Livin在癌前病变中的研究进展

发表时间:2012-7-31   来源:《中外健康文摘》2012年第15期供稿   作者:徐基祥 熊霞
[导读] 癌前病变(precancerosis)是一类比正常上皮组织更易发生癌变的疾病。

徐基祥 熊霞(泸州医学院附属医院皮肤科  四川泸州  646000)
        癌前病变(precancerosis)是一类比正常上皮组织更易发生癌变的疾病。细胞凋亡(apoptosis)是由多种因子介导的程序性细胞死亡,对机体或组织维持内环境的稳定和生物体的生长发育、生命周期、衰老死亡都有着重要的作用。凋亡抑制是肿瘤发生的重要因素,凋亡通路的紊乱、促凋亡因子的抑制、凋亡抑制因子过表达以及凋亡基因的表达失控等都会导致肿瘤的发生、发展。凋亡抑制蛋白IAPs(inhibitor of apoptosis protein,IAP)是一类重要的抗细胞凋亡因子。Livin是IAPs家族中的成员,因其在肿瘤组织中的特异性高表达,近年来对Livin的研究不断增多,现对其与癌前病变相关性的研究进展作一综述。
        目前人类IAPs家族已发现NIAP、XIAP、cIAPl、cIAP2、Survivin、Apollon、ILP2和Livin共8个成员[1],Livin是IAP家族的新成员,几乎同时被4个不同的实验小组从人类基因组cDNA文库中克隆获得,分别曾被命名为livin,KIAP(kidney-IAP)和ML-IAP(melanoma IAP) [2-4];Ashhab[5]等明确了该基因存在2个剪接变异体,分别为Livin-α和Livin-β,现通称其为Livin,目前这一命名已被较多学者所接受并沿用。
        1  Livin的生物学特性
        1.1 Livin基因及分子结构
        Livin基因定位于染色体20q13.3,全长4.6kb,包含7个外显子及6个内含子,基因转录产物mRNA长1.4kb,因其转录产物因剪接方式的不同有两种mRNA亚型,分别编码298个氨基酸(Livin-α)及编码280个氨基酸的蛋白质(Livin-β)。Livin蛋白N端包含一个凋亡抑制蛋白重复序列BIR结构域,C端含有一个锌指状结构的保守氨基酸序列称为RING结构域。两个亚型α、β的BIR和RING结构相似,只是β亚型在BIR和RING结构间缺少了18个氨基酸[5]。IAPs家族在结构上有很大的相似性,都具有一个约有70个氨基酸组成的特征性结构BIR结构域(因其结构与杆状病毒baculoviral相似而命名),BIR结构是含有2个或3个串联的含有cys/his的IAP重复序列,核心含有大量的疏水结构。具有高度的保守性IAP蛋白一般包含l-3个BIR结构 [1-5]。IAP抗凋亡的主要结构是BIR,其抗调亡功能远强于Bcl-2家族[6]。
        1.2 Livin在人体各组织的分布
        Livin主要表达于细胞浆[5]。在成人正常组织中低表达或不表达,如表皮、淋巴、脾脏和黑色素细胞等中可探测到Livin的低表达;在胎盘、发育中的组织和一些癌组织或癌细胞株中高表达。而且Livin两种亚型Livin-α和Livin-β在人体内的表达分布存在一定的差异[7]。在胎儿组织器官中未见Livin-α表达,而Livin-β则在胎儿的肾中呈高度表达,在心、脾也可见低度表达;在成人与儿童的器官中,Livin-α在脑、骨骼肌及外周血淋巴细胞中呈低度表达。Livin-β在肾中呈低度表达,但Livin-α和Livin-β在心、肺、脾、胎盘及卵巢中均呈高度表达[8]。
        2  Livin抗细胞凋亡的机制
        2.1 Livin与caspases途径
