凋亡抑制蛋白survivin的研究进展

【关键词】  肿瘤

    【关键词】 凋亡；抑制蛋白；肿瘤

　　0引言

　　Survivin是新近发现的凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis protein,IAP）家族的一员. 在大部分正常分化组织中检测不到而在发育中的胚胎组织和快速分裂细胞中高表达［1］, 在多种恶性肿瘤组织中呈高表达，包括乳腺癌、肺癌、前列腺癌、直肠癌、胰腺癌、胃癌、子宫内膜癌、神经纤维瘤和淋巴瘤. 这一特点使它受到人们广泛关注. 已成为分子肿瘤学的一个热点.

　　1细胞凋亡

　　1.1分子生物学特征Survivin基因定位于17q25，可引起3种选择性剪切，其中野生型具有3个内含子，4个外显子. 其他两个剪切体分别是选择性外显子2的插入（survivin2B）和外显子3的移除(survivin△Ex3) ［2］.  Survivin基因编码142个氨基酸，分子质量为16.5 ku，是IAP家族中最小的一员，IAP家族构成了一个高度保守的基因家族，这个家族的蛋白成员能抑制由多种刺激引起的凋亡，其首先在杆状病毒中被确认. IAP的同源物已在哺乳动物中发现，由不同种属获得的IAP都有相同的结构即杆状病毒IAP重复序列（BIR），IAP家族蛋白的特点是具有一个或几个BIR区域，这70个残基通常作为细胞死亡蛋白酶的抑制剂，IAP通常还包括一个CASPASE募集区域(Caspaserecruiting domain, CARD）和一个环指状区域(ring finger). 但survivin只包含一个BIR区域,无环指状区域和其他区域. Survivin蛋白以一种细胞周期依赖的方式表达于G2/M期，在有丝分裂中定位于微管组织中心（microtubule organizing centers, MTOC）［1］，为了阐明其细胞周期依赖表达的机制，有学者已对鼠survivin (msurvivin)―人survivin同系物的启动区做了相关研究， msurvivin基因的5′末端包含一个TATA稀有的启动子，2个AP2位点，3个NFKB位点，一个SP1位点，多个细胞周期依赖元件（CDEs）和一个细胞周期基因同源区（CHR）. 引物延伸和cDNA 5′端快速放大实验证实，在ATG起始密码子的上游100个碱基处有一个转录其始位点. Msurvivin启动区荧光素酶分析也证实了在临近ATG起始密码子上游271个碱基处存在一个最小启动区，并且从-410~-272的区域对于增强子的活性是至关重要的. 位于-51处的CHR和位于-57处的CDE的联合对于细胞周期依赖表达也是至关重要的. CDE/CHR和增强子的突变可能引起msurvivin的表达紊乱从而影响细胞存活进而导致肿瘤发生. 然而，蛋白稳定性的改变也有利于survivin聚集于G2/M期，据此业已证实在有丝分裂间期survivin的多泛素化和蛋白酶样依赖性结构破坏. 并且证实在有丝分裂期survivin的Thr34的磷酸化与蛋白稳定性的增加有关［2］.

　　1.2抗凋亡机制凋亡被认为是细胞自杀的一种基因程序. 哺乳动物的凋亡涉及两条主要途径，一条是外源性途径，这条途径对于免疫调节和炎症反应至关重要，由细胞表面三聚体死亡受体启动，包括TNFα受体和CD95（FAS）. 另一条是内源性通路，由细胞内和环境因素所启动，集中于线粒体功能的失调. 外源性和内源性通路分别通过Caspase8和Caspase9发挥其凋亡功能，但最终都聚集于效应Caspase分子，由其作用于死亡底物引起凋亡. 目前已阐明的调节凋亡的两个基因家族是：BCL2和IAP家族. IAP是通过抑制内源性Caspase的活性而抵抗凋亡的［3］. IAP作用于BCL2引起凋亡的下游Caspase9分子，抑制其从凋亡复合体中释放，凋亡复合体是一个能激活Caspase的超分子复合物，包括细胞色素C，凋亡激活因子1（APAF1）和Caspase9前体分子，从而抑制效应CASPASE分子的激活. Survivin的抗凋亡作用已在体内阐明. 在皮肤基底层细胞应用转基因技术表达survivin并不影响角化细胞的分化或增生，但阻断射线诱导的凋亡. 使用反义survivin或C84A突变体，结果导致自发凋亡，Caspase活性的增加和细胞增生的抑制. 每一种IAP抑制Caspase3的能力不相同，依次为XIAP>CIAP2>CIAP1>survivin. 同样的顺序在哺乳动物细胞中也得到证实［2］.

　　1.3亚细胞定位及细胞增殖随着细胞周期的运动，survivin基因的表达及亚细胞定位也发生相应的改变. 研究证实,  survivin的表达在Hela细胞G1期检测不到，在S期升高6.2倍，在G2/M期升高40倍. 在分裂间期期survivin定位于动粒，前期定位于中心粒，中期定位于纺锤体微管，后期定位于中央纺锤体中间带，末期定位于赤道板［1］. Survivin蛋白的表达调控与亚细胞定位提示survivin可能使细胞周期顺利进行. 应用反义RNA技术，反义survivin除了引起自发凋亡外，还引起异常的有丝分裂表型的出现，其特点是多个中心体、多极有丝分裂纺锤体的形成、胞质移动障碍和多核细胞的形成.

