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      表觀遺傳學與子宮內膜異位癥相關性卵巢癌發(fā)生機制的研究進展

      2019-03-18 10:27:46楊盼盼劉暢柴宜紅王曉慧
      國際婦產(chǎn)科學雜志 2019年5期
      關鍵詞:乙?;?/a>表觀甲基化

      楊盼盼,劉暢,柴宜紅,王曉慧

      子宮內膜異位癥(endometriosis,EMs)是一種慢性激素依賴性疾病,不同種族的EMs患病率差異較大,其發(fā)病率在育齡婦女中約占5%~15%左右,在絕經(jīng)后婦女中約占3%~5%左右[1-2]。異位的子宮內膜主要見于骶韌帶、卵巢等盆腔部位,亦可見于輸尿管、肺等器官。盡管組織學認為EMs是良性疾病,但細胞學和分子學等證明其具有腫瘤特征[3-4],其與腫瘤具有諸多共同特征。與惡性腫瘤相似,異位的子宮內膜組織可導致新生血管形成以及向正常組織播散、浸潤等。近年來,流行病學研究表明,EMs可能與卵巢癌有關。據(jù)報道,EMs與卵巢癌在表觀遺傳學等研究領域具有明顯相關性?;加蠩Ms的婦女發(fā)生卵巢癌的風險相對于普通人群有中度增加,隨著研究不斷深入,學者們對卵巢癌發(fā)生和EMs惡性轉化的多種機制進行了長期研究,但這些機制仍存在諸多爭議,目前研究證實卵巢腫瘤的發(fā)生機制涉及表觀遺傳學。與基因突變相比,表觀遺傳學是一種不改變DNA序列的基因表達可遺傳修飾,主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和微小 RNA(microRNAs,miRNAs)[5-7]。

      1 DNA甲基化

      DNA甲基化是指從S-腺苷-L蛋氨酸中向細胞內的細胞因子中加入甲基基團,由DNA甲基轉移酶家族介導,發(fā)生在胞嘧啶殘端C-5位置,僅在CpG二核苷酸序列中。人類基因組中大多數(shù)CpG位點是甲基化的,而廣泛表達基因的啟動子區(qū)域中局部CpG島處于非甲基化狀態(tài)。高甲基化可以抑制基因表達,而低甲基化可導致轉錄增加和蛋白活化。此外,諸多證據(jù)表明DNA甲基化與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展呈正相關,且當先前滅活的致癌基因轉錄激活時[8],DNA甲基化也有助于腫瘤發(fā)生。

      1.1 參與EMs惡性轉化的基因許多基因在EMs的惡性轉化中因DNA甲基化而激活或沉默。一些基因參與了卵巢EMs的惡性轉化,高甲基化使人類runt相關轉錄因子3基因(RUNX3)、錯配修復基因hMLH1、腫瘤抑制基因RASSF2及10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(PTEN)等基因表觀遺傳失活,而逆轉錄轉座子LINE-1和合胞素-1因低甲基化而被激活。約60%的子宮內膜異位癥相關性卵巢癌(endometriosis associated ovarian cancer,EAOC)患者因體內RUNX3啟動子高甲基化使RUNX3基因失活并降低了RUNX3蛋白表達。此外,EAOC患者子宮內膜中RUNX3高甲基化程度及RUNX3蛋白表達降低程度均高于EMs患者。Ren等[9]研究探討了hMLH1高甲基化與卵巢EMs惡性轉化的關系,結果與上述RUNX3啟動子高甲基化一致,hMLH1是DNA錯配修復系統(tǒng)中的一員,該系統(tǒng)可糾正增殖過程中DNA復制的錯誤。此研究證實異常啟動子甲基化導致的hMLH1蛋白表達缺失與卵巢EMs的惡性演變具有明確相關性。

      1.2 激素與EMs惡性轉化眾所周知,EMs是一種對雌激素敏感和孕激素抵抗的疾病。與在位組織相比,卵巢EMs組織中雌激素受體α(ERα)下調且ERβ上調,表觀遺傳學是否為EMs異位細胞中ER表達的原因,尚需進一步研究。既往研究發(fā)現(xiàn),雌激素受體2(ESR2)基因啟動子在EMs異位細胞基質中是低甲基化的,這可能與ERβ的上調有關,然而通過腫瘤細胞中的啟動子高甲基化卻觀察到ERβ基因呈低表達[10]。毫無疑問,雌激素相關基因和ER信號通路參與卵巢癌的發(fā)展[11-12]。Yamaguchi等[13]使用甲基化特異性聚合酶鏈反應鑒定透明細胞癌特異性基因甲基化顯示,在276個高甲基化基因中有64個特異性基因參與ER相關通路,ER相關通路基因通過啟動子甲基化下調,這與ERα的表達降低一致。雌激素相關基因和信號通路有助于EMs的惡性轉化,但EMs和卵巢癌之間ERβ基因表達不一致性及其相關分子機制尚需進一步研究。

