c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌组织中的研究进展

杨 静，石晓虹，程 玉，王明娟，齐洁敏

（承德医学院病理学教研室，河北承德 067000）

综述讲座

c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌组织中的研究进展

杨 静，石晓虹，程 玉，王明娟，齐洁敏△

（承德医学院病理学教研室，河北承德 067000）

胃癌；c-IAP1；c-IAP2；Beclin-1；细胞凋亡

胃癌是严重威胁人类健康的一种常见的恶性肿瘤，迄今为止，其病因和发病机制尚完全明确。众多研究表明，它的发生和发展是多因素、多步骤的复杂过程。逃避细胞死亡是恶性肿瘤发生的一种重要机制，也是当前肿瘤治疗过程中的关键阻力[1]。细胞凋亡和自噬性细胞死亡是程序性细胞死亡的两种重要形式[2]，近年来成为肿瘤研究中的热点和重点。c-IAP1、c-IAP2是人类凋亡抑制蛋白IAPs（inhibitor of apoptotic proteins）家族中的两个重要成员，广泛表达于多种恶性肿瘤细胞中。Beclin-1是存在于哺乳动物体内的一种自噬基因，它是自噬过程的关键调节因子，研究发现其在很多肿瘤中表达下调，并影响肿瘤的生长和分化，参与肿瘤的浸润和转移及调控肿瘤化疗的耐药性。c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在恶性肿瘤的发生发展过程中起着重要的作用。 本文就 c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌中的研究作以下综述。

1 IAPs家族

IAPs是Croo等[3]在杆状病毒中发现的，现已研究的人类IAPs家族成员有以下八种[4]：神经元凋亡抑制蛋白(NIAP)、细胞凋亡抑制蛋白-1(c-IAP1)、细胞凋亡抑制蛋白-2(c-

IAP2)、X染色体连锁凋亡抑制蛋白(XIAP)、生存素(Survivin)、泛素结合BIR结构域酶(Apollon)、黑色素瘤凋亡抑制蛋白(ML-IAP)、凋亡抑制蛋白-2(ILP2)。IAPs家族成员均含有重复的杆状病毒BIR结构域，而有些IAPs家族蛋白（如c-IAP1、c-IAP2、XIAP和ML-IAP） 还有一个环指结构域（Ring)，这些包含Ring结构域的凋亡抑制蛋白具有E3泛素连接酶的功能，在细胞生存和信号转导通路中的作用越来越重要[5]。除了有BIR和Ring结构域以外，c-IAP1、c-IAP2、XIAP和ILP-2还包含一个位于中心的泛素相关结构域(UBA)[6]。此外，c-IAP1、c-IAP2还有其它结构域，如caspase募集域(Card)，Apollon的泛素结合结构域(UBC)，survivin的卷曲螺旋结构域，NAIP的核苷酸结合和齐聚功能域，以及富含亮氨酸重复域(LRR)[7]。细胞凋亡的两条主要信号转导途径是：内源性途径（线粒体途径）和外源性途径（死亡受体途径）[8]。凋亡抑制蛋白家族(IAPs)通过其特有的结构域在调控细胞凋亡中起着非常重要的作用。

2 c-IAP1、c-IAP2与胃癌

2.1 c-IAP1、c-IAP2的分子结构 人的c-IAP1和c-IAP2基因均定位于11q22-23处[9]，c-IAP1基因编码含604个氨基酸的蛋白质，c-IAP2基因编码含618个氨基酸的蛋白质。c-IAP1和c-IAP2中含有3个杆状病毒IAP重复的BIR结构域，一个环指结构域(Ring)，一个位于中心的泛素相关结构域(UBA)和一个半胱氨酸蛋白酶募集域(Card)。其中BIR结构域是凋亡抑制蛋白家族IAPs的特征性结构域，在c-IAP1和c-IAP2基因的氨基端，是由70个氨基酸组成的重复序列。Card结构域是c-IAP1和c-IAP2的特有结构域， 通过此结构域，c-IAP1和c-IAP2与肿瘤坏死因子受体相关复合物相互作用而抑制细胞凋亡。

