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编号:10233115
转化生长因子β和胃癌
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1998年第7期
     作者:张朋彬1 徐采朴2

    单位:1第三军医大学新桥医院消化内科 重庆市 400037;2第三军医大学西南医院消化内科 重庆市 400038

    关键词:胃肿瘤;转化生长因子β;受体,转化生长因子β

    华人消化杂志/980728Subject headings stomach neoplasms; transforming growth factor beta; receptors, transforming growth factor beta

    中国图书资料分类号 R735.2

    细胞失去对生长调节信号的应答,是肿瘤发生、发展的一个重要因素. 调控细胞生长的信号多通过细胞周期G1期而起作用,越过该期,细胞的生长几乎不再受外界生长信号的影响. 表皮生长因子、血小板源性生长因子,通过作用于G1期而促进细胞生长;另外一些生长因子通过该期抑制细胞生长,如转化生长因子β(transforming growth factor, TGF-β).
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    1 TGF-β及其受体分类

    TGF-β是一类具有多功能的生长因子家族,在人类有三种,TGF-β1,TGF-β2,TGF-β3,目前研究最多的是TGF-β1. TGF-β受体也有三种,即受体Ⅰ(receptor Ⅰ,RⅠ)、受体Ⅱ(receptor Ⅱ,RⅡ)和受体Ⅲ(receptor Ⅲ, RⅢ). RⅠ和RⅡ均为跨膜糖蛋白,Mr分别为53 000和75 000,胞内功能区都有丝氨酸/苏氨酸激酶活性. 信号传导时,TGF-β先与RⅡ结合,后者再激活RⅠ,由RⅠ引发细胞内相关生长信号的变化. RⅠ和RⅡ在信号传导中相互作用,缺一不可;RⅢ为蛋白糖苷,Mr约280 000~330 000,不是传导信号所必须[1].

    2 TGF-β对细胞生长的影响

    TGF-β通过旁分泌或自分泌方式,对细胞的生长分化进行调节. 它能促进间源性细胞生长,但对上皮源性细胞却有生长抑制作用,如能够抑制胃肠道粘膜上皮、表皮上皮的生长等. 此外,它还能抑制免疫反应,调控细胞外基质合成等. 在上皮源性细胞,TGF-β通过G1期抑制C-myc基因表达及细胞周期蛋白依赖激酶(Cdks)的活性,使视网膜瘤蛋白(PRB)去磷酸化,细胞不能从G1期进入S期,生长发生停顿[2]. TGF-β功能出现缺陷时,可引发许多疾病,如肿瘤、炎症等.
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    2.1 对正常胃粘膜细胞生长的影响 TGF-β能够抑制正常胃粘膜细胞的生长. Yoshiura研究发现,体外培养兔胃粘膜细胞时,在培养基中加入表皮生长因子后,细胞的C-myc基因表达、DNA合成速度和细胞生长速度均明显增加;若同时加入TGF-β1,细胞上述增长指标(C-myc基因表达,DNA合成速度)显著下降(P<0.01),细胞生长速度也相应下降,其下降程度与培养基中TGF-β1的浓度呈正相关[3]. 在另一动物试验中,15例TGF-β1杂合缺失小鼠,有10例胃粘膜出现过度增生,而且这些病变主要位于小弯侧[4]. 提示缺乏TGF-β的抑制作用,将会促进胃粘膜细胞生长.

    2.2 对胃癌细胞的作用 除抑制正常胃粘膜细胞生长外,TGF-β对于胃癌细胞也具有生长抑制作用,并可使胃癌细胞发生凋亡. Ito在观察TGF-β1对TMK-1和MKN-28两株胃癌细胞的作用时发现,TGF-β1能降低TMK-1细胞内P34cdk-2活性,PRB磷酸化水平下降,细胞生长受到抑制,且受抑制程度与TGF-β1浓度呈正相关;不受TGF-β1抑制的MKN-28细胞,在TGF-β1作用时,其胞内P34cdk-2和PRB无明显变化. 提示P34cdk-2和PRB介导了TGF-β对胃癌细胞的生长抑制作用[5]. Yanagihara在细胞培养时发现,TGF-β1能够抑制两株胃印戒细胞癌的生长,癌细胞受抑制的程度与TGF-β1的浓度(0ng/ml~4ng/ml)呈正相关,加入抗TGF-β1多克隆抗体可阻断这一抑制作用;在TGF-β1(3ng/ml)作用24h后,去除TGF-β1,癌细胞活性未见恢复,仍逐渐下降,说明癌细胞已发生了不可逆的变化,细胞已发生死亡;形态学上可见癌细胞染色质浓缩、核碎裂和坏死小体,电泳显示DNA由180bp左右的倍数片段组成;若在培养基中加入能抑制蛋白合成的环已酰亚胺(cyxloheximide),则可阻断TGF-β1的致死亡作用,说明在细胞死亡中有新的蛋白合成. 这些特点均提示细胞死亡形式为凋亡[6].
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    3 TGF-β及其受体在胃癌组织中的表达

