胡春暉 陳仁富

江蘇徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科 徐州 221002

·綜 述·

Livin基因與泌尿系腫瘤的研究進(jìn)展

胡春暉 陳仁富△

江蘇徐州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科 徐州 221002

Livin是新近發(fā)現(xiàn)的IAP家族成員之一，在多種腫瘤組織中特異性高表達(dá)，而在正常組織中不表達(dá)或者低表達(dá)，發(fā)揮著廣泛的抗凋亡作用，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)降低其表達(dá)可以增加腫瘤細(xì)胞的凋亡，增加腫瘤細(xì)胞對化療的敏感性。已經(jīng)逐漸成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。本文對就Livin的結(jié)構(gòu)、功能及其在診斷治療中的研究進(jìn)展作一綜述。

Livin;泌尿系腫瘤;細(xì)胞凋亡

凋亡蛋白抑制因子(inhibitor of apoptosis protein，IAP)是一類重要的抗細(xì)胞凋亡因子，在結(jié)構(gòu)上具有同源性。其家族成員包括:XIAP、IAP、CIAP1、CIAP2、ILP1、Bruce、Survivin、Livin等8個成員［1］，其中Livin是新近發(fā)現(xiàn)的IAP家族成員，由科學(xué)家們在2000年利用IAP同源序列，篩選克隆出來的新成員，并分別命名為KIAP［2］、ML－IAP［3］、Livin［4］，后來統(tǒng)稱為Livin，因其在腫瘤組織中的特異性高表達(dá)及其較強(qiáng)的抗細(xì)胞凋亡作用，已逐漸成為研究的熱點(diǎn)。本文對就Livin的結(jié)構(gòu)、功能及其在診斷治療中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Livin的分子結(jié)構(gòu)

Livin位于染色體20q13.3，全長46 kb，包含了7個外顯子和6個內(nèi)含子。Livin蛋白的氨基端包含了一個BIR區(qū)域，包含四個α螺旋、一個3股反向平行的β層結(jié)構(gòu)及一個疏水核心結(jié)構(gòu)［5］。此區(qū)域是其發(fā)揮抗凋亡作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。羧基端有一個RING結(jié)構(gòu)域(鋅指樣結(jié)構(gòu))，對平衡細(xì)胞生長和凋亡起著重要作用。

根據(jù)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物剪接方式的不同，livin mRNA分為兩種異構(gòu)體，分別為含有1351 bp的livinα和1 297 bp的livinβ。兩種亞型分別編碼298個氨基酸和280個氨基酸的蛋白質(zhì)。兩者在BIR和RING結(jié)構(gòu)域之間相差18個氨基酸，但是兩種蛋白質(zhì)在功能上沒有本質(zhì)的區(qū)別［4］。盡管兩種mRNA亞型僅有一段54 bp序列差異，其他的序列完全相同，但是他們的分布和功能卻有較大的差別［6］。livinα在胎兒組織中不表達(dá)，在腦、骨骼肌、外周血淋巴細(xì)胞中表達(dá)。livinβ在胎兒的心、胸腺和腎臟中表達(dá)，而兩者在心、肺、脾、卵巢及胎盤中均表達(dá)。NachmiasB［7］報道稱兩者在自然殺傷細(xì)胞介導(dǎo)的凋亡中起著相反的作用，livinα可以增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞的殺傷作用而livinβ可以抵制這種殺傷作用。Ashhab［8］報道稱 livinα可以抑制星狀孢子素(STS)誘導(dǎo)的凋亡，而只有l(wèi)ivinβ可抑制由鬼臼乙叉苷(抗癌藥)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

2 Livin的機(jī)制

Livin的抗細(xì)胞凋亡機(jī)制目前尚未完全清楚，與其他的IAP家族成員一樣，抑制凋亡的執(zhí)行過程主要通過與Caspase結(jié)合的途徑發(fā)揮作用，其他非Caspase途徑也同樣在抗凋亡過程中發(fā)揮重要作用。

