食管癌分子生物学的研究进展

食管癌分子生物学的研究进展

1 生长因子基因

1.1 表皮生长因子受体EGFR：表皮生长因子受体EGFR是分子量170KD的跨膜酪氨酸激酶糖蛋白，由原癌基因erb-4编码而成，与其配体EGF或TGF-a结合可激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性，从而激活信号传导系统，刺激细胞生长增殖。erbB-1（EGFR）、erbB-2(HER2)erbB-3和erbB-4共同构成表皮生长因子家族，它们都属于酪氨酸激酶受体。临床上在多个食管鳞癌（ESCC）细胞系及ESCC肿瘤的标本中，都发现过EGFR的过表达。C-erbB-2编码蛋白p185与细胞伪足结合，能加速细胞运动，从而促进癌细胞浸润与转移。日本、美国和法国的研究资料表明，食管腺癌（EADC）EGFR基因扩增率较高（30.8%），并出现EGFR和C-erbB-2基因共扩增[1]，ESCC EGFR基因扩增率则为8%～30%，且C-erbB-2没有扩增。由此，研究EGFR和C-erbB-2可能与食管癌的发生有关，且EGFR可能存在地区和种族差异性。同时，通过对食管癌前病变的研究，发现EGFR蛋白过度表达在食管基底细胞过度增生和间变的发生率分别为39%和80%，而在正常食管黏膜上皮则未见该蛋白过度表达，因此提示EGFR与EC癌前病变的发生、发展密切相关。

1.2 血管内皮生长因子VEGF：在调节控制血管生长的过程中，血管内皮生长因子VEGF显得尤为重要。实验室中对五个EC细胞系进行RT，PCR技术分析，发现其中有四个细胞系存在VEGF-C mRNA表达。医学研究表明，约占20%～70%的EC有VEGF的表达，并且与肿瘤分明、静脉侵入、EC浸润深度、淋巴细胞浸润及淋巴结转移有相关。

2 细胞周期调节基因

2.1 p53基因：p53是一种核转录因子，是定位于17p13.1上的肿瘤抑制基因，在机体环境受到和缺氧、DNA损伤或氧化还原紊乱等刺激时，它可以通过磷酸化和乙酰化作用被激活。p53基因通过p21介导对细胞周期进行调控，并且通过上调Bax的同时下凋Bbcl-2来诱导凋亡。p53基因的异常与食管黏膜细胞癌变的过程密切相关，大多数点突变发生在外显子5～8之间。Simeda等[2]研究提示，在EC的形成中，p53的基因突变和蛋白产物的聚积先于肿瘤的浸润，是食管癌发生过程中一个较早期事件。

同时，研究表明，肿瘤抑制基因p53的突变常伴有pRb的改变。通过对病毒原癌蛋白的研究，提示肿瘤抑制基因pRb和p53有联合作用，病毒原癌蛋白能使两种分子失活。细胞在一种肿瘤抑制基因异变时,细胞分裂的加快会加强基因的不稳定性,并进一步导致细胞增生调控紊乱,克隆生长加快,直至形成肿瘤。因此，p53-Rb系统的改变，特别是其对细胞增生的凋亡调节协同作用紊乱，可能

是食管癌变的重要分子机制[3]。

2.2 pRb基因：Rb基因位于染色体13p14上，具有多个被磷酸化的位点，是多种cyclin-CDK的底物。Rb蛋白通过与E2F的结合，有效抑制细胞增生。Cyclin-CDK复合物可使pRb发生磷酸化，从而释放E2F以促进基因转录与细胞分裂。在多种肿瘤及肿瘤细胞系中，都可发现pRb基因的缺失或突变，ESCC中，Rb位点LOH在pRb基因的失活中起重要作用。Maesawa等用PCR检测了49例食管癌Rb位点LOH在pRb基因的失活中起重要作用。Maesawa等用PCR检测了49例食管癌Rb基因的杂合性丢失（LOH），其LOH的发生率为52%（13/25）。食管小细胞中未观察到pRb的表达，提示缺乏pRb表达可能在食管小细胞癌中起重要作用。

2.3 p16和p15基因：在细胞周期G1期调控细胞增生，录属INK4I即cy-clin-dependent kinase 4 inhibitors家族。由于p16和p15基因同时失活可引起pRb调控的R点（restriction point,G1/S检验点）的丧失，因此肿瘤细胞发生恶性增生很有可能与p16和p15的失活有关系。在ESCC细胞系中55%细胞系显示p16,p15和（或）9p21相邻位点有纯合性缺失。在ESCC标本的研究中发现p16失活占优势作用的是启动子区CpG岛异常甲基化，突变和纯合缺失相对很低，而p15常发生纯合缺失[4]。

2.4 Cyclin D1基因：Cyclin D1位于11q13号染色体上，为正调控因子。细胞周期是由CDKs及其亚调节单位cyclins序贯性激活调节的，通过cyclin D1蛋白来影响CDK介导的Rb磷酸化而促进G期细胞的进程，因此cyclin D1蛋白是G1期细胞增殖信号的关键蛋白。

Roncallii等发现在食管鳞状细胞癌中，Cyclin D1和Rb蛋白的积聚间，以及p16表达的缺失和Cyclin D1过度表达间均存在正相关有关系。Cyclin D1在EADC几乎无扩增，而其扩增与ESCC有明显的相关性[5]。

