前列腺癌DNA甲基化的研究进展

崔 涛，云志中，马可为，乔建坤，刘 杰，黄翔华

(1.内蒙古医科大学研究生学院，内蒙古 呼和浩特 010000；2.内蒙古自治区人民医院泌尿外科，内蒙古 呼和浩特 010000)

前列腺癌是男性最常见的癌症之一，其发病机制非常复杂。有研究发现，表观遗传机制对于前列腺癌的形成非常重要[1]。DNA结构的表观遗传调控机制是在不改变DNA序列的基础上，通过DNA复制后修饰及与DNA相关蛋白质翻译后修饰来发挥作用。表观遗传机制是一个可逆的过程，是前列腺癌中最具特征性的改变，其可导致基因组不稳定和错误表达的出现。表观遗传机制在前列腺癌的发生发展中具有重要作用，目前已发现全基因组和特定基因的甲基化水平及组蛋白修饰与前列腺癌的发生发展有关[1]。

DNA甲基化是目前研究最深入的表观遗传机制之一，可分为DNA低甲基化及DNA高甲基化，两者均可在不同程度影响基因的表达[2]。基因启动子区域的高甲基化会抑制相应基因的表达，而低甲基化则会促进基因的表达。与正常细胞相比，癌细胞的DNA甲基化模式发生了改变，表现为全基因组的广泛低甲基化[3]，可导致染色体的稳定性下降。另有研究显示，各种肿瘤抑制基因的启动子在癌症中呈高甲基化，从而导致相应的蛋白表达减少[4]。这两种异常甲基化的机制相互关联，某些基因的高甲基化先于反转录转座子的低甲基化[5]。这两种因素共同影响肿瘤的发生、发展、侵袭和转移。本文从DNA高甲基化与低甲基化两个方面阐述有关前列腺癌表观遗传机制，以期为该病临床治疗提供参考。

1 DNA高甲基化

DNA高甲基化是前列腺癌等人类癌症中最常见的表观遗传修饰之一，其特征为基因启动子中CpG岛的高甲基化，启动子区域高甲基化的基因参与了细胞的增殖、迁移和侵袭，也参与激素应答、DNA的修复及转录调控等多种过程。抑癌基因启动子区域的高甲基化抑制了基因的转录，从而导致前列腺癌的发生[6]。DNA的高甲基化伴随肿瘤形成的全过程。已有研究证明，前列腺癌中存在一定数量的高甲基化基因[7-8]。研究较多的基因包括与激素应答相关的视黄酸受体β(retinoic acid receptor beta,RARβ)基因、参与DNA修复的谷胱甘肽S-转移酶P1(glutathione S-transferase Pi 1,GSTP1)基因及参与细胞周期调控的Ras相关域家族1(Ras association domain family 1,RASSF1)基因。此外，在参与各种生物学过程的抑癌基因中大多都有DNA高甲基化的证据。

1.1 RARβ 基因

RARβ基因编码视黄酸受体，该受体是一种核受体，可被维甲酸激活发挥作用，其在多种人类肿瘤中具有肿瘤抑制的功能[9]。在肝癌及肝硬化组织中RARβ基因的表达明显降低[10]，在大肠癌组织中RARβ基因的表达明显低于癌旁组织，且其低表达与患者预后不良有关[11]。研究表明，前列腺癌患者RARβ基因的甲基化水平显著高于非癌症对照组，RARβ基因的高甲基化可能会导致该基因表达改变，从而影响前列腺癌的进展[12]。

1.2 GSTP1基因

GSTP1由GSTP1基因编码，可防止细胞遭受氧化应激和化学攻击。GSTP1参与遗传毒性相关化合物的代谢[13]，且其在癌细胞的增殖及凋亡中也发挥重要作用[14]。GSTP1基因是最早被发现的前列腺癌高甲基化基因之一。研究表明，前列腺癌组织中GSTP1基因甲基化水平显著高于癌旁组织及正常前列腺组织[15]，且在前列腺癌发展的各个阶段都能发现GSTP1基因的高甲基化，包括前列腺癌的早期阶段[16]，这可能有助于前列腺癌的早期诊断。GSTP1基因甲基化不仅能在血液中检测到，也可以在尿液中检测到。一项研究表明，87%的前列腺癌患者尿液中检测出GSTP1基因的高甲基化，且首次活检为良性前列腺增生，但GSTP1基因呈高甲基化的患者前列腺癌的发生风险显著增加[17]。因此，尿液GSTP1基因的甲基化检测可用于鉴别早期前列腺癌与前列腺增生。此外，28%～32%的转移性前列腺癌患者的血液中存在GSTP1基因的高甲基化[18]，而去势抵抗性前列腺癌患者的血液中GSTP1基因的甲基化水平与患者的预后有关[19]。

