垂體腺瘤相關抑癌基因的研究進展｜巴一旭 楊光 李國忠等

垂體腺瘤相關抑癌基因的研究進展

本人作者：哈爾濱醫科大學附屬第一醫院神經外科巴一旭、李國忠、王寧、程玉，齊哈爾市第一醫院神經外科楊光；本文發表在中國微侵襲神經外科雜誌, 2017, 22(7):331-334.；

垂體腺瘤是一種顱內常見的良性腫瘤，占顱內腫瘤的10%～15%，其發病率僅次於腦膠質細胞瘤和腦膜瘤。垂體腺瘤的臨床表現與腫瘤局部壓迫、垂體激素分泌紊亂有關。垂體腺瘤發生的分子生物學機制尚存在許多爭論，隨著腫瘤研究的逐步深入，目前已有初步進展，包括腫瘤單克隆起源、腫瘤相關細胞信號轉導通路、基因突變誘發腫瘤、腫瘤基因的表觀遺傳學異常等。其中以原癌基因激活和抑癌基因失活倍受關注，二者在正常組織中相輔相成，調節細胞的生長增殖。然而，基因突變或表觀遺傳學改變可導致基因失活，一旦抑癌基因喪失活性，將導致細胞增殖失控。本文對近年來有關垂體腺瘤相關抑癌基因的研究進展進行綜述。

1.垂體腺瘤相關抑癌基因

在正常機體中存在兩個相互對立且共同制約的基因群體：原癌基因和抑癌基因，垂體腺瘤作為單克隆起源腫瘤，與兩大基因群存在密切相關性。相關抑癌基因包括p53、p27、p16、嘌呤結合因子基因（non-metastasis23，nm23）、多發性內分泌腫瘤Ⅰ型（multiple endocrine neoplasia1，MEN-1）基因、視網膜母細胞瘤（retinoblastoma，RB）基因、PTEN腫瘤抑制基因和芳香烴受體相互作用蛋白（arylhydro carbon receptor inter acting protein，AIP）基因等。在細胞增長過程中，這些基因可出現低表達甚至失活現象，誘發細胞異常增殖。

1.1抑癌基因p53

p53基因是人類腫瘤中最常見的抑癌基因，被認為與50%~55%人類腫瘤發生有關，其位於人類染色體17p13.1，編碼蛋白是由393個氨基酸殘基構成的四聚體蛋白，其半衰期短，在正常組織中難以檢測到。p53參與維持染色體DNA的完整性，當DNA發生損害時，P53蛋白作為轉錄因子與DNA的相應部位結合，使細胞周期停滯。p53通過抑制解鏈酶的活性，並與複製因子A相互作用參與DNA複製與修復。其基因突變可導致空間構象改變，影響基因轉錄活化和蛋白的磷酸化過程，從而失去腫瘤增殖的抑制作用。

突變的p53與野生型p53可以結合成一種具有多亞基的寡聚蛋白，造成p53與DNA的結合能力降低，細胞增殖失控。p53基因還與垂體腺瘤的侵襲性和惡性程度有關，腫瘤分化程度越低，腫瘤惡性程度越高，p53陽性率越高。研究表明：非侵襲性、侵襲性垂體腺瘤和垂體癌中p53陽性率分別為0、15.2%、100%；因此，推斷p53基因可作為一種腫瘤標記物，而在非侵襲性腺瘤中無p53基因突變，可能還有其他因素影響p53基因。有學者在1例非典型性腺瘤中發現p53基因突變的結果也證明上述觀點。由於P53參與多種應激信號通路，多種外界因素還可通過干擾信號通路中的因素間接影響p53活性。

1.2抑癌基因p27

p27定位於人類基因染色體12p13，是一種細胞周期蛋白激酶的抑制基因。一方面，P27蛋白可直接與細胞周期依賴性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）結合，使CDK不能與其激活酶（cyclin dependent kinase-activating kinase，CAK）相互作用，從而不能發揮CAK誘導CDK的磷酸化作用，導致CDK失活。另一方面，在體外，P27蛋白能與細胞周期蛋白D（cyclin D）-CDK複合體結合，抑制CDK激酶活性，使cyclin D不能正常發揮作用，從而導致細胞周期停止在G1期。KOMATSUBARA等研究發現：正常垂體組織中p27基因高表達，而在垂體腺瘤組織中p27基因表達明顯降低。

