人端粒酶逆转录酶与甲状腺癌组织的关系的研究进展_钱婀娜

·综述·人端粒酶逆转录酶与甲状腺癌组织的关系的研究进展AdvanceofResearchonRelationshipbetweenHumanTelomeraseReverseTranscriptaseandThyroidCarcinoma

钱婀娜,徐正顺摘　要:目的　探讨甲状腺癌与人端粒酶逆转录酶的关系及其调节机制。方法　参阅国内外相关文献就人端粒酶逆转录酶与甲状腺癌组织的关系及其调控机制作一综述。结果　人端粒酶逆转录酶在甲状腺癌发生发展中起重要作用并受多种因素调节。结论　人端粒酶逆转录酶对甲状腺癌的诊断、预后估计及针对端粒酶逆转录酶的抑制剂在甲状腺癌的基因治疗中具有重要的临床意义。关键词:端粒酶;端粒酶逆转录酶;甲状腺癌;基因调控;基因治疗中图分类号:R739.91 文献标识码:B 文章编号:1672-688X(2006)04-0307-03

收稿日期:2006-06-29作者单位:河南科技大学医学院,河南洛阳471003作者简介:钱婀娜(1979-),女,河南郑州人,硕士研究生,从事肿瘤病理研究工作。

甲状腺癌是内分泌系统最常见的恶性肿瘤,研究表明,

端粒酶的激活在甲状腺癌的发生发展过程中起着重要作用。人端粒酶是一种核糖核蛋白体,主要结构由RNA(hTR)成分和端粒酶催化亚单位端粒酶逆转录酶(hTERT)成分组成,其中hTERT被认为是该酶活性的限速因子。本文就hTERT与甲状腺癌的发生发展及预后的关系及其调控作一综述。1　hTERT的生化特性及结构在已知的6个[1]端粒酶亚单位(hTR,TEP,hTERT,HSP90,P23,dyskerin)中,以端粒酶逆转录酶(hTERT)在调控端粒酶活性中最具特异性。hTERT是较早发现的端粒酶亚单位之一,能特异性的调控端粒酶的活性,成为影响端粒酶活性的限速酶。在端粒酶阳性的原发肿瘤组织中高表达,而端粒酶阴性细胞株不表达。研究发现[2]在hTERT转录体中存在6个断裂部位,包括4个插入部位和2个缺失部位,2个缺失部位分别被命名为α,β位点,其中1个或2个缺失部位与进化和癌细胞生长有关。α位点有36bp大小,位于逆转录酶(RT)A结构域区。因此,α位点缺失突变可抑制端粒酶的活性。hTERTα断裂突变可抑制外源端粒酶活性,导致端粒缩短、融合,诱导HT1080细胞株出现衰老改变,成纤维细胞出现凋亡。β位点与4个插入位点可引起成熟前转录终止。hTERT与端粒酶存在正相关的关系,它能大大的提高人端粒酶的活性,延长细胞寿命,从而直接导致正常细胞向恶性细胞的转化。在端粒酶阴性的复制衰老前体细胞中异位表达hTERT将导致端粒酶活化、端粒延长,细胞绕过复制衰老而获永生。2　hTERT在甲状腺癌发生发展中的作用甲状腺癌是头颈部比较常见的恶性肿瘤,占全身恶性肿瘤的1%～2%,女性多见。发病年龄一般为21～40岁,以40