        Caspases (半胱天冬酶)是细胞凋亡的核心酶,大多数刺激物都是通过激活caspases蛋白的级联反应而引起凋亡的。Livin蛋白N端的羧基可以与介导细胞凋亡的下游效应caspase-3、-7直接结合,并导致caspases蛋白的失活和降解,从而抑制细胞凋亡的发生。在Fas-caspase-8诱导的死亡受体途径中,Livin直接抑制该途径中的核心酶caspase-3发挥作用。而在凋亡蛋白活化因子-1(apoptotic protease activating factor-1,Apaf-1)作用的线粒体途径中,Livin还可与未加工的或断裂形式的Caspase-9结合,可抑制由Apaf-1、细胞色素C及dATP诱导Caspase-9激活作用。Livin与Caspase的结合抑制作用具有高度的特异性和亲和性,这有赖于其BIR结构域的完整,BIR结构域内单个氨基酸的突变即可导致livin与Caspase的结合作用及livin抗细胞凋亡作用的明显降低甚至完全丧失[9]。总之,Livin对caspase家族的作用主要是通过抑制下游的效应caspases活性来实现其抑制凋亡功能的。
        2.2 Livin与JNKl信号传导途径
        研究发现[10],Livin可激活MAP(mitogen activated protein)激酶JNKl和JNK2,对JNK3无激活作用,且Livin对JNKl的激活作用远远强于JNK2。JNK蛋白家族可直接由MKK4/MKK7激活,但Livin蛋白对JNKl的激活并不依赖于MKK4/MKK7信号途径,而是通过TAKl结合蛋白(TAK1-binding protein,TABl)-TAKl途径实现的。TAK1是一上游MAP3激酶,在转化生长因子β1的刺激下TAKI可以激活JNKl,TABl是TAKl的共活化因子(coactivator),TABl本身对于JNKl无激活作用,但可促进TAKl介导的JNKl激活作用,Livin可与TABl结合,进一步活化TAKl,成为Livin拮抗肿瘤坏死因子-α和白细胞介素1β转化酶介导的细胞凋亡的重要途径之一。另外Chen[11]等的研究显示,在高表达Livin蛋白的肺腺癌细胞SPC-Al,通过沉默内源性Livin的表达,使得活化的JNKl的蛋白表达下调,诱导了凋亡的发生。
        2.3 Livin与SMAC的相互调节
        第二线粒体来源的胱氨酸酶激活剂(second mitochondria derived activator of caspases,SMAC)是IAP家族重要的负性调节蛋白,是在凋亡信号的刺激下,由线粒体释放入胞质,在胞质内成熟后与IAP家族的BIR直接结合而抑制IAP的活性。通过SMAC与Livin结合,使与Livin结合的caspases释放而破坏其抑制凋亡活性,二者间的这种相互作用是通过Livin的BIR与SMAC的N末端的氨基酸残基序列结合实现的,且这种作用具有高亲和力。但也有一些报道显示,Livin不是主要作为caspases的抑制剂而起作用,而是Livin的BIR结构域与SMAC有高的亲和力,作为SMAC的抑制剂而发挥抗凋亡活性。Livin虽能与caspase-3、-7、-9结合,但与XIAP相比较caspases抑制作用弱,在这一过程中Livin通过结合并阻断SMAC而使其他IAP如XI-AP发挥抑制凋亡功能的[12]。总之,这两种具相反作用的因子在肿瘤组织中的表达往往呈负相关,二者相互调控、相互制约共同促进了肿瘤的发生和发展。
        2.4 其他相关途径
        实验研究还证实,Livin分子内的RING具有泛素连接酶(ubiquitin ligase,E3)功能,导致与其结合的靶蛋白发生泛素化,然后被一种蛋白水解复合物降解而失去靶蛋白原有的功能。并且SMAC释放入胞浆后可增强这种泛素化活性,但很快就又被泛素化降解。Livin分子内的RING一方面可泛素化降解caspases,同时也泛素化降解SMAC[13],使caspases、SMAC表达水平降低,共同导致了细胞内促凋亡活性降低、抑凋亡活性相对增高,使细胞凋亡受阻。



        3  Livin与癌前病变的相关性
        3.1 口腔黏膜癌前病变
