多基因改变与膀胱肿瘤生物学行为的关系及相关性研究

　　作者：郭雪涛 崔明玉 (包头市中心医院泌尿外科，内蒙古 包头 014040;内蒙古医学院组织胚胎学教研室* )

　　摘要 肿瘤细胞由正常的细胞发生基因突变而产生，致癌过程中需要一种以上的基因突变，常发生于细胞分裂周期， 突变的基因可能存在相关性。近年来的研究也表明:癌基因、抑癌基因等调节因子的失常，最终都导致细胞周期失控，并最终导致肿瘤的发生。从分子生物学角度探讨肿瘤的发生、发展机制已成为国内外研究的热点，揭示各基因与肿瘤生物学行为的关系及相关性将对肿瘤的研究起到重要作用，为肿瘤的监测、治疗、愈后提供可靠的依据。

　　关键词 多基因;膀胱肿瘤;生物学行为;相关性研究

　　膀胱癌发病率居泌尿系肿瘤的首位，且异型性很强[1 ]。至今临床上仍缺乏判断其恶性程度的实用指标，给临床治疗带来极大困难，使现有的预防及治疗措施带有较大的盲目性。分子生物学的研究表明，肿瘤的发生与基因的改变，特别是原癌基因的激活及抑癌基因的失活有非常密切的关系。分离并鉴定这些癌基因不仅对癌变的本质及发病机制的阐明有重要的理论意义，而且对于肿瘤的诊断和治疗也具有潜在的应用价值。本文从分子生物学的角度就此问题做一综述。

　　1 染色体改变与膀胱癌

　　膀胱癌的染色体变化极为复杂，以往研究结果认为有10种常染色体与膀胱癌的发生和进展有关[2 ]。它们为1、3、5、7、8、9、10、11、13、17号染色体。对这些相关染色体的改变加以分析和研究，发现膀胱癌中最常见的核型改变为遗传物质的丢失，如1号染色体长臂的丢失(1q- )、3号染色体短臂的丢失(3p-)、9号染色体单体(-9)、11号染色体短臂的丢失(11p- )等。据推测9号染色体单体(-9)多与早期、低级肿瘤有关，11号染色体短臂缺失常发生于肿瘤的晚期，可能与肿瘤的浸润有关。Tsai[3 ]等人用限制性片段长度多态性分析法(RFLP法)，对25例膀胱癌进行染色体丢失(LOH)检测，发现有11p、9q、17p遗传缺失的比例分别为40%、67%和63%，这些缺失的位点，可能提示是膀胱肿瘤抑癌基因的重要位点。 由于染色体的缺失或其它异常，干扰并破坏了正常机体对癌基因和其他相关基因的表达和调控机制，而这些异常表达作用于肿瘤的不同阶段，便导致了肿瘤的发生或改变。事实证明，某些原癌基因在染色体上的定位，恰好接近于染色体的断裂点处，而这些断裂点与一些恶性肿瘤的特有染色体改变相关[2 ]。迄今，虽然定位于人染色体特殊位点上的膀胱癌相关基因数量有限，但已能够推断出某些基因与膀胱癌核型异常的关系。例如，3号染色体短臂缺失可影响编码视黄酸受体的基因存在[4 ]，而此受体的缺乏是膀胱癌的特征。7号染色体的改变亦与膀胱肿瘤的发生有关。因该染色体的改变除能增加瘤细胞中表皮生长因子受体(EGFR)的含量外，还具有多药抗性基因位点，可增加膀胱肿瘤对化疗药物的耐药性[5 ]。另外，目前抑癌基因的研究热点-位于17号染色体短臂的P53基因[6 ]在深肌层浸润的膀胱癌中的突变失活率也很高，有人发现其失活率达61%[7 ]，提示抑癌基因的改变也可能是肿瘤恶变的原因之一。因此，其染色体的改变多种多样，且复杂多变，单一基因的作用很难解释膀胱癌发生、进展的全过程[8 ]。

　　2 膀胱癌分子生物学研究

　　2.1ras基因与膀胱肿瘤 ras基因家族中以Ha-ras癌基因与膀胱癌的关系最为密切。其活化方式以点突变为主，这种改变可使该基因所编码的P21蛋白发生构象变化，从而导致细胞生长信号的传递发生异常，促使细胞恶变。一些学者采用不同的检测手段，对人膀胱组织中Ha-ras癌基因突变率分析，结果显示，新鲜膀胱癌组织中ras癌基因突变率为10%～30%[9 ]。

