TOPK 与部分常见恶性肿瘤关系的研究进展*

2019-12-22陈军梅

微循环学杂志 2019年4期

高志陈军梅陈迪林萱,#

TOPK (T-Lymphokine-activated Killer Cell-Originated Protein Kinase)起源于杀伤性T细胞，受淋巴因子激活，是丝裂原活化蛋白激酶(MAPKK)家族中的一种丝氨酸苏氨酸蛋白激酶；TOPK基因克隆于2000年。生理情况下TOPK仅在睾丸和胸腺中表达，调节生殖细胞成熟和免疫细胞激活；其它正常组织中几乎不表达或低表达[1,2]。但其被发现开始，即有许多研究报道TOPK在多种恶性肿瘤，如肺癌、乳腺癌、肝癌、宫颈癌、淋巴瘤、肠癌、血液系统恶性肿瘤、食管癌组织中高表达，或在癌细胞有丝分裂中不可或缺[3]。近几年又有报道TOPK高表达结肠癌患者预后较差[4]；TOPK表达水平还与肺癌的预后密切相关[5]，而抑制TOPK活性可能治疗人类癌症[6]。表明TOPK与恶性肿瘤发生、发展、临床治疗和预后的关系已受到广泛关注和研究。本文初步综述TOPK与部分恶性肿瘤发生、发展的研究进展。

1 TOPK与呼吸系统恶性肿瘤

呼吸系统肿瘤以肺癌发生率最高，为国人肿瘤之最，其恶性程度极高，且发生率逐年升高，其中非小细胞肺癌(NSCLC)最为常见，约占所有肺癌的80%左右[7]。NSCLC发病早期多无症状，发现时已失去最佳手术治疗时机，因而预后较差，死亡率较高。学界公认NSCLC的发病与以下因素相关[8]:(1)细胞异质性；(2)吸烟、工作环境、生活方式等，其中吸烟最明显；(3)抑癌基因及原癌基因活性改变；(4)细胞微环镜改变，包括持续性损伤、慢性炎症、缺氧、酸性状态等。近年来的研究[9,10]表明NSCLC细胞中TOPK呈高表达，下调两种肺癌细胞(GLC-82，A549)TOPK，其癌细胞转移、分裂增殖与存活明显被抑制，机制可能是TOPK调节了有关细胞信号通路如Ki-67(一种增殖细胞相关核抗原)、p53(人体抑癌基因)。进一步研究发现，TOPK与Ki-67、p53在NSCLC中的表达呈正相关，且对患者的预后有一定影响，降低患者的远期生存率。但关于TOPK 与 Ki-67、p53作用的机制不详，推测 TOPK的高表达可能具有促进NSCLC细胞增殖，进而引起Ki-67 蛋白的高表达；而TOPK与野生型p53作用，则能抑制NSCLC细胞凋亡，促进NSCLC增殖[11]。

2 TOPK与生殖系统恶性肿瘤

2.1 乳腺癌

目前，我国乳腺癌发病率与欧美国家相比相对较低，但增长速度却居于世界首位。乳腺癌的具体发病机制尚不清楚，可能与遗传因素、基因变异、自身免疫性、激素水平等有关[12]。乳腺癌危险因素包括雌激素水平、环境因素、辐射、年龄(24岁以下发病率较低，50—54岁为发病高峰，54岁以后逐渐下降[13])、心理、服药史、生物因素等[14]。张潇等[15]于2007年检测分析了正常乳腺组织和20多种肿瘤组织，其中包括乳腺癌组织中TOPK的表达情况，发现正常乳腺中无TOPK表达，而乳腺癌组织中TOPK呈强阳性表达，但其能否作为鉴别癌与非癌的新型指标，还需进一步研究。该作者进一步就TOPK在癌细胞的定位观察，发现TOPK主要表达于乳腺腺上皮，而在肌上皮不表达，具体分子机制虽不清楚，但至少明确了TOPK在肿瘤细胞的定位，这对于乳腺癌标志物的研究具有一定意义。

2.2 宫颈癌

宫颈癌是女性最常见的肿瘤之一，发病率和致死率均很高，并呈现年轻化趋势[16]。宫颈癌的发病机制主要包括：(1)人乳头瘤病毒(HPV)感染；(2)微小核糖核酸的表达；(3)端粒酶、转化生长因子的作用；(4)过早性生活、多次流产、多个性伴侣、吸烟、配偶包皮过长等[17,18]。张伟[19]报道，TOPK在宫颈癌组织中的表达大约是非宫颈癌组织中的5倍，主要表达于宫颈癌细胞的胞浆和胞核，宫颈癌临床分期越高者，TOPK表达越高。该作者进一步观察分析表明TOPK表达水平与患者年龄、癌组织分化程度无相关性，但与癌症分期、癌细胞浸润转移密切相关；还与野生型p53在宫颈癌癌组织中的表达呈正相关。

3 TOPK与消化系统恶性肿瘤

3.1 结肠癌

结肠癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，大多数地区的发生率逐渐升高[20]。生活方式和环境改变、能量过多摄入、膳食纤维摄入减少、肠道菌群失调等都会促进结肠癌的发生[21,22]。TOPK与结肠癌关系的报道较多。Fukukawa等[23]的观察表明，部分结肠癌组织中存在TOPK的表达，且TOPK表达的病例的预后较无TOPK表达者差。还有研究发现，在结肠癌细胞中TOPK与细胞外调节蛋白2(ERK2)的表达存在正反馈，进而对结肠癌的发生起促进作用[24]。酪氨酸的专一性蛋白激酶(Src)活性可作为结肠癌患者预后的指标，肖娟娟[25]对TOPK与Src在结肠癌中作用的相关研究表明，TOPK与Src底物有相似的蛋白序列，Src是TOPK的上游激酶，在Y74、Y272位点对TOPK进行磷酸化，进而使TOPK活性、稳定性得到增强，加快结肠癌的发生。这可能为结肠癌的治疗带来新的思路。

