PTEN與婦科腫瘤

1、PTEN與婦科腫瘤                            作者：徐韶杰(綜述)，陳春玲，董稚明【摘要】  婦科腫瘤是女性常見的腫瘤，其發(fā)生、與癌基因激活和抑癌基因失活關系密切。PTEN是新近發(fā)現的一種抑癌基因，其編碼的產物具有磷酸酶活性，在細胞生長、凋亡、粘附、遷移、浸潤等方面具有重要作用，現就PTEN

2、的結構、與細胞信號轉導和細胞凋亡的關系及其在婦科腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及中的作用作一綜述。 【關鍵詞】  PTEN;婦科腫瘤;抑癌基因PTEN(phosphatase and tensin homology deletion on chromosome ten)基因也稱MMACI基因，是迄今發(fā)現的第一個具有雙特異性磷酸酶活性的抑癌基因，可通過基因突變、DNA甲基化等方式失活，主要表現為基因缺失、蛋白表達減少。其不僅有脂質磷酸酶活性,還有蛋白磷酸酶活性,通過這兩種活性和負性調控三條途徑1，2 (PI3K/AKT/PKB信號傳導通路;焦點粘附激酶,FAK途徑;細胞分裂素激活的蛋白激酶,MAPK

3、途徑)來調節(jié)細胞的生長、增殖、分化、凋亡、粘附、遷移和血管生長等，在維持細胞的增殖、分裂、遷移和凋亡等方面具有重要作用。所以PTEN基因的研究對腫瘤的早期診斷和基因治療具有重要價值。1 PTEN基因蛋白結構及特點PTEN是1997年Li等發(fā)現的一種新的抑癌基因，定位于人類染色體10q23.3上，含9個外顯子、8個內含子。cDNA序列包含由1209個核苷酸組成的開放閱讀框架，編碼403個氨基酸組成的蛋白質;分子量為47122u。正常人PTEN mRNA為5.5kb,在胎盤、心臟、腦、肺和腎等組織的表達水平較高。TGF-具有快速下調基因mRNA表達作用 。同年，Steck等也發(fā)現了定位于10q23

4、.3染色體上的抑癌基因，在多種腫瘤中有缺失和點突變，故命名為多種晚期癌突變基因(MMACI) 3、4。蛋白結構決定其功能，近年對PTEN蛋白的晶體結構分析表明，PTEN具有多個結構域包括氨基酸(即N端)的磷酸酶結構域，中間的C2結構域和羧基端(即C端)結構域3個部分。N端的磷酸酶結構域，包括PTEN蛋白肽鏈的第1185位氨基酸殘基。該結構域含有使PTEN蛋白具有腫瘤抑制活性的磷酸酶基序及細胞張力蛋白(tensin)、輔助蛋白(auxilin)同源的序列，是PTEN發(fā)揮蛋白磷酸酶活性和脂質磷酸酶活性所必需的。C2結構域(185351位氨基酸)與磷脂結合，有利于PTEN蛋白在細胞膜上有效定位。羧基

5、端(C端)包括肽鏈剩下的50個氨基酸，其分降解基序PEST序列及一個PDN基序，PTEN可與PDZ蛋白相互作用，這可能有利于PTEN蛋白質的穩(wěn)定及與其他蛋白質相互作用5、6。2 PTEN基因蛋白的功能PTEN利用其脂質磷酸酶活性，使其底物3，4，5-三磷酸肌醇(PIP3)去磷酸化而失活，從而阻止PIP3與蛋白激酶B(PKB)的結合激活，誘導細胞凋亡和周期阻滯。此外，PTEN利用其蛋白磷酸酶活性，使局灶粘附激酶(FAK)脫磷酸，從而抑制整合素介導的細胞粘附和遷移。PTEN尚可使接頭蛋白Shc脫磷酸而抑制生長因子受體結合蛋白2(Grb2)的募集，繼之抑制絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK), 從而抑制

6、細胞的生長和分化。其編碼蛋白質即蛋白酪氨酸磷酸酶，定位于細胞漿，具有磷酸酶活性，在細胞生長、發(fā)育、細胞信號傳導和細胞凋亡等過程中起著重要作用7，8。當PTEN基因缺失、突變或表達失常時，就失去了對細胞生長、粘連、轉移和浸潤的調控，導致多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展9。2.1 PTEN調控細胞增殖周期 磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)是PI3K/AKT信號途徑的上游調節(jié)激酶，一些細胞生長因子(如IGF、EGF等)與其細胞膜上的受體結合后激活PI3K，后者使二磷酸肌醇(PIP2)磷酸化成PIP3。PIP3作為細胞內第二信使，隨后激活PI3K/AKT信號途徑中的一系列激酶，進而活化PI3K/AKT，促進細胞生長，阻

