口腔鳞状细胞癌发生、发展过程中细胞周期调控因子的研究进展

侯泽宇， 唐金茹， 李龙江

（口腔疾病研究国家重点实验室，国家口腔疾病临床医学研究中心，四川大学华西口腔医院头颈肿瘤外科，四川 成都 610041）

口腔鳞状细胞癌 （OSCC） 是口腔颌面部最常见的恶性肿瘤，占比约80%[1]。肿瘤的发生和发展是多因素、多基因共同影响的复杂过程。OSCC的病因包括咀嚼槟榔、吸烟、饮酒和人乳头瘤病毒（human papilloma virus, HPV） 感染等，各种致癌因素的积累影响细胞周期[1]。正常情况下细胞周期调控因子相互作用、相互制约并保持动态平衡，若平衡打破，细胞可能发生异常增殖，进而促进肿瘤的发生[2]。了解细胞周期调控因子在OSCC发生、发展中的作用机制，可为OSCC早期诊断和开发靶向治疗的潜在生物标志物提供依据。

1 细胞周期调控因子的概述

细胞周期是细胞复制并分裂的过程。细胞分裂由细胞周期检查点监测，典型检查点包括细胞周期蛋白 （cyclin） 和细胞周期蛋白依赖性激酶 （cyclin dependent kinase, CDK），它们共同组成cyclin-CDK复合物，其中cyclin起调节作用，CDK作为催化剂，共同正向调节细胞周期进程。这些复合物被细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 （cyclin-dependent kinase inhibitor, CDKI） 抑制，从而负向调控细胞周期。

2 cyclin-CDK复合物在OSCC发生、发展中的作用及表达

cyclin-CDK复合物由cyclin和CDK组成，细胞周期的进程由cyclin-CDK复合物连续地激活和失活控制。目前已鉴定出2组CDK，一组是调节细胞周期进程的CDK （CDK1-4、CDK6），另一组是通过RNA聚合酶Ⅱ （RNA polymerase Ⅱ, RNAPⅡ） 调节基因转录的CDK （CDK7-9、CDK12）。

2.1 CDK1

CDK1与细胞周期蛋白B1 （cyclin B1） 结合，形成成熟促进因子 （maturation promoting factor, MPF），使细胞周期从G2期进展到M期，若此过程中MPF表达异常，可能导致细胞生长失控。在预后方面，石静等[3]发现，OSCC中，CDK1的表达与肿瘤复发和淋巴结转移显著相关。

2.2 CDK2

CDK2与细胞周期蛋白E （cyclin E）、细胞周期蛋白A （cyclin A） 结合，通过磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白 （retinoblastoma protein, pRb） 和E2F转录因子 （E2F transcription factor） 参与细胞周期调控。CDK2在OSCC中表达增强，使细胞快速进入S期。Mihara等[4]发现，OSCC中CDK2表达与肿瘤淋巴结转移、肿瘤分化、肿瘤侵袭方式及患者较短的生存期相关。

2.3 CDK4/6

CDK4/6与细胞周期蛋白D1 （cyclin D1） 结合成CDK4/CDK6/cyclin D1复合物，使pRb失活并释放E2F，促进G1/S期转化。研究[5]发现，CDK4/6在OSCC中过表达，CDK4的过度表达在口腔白斑和OSCC中均很明显，CDK4可能是OSCC发展的早期信号。

非编码RNA分子通过调控mRNA参与了CDK4/6的表达。研究[6]表明，miR-198直接作用于 CDK4，miR-504过表达直接作用于 CDK6[7]，抑制OSCC增殖、迁移和侵袭。细胞内蛋白和因子也通过调节CDK4/6参与OSCC增殖，PI3K/Akt通路中，FOXO3a （forkhead box O3） 在OSCC中低表达，而FOXO3a的激活抑制CDK4/6和cyclin D1表达，进而诱导G1期停滞和细胞凋亡，抑制肿瘤发展[8]。随着CDK4/6调控机制研究的深入，CDK4/6抑制剂已在多类肿瘤治疗中应用。但相关药物如帕博西尼 （palbociclib） 对HPV阴性OSCC的疗效有限，且长期用药后存在复发、耐药的情况；CDK4/6抑制剂与PI3K通路抑制剂、EGFR抑制剂、MEK抑制剂联合使用，疗效更为显著[9]。

2.4 CDK7-9、CDK12

CDK7-9、CDK12通过RNAPⅡ来调节基因转录。CDK7-9、CDK12的异常在多种肿瘤中已被证实[10]。Jiang等[11]发现大部分OSCC样本中CDK7的表达显著升高，其异常高表达与肿瘤的T分期相关，还与患者较低的无病生存率和总体生存率相关。目前，在OSCC中尚无CDK8、CDK9和CDK12的相关研究。

