肝激酶B1與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

蘇奇斌 賈蓉蓉 鐘鑒宏 向邦德,3 黎樂群,3 馬 良

(廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院1 肝膽外科，2 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)部，南寧市 530021，電子郵箱：suqibin12@163.com；3 廣西肝癌診療工程技術(shù)研究中心，南寧市 530021)

【提要】 肝激酶B1是一種腫瘤抑制基因，其通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)和多種信號(hào)通路在腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移中起重要作用，并且與腫瘤的預(yù)后有關(guān)。在多種惡性腫瘤細(xì)胞中，肝激酶B1基因缺失或突變。本文就肝激酶B1與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

肝激酶B1又稱Peutz-Jeghers綜合征相關(guān)基因絲氨酸/蘇氨酸激酶11，其編碼高度保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，參與細(xì)胞生長、分化、凋亡等病理生理學(xué)過程。多種腫瘤均存在肝激酶B1突變，如惡性黑色素瘤、肝癌、肺癌、食管癌、乳腺癌、胰腺癌、宮頸癌、卵巢癌、胃癌等[1]，其與腫瘤的預(yù)后有關(guān)。本文就肝激酶B1在腫瘤中作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為腫瘤的治療提供參考。

1 肝激酶B1的生物學(xué)特性

野生型肝激酶B1分布于正常細(xì)胞的細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)，以及凋亡細(xì)胞的線粒體。肝激酶B1基因位于第19號(hào)染色體短臂13.3區(qū)，由10個(gè)外顯子組成，以端粒至著絲粒方向轉(zhuǎn)錄[2]。肝激酶B1基因常見的突變包括K78I、D17GN、W308C及L67P等，其還可與其他基因的突變共存，如Kras、TP53、BRG1[3]。肝激酶B1存在于人體多種組織中，在胎兒中的表達(dá)較成人高。在胎兒發(fā)育過程中，心臟、食道、胰腺、腎、結(jié)腸、肺、小腸和胃中肝激酶B1的表達(dá)較高；而在成人卵巢黃體、睪丸生精小管、骨骼肌細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，肝激酶B1的表達(dá)較高[4-5]。肝激酶B1偶爾通過雙等位基因失活而失活[6]，從而存在于散發(fā)性結(jié)直腸癌[7]。肝激酶B1基因參與多種過程的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞周期停滯，P53介導(dǎo)的凋亡和細(xì)胞極性的誘導(dǎo)，其可使細(xì)胞周期阻滯在G1期而抑制細(xì)胞增殖，加速細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展[2，8]。

2 肝激酶B1的抑癌作用機(jī)制

2.1 激活腺苷酸活化蛋白激酶 肝激酶B1直接磷酸化和調(diào)節(jié)13種蛋白激酶，是腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)的關(guān)鍵上游激活因子。AMPK的激活可促進(jìn)P53穩(wěn)定，并激活細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑P21和P27，從而使細(xì)胞周期阻滯，同時(shí)還可抑制大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)大分子的合成，如脂肪酸、三酰甘油、膽固醇、糖原、核糖體RNA和蛋白質(zhì)，從而抑制細(xì)胞生長[9]。AMPK是腫瘤抑制因子和細(xì)胞能量狀態(tài)的傳感器。腫瘤細(xì)胞通過增加葡萄糖攝取和糖酵解來合成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)，在細(xì)胞內(nèi)一磷酸腺苷(adenosine monophosphate，AMP)/ATP比值上升時(shí)AMPK被激活，激活的AMPK可增加ATP的產(chǎn)生，使AMP/ATP比值平衡，從而抑制腫瘤細(xì)胞生長[10]。肝激酶B1蛋白并不直接抑制細(xì)胞增殖，而是通過轉(zhuǎn)錄水平活化或磷酸化，以及激活A(yù)MPK而抑制腫瘤。因此肝激酶B1被稱為腫瘤抑制基因。肝激酶B1還可以通過AMPK調(diào)節(jié)能量平衡，磷酸化其a亞基上的蘇氨酸-172[11]。此外，肝激酶B1/AMPK信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架微管的形成和細(xì)胞極性蛋白的表達(dá)，以維持細(xì)胞極性，并抑制細(xì)胞增殖和能量代謝。肝激酶B1/AMPK通過下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子β信號(hào)傳導(dǎo)的下游因子(如基質(zhì)金屬蛋白酶和Snail)，來抑制腫瘤的侵襲和遷移。

