谷胱甘肽S-转移酶P1 基因甲基化在前列腺癌发生、诊治和预后预测中的作用研究进展

朱勇，杨德林

昆明医科大学第二附属医院泌尿外科，昆明650101

前列腺癌是全球第四大常见肿瘤，男性第二大肿瘤，仅排于肺癌之后，在男性肿瘤相关死亡例数中排第五位［1］。近些年来，我国前列腺癌发病率呈现急剧上升的趋势，2015 年前列腺癌占中国男性恶性肿瘤发病率的第6 位，位居男性恶性肿瘤死亡率的第10位［2］，这严重威胁着中老年男性的健康。因此，早期诊断、早期治疗对于提高前列腺癌患者的生存率和生活质量尤为重要。目前，前列腺癌筛查主要依靠前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA），但PSA特异性较低［3］，诊断还需前列腺穿刺活检。作为有创检查，前列腺穿刺活检并发症进一步加剧了患者的痛苦，因此，寻找更具特异性的肿瘤标志物作为筛查前列腺癌的工具尤为重要。DNA 甲基化作为一种表观遗传修饰，是一种重要的表观遗传沉默机制，人类基因组中胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸（cytidine-phosphatte-guanonine，CpG）位点的甲基化由许多DNA 甲基转移酶（DNMT）维持，在转座因子沉默、防御病毒序列和某些基因的转录抑制方面具重要作用。这类富含CpG二核苷酸的区域称为CpG岛，在进化过程中相对保守，通常不会发生甲基化。研究［4-5］显示，当CpG 岛发生甲基化时，会导致稳定的可遗传转录沉默，促进肿瘤的发生。谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferases，GSTs）是一个酶家族，可催化多种亲电物质的细胞内解毒，包括许多外源物质和致癌物质，其中谷胱甘肽S-转移酶P1（glutathione S-transferase P1，GSTP1）分布最广泛。研究显示，GSTP1 基因启动子区CpG 岛的高甲基化常常导致基因的转录抑制，进而引起基因沉默，从而促进胰腺癌［6］、肝癌［7］、食管癌［8］、乳腺癌［9］、直肠癌［10］等肿瘤的发生发展。此外，GSTP1 基因甲基化检测还能用作前列腺癌的早期诊断、治疗靶点及判断预后，在前列腺癌中应用前景十分广阔。现将GSTP1 基因甲基化在前列腺癌发生、诊治及预后预测中的作用研究进展综述如下。

1 GSTP1基因甲基化在前列腺癌发生中的作用

GSTP1 基因甲基化与前列腺癌的发生密切相关。GSPT1 基因位于11 号染色体q13 区域，属于GSTs 超家族，该基因上游启动子区存在CpG 岛，所编码的蛋白通过对氧化剂及致癌因子等的代谢，起到对DNA 的解毒及保护作用，进而抑制肿瘤的发生［11］。研究［12］发现，GSTs 可通过将化学反应性亲电试剂与谷胱甘肽结合，参与保护DNA 免受致癌物和活性氧物中的亲电代谢物的影响。BOSTWICK等［13］发现，前列腺癌从良性前列腺上皮到高级别上皮内瘤变到前列腺癌，GSTs 的表达持续性降低。LEE等［14］发现人类前列腺癌的发生伴随着GSTP1 基因启动子序列的高甲基化，GSTP1 基因表达的显著降低，而正常的前列腺组织以及良性增生的前列腺组织中并未发现这种现象，GSTP1 基因上游启动子区CpG岛的超甲基化，导致GSTP1基因的转录失活，从而导致了前列腺癌的发生。宋旭等［15］通过对42 对前列腺癌组织和前列腺良性增生组织中GSTP1 进行分析，发现GSTP1 在良性前列腺增生组织中呈高表达，相反，在前列腺癌组织中表达较低，并随着分化的降低，表达水平也随之下降。刑红宇等［16］通过体外培养前列腺肿瘤细胞，纳米siRNA 技术沉默DNA 甲基转移酶1，从而抑制DNA 甲基转移酶1 对GSTP1 的高甲基化作用，进一步起到抑制肿瘤的发生的作用。另外，也有研究［17］表明，前列腺癌的发生与GSTP1变异有关。GSTP1基因甲基化使得其所编码的保护性蛋白含量降低，进而促进肿瘤的发生，揭示了GSTP1 基因甲基化与前列腺癌发生密切相关，为前列腺癌的诊疗提供了新思路。

