大肠癌相关生物标志物的病理学进展

　　作者：吕洋 刘 博 吴靖芳 作者单位：(1.河北北方学院组胚教研室，河北 张家口 075000;2.河北医科大学附属第四医院病理科，河北 石家庄 050000)

　　【摘要】 大肠癌是人体中最常见恶性肿瘤之一，它包括结肠癌和直肠癌两部分，大肠癌的死亡率在全球恶性肿瘤死亡率中位于第4位。随着近年来分子生物学的不断发展，使我们对大肠癌的诊断与治疗有了更加广泛而深入的研究。一些新的生物标志物已然出现，不仅对大肠癌的病理诊断提供了很大帮助，并为其预后判断、治疗方案的选择提供了更全面的依据，在一定程度上发挥了独特的作用。本文深入介绍了大肠癌的部分相关生物标志物的病理学进展，并探讨其在大肠癌诊治过程中的作用及运用前景。

　　【关键词】 大肠癌;生物标志物;进展

　　大肠癌是大肠粘膜上皮和腺体发生的恶性肿瘤，包括结肠癌和直肠癌。它是一种常见的恶性肿瘤，在过去的20多年时间内世界大多数国家或地区大肠癌发病呈上升趋势，并以发病率低的发展中国家上升更为明显。大肠癌是西方国家人群的主要病死原因之一，同时，也是我国人群中最常见的恶性肿瘤之一，其发病率在各种恶性肿瘤中仅次于肺癌及乳腺癌排在第3位，死亡率位于第4位[1]，而且我国结直肠癌的发病率呈明显上升趋势的事实应该引起我们的足够重视。因此，我们更加需要全面认识结直肠癌的发病原因和研究积极预防与治疗的方法。在目前，虽然人们对大肠癌的研究工作投入了大量精力，得到公认的是：大肠癌的发生和发展可能与腺瘤向腺癌的转化及多种癌基因和抑癌基因的联合失调有关[2]。目前，明确大肠癌的组织学诊断主要依靠HE 染色切片，目前还没有一种可以用作独立组织诊断的标记物，因此，寻找到一种用于大肠癌诊断、预后和治疗的新型特异性标记物就变得非常必要。随着肿瘤分子生物学领域的研究进展，一些新的生物标志物已然出现，不仅对大肠癌的病理诊断提供了很大帮助，并为其预后判断、治疗方案的

　　选择提供了更全面的依据，在一定程度上发挥了独特的作用。下面就部分与大肠癌相关的生物标记物作一综述。

　　1 结肠腺瘤性息肉病基因(adenomatous polyposis coli gene，APC基因)

　　于1986年首先由Herrera等发现。已知APC基因位于染色体5q21上，APC基因全长含有一个8538bp开放框架，共含有15个外显子，表达产物由2843个氨基酸残基组成，在很多细胞和组织中表达。其表达以缺失为主，可引起基因产物的截短或氨基酸改变。这种截短的APC蛋白可与野生型APC蛋白结合并对其产生显性负效应，从而消弱其抑制细胞增殖的功能。APC基因作为抑癌基因，调节细胞生长和自身稳定。结直肠上皮细胞的野生型APC基因完全表达可导致细胞凋亡，提示APC基因可能控制细胞衰老过程[3]。

　　2 CD44

　　CD44是一种分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白，具有介导淋巴细胞与血管内皮细胞结合，使淋巴细胞穿过血管壁返回淋巴组织的功能，所以又称归巢受体。CD44基因在胃癌中表达出不同的变异体，检测它们的改变有助于判断胃癌患者的预后。CD44V6蛋白就是一种变异型CD44分子，介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间的粘附作用，与肿瘤细胞对周围基质的粘附能力有关。在CD44与结肠癌预后关系的研究中发现，CD44V6的阳性表达与结肠癌的预后差相关主要取决于间质中透明质酸的含量。在体外，透明质酸可以增加CD44V6阳性细胞的侵袭能力[4]。