2.2 抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，以mTOR復(fù)合體1和mTOR復(fù)合體2兩種復(fù)合物形式存在，可以促進(jìn)mRNA翻譯、核酸合成、脂質(zhì)合成和能量代謝，是細(xì)胞生長和自噬的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[12]。mTOR在肝激酶B1突變引起的腫瘤中高度活化，其通過磷酸化Unc-51樣自噬激活激酶1、2來抑制自噬和凋亡，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞生長[13]。mTOR催化激酶抑制劑可以通過阻斷細(xì)胞周期和促進(jìn)自噬，從而抑制腫瘤生長或使腫瘤消退，而AMPK可通過抑制mTOR信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)自噬，還可通過調(diào)節(jié)mTOR通路以調(diào)控腫瘤的生長和增殖[14]。mTOR通路最具特征性的下游效應(yīng)物是P70S6激酶和真核起始因子4E結(jié)合蛋白1翻譯受體，兩者均是蛋白翻譯的起始因子，活化的mTOR通過磷酸化這兩種蛋白來調(diào)控細(xì)胞的生長。此外，肝激酶B1通過激活A(yù)MPK磷酸化的結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物(tuberous sclerosis complex,TSC)1/TSC2，以負(fù)性調(diào)節(jié)mTOR信號(hào)傳導(dǎo)[1]，特別是在缺乏生長因子的情況下，TSC1/TSC2復(fù)合物抑制mTOR信號(hào)通路，切斷生物合成，從而抑制許多蛋白質(zhì)翻譯，抑制細(xì)胞生長。若TSC1、TSC2或其他上游調(diào)節(jié)蛋白突變， mTOR水平增加，可導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯受影響，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞生長[2]。由此可見，肝激酶B1可負(fù)向調(diào)控mTOR通路，從而抑制腫瘤生長。

2.3 參與其他信號(hào)通路的調(diào)節(jié) 染色體10上缺失的磷酸酶與張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)基因位于染色體10q23區(qū)，是一種編碼磷酸酶和張力蛋白同源物的腫瘤抑制基因。PTEN缺失會(huì)激活mTOR通路，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤的發(fā)生[15]。有研究表明，肝激酶B1和PTEN之間有明確的協(xié)同效應(yīng)，肝激酶B1和PTEN同時(shí)缺失會(huì)導(dǎo)致mTOR上調(diào)，增加上皮細(xì)胞，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[16]。此外，PTEN可以負(fù)調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)通路[17]。磷酸化的AKT具有以下作用:(1)滅活糖原合成酶激酶3β，增加細(xì)胞周期蛋白D1的激活，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞增殖；(2)滅活TSC2，激活mTOR復(fù)合體1活性并促進(jìn)細(xì)胞生長；(3)滅活線粒體蛋白Bad，從而促進(jìn)細(xì)胞存活[16]。而PI3K具有絲氨酸/蘇氨酸激酶的活性，也具有磷脂酰肌醇激酶的活性，可激活除mTOR-AKT/S6K/SGK途徑以外的其他幾種途徑，也可能涉及調(diào)節(jié)PI3K下游的細(xì)胞生長和增殖。因此，肝激酶B1通過激活A(yù)MPK、抑制mTOR和協(xié)同PTEN，負(fù)向調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)通路，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長、增殖。

3 肝激酶B1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

肝激酶B1是一種腫瘤抑制因子，肝激酶B1缺陷型腫瘤患者的中位生存期僅為13個(gè)月，而肝激酶B1野生型腫瘤患者的中位生存期則>100個(gè)月[18]。研究顯示，肝激酶B1的缺失與腫瘤患者生存率下降密切相關(guān)，但與復(fù)發(fā)的相關(guān)性尚不明確[19]。