　　2.2原癌基因的扩增和表达与膀胱肿瘤 Masters等[9 ]发现c-myc癌蛋白的表达与浅表膀胱癌的复发、 浸润有关。进一步研究发现c-myc癌基因的甲基化水平与膀胱癌的分期、分级相关[10 ]。Coombs等[11 ]用免疫组化方法对86例膀胱移行细胞癌中c-erb-B2过度表达情况进行研究，并对其中12例标本用Southern杂交方法检测其基因扩增情况，结果显示c-erb-B2的扩增与过度表达密切相关，该基因的高表达及扩增可能是判断预后的良好指标。

　　2.3抑癌基因与膀胱肿瘤 抑癌基因是指正常细胞染色体所含有的，能调节细胞正常生长和抑制肿瘤形成的基因，此类基因失活可促进细胞向恶性行为转化。目前研究较多的是P53基因、Rb基因及多肿瘤抑制基因(MTS1)[12 ]。人类P53基因分野生型和突变型，定位于细胞核内。野生型P53具有抑癌基因的功能，广泛存在于各种组织和正常细胞中，而突变型P53则具有癌基因活性，已被认为是癌基因。P53点突变及过量表达是膀胱肿瘤恶性过程中普遍存在的基因变化，而外源野生型P53基因转入P53失活的肿瘤细胞则能逆转其恶性表型。P53基因在膀胱肿瘤细胞的表达意义及野生型P53基因转移对膀胱肿瘤细胞的生长抑制已有多例报道[13-16 ]。

　　3 基因的协同作用

　　不少研究者提出了细胞癌变的多基因协同作用学说。他们指出，至少有两个或两个以上的功能不同的癌基因的激活 ， 才可能引起细胞的癌变[17 ]。单个癌基因的活化，很少能在体外的细胞转化实验中获得成功。ras基因主要使细胞形态发生改变，而myc基因加深了ras基因发动的细胞癌变过程。两个癌基因各自发挥不同的作用，协同加强了细胞转化过程，将细胞逐步推向癌变。西京医院泌尿外科对膀胱肿瘤c-erb-B2的检测发现，c-erb-B2过度表达与P53突变均有发生，提示两种癌基因均参加了膀胱肿瘤的恶性转化过程[18 ]。以上事实可以看出肿瘤的发生是多个癌基因协同作用的结果。一般认为，正常细胞转化为癌细胞要经过多个阶段，至少是一个两步过程，即细胞永生化和肿瘤表型的充分表达。因此，不同的癌基因可能只在癌变的某个阶段起作用。