7、斷凋亡。PTEN作為PIP3的磷酸酶，可使PIP2向PIP3的轉化發(fā)生逆轉，從而抑制PI3K的磷酸化作用，阻斷AKT及其下游激酶的活性，使細胞周期阻滯在G1期或促使細胞凋亡，對細胞的生長起負調節(jié)作用。當PTEN基因發(fā)生突變或丟失而失活時，細胞內PIP3的水平增高，PI3K/AKT的信號傳導加強，細胞無限增殖形成腫瘤10，11。因此可認為PTEN之所以能誘導細胞凋亡及細胞周期阻滯，關鍵在于拮抗了PI3K/AKT信號途徑。此信號途徑與PTEN的動態(tài)平衡是機體對細胞增殖、存活進行分子調控的重要途徑之一。若某些因素破壞了這個動態(tài)平衡，機體就可能發(fā)生腫瘤。研究表明12，PTEN還通過選擇性抑制有絲分裂原

8、激活蛋白激酶(MAPK)途徑來調節(jié)細胞增殖、分化和凋亡。MAPK是胞漿蛋白，有酪氨酸磷酸酶活性，參與包括細胞生長、分化在內的一系列過程。目前鑒定出的五條MAPKs信號傳導通路中，PTEN主要作用于以下三點：(1)PTEN表達主要抑制細胞外調節(jié)激酶ERK通路;(2)MAPK上游MEK、ras的活化以及SHC的磷酸化受PTEN抑制，但EGFR磷酸化不受影響;(3)被活化的下游成分MEK1過表達可拮抗PTEN對細胞擴散和局部突觸的生物效應。2.2 PTEN抑制細胞遷移 晚期轉移性癌中，經常會觀察到PTEN基因的丟失，這可能與PTEN基因參與調節(jié)細胞粘連和移動，從而負性調節(jié)腫瘤細胞的遷移和浸潤有關。P

9、TEN的蛋白磷酸酶功能可使FAK和SHC去磷酸化，而FAK與細胞持續(xù)性的定向遷移有關，SHC與細胞的隨機遷移有關。Tamura等9、16認為PTEN通過其磷酸酶活性調控FAK和SHC的磷酸化來調節(jié)細胞和細胞間，細胞與細胞外基質間的相互作用，進而影響細胞粘連和遷移的各個方面。但最近研究表明14、16，PTEN抑制細胞遷移的機制，主要是通過其C2結構域抑制遷移。這依賴于PTEN的磷酸酶蛋白活性和蘇氨酸殘基的脫甲基作用，與去IP3磷酸化無關。PTEN作為抑癌基因，其作用機制和信號通路許多研究者說法不一。但比較一致的觀點是，PTEN抑制腫瘤發(fā)生主要是依靠磷酸酶的活性，而有報道認為中性內肽酶(NEP)可

10、增加PTEN磷酸酶活5,6。3 PTEN基因突變與婦科腫瘤PTEN的體突變和等位基因雜合性丟失(LOH)在許多腫瘤細胞系和原發(fā)性腫瘤中最常見，如膠質母細胞瘤、前列腺癌、子宮內膜癌、甲狀腺癌和乳腺癌等。而婦科腫瘤中，子宮內膜癌、卵巢癌、子宮頸癌及外陰癌均檢出不同程度的PTEN突變和等位基因丟失，因此認為PTEN異常與婦科腫瘤的發(fā)生發(fā)展等關系密切。3.1 PTEN與子宮內膜癌 子宮內膜癌細胞染色體10q23雜合子丟失率達40%，PTEN恰好位于10q23染色體。該基因在子宮內膜癌中的突變率為33%55%, Risinger17研究136例子宮內膜癌時發(fā)現，PTEN突變率為34%50%，遠遠高于另外

11、兩種常見的基因突變K-Ras (30%40%)及P53(10/520%)，這136例中、期突變率分別為44.6%、20.0%、19.0%、25.0%,以IA期突變率最高(55%)。研究發(fā)現漿液性乳頭狀癌及透明狀細胞癌中PTEN突變率(58%),顯著低于子宮內膜樣腺癌(37%)，提示子宮內膜癌中PTEN的突變與其組織學類型和臨床分期有關，子宮內膜樣腺癌及較早期的子宮內膜癌PTEN基因突變更常見。PTEN蛋白表達的缺失,是多種機制引起PTEN基因功能喪失的表現,包括PTEN基因同源性丟失、無義突變和啟動子甲基化等。Gao 等18發(fā)現，PTEN基因啟動子甲基化在子宮內膜癌中的發(fā)生率為19%，且甲基化

