光线性角化病向鳞状细胞癌转化的分子机制研究进展

牛蕊仙 徐丹 何黎

650032昆明医科大学第一附属医院皮肤科

光线性角化病向鳞状细胞癌转化的分子机制研究进展

牛蕊仙 徐丹 何黎

650032昆明医科大学第一附属医院皮肤科

光线性角化病（AK）是皮肤鳞状细胞癌（SCC）的癌前病变，AK向SCC转化的分子机制一直是研究热点，但尚未完全清楚。围绕染色体变异、基因突变、信号通路和其他因子机制4个部分，概述了染色体3p、9p、9q、13q、17p和17q基因选择性突变、18q杂合性缺失，p53、p16和Ras基因突变，转化生长因子β1信号通路、Fas/FasL信号通路活性异常，及基质金属蛋白酶因子异常表达在AK向SCC进展中的机制研究进展，为进一步研究提供参考。

角化病，光化性；肿瘤，鳞状细胞；基因；突变；信号传导；遗传变异

光线性角化病（actinic keratosis，AK）是紫外线长期照射损伤皮肤所致的表皮内肿瘤，以表皮基底层细胞异形性增生为特征。Werner等［1］用Meta分析调查了24篇流行病学文章得出，每年0～0.075%的AK向皮肤鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）转化，有皮肤肿瘤病史的患者向SCC转化的风险比其他人群高0.53%。尽管，大家认为从正常皮肤到AK再到SCC是紫外线致皮肤癌的疾病谱［2］，但其具体的转化机制还不清楚。研究发现,紫外线照射是AK向SCC进展的主要原因［2］，其机制与紫外线照射导致染色体变异、基因突变和信号通路异常激活密切相关。

一、染色体变异

染色体结构变异的发生是内因和外因共同作用的结果，在这些因素的作用下，染色体可能发生断裂，断裂端具有愈合与重接的能力。当染色体在不同区段发生断裂后，在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接时，就会导致各种结构变异的出现。和其他肿瘤一样，AK、SCC中同样存在染色体的变异。对AK中杂合性缺失的研究中发现，以下染色体存在基因选择性突变：3p、9p、9q、13q、17p、17q，表明在AK中已经存在基因的不稳定。在SCC中的3p、2q、8p、13p 和等位基因中 3q、8q 中均存在杂合性缺失［2］。Ashton 等［3］报道，与AK相比，SCC中染色体18q的明显缺失与AK向SCC进展相关。

二、基因突变

1.p53：是重要的肿瘤抑制基因，其编码的蛋白质是一种转录因子，调控细胞周期的启动，诱导细胞凋亡。p53可诱导细胞进入G1期，抑制细胞增殖，直到DNA损伤得到恢复，如果修复失败，p53就通过p21和bax途径诱导细胞凋亡，当p53基因突变后，便失去对细胞的“分子警察”作用。细胞带着损伤的DNA进入S期，导致细胞产生突变或染色体畸变，最后细胞癌变。在大多数的皮肤肿瘤中可检测到p53的突变，突变的p53基因将失去正常功能，有利于变异的细胞继续分裂，最终导致癌变［4］。在SCC中，p53的突变率为90%，在AK中为100%［5］，表明紫外线诱导的p53突变发生在AK向SCC发展的早期阶段［6］，发现有多发AK的患者p53基因突变的概率要高于单发的患者，而多发AK更倾向于向SCC转化，患有10个以上光线性角化病损害的患者，5年内发生侵袭性鳞癌的风险约为 14%［7］。Neto 等［5］发现 p53 低表达的普通型AK更易发展为SCC。

2.p16：是一种细胞周期中的基本基因，直接参与细胞周期的调控、负性调节、细胞增殖及分裂。在50%肿瘤细胞中发现p16突变，认为p16是比p53更重要的一种新型抗癌基因。有报道，在黑素瘤、骨肉瘤、神经胶质瘤中发现p16突变；从宫颈上皮内瘤变到浸润性宫颈癌中p16的表达增加［8］。肿瘤抑癌基因p16是由CDKN2/INK4a基因座编码。有报道，在SCC中其突变率≥24%，在AK中同样发现存在p16基因的突变［9］，同时发现p16在SCC中缺失频率要比癌前病变更高。Kanellou等［10］应用PCR研究发现，在SCC中抑癌基因p16INK4a突变，使p16介导的细胞周期抑制路径失活，促进AK向SCC进展。

