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编号:10276486
人实体瘤中端粒酶表达的意义
http://www.100md.com 《西北国防医学杂志》 2000年第3期
     作者:苏勤军 刘斌 综述 邢传平 审校

    单位:苏勤军(兰州军区兰州总医院病理科,甘肃 兰州 730050);刘斌(兰州军区兰州总医院病理科,甘肃 兰州 730050);邢传平(兰州军区兰州总医院病理科,甘肃 兰州 730050)

    关键词:肿瘤学;端粒酶;表达

    西北国防医学杂志000327

    摘要:除生殖细胞系及增生旺盛的正常组织和良性病变外,端粒酶几乎在所有人体恶性病变中表达。由于该酶与恶性肿瘤的密切关系以及作为肿瘤治疗的潜在靶点,端粒酶已成为肿瘤研究的热点问题之一。本文综述了当前端粒酶研究的进展,包括端粒酶活性和人体恶性肿瘤的关系、端粒酶检测方法、端粒酶对残留、复发肿瘤的监测及应用以及端粒酶在肿瘤治疗中的潜在价值。

    中图分类号:R 73 文献标识码:A 文章编号:1007-8622(2000)03-0227-03
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    染色体DNA末端短重复序列称为端粒。研究表明,DNA聚合酶不能完整地复制它的线性末端序列,这个现象被称为“末端复制问题”。端粒在结构和功能上不同于其它的DNA序列,由于这些重复短序列DNA是非编码区,从而形成缓冲区,保护其邻近的编码序列。此外,端粒提供一个保护帽功能以防止DNA的端-端融合和降解[1]。因此,端粒在维持细胞分化、增生及寿命等方面发挥重要作用。真核细胞端粒的完整性靠端粒末端转移酶(端粒酶)来维持。端粒酶是一种具有逆转录活性的核糖核蛋白酶,它包括一个RNA成分,提供合成端粒序列的模板。由于DNA末端序列的逐渐丢失和端粒的缩短,大部分正常体细胞具有有限的分裂潜能,端粒酶活性本身在哺乳动物发育过程中不起直接作用,但在细胞分裂中,维持适当的端粒结构是保证细胞存活和器官稳定的基础[2~5]。端粒酶活性和正常细胞向永生性肿瘤细胞转化之间的密切关系,使端粒酶成为诊断和治疗肿瘤有价值靶位点。

    1 端粒酶活性及端粒酶RNA(hTR)的检测方法
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    对人恶性肿瘤细胞或瘤细胞系染色体末端限制性片段的分析,发现其平均长度并不随细胞的分裂而缩短,表明端粒长度具稳定性。利用这一常规方法可以发现大多数肿瘤具有端粒酶活性。

    端粒重复扩增技术(telomeric repeat amplification protocol,TRAP)是一种基于PCR的高灵敏的端粒酶活性检测法,1994年Kim等最早报道[6]。使用该法98/100例培养恶性肿瘤细胞系和90/101例原发瘤表达端粒酶活性,22例培养的正常体细胞和50例良性组织中均未检测到端粒酶活性。与常规方法比较,TRAP法灵敏度可提高104倍,且该法相当快捷。有人将其改良,通过一个内标准可将端粒酶活性水平量化。目前一种新的TRAP-eze端粒酶检测试剂盒可替代标准TRAP检测方式,据报道该法更灵敏快速。商品化的TRAP-eze ELISA试剂盒也是一种有效的方法,它使用一步TRAP及PCR扩增,然后用ELISA法直接检测TRAP产物。最近,也有人应用RT-PCR法检测尿沉淀细胞中端粒酶RNA成分[7]。原位TRAP法利用荧光标记的端粒酶引物可在原位检测表达端粒酶活性的单个细胞。原位杂交法能检测石蜡包埋组织中的hTR-RNA(human Telomerase RNA)。
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    2 端粒酶与肿瘤

    由于端粒酶在人实体瘤中的过表达,它不仅是肿瘤诊断有价值的工具,而且也是肿瘤治疗的潜在靶点。以下作者综述了除淋巴造血组织肿瘤外部分实体瘤端粒酶活性的研究资料,表明二者之间存在密切关系。