2.2 c-IAP1、c-IAP2的生物学功能 细胞凋亡是由基因控制的细胞的主动性死亡过程，又称为Ⅰ型程序性细胞死亡，其中最为关键的一步就是caspase的激活。正常情况下，caspase以无活性的酶原形式存在于细胞中。当接受凋亡刺激时，caspase被激活，进而促进细胞凋亡。外源性细胞凋亡途径中，死亡受体与死亡配体相结合后，通过与死亡结构域相关蛋白结合形成死亡诱导复合物，激活caspase -8的前体。活化的caspase-8一方面可以激活下游的caspase -3和其它caspase家族成员，进而促进细胞凋亡；另一方面，还能切割胞质中的BID为tBID，诱导线粒体外膜通透性增加，促进细胞色素C从线粒体释放到胞浆中[10]。c-IAP1、c-IAP2可通过其特有的Card结构域与肿瘤坏死因子受体相关因子TNFR1(TNRF-associated factor 1)结合，使得外源性凋亡途径中一个重要蛋白酶RIP1（receptorinteracting protein 1）泛素化，阻断死亡诱导复合物的形成，使caspase-8的激活受阻，进而阻断凋亡通路下游caspase -3、caspase-6、caspase-7的激活，抑制细胞凋亡[11]。内源性细胞凋亡途径中，细胞遭受各种刺激，导致线粒体外膜通透性增加，促使细胞色素C从线粒体释放入胞浆，在凋亡相关因子1（Apaf-1）、dATP的参与下，与caspase-9酶原结合形成凋亡小体，caspase-9发生剪切活化。被激活的caspase-9能进一步激活caspase-3、caspase-6、caspase-7，从而启动caspase级联反应，引起细胞凋亡[12]。c-IAP1、c-IAP2羧基末端的ring结构域有E3泛素连接酶活性，当受到凋亡信号刺激时，不仅能使自身泛素化降解，而且能促进caspase -3、caspase-7的泛素化降解，从而抑制细胞凋亡[13]。有研究表明，c-IAP1、c-IAP2可通过BIR结构域直接抑制caspase -3、caspse-7、caspase-9及caspase-9前体的活性，从而阻断caspase级联反应，实现对细胞凋亡的抑制[14]。Eckelman等[15]发现，IAPs家族的大部分成员（包括c-IAP1、c-IAP2等）可以通过BIR结构域与caspase进行结合，但是不能直接抑制caspase的活性。

c-IAP1、c-IAP2除了通过抑制caspase系统的激活来抑制细胞凋亡之外，还可通过激活转录因子NF-κB途径来抑制细胞凋亡[16]。正常情况下，NF-κB以二聚体的形式存在于胞质中，并与其抑制剂IκB（inhibitor of NF-κB）结合，防止其激活。当c-IAP1、c-IAP2与TRAF结合时，能诱导并激活NF-κB的蛋白激酶IKKβ，蛋白激酶IKKβ可以使IκB降解，进而激活NF-κB信号通路。NF-κB信号通路激活后，可以正反馈调节c-IAP1、c-IAP2的表达，导致c-IAP1、c-IAP2表达升高，从而引起caspase激活受阻，使得细胞凋亡受抑[17]。

2.3 c-IAP1、c-IAP2在胃癌和其它恶性肿瘤中的表达 Tamn等[18]在对人类60种癌细胞株的研究中发现，c-IAP1在60种癌细胞株中均有表达，但c-IAP1在癌细胞株中的表达水平不同，c-IAP2在癌细胞株中的表达很局限，c-IAP2 mRNA在肾癌细胞株中广泛表达，而在卵巢、乳腺癌细胞株中几乎不表达。同时还发现，c-IAP1、c-IAP2在mRNA和蛋白水平上表达存在差异性。毕民平等[19]发现，肝癌组织中c-IAP2蛋白和mRNA的表达显著高于正常肝组织，且与肝癌组织的分化程度、临床分期、有无淋巴结转移有关(P＜0.05)。朱明玥等[20]发现，c-IAP1在宫颈癌中表达上调，且与宫颈癌的临床分期、淋巴结转移、肿瘤直径、肌层浸润有显著正相关性。王艳等[21]发现，c-IAP1、c-IAP2在急性白血病患者中过度表达，且二者与急性白血病的预后密切相关。

细胞凋亡受抑制是恶性肿瘤发生的一个重要机制，c-IAP1、c-IAP2在多种恶性肿瘤中存在高表达，但c-IAP1、c-IAP2在恶性肿瘤发生发展中的作用机制存在争议，且c-IAP1、c-IAP2在胃癌中的研究，国内尚未见报道。因此，有必要对c-IAP1、c-IAP2进一步研究，探讨其在胃癌发生发展中的可能机制。