1.3 RASSF1基因

RASSF1基因是一个潜在的肿瘤控制基因，其能够调控细胞周期，并与细胞的黏附、运动和凋亡有关。该基因启动子区域的高甲基化与多种癌症(如卵巢癌、肝癌、肺癌)的发生有关，这些癌组织中RASSF1启动子区域甲基化水平明显高于良性组织[20-22]。一项荟萃分析显示， RASSF1启动子区域高甲基化与前列腺癌风险的增加显著相关[23]。另有研究表明，53%的前列腺癌患者RASSF1启动子区域的高甲基化与前列腺特异性抗原水平升高有关[24]。此外，在前列腺癌患者尿液中可检测到RASSF1甲基化，且其甲基化程度高于良性前列腺增生患者，但其是否可作为肿瘤标记物仍待进一步研究[25]。

1.4 E-钙黏素(E-cadherin,CDH1)

前列腺癌的迁移和侵袭与CDH1基因启动子区域的高甲基化有关。CDH1能够维持上皮细胞的完整性，在细胞黏附中发挥重要作用。有研究发现，CDH1表达受到抑制与肿瘤的发生有关[26]。后续研究发现，CDH1高甲基化可使上皮细胞钙黏蛋白的表达降低，导致细胞黏附功能障碍，并可使上皮细胞向间充质转化，促进肿瘤转化和转移[27-28]。在前列腺癌中肿瘤组织CDH1甲基化水平显著高于癌旁组织，其甲基化水平与Gleason评分呈正相关[29]。

1.5 CD44

CD44是一种跨膜受体，其在细胞黏附、细胞间相互作用和细胞迁移中发挥重要作用[30]。研究发现，CD44的表达水平与多种癌症的转移及预后密切相关。CD44与胰腺癌的远处转移及恶性程度有关[31]。CD44基因的高甲基化可促进前列腺癌的发生发展，研究表明约78%的前列腺癌患者存在CD44基因高甲基化[32]。此外，CD44基因启动子高甲基化是非前列腺恶性肿瘤上皮细胞向间充质转化的特征[33]。

1.6 腺瘤性结肠息肉(adenomatous polyposis coli,APC)基因

APC基因编码APC蛋白，参与调节多种细胞过程，包括细胞的分裂、迁移、黏附和分化，其启动子区域高甲基化与胃癌[34]、膀胱癌[35]及乳腺癌[36]等多种癌症的发生有关。APC基因启动子高甲基化与高级别和晚期前列腺癌有关[37]。还有研究发现，前列腺癌组织中APC基因启动子甲基化水平高于癌旁组织及前列腺增生组织[38]。

2 DNA低甲基化

前列腺癌组织中虽然存在一些基因启动子区域的高甲基化，但在其基因组内却是广泛低甲基化[39]。这些低甲基化主要发生在DNA的重复序列中，在癌症中DNA低甲基化的机制尚未明确。目前已有研究证实，DNA低甲基化可降低基因组的稳定性，同时也可降低染色体稳定性并激活原癌基因[40]。

2.1 长散布核元件-1(long interspersed nuclear element-1,LINE-1)

LINE-1是人类基因组中的重复序列，能够维持基因组的稳定性，其甲基化程度常与全基因组甲基化程度有关。目前已在多种癌症中发现LINE-1呈低甲基化状态，并与癌症患者的预后有关。LINE-1在正常组织中通常为高甲基化，但在前列腺癌组织中呈低甲基化状态[41]，且在晚期前列腺癌中这一现象更为明显[42]。

2.2 其他相关基因

尿激酶型纤维蛋白溶酶原激活因子(urokinase-type plasminogen activator,uPA)在组织降解、细胞迁移、血管生成、肿瘤侵袭及转移等过程中发挥重要作用。已有研究证实,uPA在癌症中的高表达是由其启动子区域低甲基化所致[43]。有研究表明，uPA基因的高表达与前列腺癌的侵袭、转移及患者预后不良有关[44]。乙酰肝素酶(heparanase，HPSE)是一种内切β-D-葡萄糖醛酸酶，参与细胞外基质的降解过程，其基因的表达下调可以抑制肿瘤的生长，目前已在多种癌症中发现HPSE基因的高表达[45]。有研究证实，前列腺癌中HPSE基因的高表达是由其启动子区域低甲基化所致[46]。细胞色素P450 1B1(cytochrome P450 family 1 subfamily B member 1,CYP1B1)由CYP1基因家族成员CYP1B1基因编码，是参与雌激素代谢和潜在致癌物活化的主要酶之一。CYP1B1在前列腺癌组织中的表达高于前列腺增生组织，其高表达被证实是由该基因启动子区域低甲基化所致[47]，且在膀胱癌组织中也发现CYP1B1表达显著高于正常组织[48]。

3 总结与展望

目前已发现多种基因的异常甲基化与前列腺癌相关，这些基因几乎覆盖了前列腺癌发生发展的全过程。由于DNA甲基化的可逆性，使其可能成为前列腺癌治疗的潜在靶点，为前列腺癌的治疗提供全新的方向。近年来，随着医疗器械的不断改进，检测尿液中DNA甲基化作为前列腺癌生物标记物有巨大的发展潜力。随着前列腺癌DNA甲基化研究的不断深入，前列腺癌的发生发展过程也会逐渐清晰，可为其临床诊疗提供全新的思路。