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细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌
http://www.100md.com 2003年9月26日 好医生
     细胞增殖加剧是恶性肿瘤细胞的生物学特征之一。大量研究证明,细胞增殖加速是人类细胞癌变的普遍规律,肿瘤的发生是由于细胞的异常增殖所致。研究表明,有丝分裂期细胞较静止期细胞更易于受突变、致癌物的损伤而发生癌变[1]。

    细胞凋亡的概念是由Kerr等于1972年提出,它的形态学和生物学特征上明显不同于细胞坏死,是受基因编码的细胞主动“自杀”的生理性死亡过程,故又称程序性细胞死亡。目前,发现多种疾病与细胞凋亡规律异常有关,如凋亡被抑制,容易导致各种肿瘤的细胞增生症、自身免疫性疾病[2],如细胞凋亡亢进可能是骨髓发育不全综合症、神经系统退化性疾病、缺血性疾病的重要发病机制。研究发现,其与口腔舍格林综合症的发生有一定关系[3]。以下从细胞凋亡和细胞增殖的调控基因和在口腔鳞癌的诊断、治疗方面的应用作一简要综述:

     一、细胞凋亡和细胞增殖的调控基因

    1. 细胞增殖和细胞凋亡的促进基因
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    1.1 P53

    是目前研究较多的一类抑癌基因,该基因有野生型P53和突变型P53两种存在方式,野生型P53促进细胞凋亡而突变型P53抑制细胞凋亡。当以载体将有功能的野生型P53导入细胞,在受到辐射后,细胞阻滞于G1期,并发生凋亡[4]。

    1.2 bax基因

    bax基因是人前白细胞文库中发现的一种新基因,属bcl-2基因家族成员,其转录产物bax蛋白具有与bcl-2相拮抗的作用。它能促进细胞凋亡,主要通过与bcl-2形成异二聚体而发挥作用。

    1.3 c-myc

    是一种细胞早期反应基因,用维生素K诱导鼻咽癌细胞凋亡时,其中c-fas先于c-myc表达,可能对c-myc的表达有重要的作用。而c-myc的增高伴随有细胞周期阻滞及DNA的断裂,细胞发生凋亡[5]。但也有学者证实,c-myc基因具有诱导增殖的作用,Wyllie等研究发现c-myc在有生长因子参与时促进癌细胞增殖,缺乏生长因子时可调节癌细胞凋亡。
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    1.4 Fas和fasL

    Fas基因的产物是一种跨膜糖蛋白,当与其配体(FasL)结合后,可引起细胞凋亡,在口腔鳞状细胞癌中,高分化者Fas的表达明显高于低分化癌,在正常口腔粘膜中,Fas阳性细胞位于棘层及角质层底部,而DNA断裂开始于颗粒层,这表明表达Fas的细胞与存在DNA断裂的细胞所处的分化阶段不同,可推测出Fas的表达出现于凋亡之前[6]。

    2. 细胞增殖和细胞凋亡的抑制基因

    2.1 bcl-2基因

    bcl-2基因即B细胞淋巴瘤/白血病基因-2,它位于染色体18q21,编码的bcl-2蛋白位于线粒体内膜、核膜和内质网上,它作为GTP连接蛋白在生长因子受体介导的信号传导途径中起了重要作用。bcl-2可通过抗氧自由基来抑制细胞凋亡。
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    2.2 Ras基因

    Ras基因家族中由3个密切相关的基因组成:即H-ras、K-ras及N-ras,ras基因突变是人肿瘤中极为常见的突变。ras的激活和失活是由其本身的GTPase活性及一些相关蛋白调节的。经转录和修饰,Ras通过15个碳的法尼基与膜结合,这种修饰对Ras转化细胞的活性是必须的,而这一过程需法尼基蛋白转移酶参与。用法尼基转移酶(FPTase)抑制剂可通过诱导凋亡选择性阻断表达突变H-ras基因的培养细胞的转化表型,这一作用不依赖于P53。

    2.3 BHRF1基因

    为EB病毒的一个早期基因,与原癌基因bcl-2具有部分相同的蛋白序列和共同的超微结构定位,提示具有相似功能和机理,即抑制凋亡的能力。

     二、细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌
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    1. 细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌的诊断