岁左右中年人居多。临床上把甲状腺癌分为:乳头状癌(PTC),滤泡状癌(FTC),未分化癌(UTC)和髓样癌(MTC)四种。1994年Kim等[3]建立了高度敏感的TRAP法检测端粒酶的活性,才开始逐渐认识到端粒酶在恶性肿瘤发生发展过程中的作用,其在甲状腺癌的发生发展中的研究也取得了重要进展。甲状腺癌组织标本hTERT阳性率明显高于甲状腺瘤、结节性甲状腺肿以及正常甲状腺组织,表明hTERT在甲状腺癌中高度表达,有利于对良恶性甲状腺肿瘤的鉴别诊断。100%的甲状腺滤泡癌有端粒酶活性表达,而甲状腺腺瘤中却只有19%的阳性率。在不同分化程度的甲状腺癌中,hTERT表达阳性率存在差别,分化型癌中hTERT阳性率为55.0%,低于未分化型癌的91.7%(P<0.05),肿瘤的分化程度反映了细胞的恶性程度,提示hTERT在甲状腺癌的恶性转化中起促进作用。hTERT在晚临床分期(Ⅲ+Ⅳ期)的阳性率高于早临床分期(Ⅰ+Ⅱ期)的阳性率(P<0.05),且hTERT在有淋巴结转移组中的阳性率高于无淋巴结转移组中的阳性率(P<0.05),故hTERT有可能作为评估预后的辅助指标。3　甲状腺癌细胞中hTERT活性的调控机制3.1　c-Myc和Sp1对hTERT的调控作用　无论良性还是恶性甲状腺滤泡细胞肿瘤均有c-2Myc基因的超表达,c-2Myc为Myc家族成员,属核内转录因子,能与特殊的DNA序列结合,调控细胞的转录活性,同时参与细胞程序死亡的基因调控.其中在滤泡癌、乳头状癌和未分化癌中c-2Myc超表达占57%。c-2Myc的转录子多少与肿瘤的分化程度呈反比,肿瘤越是分化不良,其c-2Myc的转录子就越多。c-Myc是由原癌基因c-Myc编码的一种广泛存在于人体内的转录因子。hTERT基因启动子上有两个E-box序列是c-Myc的作用位点,分别位于转录起始位点上游-185bp和下游+25bp处。c-Myc通过与Max形成异源二聚物而结合到E-box序列上,活化hTERT启动子[4]。Sp1[5]是人体内普遍表达的锌指蛋白转录因子,能帮助启动少TATA序列的启动子活化,而hTERT基因启动子正是少TATA序列的启动子。在甲状腺

·307·河南科技大学学报(医学版) 2006年12月　第24卷　第4期癌细胞中,Sp1的表达明显高于相应的正常组织,在甲状腺癌细胞中引起碘钠转运蛋白(NIS)表达增强和随后的摄碘能力提高的原因部分是由于结合在NIS启动子上的Sp1转录因子发生改变。庞建新等[6]以脂质体作为Sp1的表达载体将脂质体导入JurkatT细胞中,发现Sp1表达上调,hTERTmRNA水平随之增加,端粒酶活性明显提高。Sp1通过与核心启动子中富含GC的位点结合而活化hTERT的转录。Sp1和c-Myc的共同作用可完全活化hTERT启动子,这些重要转录因子的上调,可能与癌变过程中端粒酶的活化有关。3.2　P53和P27对hTERT的调控作用　霍雄伟等[7]分析了60例甲状腺癌组织中突变型P53蛋白与hTERT的表达后发现,二者具有显著相关性,突变型P53蛋白与hTERT在甲状腺癌组织中的较正常甲状腺组织中的表达都增高,且与甲状腺癌的分化程度、组织类型、淋巴结转移及临床分期有关。表明P53阳性表达的肿瘤多为恶性、分化程度低、临床分期较晚和较易发生淋巴结转移者;而P53阴性者多为良性、分化程度高、临床分期较早和较少发生淋巴结转移者。随着细胞分裂,端粒酶逐渐缩短,染色体末端保护性“帽”去掉,染色体基因组受到损伤,P53抑癌基因被激活,细胞生长阻滞,进行损伤基因修补,当P53基因突变时,则激活端粒酶,端粒缩短,以阻止细胞死亡。突变型P53蛋白与hTERT的表达在甲状腺癌中具有一定的协同性,因此在细胞水平上可支持P53蛋白在转录水平调控hTERT基因表达的观点。Kanaya[8]等发现在过表达野生型P53蛋白的癌细胞中hTERT基因转录显著受抑。野生型P53对hTERT基因的转录抑制作用可能依赖于转录因子SP1,hTERT基因核心启动子区域的Sp1结合位点突变可消除P53对hTERT基因的转录抑制作用。野生型P53可能通过抑制SP1结合到hTERT基因启动子上而实现对hTERT基因的转录抑制作用。P27基因是一个调控细胞周期并抑制细胞分裂的重要基因,参与细胞分化的调控,诱导细胞分化。Erickson等[9]研究未分化癌与正常甲状腺组织及甲状腺腺瘤相比P27蛋白表达水平下降。非肿瘤甲状腺组织P27蛋白表达最高,滤泡性癌、乳头状癌和未分化癌具有相似的P27蛋白表达水平,甲状腺滤泡性腺瘤P27蛋白表达水平高于甲状腺滤泡性腺癌,具有显著性差异,推测在甲状腺肿瘤细胞周期负调控中起重要作用。LeeSH[10]等证明通过IFN-γ信号系统介导,使P27kip1转录后表达上调,可抑制hTERTmRNA表达,进而抑制端粒酶活性。同时发现,在宫颈癌细胞和Hela细胞系中P27异位表达可抑制hTERTmRNA表达和端粒酶活性。在缺乏P27的鼠胚胎纤维母细胞中,hTERT启动子活性明显高于野生型鼠胚胎纤维母细胞。P27kip1的这种抑制作用部分是由于通过干扰hTERT核心启动子与转录因子Sp1和c-Myc的结合而影响hTERT的转录。3.3　Rb蛋白对hTERT的调控作用　Anwar等发现51例恶性甲状腺肿瘤中有42例Rb不表达,53例良性甲状腺肿瘤中有51例表达阳性,提示Rb的失活在甲状腺肿瘤中的发生起重要作用。Rb蛋白有磷酸化和非磷酸化两种形式。Rb基因对细胞增殖的调控能力取决于Rb蛋白的磷酸化状态,当Rb蛋白处于非磷酸化或低磷酸化状态时,可与转录因子E2F结合形成复合物,使E2F失活,使细胞进入稳定的G0期或延长G1期。磷酸化的Rb蛋白丧失与E2F的结合能力,使E2F释

