PTEN基因及其在卵巢癌中的研究进展

    作者：顾建建 综述， 李国利 审校    作者单位：扬州大学医学院病理学教研室，江苏 扬州 225001

    【摘要】 PTEN基因是目前发现的第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因，可通过基因突变、DNA甲基化等方式失活，主要表现为基因缺失、蛋白表达减少。PTEN作用于PI3K／AKT信号途径和选择性抑制MAPK途径，调控细胞增殖；通过发挥蛋白磷酸酶功能，使FAK和SHC去磷酸化，抑制细胞迁移。PTEN在卵巢癌的发生、发展中发挥着重要作用。

    【关键词】  PTEN基因　磷酸酶　卵巢肿瘤　抑癌基因

    PTEN基因，即第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物基因(phosphatase and tension homolog deleted on chromosome ten，PTEN)，是1997年由Steck等研究发现的一种具有磷酸酶活性的抑癌基因，又称作MMAC1 (muted in multiple advanced cancers) 或TEP1（TGF?鄄G?鄄regulated and epithelial cell enriched phosphatase）。PTEN基因位于人类染色体10q23.3上，全长2 095b，包括一个氨基端磷酸酶区域，一个与脂质结合的C2区和一个由约50个氨基酸组成的羧基端区域。PTEN基因cDNA5′末端存在着由804个核苷酸组成的非翻译区，并含有许多基因启动子区域CpG岛结构，可为其发生DNA甲基化提供可能。PTEN高甲基化可导致PTEN低水平转录及PTEN蛋白的减少甚至缺失。目前研究发现，PTEN基因在细胞凋亡、迁移和肿瘤的发生、发展中有一定作用。现就国内外近年来关于PTEN的抑癌作用机制及其在卵巢癌中的研究情况综述如下。

    1 PTEN抑癌作用机制

    PTEN作为抑癌基因，其作用机制和信号通路许多研究者说法不一。但比较一致的观点是，PTEN抑制肿瘤发生主要是依靠磷酸酶的活性，而有报道认为中性内肽酶（NEP）可增加PTEN磷酸酶活性[1]。

    1.1 PTEN调控细胞增殖周期

    磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)是PI3K／AKT信号途径的上游调节激酶，一些细胞生长因子(如IGF、EGF等)与其细胞膜上的受体结合后，激活PI3K，后者使二磷酸肌醇(PIP2)磷酸化成PIP3。PIP3作为细胞内第二信使，随后激活PI3K／AKT信号途径中的一系列激酶，进而活化PI3K／AKT，促进细胞生长，阻断凋亡。PTEN作为PIP3的磷酸酶，可使PIP2向PIP3的转化发生逆转，从而抑制PI3K的磷酸化作用，阻断AKT及其下游激酶的活性，使细胞周期阻滞在G1期或促使细胞凋亡，对细胞的生长起负调节作用。当PTEN基因发生突变或丢失而失活时，细胞内PIP3的水平增高，PI3K／AKT的信号传导加强，细胞无限增殖形成肿瘤[2~4]。因此可认为，PTEN之所以能诱导细胞凋亡及细胞周期阻滞，关键在于拮抗了PI3K／AKT信号途径。此信号途径与PTEN的动态平衡是机体对细胞增殖、存活进行分子调控的重要途径之一。若某些因素破坏了这个动态平衡，机体就可能发生肿瘤。

    研究表明，PTEN还通过选择性抑制有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）途径来调节细胞增殖、分化和凋亡。MAPK是胞浆蛋白，有酪氨酸磷酸酶活性，参与包括细胞生长、分化在内的一系列过程。目前鉴定出的五条MAPKs信号传导通路中，PTEN主要作用于以下三点[5，6]：①PTEN表达主要抑制细胞外调节激酶ERK通路；②MAPK上游MEK、ras的活化以及SHC的磷酸化受PTEN抑制，但EGFR磷酸化不受影响；③被活化的下游成分MEK1过表达可拮抗PTEN对细胞扩散和局部突触的生物效应。

