結(jié)直腸癌與JC病毒的相關(guān)研究展望＊

宋永攀 田小林 朱小寶

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胃腸外科 廣西桂林 541001）

結(jié)直腸癌是目前世界上最常見的惡性腫瘤之一。西方國(guó)家結(jié)直腸癌的死亡率和發(fā)病率均為其癌癥總死亡率和發(fā)病率的第2位，2003年美國(guó)結(jié)腸癌新發(fā)病例數(shù)均居美國(guó)癌發(fā)病數(shù)和死亡數(shù)的第3位，其中40～79歲的死亡率為第2位，5年生率為62%［1］。我國(guó)隨著人民飲食習(xí)慣的改變，結(jié)直腸癌呈上升趨勢(shì)，發(fā)病率及死亡率均為我國(guó)癌癥發(fā)病率與死亡率第4位和第5位。結(jié)直腸癌的流行病學(xué)特征為發(fā)病年齡偏低，中位年齡為45歲左右，比西方國(guó)家早12～18年；其次是直腸癌比例較高，占結(jié)直腸癌的60%～75%。男女發(fā)病率比例約為2∶1。在青年中結(jié)腸癌為多見［2］。

1 JC病毒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

JCV是人類屬于多瘤病毒屬的家庭，其中還包括BK病毒和猿人猿猴空泡病毒40（SV40），是一種機(jī)會(huì)感染性病原，在正常人中其血清陽性率高達(dá)80%。1971年P(guān)adgett等［3］首次從人類的一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞脫髓鞘病變（進(jìn)行性多灶性腦白質(zhì)病，progressive multifocal lukoenphalapathy，PML）患者的病灶中發(fā)現(xiàn)并分離JCV，并用這位患者的名字命名。

JCV具有有限的和特定的組織感染和取向少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）。該病毒具有明顯的嗜神經(jīng)性、致瘤性特點(diǎn)，而且與某些類型的腦瘤相關(guān)。JCV的結(jié)構(gòu)為非包裹的環(huán)狀DNA病毒，形態(tài)學(xué)上JCV為直徑約為40～45nm，20面體，病毒衣殼由72VP1蛋白和少量VP2和VP3蛋白組成。JCV的基因組含有5130bp，是一個(gè)共價(jià)封閉的環(huán)形 DNA分子［4］。JCV的DNA包括3個(gè)功能區(qū)：上游編碼基因、下游編碼基因和非編碼調(diào)節(jié)區(qū)或轉(zhuǎn)錄控制區(qū)。上游編碼基因表達(dá)大T抗原和小T抗原；下游編碼基因表達(dá)VP1蛋白（主要是衣殼蛋白）VP2蛋白和VP3蛋白及agno蛋白；在感染早期可以表達(dá)早期基因產(chǎn)物大 T 抗原（larger tumor antigen）、小t抗原（small tumort）；衣殼蛋白編碼區(qū)在感染晚期可以表達(dá)晚期基因產(chǎn)物衣殼蛋白VP1、VP2、VP3和agno蛋白；非編碼區(qū)為病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)［5］。

Eash［6］等人研究發(fā)現(xiàn)，JCV通過與細(xì)胞表面表達(dá)的α-2，6連接唾液酸附著，與細(xì)胞表面表達(dá)的5－羥色胺2α亞型受體結(jié)合后才能對(duì)人類細(xì)胞進(jìn)行感染。JCV進(jìn)入細(xì)胞還要求酪氨酸激酶活性和絲裂原激活蛋白激酶激活（MAPK）和ERK2ERK1。JCV入口和感染都依賴于酸性體質(zhì)p H值，然而PH值不清楚。病毒通過細(xì)胞過細(xì)胞骨架成分：中間絲和微核感染細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)［7、8］JC病毒在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制時(shí)表現(xiàn)出獨(dú)一無二的趨向性，因此，JC病毒只能在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和淋巴樣細(xì)胞（如B細(xì)胞系）內(nèi)進(jìn)行復(fù)制。JC病毒早期啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)控非常復(fù)雜，多種細(xì)胞因子對(duì)JC病毒早期啟動(dòng)子進(jìn)行著調(diào)控［9］。

2 JC病毒的流行病學(xué)特征

JCV是普遍存在于人體的一種病毒，初始JCV感染通常無癥狀，在免疫功能正常時(shí)的宿主，它建立一個(gè)持續(xù)的感染腎和可能骨髓。最初被認(rèn)為JCV感染發(fā)生在扁桃體，然后病毒的傳播感染腎臟。在那里它將建立一個(gè)終身、持續(xù)感染。免疫功能正常的宿主通常是亞臨床和局限在腎。它繁殖到一定的數(shù)量時(shí)通過尿液排出體外［10］。目前JCV原因尚不清楚，可能是治療病毒蔓延到中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染所致，亦有可能是中樞神經(jīng)有一個(gè)潛在的、局部重新開放的導(dǎo)致。然而也有研究證明JCV通過胃腸道途徑傳播，有人對(duì)不同地區(qū)的污水樣本檢測(cè)到JCV顆粒，提示人類通過攝入含有該病毒的水和食物后，引起再次感染。研究表明人類的上、下消化道中都有JCV的DNA序列，而且在具有免疫力的患者上、下消化道中JC病毒有高感染率。由此可見JC病毒的傳播途徑可能有：垂直傳播，即JCV通過胎盤或哺乳由母親傳給子女；水平傳播，即經(jīng)水或經(jīng)食物傳播。