　　3 p16基因

　　p16基因是1993年由Serrano发现的新的抑癌基因，定位于9p21不到40kb的范围内，由2个内含子间隔3个外显子(126bp、307bp、11bp)组成。3个外显子共同编码一个16KD的蛋白即P16蛋白。此蛋白质是一种细胞周期素蛋白激酶(CDK4)的抑制因子。p16基因在原发性肿瘤中虽然检不出突变，但存在不表达，这可能与p16基因甲基化使保留的等位基因不能转录有关。当p16基因缺失或失活时，周期素cyclin可与CDK4结合，使pRB蛋白磷酸化，促进细胞周期，致使细胞恶性生长，若用p16基因转染癌细胞则能阻止癌细胞生长[5]。Morgan等[6]及Tada等[7]的研究均发现，大肠癌组织中P16基因蛋白阳性表达率显著低于正常人，并且随肿瘤恶性程度增加和临床分期的进展呈下降趋势。Spilare[8]等研究也发现p16蛋白无论在体内还是在体外均有抑制结直肠癌细胞增殖的作用。但最近Kim[9]等的研究发现，免疫组化显示大部分(96.4%)大肠癌患者其p16蛋白均为过表达，只有少部分大肠癌患者为甲基化的低表达，而且这部分p16蛋白低表达的患者与其淋巴结转移情况(P=0.003)及肿瘤的大小(P=0.048)密切相关。因此，p16基因蛋白在大肠癌晚期低表达可能是肿瘤侵袭加速、转移的原因之一。

　　4 nm23

　　nm23基因定位于人染色体17q22。研究表明，nm23基因在某些具有高度转移性肿瘤细胞中，可出现表达下降，等位基因缺失及基因突变等改变。nm23H1基因编码的产物与二磷酸核苷激酶(NDPK)的α—链氨基酸序列高度同源，催化GTPGDP转化，参与微管聚合及G蛋白介导的粘膜信号转导;其蛋白氨基酸顺序中含2个亮氨酸拉链结构，能促进蛋白二聚体形成，有利于碱性氨基酸区域DNA结合，nm23H1基因低表达可引起一系列编码产物减少及信号转导异常，加速肿瘤细胞发生发展与移动[10,11]。

　　5 癌胚抗原(CEA)

　　CEA是一种肿瘤胚胎性抗原，属于免疫球蛋白IG超基因家族的成员，人类CEA家族已含29个基因，其中18个基因表达。在正常人体内，CEA扮演着非特异性防御作用的角色，而在肿瘤病人中，主要用来调节肿瘤细胞对细胞毒性淋巴细胞的敏感性，使肿瘤细胞逃避免疫攻击。其多存在于消化器官内胚叶上皮发生的癌细胞乃至异型细胞顶端，部分随着细胞的老化脱落，与老化细胞同一径路管腔排出，进入血液的量少。因此，直到癌细胞的静脉侵袭和淋巴管侵袭时能看到血浆中CEA的升高，即病期越晚血清水平越高。目前，临床上由于CEA在大肠癌血清中的表达可随肿瘤的增长及病理类型而改变，CEA在大肠癌的诊断及治疗中有独特的作用[12,13]。

　　6 PTEN

　　与细胞支架蛋白tensin同源在10号染色体有缺失的磷酸酯酶(phosphatase and tensin homologue deleted from chromosome ten，PTEN)是人类发现的第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因，能通过脱磷酸化作用调控细胞内信号传导通路，从而调节细胞正常的生长、发育及抑制肿瘤细胞增殖、粘附和转移。近年研究发现，PTEN基因突变、缺失及蛋白表达异常与人类多种恶性肿瘤的发生、发展密切相关。结直肠癌组织PTEN 蛋白表达降低与结直肠癌临床病理分期与转移有关,提示PTEN 基因及其编码蛋白在结直肠癌发生及演进过程中具有重要作用。这可能与基因启动子甲基化导致PTEN 基因关闭( silencing)有关[14]。

　　7 细胞核因子κB(NFκB)

　　是一种广泛存在于细胞中的具有多向性调节作用的蛋白质分子，其活性受到一个强抑制物IκB的抑制。在静止期细胞中与其抑制物IκB结合，形成复合物，以无活性形式存在。当细胞受到多种作用刺激时，IκB可发生磷酸化而失活，使NFκB活化进入细胞核内发挥转录调节作用，参与炎症反应、细胞增殖和细胞凋亡。在对大肠癌的研究中, Pizer 等[15] 应用细胞内脂肪酸合酶(FAS) 抑制剂介导NFκB,阻遏了人结肠癌细胞的增殖。

　　8 脆性三联组氨酸(Fragile histidine triad, FHIT)