      孕酮參與正常子宮內膜中炎癥通路的激活,其可募集各種免疫細胞,介導局部炎癥。與正常子宮內膜相比,EMs患者異位子宮內膜中的孕酮受體蛋白表達水平較低,既往研究表明孕酮受體參與EMs的病理過程,但目前尚不清楚諸如DNA甲基化的表觀遺傳修飾是否有助于孕酮受體相關組分的改變。研究表明,EAOC患者體內孕酮受體和ER的表達低于EMs組。此外,雌激素和孕激素通過介導Wnt/βcatenin信號調節(jié)正常子宮內膜細胞的增殖和分化[14],而通過多種調節(jié)因子異常激活Wnt/β-catenin信號通路與具有表觀遺傳修飾的卵巢癌有關[15-17],所以,孕酮與其他因子一起可能在間接調節(jié)卵巢癌的發(fā)展中起關鍵作用。雖然關于激素是否真的有助于EMs惡性轉化仍不清楚,但目前已發(fā)現(xiàn)它們之間具有一定的相關性。

      1.3 氧化應激大量文獻研究表明,活性氧簇(ROS)介導的氧化應激在EMs的病理生理中發(fā)揮重要作用[18]。ROS是由正常氧代謝產(chǎn)生的中間體,而在ROS過量釋放期間,ROS和抗氧化劑之間的平衡被破壞,并通過各種機制誘導細胞損傷,最終產(chǎn)生有害作用[18]。研究表明,ROS可誘導EMs的進展,因此,其可能是EMs及其惡性轉化進展中的重要因素。氧化應激可通過調節(jié)相應的酶來消除或誘導特異性DNA和組蛋白甲基化。Xie等[19]研究了氧化應激與ARID1A基因表達之間的相關性,發(fā)現(xiàn)ROS通過調節(jié)其啟動子的甲基化降低了ARID1A基因的表達水平。另一種表觀遺傳酶,即編碼基因的羥化酶TET家族,在EMs中顯著下調[20],TET介導的DNA去甲基化可以起到抵抗氧化應激的作用,這也可證明氧化應激和EMs的DNA甲基化之間有聯(lián)系。此外,氧化應激可通過表觀遺傳改變在癌癥的發(fā)生過程中起作用。ROS通過啟動子高甲基化抑制抑癌基因而導致腫瘤發(fā)生。一項卵巢癌的研究顯示,過氧化氫通過直接靶向卵巢癌細胞中的mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′-UTR)下調miR-29b[21]。因此推測,關于由氧化應激介導的EAOC的研究應該具有很大的前景。

      2 組蛋白修飾

      組蛋白修飾對表觀遺傳調節(jié)具有重要作用,組蛋白乙?;山M蛋白乙酰轉移酶介導,使染色質處于更加不穩(wěn)定的狀態(tài)以完成基因表達,相反,組蛋白去乙酰化受組蛋白去乙?;福℉DAC)的調節(jié),將染色質轉化為更加濃縮或轉錄抑制狀態(tài)以抑制基因表達。與組蛋白乙?;煌M蛋白甲基化更加難以捉摸,組蛋白甲基化可以刺激但也可以抑制染色質的濃縮狀態(tài),這主要取決于其修飾的賴氨酸殘基,并與甲基化的程度也有一定的相關性。例如,H3K4的三甲基化與染色質的轉錄活性相關;而H3K9的甲基化與抑制基因的表達相關。此外,其他類型的組蛋白修飾(磷酸化或泛素化)與染色質凝聚狀態(tài)和基因表達的調節(jié)相關。

      2.1 異常酶表達異常HDAC可促進包括卵巢癌在內的癌細胞的生長和轉移。HDAC在調節(jié)細胞生長、分化和凋亡等重要細胞過程中起著至關重要的作用,如去乙?;窼IRT1和Ⅲ類HDAC調節(jié)組蛋白乙?;揭约癉NA修復。與良性腫瘤相比,上皮性卵巢癌中SIRT1的表達顯著增加,而在位子宮內膜中SIRT1的表達水平下降。研究顯示,在異位子宮內膜中HDAC1和HDAC2的基因和蛋白表達水平高于正常子宮內膜。此外,另一個關鍵的組蛋白甲基化由組蛋白甲基轉移酶和組蛋白去甲基化酶介導,相應酶的異常表達可能促進惡性腫瘤的癌基因表達和進展,如H3-K27甲基化受組蛋白甲基轉移酶EZH2增強子的調控,卵巢癌中EZH2的表達高于正常組織,其表達與組蛋白去甲基化酶KDM2B的表達呈正相關[22],KDM2B可通過去甲基化來控制基因表達。因此推測這些酶的異常表達在EAOC的發(fā)病中起著重要作用。