3.Ras：是肿瘤中一种常见的癌基因，约有30%的恶性肿瘤存在 Ras 基因的点突变。有报道［2，11］哺乳动物中，Ras 基因是促进有丝分裂信号通路的重要组成成分，其激活可诱导细胞增殖。最新的关于体细胞突变的数据显示，21%的SCC中有Ras基因突变。12、13号密码子突变以及H-Ras的61号密码子都位于与嘧啶二聚体相反的位置很可能是由于暴露在紫外线下造成的。Pencer等用PCR研究AK和SCC中Ras基因的激活，发现Ras基因突变在AK中占16%，在SCC中占12%，突变位于K-Ras的12号密码子和H-Ras的12、13、61 号密码子上［2］。

三、信号通路

1.转化生长因子 β1（transforming growth factor beta,TGFβ1）：是一种具有多种功能的蛋白多肽，通过与细胞膜TGFβ 受体Ⅱ（transforming growth factor β receptorⅡ,TGFβRⅡ）结合，使TGFβRⅡ激活，然后激活TGFβ受体Ⅰ（transforming growth factor β receptorⅠ,TGFβRⅠ）、Smad2 和Smad3，后两者结合后与Smad4形成复合物异位入核调控靶基因转录［12］。TGFβ1信号通路在皮肤细胞的生长、分化、免疫调节、炎症和损伤修复等方面发挥作用，特别是在皮肤肿瘤形成中具有重要作用。多位学者通过转基因动物涂药模型发现，在肿瘤早期TGFβ1/Smad能降低G1期细胞cyclins和CDK的活性与表达水平，下调原癌基因c-myc表达，诱导CKI的表达来实现对细胞生长的抑制［13］，但在肿瘤进展期TGFβ1/Smad却发挥促使肿瘤内血管生成、上调细胞外基质降解蛋白、抑制体液免疫和细胞免疫等作用［14-16］，从而促进肿瘤的浸润和转移。提示TGFβ1信号通路在小鼠SCC的早期阶段发挥增殖抑制作用，在晚期却发挥促进肿瘤侵袭转移作用。

Xu等［17］利用紫外线照射组织块模型，发现不同剂量紫外线照射组织块后，与对照组相比，紫外线在AK中诱导更少的细胞凋亡和增殖抑制。同时TGFβ1，Smad7的表达在正常组织和AK中都增加，但是TβRⅡ的表达水平下降，Smad2仅在日光性角化病的组织中下降，提示紫外线可能通过抑制TGFβ1信号通路促进AK向SCC转化。Shao等［18］用PCR检测SCC、AK、基底细胞癌中Smad2和Smad4拷贝数的变化。发现Smad2拷贝数的变化在肿瘤样本中与正常皮肤组织相比，具有显著性差异。而Smad4的拷贝数仅在SCC中有显著性差异。提示Smad4的拷贝数与AK向SCC进展可能相关，Smad2和Smad4拷贝数的变化与SCC相关。

2.Fas/FasL：Fas又称Apo-1或CD95，其编码产物为一个45 kd的Ⅰ型膜蛋白，Fas的天然配体是FasL，Fas/FasL结合是激活体内Fas凋亡信号的惟一有效途径。FasL与Fas结合后，首先诱导Fas形成能传递信号的活性形式Fas三聚体。Fas三聚体形成后，其中的死亡域可与一种死亡结构域相关蛋白结合，并将凋亡信号传递给caspase 8。caspase 8是一种蛋白酶，是半胱氨酸蛋白酶超家族中的一员，caspase 8的激活将产生一系列连锁反应，诱导细胞凋亡。

杨开颜等［19］通过免疫组化和Tunel技术观察发现，鳞癌和基底细胞癌的肿瘤细胞中都有Fas/FasL的表达，但程度上有差别。鳞癌的Fas/FasL表达高于基底细胞癌，而且细胞凋亡率也高，认为了肿瘤细胞FasL高表达可能与肿瘤的侵袭扩散能力有关。Filipowicz等［20］对比研究了正常皮肤未曝光处、慢性光暴露皮肤AK、SCC等Fas的表达情况，发现正常皮肤Fas表达在表皮的基底细胞；在仅有光化性弹性纤维改变而无细胞异形性改变的慢性光暴露皮肤处的角质形成细胞Fas的表达是上调的，可以在表皮全层观察到。然而，在AK接近2/3的患者完全缺乏Fas的表达，另1/3的患者CD95的表达在淋巴细胞浸润明显的表皮真皮交界处。在侵袭性SCC中Fas的表达是灶状的、弱的，显示在接触基质淋巴细胞处。Satchell等［21］应用免疫组化研究Fas和Fasl在AK、癌前变病和SCC的肿瘤细胞和浸润性T细胞中的表达。发现当AK向SCC发展中可通过下调Fas的表达来避开自然杀伤细胞对肿瘤细胞的吞噬。提示Fas在肿瘤组织中发挥抑制作用，其表达减少是AK向SCC进展的机制之一。