　　定位于染色体3p14.2，其基因编码含147 个氨基酸的16.8KD 蛋白质，称 Fhit 蛋白。近年来的研究发现在人类许多肿瘤细胞或细胞系中，该基因呈现高频率的纯合性、杂合性缺失或异常转录，提示 FHIT基因可能是一个新的抑癌基因。目前研究发现，FHIT基因缺失与多种组织肿瘤有关，主要是直接与外界环境接触器官上皮组织的肿瘤，如消化道肿瘤、泌尿生殖道肿瘤。可能是因为这些器官易受外界环境中致癌物的直接作用，而FHIT 基因中的脆性位点FRA3B 极易受其影响而产生改变的缘故。有研究显示，在大肠癌发展过程中受到各种内源性或外源性致癌因素及其他基因的影响导致FHIT 基因发生突变或由于甲基化的影响使其蛋白表达受阻, 从而使FHIT 蛋白表达降低[16]。

　　尽管我们对于大肠癌的发病分子机制没有完全理解，但很明显，和大多数肿瘤发展一样，大肠癌的发生发展是一个涉及多因素多步骤多基因的过程。目前我们面临最重要的挑战是不能预测个体病例的肿瘤行为。已经鉴定出的多种标志物对大肠癌的早期筛查、诊断、分型分级、风险评定和预后评价等方面的意义各不相同，这些标志物的联合应用并与临床病理特征相结合对大肠癌的个体化评价和治疗具有重要的意义。

　　【参考文献】

　　1 董志伟，乔友林，李连弟,等，中国癌症控制策略研究报告[J].中国肿瘤，2002，11(5)：250260

　　2 Kishimoto Y, Yashima K, Morisawa T, et al. Effects of cyclooxygenase2 inhibitor NS398 on APC and cmyc expression in rat colon carcinogenesis induced by azoxymethane[J]. J Gastroenterol, 2002,37(3):186193

　　3 Morin PJ, Vogelstein B, Kinzler KW, et al. Apoptosis and APC in colorectal tumor igenesis[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1996,93:79507954

　　4 Miettinen M,Monihan JM,SarlomlRikala M et al.Gastrointestimal stromal tumors/smooth muscle tumors(GISTs) primary in the omentum and mesentery[J].Am J Surg Pathol,1999,223:11091118

　　5 Arap W, Nishikawa R, Furnari FB, et al. Rep lacement of the p16/CD2KN2 gene supp resses human glioma cell growth[J].Cancer Res, 1995,55(6):135141

　　6 Morgan RJ， Newcomb PV， Bailey M， et al. Loss of heterozygosity at microsatellite marker sites for tumor supp ressor genes in esophageal adenocarcinoma[J].Int J Surg Oncol，1998，24(1):3437

　　7 Tada T，Watanabe T， Kazama ZS，et al. Reduced P16 expression correlates with lymphatic invasion in colorectal cancer[J]. Hepatogastroenterology， 2003 ，50 (54) : 17561760

　　8 Spillare EA，Odamoto A，Hagiwra K，et al. Suppression of growth in vitro and tumorigencity in vivo of human carcinoma cell lines by transfected p16 INK4[J]. Mol Carcinog，1996，16:53

　　9 Kin BN,Yamamoto H,Ikeda K,et al. Methylation and expression of p16INK4 tumor suppressor gene in primary colorectal cancer tissues[J]. Int J Oncol, 2005,26(5):12171226

　　10Iizuka I, Tangoku A, Hazama S, et al. Nm23H1 gene as a molecular switch between the free-floating and a adherent states of gastric cancer cells[J]. Cancer Lett, 2001,174(1):6571

　　11Hsu NY, Chow KG, Chen WJ, et al. Expression of nm23 in the primary tumor and the metastatic regional lymph nodes patient with gastric cardiac cancer[J]. Clin Cancer Res, 1999, 5(7): 17521757

　　12Tachibana M,Takemoto Y,Nakashima Y,et al. Serum carcinoembryonic antigen as a prognostic factor in resectable gastric cancer[J]. J Am coll Surg, 1998, 187(1):6468

　　13Michael J, Duffy. Carcinoembryonic Antigen as a Marker for Colorectal Cancer: Is It Clinically Useful? [J] Clin Chem, 2001, 47(4):624630

　　14Kang YH, Lee HS, Kim WH. Promoter met hylation and sileneing of PTEN in gastric carcinoma[J]. Lab Invest, 2002, 82:285291

　　15Pizer ES, Chrest FJ, DiGiuseppe JA, et al. Pharmacological inhibitors of mammalian fatty acid synthase suppress DNA replication and induce apoptosis in tumor cell lines[J]. Cancer Res, 1998, 58(20):46114615

　　16Kuwai T, Tanaka S, Kaio E, et al. Clinical significance of Fhit expression in development of co lo rectal carcinoma of various macroscopic types[J]. Intl J Mol Med, 2003, 12(4): 437