　　4 膀胱癌的转移生化机制

　　近年来对癌瘤的转移机制作了较为深入的研究，从局限的肿瘤发展到远处转移，将发生一系列的生化改变。膀胱癌的主要基因改变是由于原癌基因的激活与抑癌基因的点突变、重排或缺失所造成的，并通过一系列的基因改变，最后发展成癌。Sidransky(1992)曾 提出膀胱癌发展的基因模式如下: 正常细胞 表皮生长因子受体 (+EGF-R) 细胞分化异常9号染色体长臂缺 失(9q- ) 原位癌(Ta/Tis)17号染色体短臂缺 失(17p- ) 癌细胞浸润13、18号染色体长臂缺失， 3、11号染色体短臂缺失 (13q- 、18q- 、3p- 、11p- )癌细胞转移 膀胱癌在形成过程中，是多基因顺序作用的结果，原癌基因的激活和作用常常是协同促癌的。例如，膀胱癌的重要癌基因H-ras和myc基因，它们单独作用并不能使胚胎细胞发生转化，如果他们同时作用就会使成纤维母细胞转化成肿瘤细胞[19 ]。膀胱癌原癌基因、抗癌基因和转化生长因子及其受体、血管内皮生长因子从某一个侧面反映了在膀胱癌形成过程中，可能有转化生长因子(TGFα)、表皮生长因子受体(EG-FR)、血管内皮生长因子(VEGF)的过度表达[20-22 ]，Gerb-B1、Gerb-B2的剪切表达，有ras、myc多种癌基因的变异或激活，有Rb、P53、、P16抗癌基因的突变和丢失。由于各种致癌因素的不同，作用环节不同，诱发不同的基因变异，所以膀胱癌生物习性也不同。现代分子生物学技术的进步，使我们能够窥测到膀胱癌细胞内分子基因的变异。在正常组织中，细胞与细胞、 细胞与细胞外基质相互紧密粘合，现知有四大类细胞粘附分子(CAMs)存在，第一类cadherin;第二类为免疫球蛋白大家族;第三类选择素(selection)主要在血细胞与血管内皮细胞上表达，白血细胞籍助选择素与血管内壁粘合而向前移动;第四类整和素(Integrin)，由α与β亚单位组成，α与β可组成100余种不同的复合物，充当细胞外基质蛋白的受体，与层蛋白、纤维连和蛋白接合，向内则可与细胞内的骨骼蛋白actin、talin等连和，并可籍此由细胞内向外、或由细胞外向内传递信息。α6β1与α6β4为层蛋白受体，而α4β1与α4β7则为纤维连和蛋白的受体，膀胱癌患者E-cad-herin减少时，则肿瘤易转移。近几年的研究结果证实，TGFα高表达是膀胱癌发生的早期基因变异[23 ]，其他学者证实9号染色体的丢失与膀胱乳头状瘤有密切关系，P16研究结果也提供膀胱癌第9号染色体的丢失证据[19 ]。综上所述，膀胱癌的原癌基因激活可能是TGFα和EGFR、VEGF，浅表膀胱癌发生的第一个抗癌基因的丢失可能是第9号染色体随后出现11p、3p、P53和Rb基因变异丢失，临床表现为浸润性膀胱癌。

　　5 癌基因检测对肿瘤治疗的潜在意义

　　5.1精确描述肿瘤 从实验结果看出，癌基因表达的频度与肿瘤的分期、分级呈正相关，高的癌基因表达频度也总是与高的复发率和死亡率相关联的。膀胱肿瘤的高复发率是治疗中难点之一，癌基因表达结合病理分级及临床分期更有助于准确判断肿瘤的恶性程度及预后，无疑是对肿瘤特征更为精确的描述，也更有助于对肿瘤细胞异质性的深入理解。

　　5.2确定治疗决策 肿瘤标记物的真正意义，在于对治疗决策的选择和指导作用。传统的病理学方法在治疗前并无指导意义，也无法预测肿瘤的临床过程，使肿瘤的临床治疗难以摆脱消极被动的局面。探索新的肿瘤标记物及其与肿瘤生物学行为的关系，是开拓肿瘤治疗新局面的积极举措，并为逐步达到肿瘤治疗的个体化创造条件。

　　5.3为基因治疗提供新的思路和选择 肿瘤基因治疗是近年来肿瘤学及分子生物学研究的热点之一，其中反义技术又是基因治疗的主要手段。反义治疗的实施取决于肿瘤中癌基因表达，有了某种癌基因表达，才具备了反义治疗(包括反义核酸、核酶)的靶点。目前，在上述理论的指导下，产生了种种新的基因治疗策略，如细胞因子、抑癌基因、反义RNA的联合转染或联合表达[24 ]。针对不同的疾病选择不同的联合策略，有望提高基因治疗效率。同时，癌基因表达与封闭的研究，对于揭示肿瘤发生、发展过程也具有重大的意义。因此，肿瘤癌基因表达检测是通向现代肿瘤治疗的必由之路。

　　6 展望

　　美国国家癌症研究所(NGI)正大力开展疾病的基因诊断，传统的病理检查犹如读书时只见到了书本的外貌，而DNA分析则见到了书中的内容，采用细胞DNA分析诊断治疗疾病，将为当今医学的发展铺平道路。

　　参考文献

　　[1]Kantoff PW. Bladder cancer [J ]. Curr Probl Cancer， 1990， 14(5): 233.

　　[2]Perucca D，Szepetowski P，Simon MP，et al.Molecular genet-ics of human bladder carcinomas [J ]. Cancer Genet Cyto-genet， 1990， 49(2): 143.

　　[3]Tsai YC，Nichols PW，Hiti AL，et al.Allelic losses of chro-mosomes 9， 11 and 17 in human bladder cancer [J ] .Cancer Res， 1990， 50(1): 44.