3.1 肝激酶B1與乳腺癌的關(guān)系 肝激酶B1突變?cè)谌橄侔┲泻币?，但黑斑息肉綜合征患者乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)增加。Fenton等[20]通過免疫組化檢測肝激酶B1在乳腺癌中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肝激酶B1基因在乳腺癌中發(fā)生甲基化而表達(dá)降低。Zhuang等[21]發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1與Hh信號(hào)分子表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，即肝激酶B1可通過調(diào)節(jié)乳腺癌中的Hh信號(hào)傳導(dǎo)來抑制腫瘤的發(fā)生；此外，肝激酶B1蛋白的低表達(dá)與乳腺癌生存率降低有關(guān)。

3.2 肝激酶B1與肺癌的關(guān)系 肝激酶B1的突變可見于各種病理分型的肺癌[3]，如黏液性細(xì)支氣管肺泡癌[22]、肺腺癌[23-24]、小細(xì)胞肺癌、大細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌癌[25]。肝激酶B1突變?cè)谒幸鸱伟┑淖畛Ｒ娡蛔兓蛑信诺?位，在非小細(xì)胞肺癌中排第3位[26]。肝激酶B1在30%的肺癌細(xì)胞系中失活，其中5%～15%為原發(fā)性肺腺癌[4，23]。此外，肝激酶B1的缺失在吸煙患者中更為常見[24]。肝激酶B1蛋白的低表達(dá)與肺癌的發(fā)生密切相關(guān)，且影響腫瘤的分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后。高分化的腫瘤肝激酶B1表達(dá)陽性率明顯高于中低分化的腫瘤[3]。李洋等[27]研究發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1過表達(dá)可抑制肺癌細(xì)胞的增殖。在肺腺癌中，肝激酶B1在轉(zhuǎn)錄水平上的缺失可促進(jìn)腫瘤惡性發(fā)展，從而導(dǎo)致患者預(yù)后不良，但肝激酶B1蛋白丟失并不影響肺癌患者的總體生存率[28]。

3.3 肝激酶B1與宮頸癌的關(guān)系 有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在約50%的宮頸癌細(xì)胞系中出現(xiàn)肝激酶B1缺失，其中20%為原發(fā)性宮頸腫瘤中的肝激酶B1基因點(diǎn)突變或缺失，肝激酶B1突變和缺失與宮頸癌患者生存率降低密切相關(guān)[18]。Zhang等[29]應(yīng)用免疫組化技術(shù)檢測肝激酶B1在宮頸癌細(xì)胞中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肝激酶B1的表達(dá)下調(diào)可抑制Hela細(xì)胞增殖，激活A(yù)MPK，并且肝激酶B1在超過50%的宮頸癌患者中表達(dá)喪失。

3.4 肝激酶B1與肝癌的關(guān)系 腫瘤抑制因子肝激酶B1在正常肝臟細(xì)胞增殖和再生中發(fā)揮重要作用，但在原發(fā)性肝癌中會(huì)發(fā)生高度磷酸化[30]。有研究表明，丙型肝炎病毒感染患者由于AMPK抑制脂肪酸氧化和合成的功能受到影響，若AMPK下調(diào)，則大大增加了肝細(xì)胞癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[9]。肝激酶B1在肝癌組織中陽性表達(dá)率明顯低于正常肝臟組織和癌旁組織[31]。Jia等[32]研究發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1是肝結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，PTEN和肝激酶B1同時(shí)缺失會(huì)使肝形態(tài)異常并促進(jìn)腫瘤發(fā)生。Huang等[33]發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1在肝癌中表達(dá)降低，肝激酶B1低表達(dá)患者的生存率也降低，且肝激酶B1與腫瘤細(xì)胞的分級(jí)和TMN分期相關(guān)。

3.5 肝激酶B1與胰腺癌的關(guān)系 Kottakis等[34]發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1突變癌細(xì)胞對(duì)連接糖酵解、絲氨酸代謝和DNA甲基化的途徑具有顯著依賴性，可導(dǎo)致胰腺癌發(fā)生。Snail蛋白是一種重要的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)因子，與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)；肝激酶B1蛋白水平與胰腺癌細(xì)胞及組織中的Snail蛋白水平呈負(fù)相關(guān)，可通過降低Snail蛋白水平，升高肝激酶B1水平來抑制胰腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[35]。Yang等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺導(dǎo)管腺癌中肝激酶B1 mRNA表達(dá)下調(diào)，且肝激酶B1蛋白表達(dá)是胰腺導(dǎo)管腺癌患者生存的獨(dú)立預(yù)后因素之一。此外，胰腺導(dǎo)管腺癌中肝激酶B1表達(dá)降低與臨床分期、T型陽離子、N型陽離子、肝轉(zhuǎn)移和血管浸潤有關(guān)。

