urvivin在肿瘤组织中的表达和功能研究

1、urvivin在肿瘤组织中的表达和功能研究 【摘要】 Survivin是一种细胞凋亡抑制因子，是凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis protein,IAP）家族中的一个特殊新成员，具有不同的变异体，主要通过抑制Caspase-3，Caspase-7而阻断细胞凋亡；与微管蛋白相互作用，调控细胞有丝分裂，主要表达于胚胎和发育的胎儿组织，同时高表达于每种肿瘤组织和转化细胞；Survivin参与肿瘤的发生发展，与肿瘤预后密切相关，对肿瘤的诊断是一个重要的参考指标，同时Survivin也是肿瘤靶向基因治疗的一个很好的靶位。 【关键词】Survivin凋亡；肿瘤Survivin是凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein,IAP)家族中的新成员，由于其独特的生物学结构，特殊的组织分布及明显的抗凋亡作用，越来越受到重视。本文对Survivin的结构和功能、组织分布、抗凋亡机制以及对恶性肿瘤诊治的价值作一综述。 1 Survivin的生物学特性与功能Survivin基因是1997年由Ambrosini等1利用效应细胞蛋白酶受体-1（effecto

2、r cell proteasereceptor-1，EPR-1）的cDNA在人类基因库中筛选克隆的一种凋亡抑制基因。人Survivin基因与EPR-1基因的编码区序列高度互补，位于染色体（17q25）的同一基因族，含4个外显子及3个内含子，外显子1上游25602920区域为一无TATA的启动子和GC富集区。Survivin基因启动子含有3个CDE序列GCGC和1个CHR序列ATTTGAA。Survivin具有晶体结构，有棒状区IAP重复的指状Zn氨基端，通过Zn原子连接形成二聚体，其C端螺旋结构相互作用，诱变分析显示Survivin是二聚体,带负电荷的伸展表面是抗凋亡和保护细胞倍体所必需的结构，这决定了其对细胞凋亡和细胞分裂周期具有双重调控作用。最近发现Survivin有2个剪接变体：Survivin-Ex-3和Survivin-2B，前者缺乏外显子3，后者保留部分内含子作为隐蔽的外显子，2个剪接变体导致相应的蛋白质结构发生显著的变化，包括BIR结构域的改变，通过细胞转染试验证实Survivin-Ex-3仍保留抗凋亡特性，而Survivin2B抗凋亡功能显著下降2。Survivin 的

3、半衰期仅有30min，在细胞周期的G2/M期表达，在随后的G1期，其mRNA和蛋白质快速下降，提示细胞周期依赖性Survivin表达在转录水平被调节，这种细胞周期依赖性Survivin的降解受泛素-蛋白酶小体途径（ubiquitin proteasome pathway）调节3。 2 Survivin 的组织分布生存蛋白Survivin表达于人和鼠的胚胎组织以及人类大多数肿瘤组织，原认为除胸腺外，在终末分化的成人组织中无表达，但是研究发现正常结肠黏膜隐窝的基底部有Survivin的表达，月经分泌期子宫内膜均表达Survivin mRNA，增生期有部分表达，在萎缩的子宫内膜无表达，Survivin在人体内几乎所有的恶性肿瘤中均有明显表达，包括黑色素瘤、神经纤维母细胞瘤、乳腺瘤、肺癌、消化系统、泌尿系统和血液系统的恶性肿瘤，在这些恶性肿瘤周围的正常组织中则无表达，由此可见Survivin与肿瘤关系密切。 3 Survivin的抗凋亡作用机制研究表明Survivin是迄今发现的最强的凋亡抑制因子，细胞凋亡受凋亡促进因子和凋亡抑制因子的共同调节。已知细胞凋亡有2条主要途径：一是TNF受体家族成