　　[4]Mattei MG，de The H，Mattei JF，et al.Assignment of the hu-man hap retinoic acid receptor RAR beta gene to the P24 band of chromosome 3 [J ]. Hum Genet， 1988， 80(2): 189.

　　[5]Collard JG， van de Poll M，Scheffer A，et al.Location ofgenes involved in invasion and metastasis on human chromo-some 7 [J ]. Cancer Res， 1987， 47(24Pt1): 6666.

　　[6]Hollstein M，Sidransky D，Vogelstein B，et al.P53 mutations in human cancers [J ]. Science， 1991， 253(5015): 49.

　　[7]Sidransky D，Von Eschenbach A，Tsai YC，et al. Identifica-tion of p53 gene mutations in bladder cancers and urine sam-ples [J ]. Science， 1991， 252(5006): 706.

　　[8]张强，王志，孙光. 膀胱癌预后因子的研究现状及进展 [J ].国外医学.泌尿系统分册，2002，22(1):39.

　　[9]Masters JR，Vesey SG，Munn CF，et al.c-myc cncoprotein levels in bladder cancer [J ]. Urol Res， 1988， 16(5): 341.

　　[10]Moriyama M， Gomita Y，Ichimaru Y，et al.Expression of c-erbB-2 gene product in urinary bladder cancer [J ]. J Urol， 1991， 145(2): 423.

　　[11]Coombs LM， Pigott DA， Proctor AJ， et al . Amplification and over-expression of c-erbB-2 in transitional cell carcinma of the urinary bladder [J ]. Br J Cancer， 1991，63(4): 601.

　　[12]Kanl A， Gruis NA， Weaner-feldhaus J， et al. A cell cy-cle negulator potentially involved in genesis of many tumor types [J ]. Science， 1994， 264: 436.

　　[13]何兆伟，陆灿辉，申鹏飞，等.rasP21和P53在膀胱癌表达的临床意义 [J ].中华泌尿外科杂志，1996，17(1):20.

　　[14]庄自力，鲁功成，张齐钧，等.P53基因变异与膀胱癌发生发展的关系 [J ].中华泌尿外科杂志，1996，17(2):76.

　　[15]郭德荣，李鸣，顾方六，等.膀胱癌转化生长因子α和P53基因表达及其生物学意义 [J ].中华泌尿外科杂志，1996，17(2):67.

　　[16]李鸣，李万波，周爱儒，等.野生型P53基因导入对膀胱癌细胞生长抑制和H-ras基因表达调控 [J ].中华泌尿外科杂志，1995，16(5):259.

　　[17]Nagai MA， Habr Gama A， Oshima CT， et al. Association of genetic of c-myc， c-fos， and c-Ha-ras proto-on-cogenes in colorectal tumors. Frequency and clinical signif-icance [J ]. Dis Colon Rectum， 1992， 35(5): 444.

　　[18]孙旭，于茂生. 膀胱肿瘤组织中的癌基因表达及其意义 [J ]. 中华泌尿外科杂志，1997，18(4):246.

　　[19]郭德荣，顾方六，蔡碧娟，等.高原复发及浸润性膀胱癌的分子生物学基础 [J ].中华泌尿外科杂志，1999，20(9):539.

　　[20]Markowska J，Fischer N，Fischer Z，et al.Chlamydia tracho-matis infection in women with CIN and invasive uterine cer-vix cancer. Significance of hormonal status [J ]. Eur J Gynaecol Oncol， 2002，23(6):511.

　　[21]叶雄俊，张克文，郭应禄. 血管内皮生长因子在膀胱癌预后判断和监测复发中的意义 [J ]. 中华泌尿外科杂志，2002，23(7):443.

　　[22]陈小勇，段建敏，卢建中，等.低氧诱导因子和血管内皮生长因子在膀胱癌中的表达及意义 [J ]. 中华泌尿外科杂志，2004，25(12):844.

　　[23]乔宝民，徐勇，马腾骧，等. 膀胱癌组织中TGFmRNA表 达及其意义 [J ].天津医药，2002，30(5):274.

　　[24]Largaespada DA， Kaehler DA， Mishak H， et al. A retro-virus that expresses v-abl and c-myc oncogens rapidly induces plasmacytomas [J ]. Oncogene， 1992， 7(4): 811.