        相关报道表明,Livin在口腔黏膜癌前病变中表达,黄淑琼[14]等采用组织芯片技术检测49例口腔黏膜癌前期病变组织,发现Livin蛋白在癌前病变中表达率为89.8%,而正常对照组口腔黏膜上皮细胞中呈弱表达。陈冰[15]等采用免疫组化SP法检测17例口腔黏膜癌前病变发现在癌前病变中阳性表达率为58.8%,高于口腔正常粘膜中的阳性表达率为55.6%。实验结果表明Livin在口腔黏膜癌前病变组织中表达高于正常对照组,考虑Livin蛋白的表达与口腔黏膜上皮内瘤变可能相关。
        3.2 子宫颈上皮癌前病变
        最近有研究显示,Livin在子宫颈上皮瘤变(cervical intraepithelial neoplasia.CIN)组织中表达。毛丽梅[16]等采用免疫组化法检测22例正常子宫颈鳞状上皮、75例CIN(包括CIN I 23例、CIN II 25例、CIN III 27例),显示Livin蛋白在正常子宫颈鳞状上皮、CIN的阳性表达率分别0%、50.67%。CIN I、I和III组中Livin的阳性表达率分别为34.78%、52.00%和62.96%。且CINIII组中Livin蛋白的阳性表达率高于CIN I组(P<0.05)。施铮铮[17]等应用免疫组化SP法对74例CIN及20例正常宫颈组织进行Livin的检测发现在CIN I~II级、CINIII级中的阳性表达率分别为20.51%、42.86%,CINIII级组Livin的阳性表达率高于CIN I~II级组。二者的实验结果都提示Livin在CIN中的阳性表达率有随CIN级别的升高而增高的趋势。
        3.3 结肠腺瘤
        超过80%的结直肠癌是来源于腺瘤癌变。Livin在结肠腺瘤中与结肠正常黏膜组织中表达是否有相关性,陈桂秋[18]等通过免疫组织化学染色方法检测50例结肠腺瘤和50例结肠正常黏膜中Livin的表达情况,结肠腺瘤中Livin阳性率16%略高于结肠正常黏膜组织14%。结肠腺瘤中Livin表达与结肠正常黏膜组织中表达无明显差异。刘惠民[19]等采用免疫组化和基因原位杂交方法检测87例散发性大肠管状腺瘤伴上皮不同程度异型增生组织中Livin在蛋白和mRNA水平的表达情况。结果显示Livin蛋白在正常大肠黏膜、大肠管状腺瘤伴不同异型增生的病例中的阳性表达率分别为14.3%和52.3%,腺瘤伴异型增生组中Livin蛋白的表达明显高于正常大肠黏膜组, Livin蛋白的表达随腺瘤异型增生程度的增高而增高。大肠管状腺瘤伴异型增生组中Livin在mRNA水平的阳性表达率分别为50.8%明显高于正常大肠黏膜组, Livin mRNA 随腺瘤异型增生程度的增高呈递增趋势。Livin在蛋白和mRNA水平的表达存在一致性。
        3.4 喉癌前病变
        宋磊[19]等应用免疫组化SP法,检测28例喉癌前病变(26例成人型喉乳头状瘤,2例喉角化症)和20例声带息肉中Livin的表达。Livin蛋白在20例声带息肉中均不表达,在28例喉癌前病变中有6例呈阳性表达,阳性率为21.4%;与声带息肉中的表达差异无统计学意义(P>0.0125)。所以认为尚不能证明Livin在喉癌前病变的发生、发展及恶变中具有重要作用。
        4  结语
        癌前病变是一类比正常上皮组织更易发生癌变的疾病。癌变发生的原因是由内源性和外源性多种致病因素共同参与的结果,是一个长期的多因素形成的分阶段的过程。Livin作为IAPs家族的一名新成员,通过抑制Caspases蛋白的级联激活反应、激活TAKl/JNKl信号传导等途径发挥其抗凋亡的作用。Livin在大多数正常组织中不表达或低表达,在多数恶性肿瘤中呈特异性高表达,已成为目前研究肿瘤发生、发展及预后的热点。但在癌前病变中的研究报道较少,Livin是否在癌前病变中起到重要作用以及能否作为癌变的早期预测的指标和治疗的靶点还需进一步的研究探索。

参 考 文 献
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