食管癌基因分子水平的研究进展

　　中国胸心血管外科临床杂志1999年2月第6卷第1期

　　作者单位：100036北京医科大学临床肿瘤学院，

　　北京肿瘤医院（陈克能、张力建、徐光炜）；

　　安阳市肿瘤医院（师晓天）；

　　湖北医科大学第一附属医院（程邦昌）

　　陈克能　张力建　师晓天　综述　程邦昌　徐光炜　审校

　　　关键词　食道癌　等位基因　 p53基因

　　食管癌（ eC）是最常见的10种癌症之一，每年新患者超过300000人。其发病有地域特征，烟草、酒精、咀嚼蒌叶及某些饮食习惯是鳞癌（ eSCC）的高危因素；慢性胃食管反流（ cGERD）导致的 barrett＇ s食管是腺癌（ eADC）的高危因素。西方 eADC多见，占 eC的50％^［1］。近10年 eC的分子基础研究发展迅速，对其病因、病理学及诊治产生了巨大影响。

　　1等位基因丢失及突变

　　杂合性缺失（ lOH）是肿瘤特异或相关基因缺失的最好例证，已证明假定的候选基因位于这些等位基因缺失区，同时证实突变也发生在该区。 eSCC和 eADC在各等位基因上的缺失率无明显差异。 p53定位于17p13，有2个等位基因时， p53突变率仅0％～17％；而只有1个等位基因时， p53突变率达75％～86％，说明 p53的突变和17p等位基因的丢失具有时间相关性，是肿瘤发生多步骤中的晚期事件。但恶性神经胶质细胞瘤有2个等位基因时 p53突变率也高达33％，此时 p53的突变是发生在17p等位基因丢失之前或是独立于17p丢失之外的事件。具有2个17p等位基因的 eC， p53突变率也很高，是 eC发生中的早期变化，当晚期 eC一个等位基因丢失时更易发生突变。但有17p等位基因缺失的 eC，并未出现另一等位基因上的 p53突变，提示在这一染色体区可能还存在别的抑癌基因^［2～4］。

　　rb， aPC／ mCC， dCC分别定位于13q，5q，18q，这些等位基因的丢失率约36％～75％，且早于 mCC-5q等位基因缺失，13q，17q，18q也可联合缺失。 aPC， mCC二基因靠得很近，但二者缺失无相关性。 eSCC有 rb蛋白缺乏，但在伴有／不伴有13q等位基因缺失的肿瘤中很少见到 rb， aPC的突变。 shibaga-ki［5］的51例 eC中仅2例有定位于18q21．3位点的 dCC突变，而缺失率高达23％。因此， aPC／ mCC或 dCC不是5q，18qLOH的主要靶点^［5］。另一个潜在的位于18q21的候选基因可能是 dPC4基因，它编码信号转导蛋白 tGF-β的效应子，在 eC中的改变尚有待研究。 eC也常见9p21-22等位基因的丢失， mTS-1定位于该区，编码的 p16是特异性的细胞周期依赖激酶抑制因子，调控细胞周期由 g1→ s期，失活的机制包括纯合性缺失、 dNA甲基化畸变和错意突变。但在同一染色体区中是单独缺失还是与其它基因同时缺失尚不清楚。 eC中 mTS-1的丢失率低于9p21-22等位基因的缺失率，纯合性缺失在原发性 eC中并不多见。等位基因缺失还可见于3p21．3，9q31，17q21．3，定位基因分别是 hMLH-1， eSS1， bCRA1^［6］。