4、员（如CD95）参与的通过Caspase-8活化的途径，称外源性凋亡途径；二是细胞色素C参与的通过Caspase-9活化的途径，称为内源性凋亡途径。两条途径最后均通过激活下游效应Caspase-3和Caspase-7使细胞发生凋亡，受到凋亡促进因子（如P53、Fas、Bax等）和凋亡抑制因子的共同调节。Tamm等4研究结果显示Survivin作用于凋亡通路下游的Caspase-3和Caspase-7，并抑制两者的酶原转变为有活性的Caspase-3和Caspase-7。Shin等5也进一步研究证实Survivin是Caspase-3和Caspase-7的生物抑制剂。此外Survivin也可间接抑制Caspase。Ito等6应用肝癌细胞株体外研究发现，Survivin可以与周期性依赖蛋白激酶Cdk4结合，导致P21蛋白与CDk4复合物解离释放出P21，P21进一步与Caspase-3结合而抑制其活性，阻断细胞凋亡。Survivin与其他凋亡调控因子不同，主要在G2/M期表达，具有一定的细胞周期依赖性。有丝分裂开始时，Survivin与有丝分裂纺锤体的微管蛋白特异性结合，有利于保持有丝分裂

5、的完整性，抑制细胞凋亡。4 Survivin在肿瘤组织中的表达和临床意义 4.1 Survivin在胃肠道肿瘤中的表达 Survivin高表达于人类最常见的肿瘤组织，如在胃肠道肿瘤方面，Lu等7采用免疫组化检测了Survivin在胃癌中的表达，阳性率达345%，而在癌旁正常组织中无表达。Survivin的表达与胃癌临床分期、肿瘤浸润和有无淋巴结转移均无显著相关性。Kawasaki等8采用同样的方法检测了Survivin在结直肠癌中的表达情况，发现Survivin在结直肠癌中表达率高达532%，但在正常结肠上皮中无表达，其表达水平与肿瘤大小、浸润程度、淋巴结转移、组织学分级、Dukes分期等均无显著相关性。Satoh等9发现Survivin在胰腺肿瘤细胞中表达，但在非瘤性胰腺组织中无表达，其在胰腺导管细胞癌中表达率为76.9%，Survivin在胰腺恶性肿瘤和良性肿瘤中的表达差异有显著性。4.2 Survivin在泌尿系统与生殖系统的表达由于Survivin的抗凋亡特性对肿瘤的生长有利，并可能与肿瘤的化疗耐药有关，已知大多数肾癌细胞对化疗药物具有耐药性，研究显示Survivin在所有主要

6、组织类型的肾癌细胞株中均有表达，在不同类型和分期小儿肾肿瘤中，促凋亡和抑制凋亡蛋白都比正常肾组织高，复发性肿瘤有50%有Survivin表达阳性，而非复发性肿瘤只有18%表达；相反，在复发性肿瘤中只有20%表达FAS，而非复发性肿瘤中有45%表达。Swana等10报道，膀胱癌的Survivin阳性表达率为77.8%（28/36），在高分化中其表达高于低分化，期6例均为阳性，期10例中有9例阳性，而期20例中13例阳性。Smith等11在46例新生或复发时膀胱癌患者尿中全部检测出了Survivin，而在32/35例经过治疗的膀胱癌并经膀胱镜检查无复发的患者尿中无Survivin；正常人或前列腺癌、肾癌、阴道癌、子宫颈癌无一例表达，而30例非肿瘤性泌尿系统疾病患者尿液中仅有3例表达。而Gazzaniga等12发现浅层膀胱癌阳性表达率为30.0%（9/30）。Kim等13利用免疫组化的方法发现子宫颈癌Survivin的表达随着肿瘤级数的增加而增加，低级子宫颈内皮瘤、高级子宫颈内皮瘤及浸润性子宫颈癌的阳性率分别为66.7%、87.5%和100%。4.3 Survivin在血液系统恶性肿瘤的表达