    尽管TGF-β对胃癌细胞具有生长抑制作用,但临床研究发现,一些胃癌组织中TGF-β表达较正常组织和癌旁组织要多. 在正常胃粘膜组织,TGF-β1主要位于壁细胞及上皮粘液细胞,TGF-β2主要存在于主细胞,TGF-β3在壁细胞、主细胞和粘液细胞均存在;而在胃癌组织,癌细胞同时明显地表达了TGF-β1,TGF-β2和TGF-β3,Northern杂交显示癌组织中TGF-β1和TGF-β2 mRNA的表达分别比正常胃粘膜组织高出4.8倍和6倍[7]. 而在细胞培养中,一些胃癌细胞株并不受TGF-β抑制[6,8]. 说明胃癌细胞通过某种途径逃脱了TGF-β的抑制作用,而这个途径可能是胃癌发生、发展的一个重要环节. 有人发现在胃癌组织中TGF-β1 mRNA和白介素-10表达阳性率分别为79%和62%,而在正常组织中则为31%和17%,二者相差非常显著. 由于TGF-β具有免疫抑制作用,该文作者认为TGF-β在胃癌组织中的过度表达,使局部免疫反应受到抑制,从而促进了肿瘤的发展[9]. 但该解释忽略了TGF-β对胃癌细胞的生长抑制作用.
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    由于RⅠ和RⅡ为传导信号必不可少的,因此可以认为,若靶细胞缺乏RⅠ或RⅡ,甚至二者均缺乏时,TGF-β不能对靶细胞产生效应. 实验研究也证实了这一点,即TGF-β只能抑制同时表达RⅠ和RⅡ的胃癌细胞生长,缺乏其一或均缺乏的则不能[7]. Ito对17例胃癌组织标本通过原位杂交、免疫组化等方法分析胃癌组织中TGF-β RⅠ的表达情况,与正常组织相比,有14例(82%)癌组织标本TGF-β RⅠ明显减少;细胞培养则发现,受TGF-β抑制的胃癌细胞株RⅠ表达正常,而不受其抑制的胃癌细胞几乎无RⅠ的表达. 同时,RⅠ表达减少与胃癌的浸润有关,在4例局限于粘膜肌层的胃癌,只有2例RⅠ表达减少,10例侵及浆膜层的胃癌,9例RⅠ表达减少,而3例侵犯到浆膜外的胃癌,RⅠ表达均减少[10]. Park将胃癌细胞对TGF-β的反应性与TGF-β受体的表达情况进行对比观察,在RⅠ表达均正常的8株胃癌细胞中,只有一株对TGF-β的抑制作用较敏感,另外7株均不受其抑制;Northern杂交显示受抑制的胃癌细胞RⅡ mRNA表达正常,另外不受其抑制的7株胃癌细胞RⅡ mRNA表达均不正常,表现为无表达、表达减少、表达不完全等;Western杂交结果与Northern杂交相符[11]. 在伴有微卫星不稳定(microsatellite instability, MI)的胃癌组织,RⅡ的突变率可高达71%[12]. 提示TGF-β受体的突变,使胃癌细胞逃脱了TGF-β的抑制作用.
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    多数研究发现,RⅡ的突变与其基因709-718区内的Poly(A)10的腺苷酸的缺失或插入有关,使基因发生框架移动,生产出异常的RⅡ受体. 这种现象与MI有关[12,13]. MI指基因组中散在的短个重复序列,它在DNA复制时容易产生错配,即碱基的插入或缺失,这种错配由体内错配修复系统(mismath repair, MMR)来纠正[14]. 目前人类已定位了四个MMR基因:hMSH2, hMLH1,hPMS1,hPMS2,它能特异地结合到错配的核苷酸处,启动修复工作. 当该系统有缺陷,不能纠正DNA的复制错误时,就会出现MI,使相关基因(如肿瘤基因和抑癌基因)自发突变率升高,相应地肿瘤发生率也增高.

    尽管目前尚未见对TGF-β受体表达不正常的胃癌细胞进行转基因治疗,但在其他TGF-β受体表达不正常的肿瘤细胞,进行转基因治疗后,细胞的生长特性出现了明显变化. 如在RⅠ表达减少的结肠癌细胞,进行RⅠ转基因治疗后,转染细胞恢复了对外源性TGF-β1的应答,细胞生长和集落形成能力也下降,在低的浓度即停止生长,转染细胞在裸鼠体内生成肿瘤的能力也下降[15]. 由于Poly(A)10一腺苷酸缺失而致RⅡ发生突变的结肠癌细胞,不受TGF-β抑制,进行RⅡ转基因后,细胞RⅡmRNA和蛋白均出现表达,细胞表型向良性转化;抗TGF-β1抗体可刺激转染细胞生长,但未转染细胞则无此现象,说明转染细胞获得了自分泌TGF-β的负调控作用[16].
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    3 TGF-β对细胞外基质的影响

    TGF-β对细胞外基质的合成也有影响,它可能与肿瘤的某些生物学行为有关. Mahara对20例胃癌组织进行免疫组化研究发现,TGF-β1表达与纤维化呈正相关;细胞培养时,源于胃硬癌的癌细胞表达了较强的TGF-β1,并使纤维母细胞胶原产生增加;当加入抗TGF-β1抗体后,胶原产生下降42%(P<0.01)[17]. Ura发现能产生TGF-β的胃癌细胞能使培养基中的胶原纤维收缩,并认为TGF-β可能在皮革样胃的形成中起了重要作用[18].

    总之,TGF-β在胃癌的发生、发展中具有重要作用. TGF-β受体的突变可能是胃癌细胞逃脱其抑制的一个重要因素. 对TGF-β受体表达异常的胃癌细胞进行转基因治疗,在肿瘤的防治中有着积极意义.

    4 参考文献

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    通讯作者 张朋彬

    收稿日期 1998-04-20, http://www.100md.com