3.6 肝激酶B1與卵巢癌的關(guān)系 Hong等[37]研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌細(xì)胞中肝激酶B1-鹽誘導(dǎo)激酶1信號(hào)通路被抑制，導(dǎo)致上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化通路激活，從而引起細(xì)胞凋亡抗性，使腫瘤細(xì)胞生長；此外，肝激酶B1的上調(diào)會(huì)促進(jìn)鹽誘導(dǎo)激酶1的表達(dá)，并抑制卵巢癌細(xì)胞的生長和侵襲，而敲除肝激酶B1則進(jìn)一步促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子β和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的表達(dá)，從而導(dǎo)致卵巢癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性降低。Tanwar等[38]通過建立小鼠動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，同時(shí)敲除肝激酶B1和Pten可導(dǎo)致漿液性卵巢癌的發(fā)生發(fā)展，證實(shí)肝激酶B1和PTEN信號(hào)傳導(dǎo)的破壞可能導(dǎo)致漿液性卵巢癌的發(fā)生發(fā)展。

3.7 肝激酶B1與胃癌的關(guān)系 胃癌患者中也存在肝激酶B1的缺失和突變。Sun等[39]的研究結(jié)果顯示，胃癌細(xì)胞系和胃癌組織中肝激酶B1的mRNA和蛋白表達(dá)水平均較低，且胃癌患者肝激酶B1的mRNA和蛋白表達(dá)下降水平與TNM分期呈負(fù)相關(guān)，胃癌中肝激酶B1的mRNA和蛋白表達(dá)均可作為胃癌總生存期的獨(dú)立預(yù)后因素。Ma等[40]發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1基因在胃癌中表達(dá)降低，其可通過抑制Yap和β-連環(huán)蛋白的核轉(zhuǎn)位而抑制胃癌細(xì)胞的增殖，且肝激酶B1表達(dá)與胃癌患者的總生存期呈正相關(guān)。此外，有研究表明，肝激酶B1的表達(dá)可降低腫瘤細(xì)胞的活力、遷移率及CD44的表達(dá)，并且可以誘導(dǎo)細(xì)胞G2期的細(xì)胞周期停滯，還可提高胃癌細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的敏感性[41]。因此，肝激酶B1蛋白作為胃癌中的腫瘤抑制因子，或可作為胃癌潛在的新型基因治療靶點(diǎn)。

4 肝激酶B1與腫瘤干細(xì)胞的關(guān)系

與其他造血細(xì)胞相比，造血干細(xì)胞對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)更依賴于肝激酶B1。肝激酶B1可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝和非整倍體來促進(jìn)干細(xì)胞維持和組織再生。在造血干細(xì)胞中，肝激酶B1作為線粒體穩(wěn)態(tài)和自嗜調(diào)節(jié)劑，其缺失會(huì)導(dǎo)致造血干細(xì)胞分裂增加而快速消耗、全血細(xì)胞減少[42]。Kadekar等[43]發(fā)現(xiàn)，肝激酶B1可以介導(dǎo)造血干細(xì)胞的持久性靜止。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在鼠血源性骨髓細(xì)胞中肝激酶B1缺乏會(huì)導(dǎo)致線粒體缺陷，同時(shí)肝激酶B1還是造血干細(xì)胞周期調(diào)控、存活、線粒體功能和能量穩(wěn)態(tài)所必需的[44-46]。

5 小 結(jié)

肝激酶B1是重要的抑癌因子，其通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)和多種信號(hào)通路而在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。隨著對(duì)肝激酶B1與腫瘤關(guān)系的研究不斷深入，肝激酶B1或可為抗癌治療提供新的作用靶點(diǎn)。但有關(guān)肝激酶B1在胸腺癌中的表達(dá)情況鮮見研究報(bào)道， 肝激酶B1在胸腺癌中是否突變或缺失還有待于進(jìn)一步研究。