7、 Survivin在血液系统恶性肿瘤表达阳性率很高，Carter等14研究发现，Survivin在急性髓细胞白血病（AML）细胞株和初发AML患者中分别有100%和88.9%（16/18）阳性表达率。Moriai等15在研究中发现Survivin mRNA在所有12例恶性肿瘤系中均有表达，且与细胞来源无关，在正常细胞中无Survivin表达，21例造血系统恶性肿瘤中16例阳性，因此在临床实验中有可能通过Survivin mRNA的定量测定来判断血液系统肿瘤细胞。Granziero等16研究发现Survivin在反应性淋巴结中高度增生的生发中心细胞有表达，在慢性B淋巴细胞白血病（B-CLL）的淋巴结假滤泡中也有表达，提示Survivin表达参与B-CLL白血病细胞增殖的控制。另有实验表明定量Survivin mRNA表达可能是检测造血细胞恶性肿瘤的一项有用的实验室指标，且Survivin将作为治疗这种恶性肿瘤靶基因。4.4 Survivin在呼吸系统肿瘤中的表达Monzo等17采用RT-PCR法检测了83例非小细胞肺癌，发现71例标本有Survivin表达，占85.5%，12例无表达的患

8、者在生存时间上明显长于表达阳性的患者，Survivin表达与患者的年龄、性别、吸烟、组织学类型、肿瘤分化级别、大小、有无淋巴结转移等无显著相关性，因此认为Survivin对肺癌的诊断和判断预后有重要的临床价值。5 以Survivin为靶点治疗肿瘤以Survivin为靶点治疗恶性肿瘤的研究目前刚刚起步，由于Survivin在肿瘤组织的高表达性和表达的特异性，以及它与EPR-1和bcl-2分子的特殊关系，使得靶向Survivin的抗肿瘤治疗成为可能，并具有一些其他靶向治疗没有的优点：首先，由于Survivin仅在大多数肿瘤组织表达而在正常组织不表达或低表达，其靶向具有较好的特异性；其次，由于Survivin和EPR-1位于染色体（17q25）的同一基因族，而且2个基因的编码序列广泛互补，故通过2个天然反义转录物的相互作用可以调节细胞凋亡。在小鼠肿瘤模型中，通过肿瘤内注射编码反义Survivin质粒，能阻止Survivin表达及刺激肿瘤特异性CTL的产生，从而有助于肿瘤的治疗18。Mesri等19发现，PAd-34A（编码Survivin突变物的有复制缺陷的腺病毒）的感染能导致乳腺癌、宫颈癌

9、、前列腺癌、肺癌、大肠癌等细胞株的自发性凋亡，而PAd-T34A不能影响纤维母细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等处于增殖状态的正常人类细胞的生存能力；PAd-T34A诱导肿瘤细胞的凋亡与紫杉酚一样有效，比阿霉素引起的肿瘤细胞凋亡的效能更强，而且可以促进紫杉酚诱导细胞凋亡的作用，表明Survivin的腺病毒靶治疗可以提供一种新的具有选择性的癌基因疗法。研究发现在人类黑色素瘤中诱导磷酸化作用缺陷的Survivin突变物Thr(34)Ala表达时，不仅引起瘤细胞凋亡，而且抑制肿瘤生长，减少黑色素瘤细胞增殖，并且体外试验表明其可增加化疗药物顺铂诱导细胞凋亡的作用，提示控制内Survivin介导的抗凋亡途径有利于肿瘤治疗20。总之，有关Survivin的免疫治疗或基因治疗不但能促进肿瘤细胞凋亡，抑制其增殖，从而抑制肿瘤进展、转移，改善其预后，而且能弥补其他治疗措施的不足，提高其他抗肿瘤疗效。6 Survivin在肿瘤中的应用与展望首先Survivin作为IAP家族中的一名新成员，其独特的肿瘤特异性，日益受到重视，在参与了肿瘤的发生发展的诸多环节，如抑制细胞凋亡，促进细胞增生， 与VEGF有正协同作用，促进肿瘤新生血管的生长等。而且可利用Survivin促进细胞分裂、干扰细胞周期的特性用于肿瘤的预防和治疗。且Survivin的单克隆抗体已制备成功，并广泛应用于相关实验研究中。但Survivin在肿瘤发生中如何起作用、如何检测血液和尿液中的含量用于肿瘤的筛选尚待进一步研究。其次，由于Survivin在正常组织中不表达，而在肿瘤组织中明显表达，故Survivin可望成为一种诊断恶性肿瘤的指标。在血管生成过程中，Survivin作为一

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