2.1 Caspase途徑Caspase蛋白家族是介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)凋亡過程的最關(guān)鍵的一類蛋白，Caspase酶原的激活主要是由上一級caspase剪切所致，這些酶自身消化產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致Caspase3、Caspase7的激活［9］，然后Caspase3、Caspase7破壞細(xì)胞核纖層，直接導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。Livin可通過 BIR結(jié)構(gòu)域與多種Caspase相結(jié)合，抑制活化的Caspase活性并阻斷其級聯(lián)反應(yīng)，從而抑制凋亡過程。Fraser AG［10］認(rèn)為 Livin可與 Caspase3、Caspase7結(jié)合并抑制其活性從而發(fā)生抗凋亡作用。Kasof［4］認(rèn)為Livin可與Caspase9酶原結(jié)合并抑制其加工成活性的Caspase9，從而起抗凋亡作用。

2.2 TAK1/JNK1信號傳導(dǎo)途徑Livin可通過轉(zhuǎn)化因子β激酶(Transforming growth factor－activated kinase，TAK1)和絲裂原激活蛋白3(mitogen activiated protein 3，MAP3)依賴的方式激活c－Jun氨基末端激酶1(c－Jun－NH2－kinase 1，JNK1)、c－Jun氨基末端激酶2(c－Jun－NH2－kinase 1，JNK2)，Livin可激活MAP激酶JNK1、2，從而抑制ICE或FAS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。Livin激活JNK1依賴于TAK1/JNK1信號傳導(dǎo)途徑，TAK1是MAP3激酶，在TGF－β1的刺激下激活JNK1，TAB1是TAK1的共反應(yīng)子，與Livin結(jié)合可促進(jìn)TAK1介導(dǎo)的JNK1的激活作用，但其本身對于JNK1無直接激活作用

2.3 其他VucicD［11］研究表明，Caspase活化蛋白(Second mitochondrial activator of caspase，SMAC)可與Livin中和，從而抑制Caspase的活性，從而發(fā)揮抗凋亡作用。同時有研究表明SMAC可以使Livin泛素化，但是Livin被SMAC泛素化的作用尚不明確。

3 Livin與泌尿系腫瘤

Livin作為IAP家族的新成員，與其他IAP家族成員類似，在大多數(shù)正常成人組織中不表達(dá)或者低表達(dá)，但在人類許多惡性腫瘤細(xì)胞(如黑色素瘤、乳癌、宮頸癌、胃癌、膀胱癌、腎癌、前列腺癌、肺癌、食管癌等)中高表達(dá)。大量的研究證明，該基因的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有著明顯的相關(guān)性，高表達(dá)與腫瘤的侵襲力和高復(fù)發(fā)率有著一定的相關(guān)性。

3.1 Livin與膀胱癌Liu HB［12］對48例膀胱癌病人進(jìn)行研究，

發(fā)現(xiàn)有19例livinα升高，在膀胱癌復(fù)發(fā)腫瘤組織中Livin的表達(dá)率(58.8%)明顯高于原發(fā)腫瘤組織(29.0%)(P＜0.5)。并在2 a的隨訪中Livin陽性組患者腫瘤的復(fù)發(fā)率也明顯高于陰性組(P＜0.5)。Gazzaniga［13］對30例膀胱癌患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Livin在正常膀胱組織中不表達(dá)，而Livinα在7例患者中高表達(dá)，且Livinα表達(dá)陽性的患者與表達(dá)陰性的患者相比，復(fù)發(fā)時間明顯縮短。這些都說明Livinα的高表達(dá)與腫瘤的復(fù)發(fā)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。國內(nèi)也有學(xué)者［14］實(shí)Livin的表達(dá)強(qiáng)度與腫瘤的分級、分期及惡性程度無關(guān)，而只有復(fù)發(fā)相關(guān)。

3.2 Livin與腎癌Wagener［15］對數(shù)百例腎細(xì)胞癌和正常腎細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Livin在腎細(xì)胞癌和正常腎細(xì)胞中均表達(dá)，且亞型一樣，但在腎細(xì)胞癌中表達(dá)顯著增加(P=0.0077)。而Kitamura［16］對45例腎癌患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有26例患者Livin蛋白表達(dá)陽性，而正常腎組織均不表達(dá)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。認(rèn)為Livin的表達(dá)與病理分級無關(guān)，但與臨床分期及預(yù)后有關(guān)。

3.3 Livin與前列腺癌國內(nèi)學(xué)者宋濤［17］對62例前列腺癌組織和10例正常前列腺組織進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Livin在正常前列腺組織中不表達(dá)，而在前列腺癌組織中高表達(dá)，并且Livin蛋白的陽性率與前列腺癌的臨床分期相關(guān)。認(rèn)為Livin與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。