2 GSTP1基因甲基化在前列腺癌诊断中的应用

GSTP1基因甲基化在前列腺癌的诊断中有重要作用。GSTP1基因甲基化在前列腺癌组织和非前列腺癌组织中的表达具有显著差异，可联合其他生物标志物来提高前列腺癌诊断的特异性和敏感性，这是目前主要的研究方向。彭文忠等［18］通过相关研究表明，单独GSTP1 基因甲基化诊断前列腺癌的特异度和敏感度分别为77. 5%、85. 0%，前列腺癌基因3联合GSTP1 基因甲基化诊断前列腺癌的特异度和敏感度分别为90. 0%、95. 0%，GSTP1 基因甲基化联合前列腺癌基因3检测可提高前列腺癌诊断的特异度和敏感度，更有利于前列腺癌的诊断。FIANO等［19］通过相关研究表明，第一次和第二次阴性活检中的GSTP1 基因甲基化与最终取样中的癌症检测风险相关，GSTP1 基因甲基化没有随着时间的推移而出现改变，并且可以用来预测漏诊的癌症，提高前列腺癌的诊断率。研究［20-21］显示，DNA 甲基化易于收集、表达稳定、灵敏度较高、检测快、成本低，已成为临床检测的潜在候选标志物，但需结合其他特异性甲基化标志物进行严格评估。GUO 等［22］选取了14 个与前列腺癌有关的生物标志物，包括GSTP1，并用之组成了一个由14 个生物标志物组成的面板模型，用来检测有临床意义的前列腺癌，发现该面板相对于PSA 和Gleason 评分能够更准确的识别出需要治疗的高危前列腺癌患者和能够行主动监测的低危前列腺癌患者，且还能更准确的对Gleason评分为6 和7 的患者进行危险分层。梁凯歌等［23］通过对GSTP1 进行验证分析发现，前列腺肿瘤组织和正常对照组织中GSTP1 表达具有差异性，表明GSTP1 可作为前列腺肿瘤诊断的潜在生物标志物，这与其他研究结果相符［24］。

3 GSTP1基因甲基化在前列腺癌治疗中的应用

目前，前列腺癌的治疗方式主要有手术、化疗、放疗、内分泌治疗以及局部治疗等［25］。此外，GSTP1基因甲基化也可作为前列腺癌治疗的潜在靶点。刑红宇等［26］通过用不同浓度的磷脂皮素处理在体外培养的前列腺癌细胞，48 h 后检测前列腺癌细胞的抑制情况、GSTP1 的启动子区域甲基化的变化情况以及GSTP1 基因的表达情况，发现肿瘤细胞增殖受到抑制，GSTP1甲基化程度减弱，GSTP1基因表达水平提高，差异均具有统计学意义。常琳等［27］用一定剂量的三氧化二砷和比卡鲁胺处理裸鼠的前列腺癌细胞移植瘤，发现三氧化二砷组和三氧化二砷+ 比卡鲁胺组出现GSTP1 mRNA 和蛋白质的表达水平得到一定程度上恢复，并且出现基因去甲基化，而在空白对照组和比卡鲁胺组中没有观察到这种变化，表明一定剂量的三氧化二砷能过GSTP1 基因去甲基化抑制前列腺癌细胞的增殖。相关体外研究［28］表明，虾青素可以使GSTP1 中高甲基化的CpG 位点去甲基化，并重新激活GSTP1 在人前列腺癌细胞中的mRNA 表达水平，促进染色体结构的稳定性。还有相关研究［29］表明，GSTP1 上调减弱了肿瘤生长。以上研究表明，通过GSTP1 去甲基化使其基因抑制肿瘤细胞的增殖，GSTP1 有望成为前列腺癌的治疗靶点，给前列腺癌患者带来福音，但相关研究较少，进一步深入研究可能会有更重要的发现。