四、其他因子

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）：是一类分解细胞外基质组分的锌蛋白酶。MMP的表达和活性在不同细胞水平受到严密调控，如，细胞因子、生长因子以及激素的调节。MMP以酶原形式分泌，随后被其他蛋白酶如，胞质素或非蛋白酶类化学物质如，有机汞所激活。所有MMP都受到金属蛋白酶组织抑制剂所抑制。两者的不平衡导致许多疾病的发生，如肿瘤侵入及转移。目前MMP家族已分离鉴别出26个成员，编号分别为MMP-1～26。MMP的表达和抑制与肿瘤的迁徙和转移相关，但其调节机制尚不清楚。徐丹等［22］研究发现，紫外线能诱导正常皮肤与AK中MMP2与MMP9的表达，提示紫外线照射可通过上调MMP2，MMP9的表达致癌及促进AK进展。

Tsukifuji等［23］用原位杂交的方法研究MMP mRNA在AK和SCC中的表达。发现在SCC中，MMP1 mRNA表达于所有的样本中，AK中，MMP1 mRNA表达为阳性而 MMP2 mRNA和MMP3 mRNA的表达为阴性。在SCC的发展中，MMP1是其早期的分子事件而AK中检测到MMP1 mRNA说明可能是处于一种异常状态，进一步能发展成SCC。MMP1、MMP2、MMP3的表达表现出不同的模式提示在肿瘤的发展中每个MMP都有自己独特的作用。近年来较多的研究发现，MMP9与SCC的发展相关。Poswar等［24］用免疫组化研究TIMP-3和MMP9在SCC和AK中的表达情况，发现在SCC中MMP9的表达比AK高。而TIMP-3在各组中的表达无显著性差异。说明MMP9与角质形成细胞发育而来的肿瘤侵袭性相关。S100蛋白属于钙结合蛋白家族能够调节细胞的分化和增殖［25］。Zhu 等［25］发现钙结合蛋白 S100A6 的高表达与表皮肿瘤的恶性转化相关，发现转移性SCC中S100A6的表达与MMP9相关，后者可通过基质降解促进肿瘤转移。

综上所述，AK向SCC进展的分子机制与p53、Ras等基因突变，TGFβ1、Fas/Fasl等关键信号通路异常激活密切相关，但不能完全阐述疾病进展机制，这些机制的阐明对于靶向防治AK进展为SCC非常重要。

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Molecular mechanisms of transformation from actinic keratosis to squamous cell carcinoma

Niu Ruixian,Xu Dan,He Li
Department of Dermatology,First Affiliated Hospital of Kunming Medical University,Kunming 650032,China

Actinic keratosis（AK）is a precursor to cutaneous squamous cell carcinoma（SCC）,and molecular mechanisms of transformation from AK to SCC have been a research hotspot.This review focuses on four aspects of the molecular mechanisms,including chromosomal variation,gene mutations,signaling pathways and other factors,summarizes advances in selective mutations in chromosomes 3p,9p,9q,13q,17p and 17q,heterozygous deletion mutations in chromosome 18q,mutations of p53,p16 and Ras genes,abnormality of the transforming growth factor β1 signaling pathway and Fas/FasL signaling pathway,and aberrant expression of matrix metalloproteinases in the transformation from AK to SCC,which will provide a reference for further researches.

Keratosis,actinic;Neoplasms,squamous cell;Genes;Mutation;Signal transduction;Genetic variation

s：He Li,Email：drheli2662@126.com;Xu Dan,Email：vivianxd@126.com

2015-04-20）

（本文编辑：吴晓初）

何黎，Email：drheli2662@126.com；徐丹，Email：vivianxd@126.com

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2016.02.021

国家自然科学基金（81472540）；云南省科技计划项目（2014FB044）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China（81472540）;Science and Technology Planning Project of Yunnan Province of China（2014FB044）