4 Livin與腫瘤治療

Livin在腫瘤組織中的特異性高表達(dá)，而在正常組織中不表達(dá)或低表達(dá)，發(fā)揮著廣泛的抗凋亡作用，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)降低其表達(dá)可以增加腫瘤細(xì)胞的凋亡，增加腫瘤細(xì)胞對化療的敏感性。Livin已經(jīng)逐漸成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。

4.1 RNA干擾技術(shù)Crnkovic［18］利用siRNA技術(shù)沉默了非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株的內(nèi)生性Livin基因的表達(dá)，結(jié)果腫瘤細(xì)胞凋亡率增加，特別是聯(lián)合使用凋亡促進(jìn)劑(如阿霉素、紫外線、TNF－α等)時，凋亡率大大增加。Yuan D［19］利用siRNA技術(shù)沉默了肺癌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)可以增加對阿霉素和順鉑的化療敏感性，并發(fā)現(xiàn)其原因是沉默Livin后細(xì)胞周期的重新分布和細(xì)胞凋亡指數(shù)增加。

4.2 SMAC多肽Mizutani Y［20］利用SMAC CDNA轉(zhuǎn)染腎癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)能提高其對促凋亡刺激的敏感性。Vncic等［21］對其機(jī)制進(jìn)行研究表明SMAC可與Caspase競爭結(jié)合BIR結(jié)構(gòu)域，從而抑制Livin與caspase的結(jié)合，解除Livin的抑制作用，同時活化的caspase促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Yang［22］研究證實(shí)SMAC不引起Livin的降解。

4.3 反義LivinKasof［23］將帶有Livin mRNA反義序列的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染Hela和G361細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)它通過與Livin mRNA結(jié)合，使Livin蛋白的表達(dá)減少，可以使Hela和G361細(xì)胞系的存活率減少80－90%，用TUNEL染色表明被轉(zhuǎn)染的G361細(xì)胞系的細(xì)胞凋亡增加50%，而減少Livin的表達(dá)可以降低細(xì)胞的存活率。

4.4 Livin7Harin［24］研究表明Livin蛋白中的一段特殊氨基酸序列(Livin7 KWFPSCQFLL)對HLA－A24分子親和力最高，因此通過Livin7刺激HLA－A2402(+)/Livin(+)的肺癌患者的外周血單核細(xì)胞，Livin7特異的細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞被成功誘導(dǎo)，進(jìn)而發(fā)揮對Livin(+)的肺癌細(xì)胞的細(xì)胞毒作用，這也預(yù)示著Livin7可能用于HLA－A2402(+)/Livin(+)的肺癌患者的預(yù)防接種。

4.5 抗原靶點(diǎn)Schmollinger［25］發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤中Livin可作為一個抗原靶點(diǎn)來治療黑色素瘤，高滴度的IgG抗體可識別Livin并與其結(jié)合，使之失去活性從而達(dá)到治療黑色素瘤的目的。Mads［26］同時也發(fā)現(xiàn)黑色素瘤細(xì)胞表達(dá)的Livin可作為腫瘤抗原在外周血中與Livin抗體結(jié)合，使自然殺傷細(xì)胞向腫瘤組織浸潤，并對黑色素瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒作用。

4.6 寡肽Purin［27］發(fā)現(xiàn)T－oligos(一種寡肽)能大大的下降Livin基因的表達(dá)，并且促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的凋亡，這為治療黑色素瘤提供了一種更好的方法。

5 小結(jié)

Livin是新近發(fā)現(xiàn)的IAP家族成員之一，在多種腫瘤組織中特異性高表達(dá)，發(fā)揮廣泛的抗凋亡作用，可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對促凋亡刺激的耐受。已經(jīng)引起越來越多的學(xué)者的關(guān)注，也取得很大進(jìn)展，但是對于Livin抗細(xì)胞凋亡作用的確切機(jī)制、與其他抗凋亡相關(guān)基因的相互作用、與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的聯(lián)系等仍有待于進(jìn)一步研究。相信隨著研究的不斷的深入，Livin可以用于腫瘤的診斷與治療。

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1007－8991(2012)05－0056－03

△通訊作者:陳仁富

(收稿 2012－03－26)