      2.2 相關基因和信號通路的變化在位和異位子宮內膜中全局組蛋白H4乙酰化和組蛋白H3K4甲基化水平較低,然而,EMs患者與健康人群之間的H3乙?;瘏s沒有差異。腫瘤抑制基因RASSF1可通過H3-K27的甲基化直接下調,因此H3-K27甲基化的靶向表觀遺傳治療可能具有很大的應用前景。眾所周知,信號通路與惡性腫瘤進展的各個方面相關,對G蛋白耦聯(lián)受體途徑的分子機制的研究發(fā)現(xiàn),在G蛋白信號轉導調節(jié)因子2(RGS2)中,作為G蛋白耦聯(lián)受體的抑制劑,其蛋白表達在卵巢癌進展中被下調。另一項相關研究表明,RGS2啟動子基因組蛋白乙?;膯适е翿GS2表達的喪失,表明RGS2基因的下調與卵巢中RGS2啟動子區(qū)HDAC的積累相關[23]。如上所述,HDAC表達可能是EMs惡變的原因,但SIRT1在卵巢癌中上調而其在EMs中則下調。因此,關于EMs惡性轉變的相關機制尚需進一步研究。

      3 MiRNAs異常表達

      MiRNAs介導的轉錄后基因下調為近年來發(fā)現(xiàn)的一種新的表觀遺傳學調控。一旦miRNAs失調,便會導致疾病的發(fā)生和發(fā)展。研究表明,miRNAs可能與包括卵巢癌在內的人類各種惡性腫瘤的發(fā)病機制有關。

      3.1 卵巢癌和EMs中的miRNAs在卵巢癌中,miRNAs可作用于細胞周期、細胞凋亡和增殖、細胞侵襲和轉移以及化學抗性等生物過程。MiRNAs由Drosha和Dicer介導;Dicer和Drosha mRNA表達水平和相應的蛋白質在大多數(shù)卵巢癌中降低。此外,在卵巢癌中miR-200a及miR-141等顯著上調,而miR-199a和miR-140等下調。另一方面,miR-200家族不同成員表達水平的改變與不同的卵巢癌組織型存在差異。MiR-200a和miR-200c過度表達發(fā)生在三種病理類型的卵巢癌組織中(透明細胞癌、漿液性癌、內膜樣癌),而miR-200b和miR-141上調只存在于子宮內膜樣卵巢癌和漿液性卵巢癌中[24]。Let-7家族是另一個miRNAs家族,其作為腫瘤抑制因子miRNAs,也在多種人類腫瘤中受到廣泛關注。在卵巢癌中,let-7i可顯著降低患者化療耐藥性,降低let-7i表達則顯著增加了卵巢癌細胞對化療藥物順鉑的耐藥性。因此,不同miRNAs對卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展具有不同影響。

      3.2 上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)其是一種高度保守的細胞過程,可將不動和極化的上皮細胞轉化為運動的間充質細胞。EMT可增強細胞的遷移和侵襲能力,這是植入子宮內膜異位病變的先決條件,有研究證明EMT相關過程可能是盆腔EMs的發(fā)病機制之一。與在位子宮內膜相比,異位子宮內膜中miR-200b的表達下調且同時伴有EMT的增強,而miR-200b的上調可恢復EMT并抑制子宮內膜異位細胞的遷移和侵襲。EMT在癌癥進展過程中的重要性已被普遍認可,EMT過程參與許多癌細胞的轉移和進展。有研究證實,若敲除卵巢癌細胞中的基因間長鏈非編碼RNA-重編碼調控因子(linc-ROR),則可通過抑制 Wnt/β-catenin信號傳導來阻止EMT過程,因此,推測EMT可能是卵巢癌侵襲和轉移的重要現(xiàn)象[25]。另有研究表明,miR-23a的抑制降低了轉化生長因子β1(TGF-β1)誘導的乳腺癌細胞EMT的侵襲和轉移[26]。如上所述,EMT具有潛在的惡性傾向,可能是EMs惡性轉變的過渡過程,故推測EMT是EAOC的早期事件。

      4 結語

      本文總結了EMs惡性轉化與卵巢癌之間關系的表觀遺傳修飾,除了上述表觀遺傳修飾之外,其他表觀遺傳學如長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和翻譯后修飾等也與EMs和卵巢癌的發(fā)病有關[27-28]。近年來,通過研究EMs患者的血液、腹膜液和在位子宮內膜,在控制EMs具體異位部位的分子途徑方面取得了重大進展。研究EMs的表觀遺傳修飾,以及EMs與卵巢癌之間的相關性,將推動對EMs惡變的具體發(fā)病機制的理解,并可幫助臨床醫(yī)師早期診斷EAOC并尋找新的治療靶點和治療方案。

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