　　2 p53基因突变

　　其产物为52．58kU（53kD）的磷酸蛋白具有序列特异的 dNA结合特性。正常细胞持续合成 p53蛋白但并不在细胞中积聚。 p53具有“分子警察”的功能，当细胞暴露在 dNA致损因子时，其稳定性增加并激活使细胞停止在 g1期及程序性死亡的基因，使受损细胞或停留在 g1期修复或发生程序性死亡，防止含受损 dNA的细胞复制。 p53突变影响 p53蛋白结合 dNA的保守区或影响其激活其它靶基因的功能，加速了细胞的遗传不稳定性，促使基因异常积累，最终使细胞的全部表型发生恶性转化。此外，如下事实表明突变的 p53具有致癌作用：将突变的 p53转染给无 p53的细胞能促使其恶性转化；突变的 p53可影响 hIV-1转录调节基因 tAT-1及 mDR-1的转录调节作用；癌细胞选择性的保留了 p53的高表达特征。但其致癌的确切机制并不十分清楚。正确理解这些机制有助于解释免疫组织化学检测到的 p53积聚现象^［7］。 eSCC， eADCp53的突变率分别为45．8％和71.85％。 wagata^［8］分析了32例 eSCC标本中 p53所有外显子，有5～8外显子突变者14例（43．8％），1～4外显子无突变，仅1例9～11外显子即342号密码子突变，表明 eC5～8外显子以外的突变很少。 eS-CC的 p53突变随地域差别有巨大不同。正常食管上皮尤其是基底膜增殖细胞核中可测到 p53蛋白表达但不超过粘膜的5％； p53阳性／阴性肿瘤的癌旁组织中 p53表达可达90％。 p53过度表达的发生率由基底膜→癌前细胞→癌细胞的顺序增加； p53突变可出现在某些 p53阳性的正常细胞中；巢性分布的 p53阳性细胞与各式 p53突变可同时出现。免疫组织化学 p53阳性可能是突变的或与细胞／病毒癌蛋白结合的异常蛋白，或野生型 p53积聚在有 dNA损伤细胞内行使抑制生长功能。目前，还不知道在正常或癌前增生病变中过度表达的 p53蛋白是否有功能。癌前增生中 p53突变至少说明 p53是 eC的早期事件。

　　eADC的点突变分布于5～8外显子，以位于175号密码子的外显子5与248、273号密码子的外显子8最常见，分别占9％、16％和16％。也是所有癌症最常见的突变位点，分别占6．1％、9．6％和8．8％。 eADC无249号密码子突变，该突变占全部癌的5.6％。 eSCC中175号密码子突变达8％，248、273密码子的突变仅占3％，270号密码子的突变占4％，而该突变在 eADC及全部癌中分别只占0％，0．4％。1993～1995号密码子的突变共占8％，而其它癌只占1.9％。这些表现与其它癌症有所不同。 p53的 dNA结合区由互不相邻的区域编码，形成疏水核支持着一个环形／螺旋形和另一个环形／螺旋形／条形的结构组成，这些结构与 dNA上大小不等的勾槽结构结合。约70％的癌 p53突变影响 dNA结合区的残基，影响核心区域的突变仅6％。 eSCC中 dNA结合区残基的突变只占8％，而30％的突变发生在编码疏水核的部位。这种突变造成埋没于野生分子三级结构中的区域暴露。 eADCp53的突变发生于编码 dNA结合区表面的残基^［7］。