　　2恶性肿瘤

　　2.1食管癌应用实时定量RTPCR法检测食管癌中survivin mRNA表达水平. 结果提示与正常食管组织相比食管癌中survivin mRNA表达水平显著提高（P<0.05）. 原位杂交也证实了这一结果，并且显示阳性信号主要定位在细胞质. 中、低分化癌组织中survivin表达水平显著高于高分化癌组织（P<0.05）. 采用TUNEL法检测survivin表达与凋亡的相关性，得到survivin表达与凋亡细胞数之间呈负相关性（P<0.05）［4］. Grabowski等［5］应用免疫组化法检测84例食管鳞状细胞癌,其中核表达67例(80%)，本组中位生存期为28(20~36) mo，显著短于无核表达的患者, 108 (62~154) mo, P=0.003. 单变量分析显示survivin核表达，肿瘤深度，淋巴结转移都与生存期显著相关，而胞质表达53例占63%，没有预后意义. 提示核survivin的表达可成为食管鳞状细胞癌个体化的一个指标.

　　2.2肝细胞肝癌Ikeguchi等［6］应用RTPCR法检测survivin mRNA在51例HCC，51例癌旁肝组织和6例正常肝组织中的表达. 应用多克隆兔抗人抗单链DNA抗体检测凋亡细胞的表达. 结果肝癌组织，癌旁肝组织和正常肝组织survivin mRNA的表达率分别是41%，4%. 正常肝癌组织未见表达. Survivin mRNA在癌组织中的表达与肿瘤大小，分期无关. 30例survivin mRNA表达阴性的肝癌组织其凋亡细胞百分比(5.2±3.4)%显著高于21例表达阳性者(2.2±2.3)% (P=0.0019)，其5 a疾病缓解生存率（39%）显著长于表达阳性者（19%， P=0.0184）.
Survivin在其他肿瘤中的阳性表达率依次为：胰腺癌80%［7］，鳞状细胞癌（皮肤鳞癌和口腔鳞癌）60%［8］，胃癌82%［9］，乳腺癌60%［10］，卵巢癌74%［11］.

　　2.3血管生成肿瘤血管生成源于局部组织内血管刺激因子与抑制因子平衡的失调，已阐明的刺激因子有成纤维细胞生长因子（FGF），血管生成素1（ang1）和血管内皮细胞生长因子（VEGF）也称为血管通透因子（VPF）. VEGF在大多数人和动物肿瘤中高表达，不仅表达于肿瘤细胞本身，而且至少在部分肿瘤侵润正常基质细胞也表达. 先前的研究证实VEGF是一个促有丝分裂发生素，然而，最近的研究表明VEGF在新形成的、不成熟的血管内皮细胞中作为主要的生存因子（抗凋亡）而发挥作用. 抗凋亡功能及血管通透性的改变现在被认为是VEGF的促血管生成的主要方式. 有研究报道VEGF能保护新形成的不成熟的肿瘤血管内皮细胞. 由此引发人们对VEGF如何在内皮细胞调节其抗凋亡作用的兴趣. 由于IAP蛋白的抗凋亡功能，最近的研究表明XIAP能被诱导表达于内皮细胞中，保护他们免受肿瘤坏死因子（TNFα）诱导的凋亡. Jennifer等研究表明VEGF在人脐静脉血管内皮细胞中上调IAP蛋白的表达. 这个结果引起了人们的广泛关注，因为人survivin不表达于非转化细胞. 这一结果提示survivn的靶向能导致血管生成的抑制. 因此，由于在肿瘤细胞和血管内皮中均高表达，survivin成为一个有潜力的癌症靶向治疗靶点.

　　2.4癌的靶向治疗Survivin的靶向治疗基于以下两方面考虑：选择性表达于肿瘤细胞，与癌的生存能力息息相关. 通过仔细研究survivin的功能，发现由有丝分裂激酶p34cdc2cyclinB1诱导的磷酸化对于其功能是必须的. 由此引出通过干预Thr34磷酸化而达到治疗目的. 有研究应用磷酸化缺陷型survivin，Thr34→Ala突变（survivinT34A），结果导致survivinCaspase9复合体从有丝分裂装置上分裂和促使Caspase9凋亡通路的形成. Survivin(T34A)的抗癌特性最近已在骨髓瘤异种移植体合并严重免疫缺陷小鼠的前临床试验中证实，survivin(T34A)的表达抑制骨髓瘤的形成和抑制已存在肿瘤的生长. 为了使其更方便易得，一个编码survivin(T34A)的复制缺陷性腺病毒（pAdT34A）应运而生. PAdT34A应用在各种癌细胞中促使Caspase依赖的凋亡，对正常细胞没有毒性. 最后，survivin之所以能作为一个较好的抗癌靶点还因为其在肿瘤血管生成方面起着重要作用. 在静止的内皮细胞中检测不到，但在受血管生成因素刺激的内皮细胞中强烈表达. 在血管生成期应用反义survivin技术，结果血管内皮生长因子的细胞保护效应随即消失，内皮细胞凋亡. 因为肿瘤血管生成严格依赖内皮细胞生存能力，因此靶向survivin的治疗有利于已形成血管的凋亡退化从而间接抑制肿瘤生长［1］.
随着survivin通路的进一步阐明，对于其凋亡抑制和细胞分化功能可能更加明了，随之，更多的方法将应用于分子诊断和干预治疗.

　　【】

　　［1］ Altieri DC. The molecular basis and potential role of survivin in cancer diagnosis and therapy     ［J］. Trends Mol Med, 2001;7(12): 542-547.

　　［2］ Altieri DC. Validating survivin as a cancer therapeutic target ［J］. Nature, 2003；3:46-49.

　　［3］ 杜红俊, 惠延年, 王雨生, 等. Caspase3在柔红霉素诱导的人视网膜色素上皮细胞凋亡中作用［J］. 第四军医大学学报, 2001;22(7):609-611.

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