAKl介导的 JNKI激活效应，从而通过 TABl／TAKl途径激活 JNKl．这是 Livin对抗ICE和 TNF-α介导细胞凋亡作用的一条重要途径［10］．此外，它还能参与 TNF介导的信号转导，与核转录因子 kB（NF-kB）相互作用发挥抗细胞凋亡作用．Livin在正常组织中低表达或不表达，在多数恶性肿瘤如胃癌、鼻咽癌、喉鳞癌、食管癌、膀胱癌以及白血病中呈高表达 ［11］．

2．2 Livin与喉鳞癌的关系 从现有研究可获知，Livin在人体正常喉部组织中低水平表达，而在喉鳞癌中表达明显升高，因此可作为喉鳞癌检测的指标［12］．Livin在喉鳞癌中主要表达于细胞质，与喉鳞癌组织细胞的分化和淋巴结转移有关，组织分化差、发生淋巴结转移例Livin表达率高［13］．根据 Livin本身具有的生物特性及其在恶性肿瘤中的作用，认为其在喉鳞癌的前期诊断及治疗中具有一定的应用价值．Livin具有的选择性增加喉鳞癌细胞促凋亡基因的活性和／或抑制凋亡基因的表达作用，不仅可以加强化疗或放疗的疗效，还可以减少放化疗带来的不良反应［14］．以 Livin作为治疗的靶点，采用RNA干扰（RNAi）技术或反义寡核苷酸技术等，抑制 Livin的表达，可视为目前喉鳞癌靶向治疗的一个新的研究方向．

3 结论

喉鳞癌目前的主要治疗方案仍以手术和放化疗为主，而在治疗后复发的概率最高也可达 50%，喉鳞癌细胞可通过各种机制逃避凋亡过程，而喉鳞癌组织中普遍存在的缺氧状态通过HIF-1α作用不仅让其对放化疗的治疗抵抗性增强，并且自身的侵袭性也有所增强，而此时凋亡抑制基因的高表达与其协同作用促进了恶性肿瘤细胞向周围组织的侵袭和传播［15］．HIF-1α和Livin与喉鳞状细胞癌关系密切，均可作为其检测的指标之一，通过联合检测Livin和HIF-1α在喉鳞状细胞癌组织中的表达特点与关联性，探讨其临床意义，为喉鳞癌的辅助诊断及靶向治疗方法提供新思路．

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唐晨漪．在读硕士．研究方向:耳鼻喉头颈外科．E-mail: 1136557611@qq．com

王继华．E-mail:wangjihua29003@163．com