　　p53突变有内源或外源性两种因素，分析 p53的突变谱有助于识别 eC的致癌因子。约25％的 p53突变是发生于 cpG双核苷酸部位的5-甲基胞嘧啶脱氨基作用，产生胸腺嘧啶即 c∶ g→ t∶ a的转换，反映了基因组中缺乏 dNA错配的修复手段（ t∶ g）。相反，其它形式的突变如 g∶ c→ t∶ a的颠换，既不在 cpG双核苷酸处，也不在 a∶ tbp处的 g∶ cbp的转换，则相对常见于致癌因素暴露的人群［7］。例如，烟草致癌物苯丙芘与鸟嘌呤作用产生由 g∶ c→ t∶ a的颠换，占肺癌 p53突变的36％。紫外线所致的皮肤癌和基底细胞癌的突变是嘧啶-嘧啶序列处的转换（ c∶ gbp）；黄曲霉菌 b1所致的肝癌是249位密码子上鸟嘌呤的变化^［9］。 eADC中 p53突变多以 cpG双核苷酸部的转换为主达69％^［7］，而 g∶ c→ t∶ a的颠换及 a∶ tbp处的突变相对较少占14％。 eSCC中 cpG转换占18％，而 a∶ tbp处的突变则占全部突变的31％，反映乙醇的代谢产物乙醛对 dNA的致损作用，与流行病学的致癌因素一致。 eADC中 p53的突变较难解释，如上面所提到的 cpG双核苷酸处的转换是以5-甲基胞嘧啶水解脱氨为特征的， cpG双核苷酸的突变能力或许取决于甲基转移酶的酶促脱氨和甲基化作用，此酶与突变前 dNA的错配部位 g∶ u和 g∶ t有很高的亲合力，防止了有效的错配修复^［10］。这一机制的特征及其在 eADCp53突变发生中的可能作用需进一步研究。烟草与酒精在 eSCC发生中起协同作用， hollstein^［7］在91例吸烟／和饮酒 eSCC中发现 p53突变与吸烟密切相关，吸烟＞20支／天、＜20支／天和非吸烟 eSCCp53突变率分别为80％，50％和20％。与饮酒的关系尚不清楚，少量、大量和不饮酒者 p53突变率分别为51％、58％和32％。大部分患者同时吸烟、饮酒且暴露在其它未知的致癌因素中，故难以评估吸烟、饮酒的单一影响。

　　3与细胞分化增殖有关的基因改变

　　位于7p12-13的 eGFR及位于17q21的 c-erbB-2基因编码跨膜酪氨酸受体 eGFR，其异常以扩增／和过度表达多见，重组少见^［11］，但扩增并不都伴过度表达，过度表达也不一定伴基因扩增。 eGFR的过度表达常与 p53的突变同时存在。 barrett＇ s食管粘膜、贲门癌和 eADC都有 c-erbB-2产物 p185的表达增加。其表达水平与肿瘤组织类型、分化级别和预后无明显相关。17q21同时含有树脂酸受体α及拓朴酶Ⅱα基因，50％的乳腺癌有此二基因与 c-erbB-2的同步表达。 int-2和 hst-1编码纤维母细胞生长因子 fGF家族中的 fGF-3， fGF-4，二基因位于11q13相距35kb，同步表达见于乳腺癌、肺癌、胃癌等。 hst-1的激活与消化道、呼吸道上皮的恶性转化有关。30％～50％的原发 eC有 int-2， hst-1同步扩增且与远处转移相关^［12］，但11q13的扩增与 hst-1／和 int-2过度表达间的关系仍不清楚。11q13扩增段中含有 cyclinD1，在细胞周期 g1期的进展中起主要的作用。 eC的分子特征之一是缺乏 ras家族的突变^［4］，肺、大肠、胰腺癌中该基因的突变率分别为30％，40％和70％，肺腺癌的 k-ras突变与 p53突变多为 g∶ c→ t∶ a的转换^［2，3］。 esteve［9］发现14％～25％的 eC和23％的中国高发区 eC癌旁粘膜有位于8q24的 c-myc基因扩增，编码的核蛋白可调节其它与细胞生长相关基因的转录。