3 Beclin-1与胃癌

3.1 Beclin-1的分子结构 Beclin-1是Liang等发现的一种分子量为60kDa的卷曲蛋白质，广泛表达于人类组织，它是自噬相关蛋白家族中的重要成员[22]。Beclin-1基因也称为BECN1基因，是哺乳动物参与自噬的一种特异性基因，定位于人类染色体17q21[23]。Beclin-1蛋白含有BH3、中央卷曲螺旋区、进化保守区三个结构域。Beclin-1既可以参与自噬体的形成，又可通过调节自噬活性促进肿瘤的发生、发展[24]。在对许多肿瘤的研究中发现，Beclin-1表达下调或缺失，因此，它又被认为是一种抑癌基因。

3.2 Beclin-1的生物学功能 自噬是细胞在营养物质缺乏、缺氧等应激条件下，自噬溶酶体降解胞质内大分子物质、长半衰期蛋白质、衰老和受损细胞器的过程[25]。正常状态下，自噬水平比较低，对于细胞维持正常的稳态具有重要作用。自噬作用引起的细胞死亡又称为“自噬性细胞死亡”，是不依赖caspase的Ⅱ型程序性细胞死亡[26]。Beclin-1调节自噬起始囊泡的形成，是自噬过程中不可缺少的基因。自噬过程中，自噬空泡的形成和空泡传送至溶酶体需要三磷酸肌醇蛋白激酶(PI3K)，Beclin-1能与PI3K形成复合物，进而促进细胞自噬的发生[27]。研究发现，Bcl-2家族中的抗凋亡蛋白成员Bcl-2、Bcl-xL和Mcl-l等含有BH3受体区域可与Beclin-1蛋白直接结合，抑制细胞自噬[28]。Beclin-1还可通过与抗紫外线相关基因的产物蛋白（UVRAG）形成复合体，能促进自噬体的成熟。

3.3 Beclin-1在胃癌和其他恶性肿瘤中的表达 Ding等[29]发现，通过构建的RNA质粒导入SGC7901细胞中沉默Beclin -1基因，肿瘤细胞增殖和血管生成拟态的形成受到抑制，提示自噬有助于肿瘤细胞的增殖和血管生成拟态的形成。Russell等[30]发现，Beclin-1基因在胃癌中的表达存在杂合性缺失，且与胃癌的组织分化程度、TNM分期、淋巴结转移等相关，组织分化程度越低、TNM分期越高，有淋巴结转移的Beclin-1蛋白的表达越低。Yu等[31]发现，Beclin-1 mRNA在胃癌组织中的表达高于正常胃黏膜组织，Beclin-1低表达与淋巴结转移和组织分化程度相关，可作为胃癌独立的预后因素。Furuya等[32]发现，Beclin-1 mRNA和蛋白在胃癌组织中表达下调，表明Beclin-1可能负调控胃癌的发生和发展。

Yang等[33]发现，Beclin-1在大肠癌中高表达，且与患者的性别、组织学分级、临床分期显著相关(P＜0.05)，Beclin -1可作为大肠癌患者独立的预后因素。Won等[34]发现，Beclin -1在肺癌中的表达显著下调，且与肿瘤的大小和肿瘤的分期呈负相关。Giatromanolaki等[35]发现，Beclin-1在子宫内膜癌中高表达，且与高肿瘤分级、高肌层浸润有关，Beclin-1不能作为子宫内膜癌患者独立的预后因素。Miracco等[36]发现，Beclin-1 mRNA和蛋白在原发性脑肿瘤组织中表达明显下调。Kabeya等[37]提出，在肿瘤发展的晚期阶段，肿瘤细胞可能通过利用自噬在低血管环境中生长。

自噬在癌症中的作用仍然是一个有争议的问题，有些研究者认为自噬可以抑制肿瘤的发生和发展，而其他研究者认为自噬可以促进肿瘤的发生和发展[38]。由于自噬与肿瘤的发生存在双重关系，因此，其在恶性肿瘤中的表达及其作用机制还有待于进一步研究。

4 小结与展望

细胞凋亡是程序性细胞死亡的一种重要形式，对维持机体正常生理平衡有着重要作用。c-IAP1、c-IAP2是IAPs

家族中的两个重要成员，在多种恶性肿瘤中存在高表达，其通过抑制细胞凋亡在肿瘤的发生发展中扮演重要的角色。Beclin-1是新发现的自噬相关基因，其主导的自噬性细胞死亡对于机体维持正常的功能具有重要作用，但它在肿瘤发生中的作用尚未完全明确。目前,国内关于c-IAP1、c-IAP2在胃癌中的研究尚未见报道，Beclin-1在胃癌中的表达情况存在争议， 深入研究c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌中的表达，探讨其在胃癌中的作用机制及其与胃癌发生发展的关系，将有助于胃癌的早期诊断和预后的判断，有可能为胃癌的临床靶向治疗提供新的思路。

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