3.2 肝癌

肝癌也是临床常见的消化系统恶性肿瘤之一，其侵袭性及恶性程度极高。遗传因子的改变一定程度上导致了肝癌的发生；脂肪肝、酒精肝、肝炎病毒感染也是肝癌发生的重要因素[26]。肝癌的发病原因在发达国家主要是丙型肝炎病毒(HCV)，发展中国家主要是乙型肝炎病毒(HBV)。陈放[27]通过Meta分析肝癌组织的DNA芯片发现，TOPK在肝癌细胞中强阳性表达，通过抑制或减弱有TOPK表达的肝癌细胞株，可以观察到此细胞株的生长增殖明显停滞；该作者分析指出PoLo 样激酶1(PLK1)与TOPK在肝癌细胞中存在共同定位，两者的互相作用可对肝癌细胞的分裂产生影响；TOPK受PLK1调控，进而对细胞周期蛋白B(CyclinB)的稳定性产生影响，通过对消减TOPK表达的肝癌细胞与高表达TOPK者对比发现，前者的细胞分裂时间明显缩短，其机制为TOPK被抑制后，CyclinB的稳定性降低，因而提示TOPK在肝癌细胞分裂周期中有重要作用；作者进一步分析发现TOPK能与周期蛋白依赖性激酶1/细胞周期蛋白B1(CDK1/CyclinB1)复合体作用，后者能使TOPK的苏氨酸-9(Thr-9)位点磷酸化，使CyclinB1的稳定性得到加强，导致细胞的分裂周期变长。据此认为，TOPK与肝癌细胞的增殖过程等密切相关。

3.3 胰腺癌

胰腺癌是恶性程度极高的肿瘤，起病早期不易被发现，发现时多已属于中晚期。胰腺癌的发病机制不明，可能与环境因素和遗传因素有关；吸烟、酗酒、患2型糖尿病慢性胰腺炎、体质指数(BMI)>35都可使胰腺癌发生风险增加[28]。基因突变、抑癌基因活性受抑、Toll 受体也是罹患胰腺癌的重要因素[29]。较早的研究[30]已证实，胰腺癌细胞中TOPK的强表达能促进胰腺癌的侵袭能力，而敲除TOPK明显降低这种侵袭能力；因为在高表达TOPK的胰腺癌组织中及远处转移的组织中同时存在基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)高表达，TOPK通过调节MMP-2、MMP-9的转录过程，加速MMP-2、MMP-9降解细胞外基质，从而促进胰腺癌癌细胞的转移与侵袭。癌基因(C-MYC)也是MMP-2、MMP-9转录过程的重要调节因子，在大多数胰腺癌细胞中呈阳性表达，TOPK可调节其稳定性，进而调节MMP-2、MMP-9的转录过程[31]，故认为TOPK可全链条调控胰腺癌细胞的侵袭、转移进程。这些研究结果也为分子靶向TOPK防治胰腺癌提供了一定的理论支持。

4 TOPK与神经系统恶性肿瘤

胶质瘤为起源于神经胶质细胞的肿瘤，世界卫生组织(WHO)将其分为Ⅰ-Ⅳ级，Ⅲ、Ⅳ级为恶性胶质瘤，占总胶质瘤的77.5%，近年来其发病率呈上升趋势[32]。Hayashi等[33]的研究表明低级别的胶质瘤TOPK表达为阴性或低表达，级别越高，其表达越强，高表达TOPK患者的生存时间较低表达患者缩短。该作者通过研究5种胶质瘤细胞(U-87mg、U-251、A-172、HS 683、U373细胞)后，发现在U-87mg、U-25细胞存在TOPK高表达，敲除TOPK，这两种细胞的生长及对替莫唑胺(TMZ)的敏感性受到抑制。TMZ是胶质瘤的一线化疗药，通过二甲基乙酰胺(DMA)甲基化诱导DNA损伤，进而起到抵抗肿瘤细胞的作用，6-氧-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)是DNA修复蛋白，其表达越高，TMZ对肿瘤的抵抗力也越高，可见MGMT能够预测胶质瘤患者对TMZ的敏感性。有研究[34]表明，TOPK高表达患者对TMZ治疗不敏感，其机制为TOPK激活HeLa细胞中的核因子κB(NF-κB)通路，促进MGMT表达，导致TMZ对胶质瘤细胞的抵抗。但前述的研究结果[33]中，U-87mg、U-25细胞并未检测到MGMT基因及MGMT蛋白，所以推测TOPK可能是通过其它机制促进TMZ 抵抗。TOPK对DNA修复的调节作用也可直接磷酸化H2AX(H2A是组蛋白家族的成员之一，HA2X是H2A的变体)，而阻断TOPK可使U-87mg和U-251细胞中磷酸化H2AX(γ-H2AX)的表达降低[35]。因此认为，TOPK可能成为胶质瘤患者预后判断及治疗监测的标志物。