    1.2 PTEN抑制细胞迁移

    晚期转移性癌中，经常会观察到PTEN基因的丢失，这可能与PTEN基因参与调节细胞粘连和移动，从而负性调节肿瘤细胞的迁移和浸润有关。PTEN的蛋白磷酸酶功能可使FAK和SHC去磷酸化，而FAK与细胞持续性的定向迁移有关，SHC与细胞的随机迁移有关。Di等[7]认为PTEN通过其磷酸酶活性调控FAK和SHC的磷酸化来调节细胞和细胞间，细胞与细胞外基质间的相互作用，进而影响细胞粘连和迁移的各个方面。但最近研究表明[8]，PTEN抑制细胞迁移的机制，主要是通过其C2结构域抑制迁移。这依赖于PTEN的磷酸酶蛋白活性和苏氨酸残基的脱甲基作用，与去IP3磷酸化无关。

    2 PTEN在卵巢癌中的突变

    PTEN在卵巢癌中的突变研究较多，其突变类型主要有错义突变、无义突变和移码突变。Schondorf等[9]对30例原发性卵巢癌及56例复发性卵巢癌进行PTEN的突变检测，结果在原发性卵巢癌中未检测到突变，但在2例复发性卵巢癌的腹水中检测到突变，其中1例为插入突变，另1例为错义突变，故他们认为PTEN突变在卵巢癌中起次要作用。此后，Obata等[10]对81例卵巢上皮性恶性肿瘤进行研究，结果却不同。在他的报道中，有8例存在PTEN突变，其中7例为子宫内膜样癌，1例为黏液性癌。后者组织学类型不典型，且有内膜样分化区域。但在同时研究的29例浆液性癌中，未见到突变，8例透明细胞癌也未见到突变。由此，研究者认为PTEN突变在卵巢子宫内膜样癌中最常见，而与浆液性癌无关。

    在卵巢内膜样癌中，PTEN失活为早期事件，这表明PTEN与该类型关系较大，与内膜样肿瘤源于异位内膜过度增生的推论相一致。在与内膜异位有关的透明细胞癌中未发现突变，这可能与研究的病例数较少有关。Sato等[11]的研究结果同样证实了PTEN失活在卵巢内膜样癌和透明细胞癌的发生中为早期事件。

    据Saito等[12]报道，PTEN的突变不仅发生在卵巢内膜样癌中，还发生在浆液性和黏液性癌中。Kurose等[13]通过对117例卵巢癌进行研究后发现，6例有体细胞突变，1例有胚系突变，而且免疫组化结果显示，13例无PTEN蛋白表达，25例表达降低，因而推测在卵巢癌发生中PTEN通过等位基因缺失、基因突变和表基因沉默方式失活，且表基因沉默是一个重要的机制。Chen等[14]采用PCR?鄄SSCP和RT?鄄PCR技术，对5例正常卵巢，5例卵巢囊肿，9例卵巢交界性肿瘤，60例卵巢癌进行研究。仅有5例卵巢癌有PTEN突变，交界性肿瘤中PTEN mRNA的表达水平较卵巢囊肿要低，mRNA的表达与临床分期不相关，但与组织分化程度有关。卵巢内膜样癌中PTEN mRNA的表达水平较浆液性和黏液性癌明显降低。因此，他们认为PTEN基因的下调可能是卵巢癌发生的重要分子生物学基础。Lv等[15]研究报道，48例卵巢癌病例中，19例卵巢癌存在PTEN基因的杂合子丢失（LOH），2例有PTEN突变，9例有PTEN mRNA表达缺失，13例蛋白表达缺失。13例PTEN蛋白表达缺失的病例中，仅有2例同时有突变和LOH，即存在双等位基因的结构异常；7例有LOH，其中5例PTEN mRNA表达缺失，2例表达正常；4例既无突变也无LOH，但其中2例PTEN mRNA表达缺失，2例表达正常。他们认为PTEN基因失活在卵巢癌的发病中可能起一定的作用，蛋白表达缺失可能是重要的失活机制。

    3 PTEN在卵巢癌中DNA甲基化

    很多研究者提出DNA甲基化是肿瘤抑制基因（TSG）失活的第三种机制，CpG岛的DNA甲基化是TSG不表达的关键机制之一。Schondorf等[16]采用RT?鄄PCR和定量Western分析的方法对8株卵巢癌细胞系进行PTEN高甲基化研究，结果发现PTEN的脱甲基化与mRNA的表达相当，不影响PTEN蛋白表达，PTEN在转录水平上是比较准确的。他们的结论是PTEN基因DNA的甲基化作用在卵巢癌中的作用是次要的。