3 抑制细胞凋亡基因

3.1 Bc1-2基因：Bc1-2基因属抑制细胞凋亡基因，其位于染色体18q21，在正常食管黏膜中不过度表达。研究表明，Bc1-2基因在ESCC和癌旁非典型增生组织中表达增高，另外还发现Bc1-2基因表达与肿瘤分化程度有关，肿瘤分化程度越高，Bc-2基因阳性表达率也越高。

3.2 survivin基因：survivin基因属凋亡抑制基因，其蛋白质表达与肿瘤的发生、发展及预后有关，在食管癌相关研究中发现，依正常黏膜——单纯增生——不典型增生原位癌——浸润癌的顺序，survivin蛋白表达的阳性率依次增高[6]。据此推测，survivin的表达可能与细胞生物学转化的中间环节有关，因而可作为食管癌早期诊断的参考。在形态学中若正常及增生黏膜上皮survivin呈阳性表达时，正常组织中可能存在癌变的可能。在高分化鳞癌中，survivin蛋白表达低于

低分化鳞癌中的表达，有淋巴结转移组survivin蛋白表达高于无淋巴结转移组，据此推测survivin可抑制食管癌细胞自身的凋亡过程，使肿瘤细胞出现无限制生长。

4 代谢酶基因和DNA错配修复酶基因

4.1 代谢酶基因：研究发现，个体对胃肠道肿瘤的易感性可能与前致癌物的激活及解毒间的代谢失衡有关：化学致癌物中，绝大多数为前致癌物，其致癌性需通过Phase-1酶的激化才可发生作用，而活化的致癌物可被Ph-Ⅱ酶解毒。在对高加索人的研究中发现，GST第313位核苷酸的碱基替换更常出现于Barrett食管患者和腺癌患者，提示GST可能与个体对Barrett食管和食管腺癌的易感性有关[7]。而对日本人的研究表明，同时有GST基因和NA12基因者患食管鳞癌的风险增加，GST和NAT2的多态性可能作为一种预示着对食管鳞癌易感性的遗传生物标记[8]。另外，研究表明细胞色素P450（CYP）基因对许多小分子化合物起氧化作用。Nimura等[9]的研究表明具有CYP基因型的重度吸烟者是食管癌高危人群。Lin等[10]报道中国林县地区人群的CYP2E1基因Rsal识别的CI基因型频率在食管癌、食管癌前病变组织比正常对照组高。

4.2 DNA错配修复酶基因：由于不同的个体DNA修复能力也存在着一定的差异，而基因组的不稳定性在很大程度上与个体机能缺乏修复DNA的能力有关。DNA修复能力差的个体突变率高，肿瘤的易感性也相应会有所增强。Wang等对中国北部食管癌高发区的70个食管癌组织及6个食管癌高危家庭成员进行的分析研究，发现其淋巴细胞的遗传呈多态性，其中7个食管癌标本的MGMT中8个密码子内10WH 点突变，而在其邻近的正常组织未检测到这些突变。O6-甲基鸟嘌呤-甲基转移酶（O6-methylguanine-methyltrans-ferase,MGMT）可以修复DNA烷基化试剂引起的突变，分析表明MGMT基因的突变或缺失可能是导致DNA高突变率原因之一[11]。

在外界环境中，有很多致癌原如亚硝胺等。这些致癌原多为烷基化合物，O6-烷基鸟嘌呤DNA烷基转移酶（O6-alkylguanine-DNA alkyhransferase,AGT），是重要的DNA损伤修复酶，外界环境中的许多致癌原，包括亚硝胺，许多是可诱导DNA形成O6-烷基鸟嘌呤加成物的烷基化合物。而在保护细胞免受烷基化学物质诱导的突变和细胞毒侵袭等方面，AGT酶起着重要作用。人的AGT基因共包含5个外显子以及170多个Kb。AGT基因的编码序列开始于第二外显子，其活性位置是第五外显子145位密码的半胱氨酸。目前的研究表明，人的AGT基因呈现多态性。当烷基化学物质诱导产生DNA突变前损伤产物O6-烷基鸟嘌呤而又未得到AGT酶的及时修复时，将促使DNA复制时发生碱基转换，从而增加对肿瘤的易感性，诱导肿瘤形成。实验已证实在河南食管癌高发区人群中，存在AGT第三外显子84位和第五外显子第143/178位密码子多态变体L2，但AGT多态变化与食管癌高易感性的关系尚待进一步研究。

5 食管癌变分子学基础研究的临床应用

近年来，对食管癌分子生物学研究表明，食管癌是多种相关或独立的基因或分子改变的多阶段进行性演变过程，是多种基因变化累积或综合作用的结果。在医学研究中，必须积极寻找、研究食管癌早期基因，并通过分子生物学的基础研究来实现食管癌的早期诊疗和临床应用，这主要包括三个方面：一是根据分子生物学基础研究，及时对高危人群进行检测，从而选出简易、经济、特异性和敏感性高的，作为监测所用的生物学指标；二是通过分子生物学研究，有效提示食管癌的致病因素，以实施有效的食管癌病前预防、干预措施；三是充分利用分子生物学研究结果，为食管癌患者提供早期诊断指标和特异性的生物治疗方法，如基因治疗法等。

但就目前情况来说，食管癌预后尚缺乏较准确的早期诊断指标。在分析食管癌变多阶段演进过程中，必须不断探求各种不同程度病变的蛋白质组差异及其与形态学变化之间的关系，充分发挥人类基因组工程及蛋白质学计划的实施功能，使分子生物学在食管癌研究中有效起到奠定性的基础作用。