    2.1 前列腺癌中的端粒酶活性:有作者使用Southern转印和与端粒互补的寡聚核苷酸探针,发现21/25例(84%)前列腺癌和5例前列腺癌细胞系端粒酶活性均呈强阳性表达,而25例正常前列腺组织和10例良性前列腺增生标本均不表达端粒酶活性。端粒酶活性在良性前列腺增生、前列腺癌旁组织及前列腺癌组织中表达情况,使早期发现前列腺癌成为可能,提示端粒酶活性可能是前列腺癌诊断有价值的先兆性生物学标志。端粒酶活性与肿瘤分级、病理分期及肿瘤的DNA含量无关,但有研究表明端粒酶活性水平与肿瘤分化程度有关。使用PCR-TRAP法,发现低分化和转移性前列腺癌端粒酶活性较高,提示端粒酶活性是一个较好的预后判断指标。最近有作者分析了前列腺癌、重度前列腺不典型增生的端粒酶活性和DNA倍性间的关系,9例端粒酶阳性的前列腺腺癌均为非整倍体,而25例端粒酶阳性的前列腺重度不典型增生标本中有4例DNA为二倍体。
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    2.2 乳腺癌中的端粒酶活性:大多数乳腺癌表达端粒酶活性[8]。有研究发现端粒酶水平和已知的预后指标如淋巴结转移无关。但也有端粒酶活性与肿瘤大小、淋巴结转移、分期及乳腺癌侵袭性存在显著相关性的报道。Hoos等研究25例端粒酶活性高表达乳腺癌,原发瘤大于5 cm的比小于5 cm的表现出更高的端粒酶活性,伴淋巴结转移的原发瘤端粒酶活性显著高于无淋巴结转移者,表明端粒酶水平也是一个有用的预后指标,可用于区分原发瘤有无潜在淋巴结转移能力。此外,有人发现6例转移癌和1例原发癌化疗后端粒酶活性水平降低,这个发现提示端粒酶活性是化疗效果的一个较好的评估指标。

    2.3 移行细胞癌和肾癌中的端粒酶活性及端粒酶蛋白的表达:应用PCR-TRAP法发现绝大多数泌尿道上皮肿瘤表达端粒酶活性[9]。移行细胞癌患者的膀胱冲洗液和尿脱落细胞也能检测到端粒酶活性。Lee等研究发现,超过95%膀胱癌患者的膀胱冲洗液中能检测到端粒酶活性,而细胞学检查只有69%的阳性率。5例Ⅰ级移行细胞癌标本中,细胞学检查的阳性率为20%,而端粒酶的阳性率为80%,说明膀胱癌尤其是分级低的癌诊断中,膀胱冲洗液的端粒酶活性是一个十分有用且敏感的指标。同样,检测膀胱癌患者尿液脱落细胞的端粒酶活性比常规细胞学检查更敏感。Kyo等研究发现,端粒酶活性与肿瘤的病理分级、分期、肿瘤的多形性和复发没有直接的关系。利用RT-PCR检测端粒酶催化亚单位mRNA,90%以上的移行细胞癌表现为阳性,癌旁正常组织的检出率则低于20%,这一结果表明移行上皮端粒酶催化亚单位mRNA的上调在移行细胞癌中具重要作用,推测其它肿瘤中也起类似作用。
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    据报道端粒酶在超过70%的肾癌中表达活性[10]。有研究表明,端粒酶活性与肿瘤的病理分级、分期、肿瘤大小、DNA的倍性及异常染色体无关,也有研究发现端粒酶活性与肾癌的预后无关。

    2.4 女性生殖系统肿瘤的端粒酶活性及hTR表达:大多数宫颈癌表达端粒酶活性,TRAP检出率在76%到100%之间。另外许多宫颈不典型增生鳞状上皮也表达端粒酶活性,但表达水平和阳性率低于侵袭性病变。但也有研究发现,约56%的宫颈反应性增生病变和18%的正常宫颈上皮可检测到端粒酶活性。

    Anderson等发现10例有端粒酶活性的浸润性宫颈鳞癌中,7例PCR法可检测到HPV(3 HPV-16,4 HPV-18),而Yashima等应用TRAP法检测宫颈刮片,5例鳞状上皮不典型增生标本涂片无异常但表达端粒酶活性,说明TRAP能够检测到细胞学检查假阴性的标本,提示宫颈刮片端粒酶检测能提高宫颈病变的检出率[11]。原位杂交法检测hTR,13例侵袭性宫颈癌(6例鳞状细胞癌,7例腺癌)、9例原位腺癌、14例鳞状上皮重度不典型增生均表达端粒酶RNA。21例正常、化生和轻度不典型增生鳞状上皮基底层细胞显示hTR弱阳性。
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    增生期、分泌期宫内膜、宫内膜增生过长及宫内膜癌中均能检测到端粒酶,但在萎缩及绝经后宫内膜则无或仅有较弱活性。