JORDAN等研究發現：在促腎上腺皮質激素垂體腺瘤中存在細胞周期蛋白過度表達，而p27基因則為低表達，且兩者表達呈負相關。說明p27基因與垂體腺瘤的發生密切相關。P27蛋白還可阻礙Rb蛋白磷酸化，造成轉錄因子抑制，使細胞周期停滯。研究表明：敲除p27和RB基因的小鼠，其垂體腺瘤發生率明顯提高，小鼠RB和p27基因缺失可延遲細胞凋亡。

P27蛋白還具有抑制染色質組蛋白H1磷酸化的作用，使體內染色質結構變化，影響DNA聚合，使細胞周期停滯。研究發現鼻咽癌腫瘤組織中存在p27基因的異常甲基化，在垂體腺瘤中也可能存在p27基因甲基化。SEKIYA等發現在正常垂體和垂體腺瘤細胞系中DNA甲基化與p27基因表達產物呈負相關，說明DNA甲基化也是導致p27基因在某些垂體腺瘤中表達靜止的機制之一。

在侵襲性垂體腺瘤、垂體癌中，p27基因的表達水平下降，說明p27基因與腫瘤侵襲性及惡性程度有關。但p27基因是否可作為垂體腺瘤的預測性標記物，還有待進一步探究。

1.3抑癌基因nm23

nm23基因位於人類染色體17q24-25上，編碼含345個氨基酸殘基的核蛋白，蛋白有3個不同的結構域，即N末端激酶結構域、中心環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）結合區域和C末端cyclinB結合區域。正常機體中，nm23基因通過N末端激酶磷酸化下調cyclinB活性，進而使細胞周期停止在G2期。然而cAMP與nm23蛋白相結合形成cAMP-nm23複合體，阻止cyclinB與nm23蛋白結合，使細胞周期G2-M期的抑制作用解除，導致細胞不斷增殖。其等位基因缺失，可誘導腫瘤呈現侵襲性生長。

MANDAI等研究發現：在侵襲性垂體腺瘤中，nm23基因的H2型異構體表達明顯減少，尤其是侵及海綿竇的腫瘤組織；因此，認為nm23基因與腫瘤的侵襲性密切相關。

1.4抑癌基因MEN-1

MEN-1綜合征指至少併發兩種內分泌相關腫瘤的綜合征，而以罹患垂體腺瘤的病人居多，其發病率高達40%。MEN-1基因位於染色體11q13。動物實驗證實，所有垂體腺瘤的鼠模型中MEN-1基因均出現缺失，而以種系突變最多見，出現雜合性缺失的概率10%~100%，而散發性垂體腺瘤中很少發生種系突變。在針對大量散發性垂體腺瘤的研究發現，僅1%發生基因突變，遂認為突變並不是散發性垂體腺瘤的發生原因。然而NUNES等研究發現MEN-1基因失活還與遺傳性腫瘤的發生密切相關。MEN-1的作用機制與其編碼蛋白MENIN以及參與的信號通路有關。

首先，MENIN蛋白可以通過引導MLL蛋白至特定區域，上調p27Kip1和p18Ink44c基因的表達來激活RB通路，進而抑制細胞增殖。MLL是組蛋白H3和賴氨酸4特異性結合體，是MENIN的活性蛋白。此外，MENIN還通過干擾啟動子區轉錄因子NF-Y、E2F和αCBP的作用來抑制cyclinB2蛋白的表達，從而抑制細胞增殖。

1.5抑癌基因p16

CDKN2A基因又稱INK4a-ARF基因，位於染色體9p21，屬於細胞周期依賴性激酶抑制因子家族，其編碼蛋白P16INK4a和P14ARF分別通過不同途徑發揮調控作用。p16基因表達的P16蛋白與cyclinD競爭結合CDK4/6，抑制其激酶活性，導致RB蛋白去磷酸化，結合E2F轉錄因子，使之不能與DNA特定區域結合，從而使細胞周期停止在G1期。甲基化為正常的細胞周期調控方式，異常甲基化可導致基因活性降低。

研究表明：垂體腺瘤p16基因CpG島甲基化率高達70%~80%，而發生甲基化的垂體腺瘤中有69%為無功能型垂體腺瘤，僅有29%為生長激素腺瘤。大樣本無功能垂體腺瘤的研究發現：70%無功能腺瘤p16基因內的CpG島出現甲基化，並有78%的甲基化腺瘤未能表達P16蛋白，提示p16基因異常甲基化可降低其蛋白表達，而且無功能垂體腺瘤較分泌性垂體腺瘤p16異常甲基化率更高。