12、與宮外轉移及MI顯著有關，提示這種失活機制在內膜癌的發(fā)展中具有一定作用。Geroge等19在對子宮內膜癌、癌前病變及正常子宮內膜的PTEN蛋白表達的研究中發(fā)現,61%的子宮內膜癌無PTEN蛋白表達,75%癌前病變亦無PTEN蛋白表達,而正常子宮內膜僅5%缺乏PTEN的表達。綜上所述，PTEN是目前發(fā)現的子宮內膜癌中突變率最高的基因,而且子宮內膜癌也是迄今發(fā)現的PTEN基因突變率最高的腫瘤，是子宮內膜癌的看家基因，其功能喪失視為子宮內膜癌的早發(fā)事件。3.2 PTEN與卵巢癌 Obata等12研究發(fā)現了81例卵巢上皮性來源腫瘤，僅8例發(fā)生PTEN突變，其中7例為子宮內膜樣癌(7/34)，1例為黏液

13、性癌(1/10)，且此例可見內膜樣分化灶，其他類型無PTEN突變，同時發(fā)現內膜樣癌中43%發(fā)生雜合性缺失，29例漿液性癌中28%發(fā)生雜合性缺失。PTEN突變主要發(fā)生在臨床1期和(或)病理1級，提示PTEN失活是卵巢腫瘤發(fā)生的早期事件，且與卵巢癌組織學類型有關。Tashiro等運用PCR- SSCP/DNA測序法研究12例卵巢漿液性腺癌，未發(fā)現PTEN突變。Yokomixo等用半定量多重PCR法研究31例原發(fā)性卵巢癌及7個卵巢癌細胞系，僅在原發(fā)癌中發(fā)現2例(4.8%)純合性丟失，用變性液相色譜法及DNA測序法未發(fā)現PTEN基因點突變。Sato等研究發(fā)現LOH見于42.1%卵巢子宮內膜樣癌，27.

14、3%的卵巢透明細胞癌，56.5%的卵巢子宮內膜異位癥，推測PTEN基因失活可能是卵巢子宮內膜樣癌及透明細胞癌發(fā)生的早期事件，是卵巢子宮內膜異位癥癌變的一個途徑。而何茵芳等20研究，PTEN蛋白在正常卵巢組織、良性卵巢腫瘤及卵巢上皮性癌組織中的表達陽性率依次分別為95.0%、78.3%和52.3%，卵巢上皮性癌組織中PTEN的表達與正常卵巢組織和良性卵巢組織相比差異均有顯著性(P=0.001)， 而正常卵巢組織與良性卵巢腫瘤組織PTEN表達陽性率相比則差異不明顯(P=1.000)。 在卵巢上皮性癌組織中的表達水平在不同上皮病理組織類型中未表現出差異性(P=0.797);而在病理分級中，G1G2級

15、組和G3級組分別為71.6%和25.9%，兩組PTEN表達水平比較差異有顯著性(P=0.001)。而在不同臨床分期中，期和期PTEN表達水平分別為65.8%和34.4%，兩組比較則差異有非常顯著性(P=0.0001)。研究顯示，在卵巢上皮性腫瘤中PTEN表達明顯低于正常卵巢組織及良性卵巢上皮性腫瘤，且有明顯的統(tǒng)計學意義。卵巢上皮性癌各種組織類型中均有PTEN蛋白的表達缺失，表達水平、比率與腫瘤組織類型無關，但與臨床分期、病理分級有關。隨臨床期別、病理分級的增加，PTEN表達下降。提示對PTEN蛋白的檢測可能間接反映腫瘤的惡性程度，從而判斷患者的預后。 由此可知，PTEN蛋白在卵巢上皮性腫瘤的表

16、達及表達水平變化，目前研究結果不一，一些學者認為卵巢上皮性癌中不存在PTEN基因的突變，或突變比例很低，該基因突變在卵巢上皮性癌的發(fā)生發(fā)展中無重要作用;而另一些學者的研究則顯示，卵巢上皮性癌中存在著較為普遍的雜合性缺失， 認為PTEN表達缺失可能在卵巢癌的發(fā)病中僅是一個晚發(fā)事件。3.3 PTEN與宮頸癌 有學者運用PCR-SSCP/DNA測序法檢測10例宮頸鱗癌，未發(fā)現PTEN基因突變。也有學者僅在1/46(2%)宮頸癌細胞系及1/46(2%)的宮頸癌標本中發(fā)現PTEN基因突變，表明PTEN異常僅與少數宮頸癌發(fā)生有關5、6。舒寬勇等21應用免疫組織化學技術(SP法)檢測抑癌基因PTEN在32例