    细胞增殖和凋亡的平衡维持着组织中细胞总数的相对恒定,癌基因和抑癌基因的突变、失活、失调包含于口腔鳞状细胞癌的发病机制中,由这些相关基因的免疫组化检测也可为临床提供诊断依据。突变型P53促进细胞增殖,抑制口腔角化细胞的凋亡。Rb有助于角化细胞过度增殖,最近研究表明Rb和P53基因共同突变可能是肿瘤发生机制所必需的。bcl-2基因高表达和Fas基因低表达抑制细胞凋亡[7]。

    研究表明肿瘤的增长与肿瘤细胞数目的倍增有直接关系,首先细胞增殖增加,其次肿瘤细胞的生命周期延长,Jnghanel A等研究不同分型的口腔鳞状的细胞癌41例,凋亡由TUNEL法检测,细胞增殖用单克隆抗体MIB1,随着细胞学分级的提高,细胞增殖增加,而细胞凋亡减少,凋亡率在G1、G2、G3分别为13.5%、8.5%、6.1%。结果表明,在口腔鳞状细胞癌不同分型中,肿瘤细胞数目的倍增是由于细胞增殖活动增加以及细胞凋亡率降低所致。由于不同分级中凋亡率不同,因此,不能作为个体预后指标[8]。
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    研究52例原发型舌癌中bcl-2和P53表达发现,bcl-2的表达与肿瘤组织分级和生长方式有关,而与淋巴转移无关。P 53基因表达与肿瘤的生长方式和淋巴结转移有关而与组织学分级无关,两项指标同时考虑,bcl-2-/P53-、bcl-2+/P53-、bcl-2-/P53+和bcl-2+/P53+,组织学分级(P=0.0299)肿瘤生长方式(P=0.0022)和淋巴结转(P=0.0024)具有显著性差异,建议bcl-2和P53综合考虑可作为口腔舌癌中肿瘤侵袭程度的评价指标[9]。

    Xie X[10]等研究85例口腔鳞癌发现,细胞凋亡的数量与Bax蛋白表达(p=0.0122)和肿瘤分化密切相关(p=0.0062)。细胞凋亡受抑制和Bax蛋白表达降低则肿瘤预后较差,Bcl-2表达降低,则临床预后较佳(p=0.0262),高Bcl-2/Bax组比低Bcl-2/Bax组临床预后差(p<0.0001),Bcl-2/Bax的值可作独立的临床预后指标,细胞凋亡亦与肿瘤预后有密切关系[11]。
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    2. 细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌化疗

    治疗肿瘤的目的是杀伤肿瘤细胞,化学药物可杀伤敏感肿瘤细胞,过去认为,化学药物通过其细胞毒性作用引起细胞不可逆性损伤,导致肿瘤细胞坏死,近年来研究表明,许多不同种类的化学药物对不同种类的敏感肿瘤细胞有促进凋亡作用[ 2,15]。

    Shen W等研究发现,全反式维甲酸和干扰素-γ联合治疗口腔鳞状细胞癌,可产生协同抗肿瘤生长效果,由于诱导肿瘤凋亡所致,建议联合使用全反式维甲酸和干扰素-γ可以有效地运用于治疗人类舌鳞状细胞癌[16]。

    有学者研究15例口腔鳞癌患者,术前分别给予FIC(tgaful)、5-Fu、BIM(blevmycin)和PEP(peplomycin)观察手术前后,用细胞凋亡指数(TI) 和增殖指数(KI),发现手术前后TI分别为1.2±1.1和4.7±2.9(9例高分化鳞癌)1.0±0.7和3.9±2.1(6例低分化鳞癌),同样KI分别为31.1±14.2和15.8±11.1(前),37.1±7.8和8.7±13.4(后),结果表明术前化疗可以明显促进细胞凋亡和减弱细胞增殖[17]。
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    许多中草药如来自藏红花的藏花精和大豆、大蒜和姜等亦具有诱导细胞凋亡的作用,其可能机制是:活化核酸内切酶,诱导P53表达,激化caspase 3蛋白酶等,表明中草药将成为调节细胞凋亡药物的主要来源[13]。有学者研究口腔鳞癌患者,发现放疗和化疗,可明显抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡[14]。

    3. 细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌免疫治疗

    研究表明,恶性肿瘤病人的预后与其细胞免疫功能的完整性密切相关,因此免疫调节治疗诱导增强宿主对恶性肿瘤细胞的免疫应答反应,是当前极受重视的研究课题。肿瘤疫苗的制备,化学性生物调节剂的应用和过继免疫治疗现为目前的研究热点。