1.6抑癌基因RB

RB基因是最早發現的抑癌基因，在細胞周期的調控中起核心作用，存在磷酸化（非活性）和去磷酸化（活性）兩種狀態。正常情況下磷酸化的RB基因可以使轉錄因子E2F釋放，E2F可激活與DNA複製相關酶的基因轉錄。當去磷酸化RB基因與E2F結合后可使E2F喪失活性，達到抑制細胞增殖的目的。既往研究認為某些惡性腫瘤的發生與RB基因或其通路中任意基因突變有關，然而，垂體腺瘤很少出現基因突變。

近些年，研究發現垂體腺瘤中頻繁發生RB基因的異常甲基化。SIMPSON等發現在良性ACTH瘤中存在RB蛋白表達，而在轉移瘤和惡性ACTH腺瘤中無RB蛋白表達，提示RB基因可能在腫瘤的良惡性轉變中發揮重要作用。由此可見，RB基因也參與垂體腺瘤的侵襲作用。事實證明並不是所有垂體腺瘤均存在RB基因失活，某些生長因子、致癌力、氧化應激、DNA損害等也可作用於RB基因通路，間接對腫瘤的生長發揮促進或抑制作用。

1.7PTEN

腫瘤抑制基因PTEN定位於人類染色體10q23.3，其編碼蛋白具有磷酸酶活性，對調控細胞凋亡和細胞增殖起重要作用。此基因可參與多種基因通路：①FAK通路：PTEN蛋白通過使FAK去磷酸化，使其下游調控信號P130CAS下調，從而抑制細胞增殖。②PIP3通路：PTEN蛋白引起PIP3脫磷酸化，使AKT活性降低促進細胞凋亡。③MAPK通路：PTEN蛋白可以抑制蛋白激酶MAPK的活性，調控細胞周期和細胞轉化。④細胞周期蛋白通路：PTEN蛋白也可作用於RB通路，與CDK結合使RB蛋白去磷酸化，抑制細胞增殖。

有關PTEN基因與垂體腺瘤的報道雖少，但其作用不容忽視，ZHANG等對50例無功能型垂體腺瘤研究發現，大部分腫瘤存在PTEN基因突變和缺失，且其蛋白表達缺失在侵襲性垂體腺瘤更明顯。這說明PTEN基因失活還與垂體腺瘤的侵襲性有一定的相關性。PTEN基因作為抑癌基因參與垂體腺瘤的發生，但能否作為一項用於判斷垂體腺瘤預后的指標，還有待進一步研究。

1.8抑癌基因AIP

AIP基因位於11q13，包括6個外顯子，編碼蛋白由330個氨基酸組成，其蛋白C末端形成3個三角形的四肽結構域，在蛋白聚集、細胞潛能激活及細胞核受體穩定等方面發揮一定作用。目前，其在垂體腺瘤作用機制的研究備受關注。有文獻研究表明：AIP胚系基因突變與20%~30%家族單純性垂體腺瘤（familial isolated pituitary adenoma，FIPA）和少部分散發性垂體腺瘤密切相關。FIPA為一類常染色體顯性遺傳病，包括生長激素腺瘤、泌乳素腺瘤和二者混合型腺瘤，分別屬於不同家系，多以兒童時期發病為主。

與FIPA發病相關的AIP作用因素包括芳香烴受體（arylhydrocarbon receptor，AHR）、G蛋白、磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）和存活素。近年研究表明：AIP的C端可與AHR、熱休克蛋白90和P23結合形成複合物，將AHR穩定在細胞質中，以保證細胞的正常分化和轉移。cAMP作為細胞信號通路中的第二信使，參與細胞增殖。正常細胞中AIP可以抑制PDE亞型活性，降低cAMP活性，從而抑制細胞增殖，AIP基因突變導致AIP蛋白與PDE亞型的結合體功能喪失，cAMP水平增加，細胞增殖不受控制。

DALY等研究發現：AIP基因突變所致的垂體腺瘤多為生長激素大腺瘤，且存在對周圍正常組織廣泛浸潤的表現；因此，認為AIP基因突變和雜合性缺失還與腫瘤的侵襲性有關。

2.總結與展望

綜上所述：垂體腺瘤相關抑癌基因種類繁多，作用機制不甚相同，其中基因突變和基因表觀遺傳學異常為主要的作用方向。隨著分子生物學研究的不斷進展，有望探索出更新和更深層次的機制，從而為人類腫瘤學發展做出貢獻。

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