17、正常子宮頸上皮、158例宮頸上皮內瘤變及64例宮頸浸潤癌組織中的表達。結果32例正常宮頸組織中，PTEN陽性表達率為93.8%，56例CIN、102例CIN和CIN及64例宮頸浸潤癌，其PTEN陽性表達率分別為75%、58.8%和40.6%。在從正常宮頸上皮到上皮內瘤變、宮頸癌的癌變過程中，其組織中PTEN的表達呈進行性降低(P<0.05)。表明PTEN表達降低與宮頸上皮內瘤變和宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展有關，是宮頸癌發(fā)生、發(fā)展的早期事件，可能是宮頸組織惡變的一個信號。孔德玲等22采用免疫組化SP法，檢測48例宮頸癌及癌旁正常組織石蠟切片中PTEN蛋白表達情況。經機圖像分析，計算陽性細胞數，比較

18、PTEN蛋白表達與臨床病理特征的關系。結果 PTEN蛋白表達于細胞漿，48例宮頸癌中PTEN蛋白陽性表達率40%(19/48)，而癌旁正常組織陽性表達率96%(46/48)，兩者差異有顯著性(P<0.05)。在淋巴結轉移組織中PTEN蛋白陽性表達率(24%)明顯低于未轉移組織(52%，P<0.01)，另外，PTEN蛋白表達與臨床分期呈負相關趨勢，而與病理分級、漿膜浸潤無相關性(P均>0.05)。結論 PTEN異常表達可能與部分宮頸癌發(fā)生、發(fā)展及預后有關。Su等23的結果表明，鱗癌組織PTEN的異常轉錄為6/30，對應的非癌組織中的異常轉錄為4/30。Yaginuma等24認為

19、PTEN基因的突變在宮頸癌是一個低發(fā)事件，1/6的細胞系及1/43的宮頸癌組織呈現mRNA的異常表達，有36.8%的原發(fā)性宮頸癌發(fā)生了LOH，15.0%出現了基因內突變，其中包括純合性陰性表達。王祥珍等25研究表明，PTEN的表達情況甚至與宮頸癌的3年和5年生存率有關。因此，PTEN蛋白的檢測不僅有助于了解宮頸癌發(fā)生、發(fā)展的分子生物學機制，還可能應用于臨床判斷宮頸上皮內瘤變和宮頸癌的預后。綜上顯示，PTEN蛋白的表達與宮頸癌的細胞病理分級、臨床分期、淋巴結轉移有關，即隨著細胞分化程度的降低，臨床分期的增加和腫瘤的轉移，其表達降低。PTEN蛋白在多種腫瘤中表達下調，且表達的水平與腫瘤的惡性程度呈

20、負相關。1         4 PTEN的代謝失活與化療耐藥近來研究表明PTEN 蛋白是生理狀態(tài)下蛋白激酶CK2的底物，CK2通過PTEN的Ser(370)、Thr(366)及Ser(385)等位點使PTEN磷酸化失活而不能作用于底物PI3P，從而調節(jié)PI3K/Akt 途徑介導的細胞生長與凋亡26。另外，研究表明正常細胞中PTEN蛋白主要定位于細胞核，而腫瘤組織中PTEN則主要定位于細胞漿，提示可能PTEN蛋白進入細胞漿而失活，PTEN可能存在著核漿間的穿梭機制使核PTEN減少，使PTEN活性減少或喪失而致腫瘤的發(fā)

21、生、。報道表明27，抗癌藥物DDP、ADM及紫杉醇等能通過增強PTEN抑癌活性而誘導凋亡，但隨著化療藥物積聚濃度增高PTEN活性降低甚至喪失抑制了腫瘤細胞發(fā)生凋亡的死亡信號途徑，降低了化療藥物的細胞毒性作用，推測PTEN失活在腫瘤化療耐藥及腫瘤復發(fā)過程中發(fā)揮了重要作用，這為進一步闡明腫瘤耐藥機制及PTEN基因提供了新的方向。【】  1 Hirai Y, Tanaka N, Furuta R,et al. Somatic mutations of the PTEN/MMAC1 gene associated with frequent chromosomal loss detected

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