　　细胞周期是由 cDKs及其亚调节单位 cyclins序惯性激活调节的，其中由 s→ g1转化的关键是 cyclinD1。通过突变与缺失使位于9p21上的 p16／ mTS-1基因失活；位于11q13上的 cyclinD1基因扩增与过度表达；位于13q14上的 rb缺失与失活。而其中又以 cyclinD1的扩增与过度表达最为常见^［13］。 jiang发现32％的 eC有 cyclinD1基因的扩增与过度表达，17％的 eC缺乏 rb的表达。有 cyclinD1改变的肿瘤其 rb的表达在正常范围，而没有 rb表达的肿瘤其 cyclinD1也未显示扩增与过度表达。 cDK抑制剂（ cDKi）是否在 eC中也有异常表达尚不得而知，有人认为 eC中可发生 p16／ mTS-1基因在外显子1，2的错意突变^［14］， esteve^［9］认为其突变率约10％。 p16／ mTS-1的纯合性缺失多见于细胞系，少见于原发肿瘤，但有报道认为小的纯合性缺失可能是几种癌9p21失活的主要机制。 p16功能的丧失源于 p16／ mTS-1的表达异常或减少。 p16／ mTS-1基因有一复合结构编码调节细胞周期的2个转录子， p16／ mTS-1活性的失调来自此二转录子的不平衡表达^［15］，蛋白下调可能是 p16／ mTS-1失活的常见机制。转录能力的丧失常与 p16／ mTS-1DAN甲基化异常有关。然而 eC中是否有 p16／ mTS-1基因的表达异常尚有待研究。 p16／ mTS-1， cyclinD1， rb表达异常的顺序是：经直接或间接机制使 rb抑生长功能丧失， e2F活性提高，因而打破了细胞增生的常规调节途径，导致相同的表型终点即生长失控。 cDK／ cyclinD1的改变与 p53突变无明显相关， eC发生中 p53的突变除可涉及 p21waf依赖的 cDK／ cyclinD1的下调外，还包括野生型 p53起重要作用的 dNA的修复与程序性死亡机制。 eSCC中存在控制细胞周期 g1／ s转换的基因畸变，去除细胞周期 g1／ s期的生理性控制能使细胞恶性转化。食管粘膜的稳定有赖于细胞更新、分化和死亡的精细平衡，打破上述任何一种分子机制均会损伤食管粘膜的生命周期，逃逸生长控制，降低细胞分化和死亡率使细胞获得进一步病变导致功能损伤，这是最终转化成恶性细胞的关键步骤。

　　4多药耐药基因

　　mdr-1编码的蛋白是分子量为168．6kU（170kD）的膜糖蛋白，其含量的多少与细胞内药物的浓度和细胞的耐药程度直接相关。作者对 eC的研究表明 mdr-1的总表达率为37％，且与形态学无关；癌组织 mdr-1的表达高于癌旁组织；化疗可诱导癌组织 mdr-1的过度表达，而对癌旁组织 mdr-1的表达无诱导作用；化疗前癌组织 mdr-1阳性表达者化疗疗效差于阴性表达者。癌组织中 mdr-1， p53， pCNA阳性表达有高度相关性^{［16～19］}。

　　5家族易感性

　　已在 eC高发区中国阳城和林县发现了 eSCC的家族遗传易感性^［20］； carter发现4％的受检人群显示自身孟德尔式的隐性遗传特性。 eng认为遗传易感性还存在于 barrett、胃食管反流及其导致的 eC。遗传性掌跖角化病的家族患 eC的危险性增高，基因型分析发现角化型 eC的基因位于17q23-qter。但 hu认为已知的环境致癌因素并未表现出家族易感性。

　　6基因改变与普查及预后的关系

　　拉网细胞学检查是国内学者为 eC普查和早期诊断作出的贡献。截至1983年在林县就有10000多例无症状的高危人群接受了拉网细胞学检查，在为期7．5年的追踪观察中发现轻、中、重度不典型增生者及癌前病变者患 eC的危险性分别是正常人的1．25、2．5、4．22和5．96倍。 wang在中国和日本发现 p53的低表达与 eC生存呈正相关，其他学者并未发现这一相关性。 shibagaki^［5］认为6p／13q的缺失与 eC预后不良相关。由于这些研究数量小、缺乏分期、分级且多为回顾性的研究，很难对其意义作出判断与解释。

　　eC的分子特征说明 eSCC和 eADC有不同的病因学和病理学，提示所观察到的基因改变是2种 eC不同高危因素的分子印记，很好地解释它们对寻找有效的高发区普查手段或化学干预将产生深远的影响。

　　参考文献略

　　本文编辑　冯桂娟

　　收稿：1998－02－25　修回：1998－08－03