4 GSTP1 基因甲基化在前列腺癌分期、分级和预后预测中的作用

GSTP1 基因甲基化与前列腺癌的分期、分级有关。BAKAVICIUS 等［30］收集了1 056 例接受前列腺癌根治术治疗的初治前列腺癌患者的尿液标本，对GSTP1、RASSF1 和RARB 进行定量甲基化分析，用以分析术后前列腺癌分期、分级的变化，发现20. 3%的患者出现分期的变化，27. 2% 的患者出现分级的变化，高达39. 0% 的患者出现分期或分级的变化，表明PSA检测与尿液中三个基因甲基化分析相结合是病理分期和分级进展的重要预测因子。此外也有相关研究［13］表明，GSTP1与前列腺癌Gleason 评分之间没有明显的联系，这可能与纳入的标本数量较少有关。

邵卫等［11］发现，前列腺癌复发组GSTP1 基因表达量显著下调，且该基因启动子区的5 个CpG 位点的甲基化水平均升高，与对照组相比，差异具有统计学意义，表明CSTP1 基因及甲基化程度可以作为前列腺癌复发的潜在预测生物标志物，这与以往的研究相符合。ZAVRIDOU 等［31］对循环肿瘤细胞（CTC）和血浆衍生的外泌体中的基因表达和DNA 甲基化标志物进行了直接比较研究，并且用之来预测去势抵抗性前列腺癌的预后，发现GSTP1 在CTC 和外泌体中均被甲基化，GSTP1 在CTC 和外泌体中的甲基化均与去势抵抗性前列腺癌的总体生存率有关。也有研究［32］表明，在接受一线多西紫杉醇治疗的转移性去势抵抗性前列腺癌患者中，游离血清GSTP1 DNA 是一种强有力的早期反应和预后生物标志物。GSTP1 表达水平降低，分解还原4-羟基壬烯醛（4-HNE）能力降低，致4-HNE 表达水平升高，通过雄激素受体表达的旁路途径造成了前列腺肿瘤细胞增殖及激素逃逸的发生，使患者更易发展为去势抵抗性前列腺癌，预后较差。这表明GSTP1 基因高甲基化与前列腺癌的复发有关，影响预后，与其他血清标志物联合可以预测前列腺癌患者的总体生存率。

综上所述，GSTP1 基因甲基化与前列腺癌的发生密切相关，在前列腺癌中稳定表达，最终使得GSTP1成为前列腺癌潜在诊治靶点。GSTP1基因甲基化使GSTP1 基因表达缺失，以至于不能对氧化剂和致癌因子进行代谢，进一步导致肿瘤的发生。GSTP1基因甲基化联合其他血清学标志物检测前列腺癌有较高的敏感性及特异性，且甲基化检测较稳定，使之成为潜在的诊断靶点。在预测分期、分级方面，不同的研究结果不同，需进一步深入研究。在治疗方面，通过使去甲基化抑制肿瘤，使之成为行之有效的治疗靶点。此外，GSTP1 还与前列腺癌的复发和总体生存率有关。目前GSTP1与前列腺癌的发生机制已经比较明确，现阶段研究主要侧重于肿瘤的早期诊断，GSTP1 基因甲基化联合其他生物标志物将对PSA筛查前列腺癌的低灵敏度和特异度进行补充。随着研究的深入，GSTP1 基因位点甲基化在前列腺癌的诊断、治疗及预后等方面的运用将越来越广阔。