    有学者研究,给口腔鳞癌细胞株(OSC-3)预处理,包括γ-射线(137)Cs(5Gy),化疗药物5-Fu(0.5mg/ml)或者顺铂(CDDP)(5mg/ml),发现抗肿瘤药和γ-射线可能通过LAK细胞诱导细胞凋亡,LAK细胞诱导凋亡主要依靠Fas/FasL和granzyme B激活caspase-3,LAK细胞诱导靶细胞的反应性氧介导(ROI)主要由Fas和granzyme B介导的[12]。
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    Whiteside TL等研究发现,IL-2诱导的自然杀伤淋巴细胞(A-NK)能在体外实验中清除肿瘤细胞,主要通过诱导细胞凋亡,细胞毒素作用和坏死等途径,在裸鼠头颈癌动物模型的体内实验,发现A-NK细胞可导致肿瘤退化,同时发现细胞毒性淋巴细胞(CTL)与A-NK细胞一样,可以有效地杀死自身肿瘤细胞。这些为临床头颈癌的免疫治疗提供了基础[13]。

    过继免疫治疗不受宿主免疫状态的影响,也不引起免疫耐受,成为目前肿瘤免疫治疗的重要组成部分。

    4. 细胞凋亡和细胞增殖与口腔鳞癌的基因治疗

    有研究以表达P53和P21的腺病毒进行治疗头颈癌,体外实验发现高表达的P53均可诱导下游基因P21表达,抑制细胞生长和增殖,诱导细胞凋亡。移植瘤体内实验显示,肿瘤内注射的P53腺病毒能诱导P21表达和细胞凋亡,与对照组相比,P53治疗组肿瘤体积明显缩小,而P21治疗组未见明显效果[14]。
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    自杀基因治疗是指在局部或全身应用无毒的药物前体,然后通过载体把药物前体转化酶导入肿瘤细胞,一旦药物前体聚集在肿瘤周围,被肿瘤细胞吸收,药物前体转化酶将其转化为细胞毒性药物,触发肿瘤细胞坏死或凋亡。肿瘤化疗中,毒性和骨髓抑制等副作用限制了化疗药物的剂量,而自杀基因治疗中,药物毒性主要限制在肿瘤浸润区和表达药物前体转化酶的肿瘤细胞,因而导入最终在靶细胞表达或产生毒素的基因成为继免疫基因治疗后最普遍的基因转染途径。

    Bi W等将“自杀”基因单纯疱疹病毒胸腺嘧啶激酶(Hsvtk)转染至头颈癌肿瘤细胞,注射羟甲基无环鸟苷(GCV),肿瘤细胞增殖受抑制,体积减少,在坏死区周围出现“旁观者效应”,未转染的肿瘤细胞亦发生凋亡和坏死,同时发现旁观者效应区域肿瘤淋巴细胞增多,推测与免疫介导有关[15]。有学者对GCV的剂量作了进一步研究,发现剂量减小到每天二次10ml/kg仍然可获得较好的临床效果,但裸鼠的成活率明显升高,这都为临床实验提供了基础[16]。

    Clayman等用腺病毒载体携带B-D-半乳糖苷酶基因转染口腔粘膜鳞癌细胞,达到抑制癌细胞DNA复制的目的,使鳞癌细胞发生明显凋亡,同时比较P53、P21是否有抗肿瘤活性,将腺病毒转导入人头颈癌细胞中,结果在体外和动物体内均显示,前者有明显的抗肿瘤作用,后者无抑癌作用[17]。
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    结语

    综上所述,细胞凋亡和细胞增殖平衡状态在肿瘤发生机制中有重要作用,对于肿瘤的恶性程度、疗效、预后的评价,必须同时检测细胞增殖和细胞凋亡,增殖/凋亡的比在对肿瘤预后疗效的评价方面有一定意义。今后细胞增殖和凋亡的临床研究,将集中在三个方面:

    1)对细胞凋亡的发生机制的研究有助于发现更有效的化疗药物,从而确定最佳化疗方案,并从细胞凋亡的角度去认识肿瘤耐药机制。

    2)细胞凋亡在空间和时间两个方面被精确地调控,通过相关调控基因的转染,诱导细胞凋亡,治疗肿瘤,发展定向的可调控的肿瘤基因治疗体系是重要研究方向。

    3)通过研究免疫治疗中T淋巴细胞对凋亡程序的激活,从而理解肿瘤免疫逃逸机制,这有助于提高免疫治疗的临床效果。

, 百拇医药     参考文献

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    责任编辑:王薇, http://www.100md.com(郅克谦)