    4 PTEN与卵巢癌临床病理关系

    4.1 PTEN与卵巢癌病理类型

    Che等[17，18]研究表明良恶性肿瘤的PTEN突变率差异无显著性，且突变率与病理类型、临床分期和分级均无明显相关性；PTEN蛋白表达与年龄、组织类型无明显相关性，但与临床分期、病理分级有关，且临床分期越晚，病理分级越差，PTEN蛋白表达率下降越明显。Catasus等[19]选取55例卵巢癌，其中22例子宫内膜样癌，18例透明细胞癌，15例混合性癌，从分子生物学角度对内膜样卵巢癌进行研究后发现子宫内膜样卵巢癌中PTEN突变比非子宫内膜样癌频率要高，在病理分期早的子宫内膜样卵巢癌中，PTEN突变频繁。Chen等[20]研究中，PTEN基因mRNA在卵巢交界性肿瘤和卵巢癌中的表达水平低于正常卵巢和卵巢囊肿， PTEN基因mRNA表达在卵巢内膜样癌中表达最低，显著低于浆液性或黏液性卵巢囊腺癌。

    4.2 PTEN与卵巢癌临床病理分期

    Chen等[20]研究中，PTEN基因mRNA表达与卵巢癌的临床病理分期呈负相关，PTEN表达下调可能与卵巢癌的演进关系密切。PTEN mRNA表达与卵巢癌的分化程度呈正相关，提示PTEN基因mRNA异常表达可能是构成卵巢癌组织分化程度的分子基础。Gomes等[21]对70例原发性卵巢癌进行研究后认为，PTEN在1级卵巢内膜样癌缺失更常见，且是卵巢内膜样癌发生过程中的早期事件，但与肿瘤的大小和分期无关。在40例透明细胞样腺癌中，15例中PTEN无免疫反应，他们认为PTEN的表达与临床分期无关[22]。

    4.3 PTEN与卵巢癌远处转移

    Schondorf等[23]的研究提示PTEN上调表达与临床预后、下调表达与卵巢癌的转移均呈正相关，但PTEN基因并非是卵巢癌发生转移的惟一机制。Dinulescu等[24]通过激活原癌基因K?鄄ras建立了鼠子宫内膜样卵巢癌的模型，研究后发现，K?鄄ras的表达及PTEN的缺失都会造成卵巢上皮不同程度的损害，并有相应形态学上的改变，两种基因都发生突变会促进癌细胞的浸润和转移。Lee等[25]认为PTEN的改变与卵巢上皮性肿瘤的恶性转化有关，PTEN是卵巢腺癌细胞增殖过程中的负调节蛋白。

    5 结语与展望

    PTEN基因自发现起就一直受到众多研究者的关注，其作为第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因已有了初步结论。许多不同类型的肿瘤组织和肿瘤细胞系中都发现有PTEN突变，在各类癌中，PTEN的总突变率为5％～40％，不同的突变表现为不同的表型，不同的组织也表现为不同的分期，这其间的差异可能是组织学类型及临床分期不同而造成的。当前，有关PTEN蛋白在各类癌中表达研究已成为热点。

    在PTEN基因与卵巢癌关系的研究中，PTEN基因DNA甲基化研究尚处于初始阶段。已研究的PTEN基因失活机制还不能完全解释基因与蛋白之间的关系，PTEN基因的DNA甲基化与基因突变、蛋白表达、临床分期、病理分级及患者预后是否存在一一对应关系，甲基化情况对转录的影响如何，对卵巢癌发生发展的作用究竟有多大，PTEN基因的失活与其它原癌基因、抑癌基因及凋亡调节基因的关系如何，甲基化改变能否作为临床早期诊断的一个重要指标，还有待于今后深入研究和探讨。

    目前，PTEN基因在卵巢癌发生过程中的贡献还不能给予定论，对它的进一步研究将有助于在分子水平上揭示卵巢癌的发生、发展、浸润和转移机制，为筛选卵巢癌标志物，实现早期诊断、早期治疗打下基础。

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