3 CDKI在OSCC发生、发展中的作用及表达

CDKI因其破坏细胞增殖的能力而被归类为抑癌基因[2]。基于其结构和功能特性，CDKI被分为2类：广谱的CIP/KIP（cyclin inhibition protein/kinase inhibition protein）家族细胞周期蛋白激酶抑制剂和特异性抑制cyclin D-CDK4/CDK6活性的INK4（inhibitor of CDK4） 家族蛋白。CIP/KIP主要包括 p21、p27、p57 等，INK4 主要包括 p15、p16、p18和 p19。

3.1 p21与p53

p21基因位于p53基因下游6p21.2，属于广谱的CIP/KIP。p21蛋白可与CDK特异性结合从而抑制多种cyclin-CDK复合物的活性，包括cyclin DCDK4、cyclin E-CDK2等，阻止细胞通过 G1/S期检查点引发细胞凋亡，进而负向调控细胞周期。

p53作为抑癌基因，定位于17p13.1，可分为野生型和突变型。野生型可通过充当多个基因的转录因子控制细胞周期，诱导p21的转录调节。突变型与野生型结合形成稳定的四聚体，使野生型丧失正常功能，激活下游靶基因的转录，诱导细胞进入G1期，阻断细胞凋亡及分化，促进癌症的发展。p21与p53两者共同构成细胞周期G1检查点。当细胞受到损伤后，野生型p53作用于p21使其迅速表达，阻止细胞通过G1/S期检查点，减少受损DNA的积累。

有研究[12]发现，在OSCC中，p21依赖p53途径发挥作用。Qiu等[13]发现，FK506结合蛋白11可以通过p53/p21/p27调节G2/M期和细胞凋亡来促进OSCC增殖。也有学者[14]认为，p21与p53在OSCC中的表达无相关，目前有关p21独立于p53发挥作用的研究较少。多项研究[12-14]中，p21在大部分OSCC中呈阳性表达。Baghaei等[15]研究了口腔扁平苔藓 （oral lichen planus， OLP）、OSCC和口腔上皮异常增生 （oral epithelial hyperplasia， OEH） 中p21的表达，发现 OEH、OLP、OSCC中p21阳性细胞的平均百分比逐步升高，认为其表达可能与潜在致癌转化有关。p21的预后意义仍存在争议，有学者[16]认为，p21的表达与OSCC较差的预后和肿瘤侵袭性有关。也有学者[17]发现，虽然p21在大部分OSCC中呈阳性表达，但其与患者生存率无关，其表达与肿瘤大小呈负相关。p21在OSCC中的抑癌作用有待进一步研究。

3.2 p27

p27主要抑制cyclin E-CDK2和cyclin D-CDK4等G1期复合体，在G0/G1期和G1/S期的转化调节中起重要作用。有关p27调控OSCC发生、发展的机制研究较少。p27的预后意义仍存在争议，有学者[18]通过癌症基因图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库进行分析，发现p27突变与OSCC总生存率无关。也有研究[16]表明，p27的表达与OSCC的5年生存率呈较弱负相关。

3.3 p16

p16是INK4家族中CDK4的负调控因子。p16通过p16-CDK4/6-cyclin D-pRb进行负性调控。p16在OSCC中存在较高过表达[19]，p16的表达已被提议为恶性口腔黏膜发育不良的生物标志物。然而，有研究[20]表明，p16的特异性表达作为OSCC的恶性标志物并不可靠。但是在HPV阳性患者中，p16似乎是可靠的恶性标志物，多项研究[19-21]发现，HPV相关OSCC中发生了p16表达上调。然而Ni等[20]在一项研究中发现，在中国，与HPV相关的OSCC的患病率较低，缺乏相关研究，因此与HPV感染相关的p16高表达尚不能作为OSCC的标志物。

在预后判断中，OSCC中p16的表达对生存率的影响尚不明确。研究[21]证实，复发性肿瘤中p16的表达下调是非复发性肿瘤的5倍，p16表达缺失的复发病例多预后不良，患者生存率低。还有研究[22]认为，Trop2+/p16-是一种有价值的预后标志物，Trop2促进OSCC细胞内钙的释放，抑制p16表达并诱导S期，提示预后不良。

3.4 p15、p18和 p19

INK4家族的其他分子还包括p15、p18及p19。p15特异性抑制CDK4激酶的活性，负调节细胞周期。p18与CDK4/6特异性结合，限制细胞通过G1/S期检查点。p19是p53的上游基因，通过p19-MDM2-p53途径，使细胞周期于G1/S期停滞或直接诱导细胞凋亡。有研究[23]发现，p16的特异性缺失和p19保留增强了侵袭性OSCC的发展。目前在OSCC中，p15、p18及p19的相关研究较少。

综上所述，细胞周期的调控网络中任一环节出现异常，均可能导致细胞生长失控、凋亡异常，促进OSCC的发生。目前的研究主要针对的是OSCC中CDK、cyclin、CDKI的表达情况，缺乏针对其信号通路等具体调节机制的研究。深入了解细胞周期调节相关分子在OSCC发生、发展过程中的功能及调控机制，将有助于为OSCC的早期基因筛查、靶向治疗及预后的监测提供新的临床辅助性诊断方法，是未来研究的方向。