放,进入新的细胞增殖周期。过表达E2F-1可显著下调hTERT基因转录活性,Rb可通过E2F-1募集到hTERT启动子,说明Rb可能参与了抑制hTERT基因活性。3.4　上皮生长因子受体对hTERT的调控作用　上皮生长因子受体(EGFR)能增加血管分布,EGFR的过度表达被证明与甲状腺滤泡状癌的发病以及随后的骨转移关系密切[11]。

EGFR及其同系物作用于丝裂原活化蛋白激酶(MAPK),后者磷酸化可激活Est1和Est2,通过Est1/Est2结合于Est位点,可上调hTERTmRNA的表达[12]。

3.5　IFN-α对hTERT的调控作用　IFN是已知的细胞增殖抑制剂,对许多肿瘤具有抗癌活性。研究发现在恶性和非恶性造血干细胞、原始粒细胞和正常T细胞中,IFN-α作用四小时后能够抑制各细胞中hTERT基因转录,并下调其端粒酶活性。IFN-α对hTERT基因的转录抑制作用不依赖于IFN-α介导的细胞生长停滞或c-Myc表达抑制,表明hTERT基因可能是IFN-α信号传导通路直接进行转录调控的靶点。Lindkvist研究发现在骨髓瘤细胞中,IFN-α通过抑制hTERT基因的转录进而抑制端粒酶活性,最终使骨髓瘤细胞凋亡敏感性增加[13]。IFN-α对甲状腺癌细胞中hTERT基因的影响

未见有报道。3.6　反义寡核苷酸(ASODN)对hTERT的调控作用　易军等[14]利用体外培养甲状腺癌细胞,不同浓度的TERTASODN和SODN分别作用于体外培养的甲状腺癌细胞,采用RT-PCR方法检测hTERTmRNA的表达,MTT检测在不同浓度的TERTASODN和SODN作用下甲状腺癌细胞生长活性及其生长抑制率,结果表明:体外培养甲状腺癌细胞可表达hTERTmRNA,在5、10μmol/LASODN作用下hTERTmRNA的表达明显受抑制,TERTASODN能序列特异性的抑制甲状腺癌细胞hTERTmRNA表达和增生活性,同时在不同浓度ASODN的作用下,hTERT的阳性表达率与甲状腺癌细胞的生长抑制有明显相关,由此可推测ASODN对hTERT的抑制作用为甲状腺癌细胞的基因治疗提供了依据。3.7　RNA干扰技术对hTERT的调控作用　RNAi(RNA干扰)是由与特定基因同源互补的双链RNA在体内以序列特异的方式引发靶基因的mRNA降解,从而导致转录后基因沉默的过程。米涌[15]等构建了利用U6启动子转录功能性小干扰RNA(SiRNA)的质粒载体,对阳性克隆进行酶切和测序鉴定后,转染人甲状腺癌FRO细胞,结果表明:构建的表达质粒转染FRO细胞后hTERT基因mRNA和蛋白质的表达水平明显降低,抑制率分别为76%和81%。说明SiRNA的表达质粒能成功抑制甲状腺癌细胞hTERT基因的表达,提示RNAi技术在甲状腺癌的基因治疗中具有良好前景。3.8　细胞分化诱导剂对hTERT的调控作用　Simon等[16]用细胞分化诱导剂维甲酸治疗失分化分化型甲状腺癌患者20例(滤泡状癌8例,乳头状癌7例,混合型癌5例),8例