    TRAP法在33/41例卵巢癌、3/5例潜在低恶性肿瘤中检测到端粒酶活性,而7例良性肿瘤和卵巢正常表面上皮不表达端粒酶活性。端粒酶活性强度在侵袭性癌中明显高于低恶性肿瘤,且在有淋巴结转移的癌中较高。但定量PCR分析良性卵巢囊肿和正常卵巢表面上皮中也检测到端粒酶活性,但卵巢癌中明显高于卵巢低恶性肿瘤、卵巢囊肿和正常卵巢组织。此外还发现端粒酶活性水平与卵巢癌的临床分期密切相关。

    2.5 胃肠、肝、胰肿瘤的端粒酶活性:高达80%~90%的大肠癌表达端粒酶活性[12]。用改良TRAP法发现23例大肠癌均表达端粒酶活性,2/9(22%)例正常结肠表达端粒酶活性。

    大多数胃癌表达端粒酶活性。TRAP法检测95例胃癌病人,85例表达端粒酶活性,而正常胃组织为阴性,有关胃癌大小、分级、分期及其与端粒酶活性之间的关系尚有争论,有作者认为它们之间有一定关系,也有作者认为相互间无关。
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    大多数肝细胞癌表达端粒酶活性[13]。Miura等发现13例肝细胞癌均表达端粒酶活性,3例活动性肝炎中1例表达弱阳性,5例肝硬化病人均不表达。

    研究发现,41/43例胰腺癌表达端粒酶活性,而11例良性胰腺病变无1例检测到端粒酶活性。用TRAP检测逆行胰导管刷检细胞,15例确诊的胰腺癌中13例检测到端粒酶活性,而17例良性病变中则无。

    2.6 肺癌中的端粒酶活性及hTR表达:肺小细胞和非小细胞癌中均能检测到端粒酶活性。有研究发现,几乎所有的肺癌表达端粒酶活性。同位素标记原位杂交检测端粒酶RNA成分,发现不典型增生和原位癌的端粒酶表达上调,正常支气管上皮的底层细胞中也可检测到低水平端粒酶活性。

    2.7 头颈部鳞状细胞癌中的端粒酶活性:头颈部鳞状细胞癌的所有细胞系、大部分鳞状细胞癌及不典型增生鳞状上皮表达端粒酶活性,正常鳞状上皮通常不表达端粒酶活性[14]
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    2.8 其它实体瘤中的端粒酶活性:端粒酶活性在其它多种实体肿瘤中均能检测到,包括神经源性肿瘤如多形性胶质母细胞瘤、脑膜瘤、神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、肾上腺皮质肿瘤、嗜铬细胞瘤、皮肤肿瘤如基底细胞癌、黑色素瘤及胃肠道间质瘤[15]

    2.9 端粒酶活性在细胞学检查中的应用:除上述尿中检测端粒酶活性以诊断移行细胞肿瘤外,应用TRAP法也可检测体腔渗出液中端粒酶活性并有助于肿瘤的早期诊断。

    3 结论

    人体恶性肿瘤与端粒酶关系的研究已取得了实质性的进展,几乎所有的肿瘤均已进行了端粒酶活性检测。端粒酶与90%以上人实体肿瘤密切相关,使该酶成为独特的、有潜在用途的肿瘤标志物。尽管肿瘤中端粒酶的高表达使其成为一个通用的肿瘤标志物及靶位点,但少数体细胞如造血干细胞、活化淋巴细胞及增生期宫内膜也表达端粒酶活性[16]。大量研究资料表明,端粒酶活性的检测可用于肿瘤早期诊断,并监测肿瘤患者治疗后的残留病灶及微小病变。部分端粒酶活性高表达的肿瘤患者预后较差,因此端粒酶活性检测可提供十分有用的预后判断信息。
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    使用内标准的TRAP技术使在各种病理标本中检测端粒酶得以实现,原位杂交和RT-PCR法检测端粒酶RNA和催化亚单位mRNA则更利于存档蜡块的检测,正在研究的可用于石蜡包埋存档组织的端粒酶抗体将能半定量分析端粒酶活性。

    端粒酶抑制剂是当前研究的热点,叠氮胸苷(AZT)能抑制体外培养乳腺癌细胞的端粒酶活性和软琼脂板上的癌细胞集落形成,提示端粒酶抑制可能是茶叶抗癌作用的机制之一。总之,端粒酶作为肿瘤治疗的靶位点仍将继续成为研究的热点,找到选择性作用于肿瘤细胞而不损伤正常细胞的端粒酶抑制剂成为最重要也是最困难的任务。

    作者简介:苏勤军(1976—)男,医师

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    收稿日期:2000-04-17 修回:2000-05-26, 百拇医药