Yogo［11］等人1991年把JCV基因中T抗原基因與VP1基因之間的無意DNA區(qū)域命名為IG區(qū)域并對(duì)IG區(qū)域進(jìn)行了多態(tài)分析研究。研究表明該區(qū)域包含豐富的可變堿基。同時(shí)世界各大洲JC病毒DNA的IG區(qū)域進(jìn)行多態(tài)分析研究表明：JC病毒可以分為13個(gè)基因型亞種和新基尼亞型，分為三個(gè)超級(jí)集群 A 型（EU-a，-b和-c），B型（Af2，B1-a，-b，-c，-d，B2，CY，MY 和 SC），C 型 （Af1）。Guo［12］等報(bào)告：有4種JC病毒基因型（CY，SC，B1-a和B1-b）分布于華東地區(qū)和蒙古區(qū)域。其中CY普遍分布于東北，SC主要分布在華南和華東地區(qū)，B1-a中國(guó)各地區(qū)均有分布，B1-b僅在蒙古發(fā)現(xiàn)。位于大西北的西安與蘭州地區(qū)，主要分布著以東北亞為主的CY基因型。

3 消化道中的主要JC病毒株Mad-1

JC病毒可以分成兩種形式：原型JC病毒：從腎臟中能分離出來并可從尿液中提取出原型，現(xiàn)在大多的流行病研究多采用提取原型來推測(cè)JC病毒的傳播種系；銜接重復(fù)變異體：是原型JC病毒的直接后裔并作為調(diào)整區(qū)域里丟失和復(fù)制序列。JC病毒的銜接重復(fù)變異體當(dāng)中，Mad-1是免疫力低下時(shí)JC病毒的銜接重復(fù)變異體，有文獻(xiàn)報(bào)道：在消化道中提取的JC病毒為 Mad-1，說明 Mad-1在消化道中傳播比原型JCV具有優(yōu)勢(shì)，Mad-1的調(diào)節(jié)區(qū)是一個(gè)TATA盒特征的兩個(gè)98-bp的重復(fù)序列及缺失23-bp和66-bp片段的特點(diǎn)，但23-bp和66-bp片段在原型JCV中存在。研究發(fā)現(xiàn)JC病毒患者的腦和腎中均存在Mad-1JC病毒株，這就意味著JC病毒致病性最強(qiáng)的病毒株是 Mad-1。在結(jié)直腸癌組織及非癌性結(jié)腸黏膜的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了Mad-1病毒株，而沒有發(fā)現(xiàn)JC病毒原型。這就暗示消化道中存在的JC病毒致病株是 Mad-1［13］。

4 JC病毒在結(jié)直腸癌中的相關(guān)表達(dá)

JCV作為一種致瘤的DNA腫瘤病毒被證實(shí)可引起動(dòng)物多種腫瘤形成，目前已從人腦腫瘤、肺腫瘤、胃腫瘤、食道腫瘤和前列腺腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)JCV的基因序列及T-Ag蛋白［14］。JCV基因組能整合入宿主細(xì)胞DNA，刺激細(xì)胞生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化人類細(xì)胞獲得永生性。JCV致瘤作用主要是通過其早期區(qū)域基因編碼產(chǎn)物T-Ag及t-Ag共同作用而實(shí)現(xiàn)，其中T-Ag起主要作用，t-Ag起加強(qiáng)作用。JCV的編碼產(chǎn)物T-Ag為具有多種生物和生化特性的核磷蛋白［15］，它參與病毒的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過程，可以促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入S期，誘發(fā)染色體數(shù)目異常和結(jié)構(gòu)的畸變。孟軼婷［16］研究顯示JCV早期基因編碼產(chǎn)物T-Ag在人結(jié)直腸腺癌組織中有表達(dá)，這不僅間接證明了JCV的存在，而且其早期基因具有轉(zhuǎn)錄和翻譯的功能，提示JCV與人結(jié)直腸腺癌發(fā)生密切相關(guān)。

T－抗原和t-抗原是JC病毒感染早期基因表達(dá)的蛋白，它們?cè)谥掳┳饔蒙嫌兄黠@的差異。T-抗原具有多功能的磷酸蛋白，主要存在于核中，少部分存在于細(xì)胞膜上，該抗原被認(rèn)為是調(diào)節(jié)JC病毒的致癌重要因素［17］。有研究［16、18］通過實(shí)時(shí) PCR 測(cè)定JC病毒T－抗原，結(jié)果顯示其在結(jié)腸癌和腺瘤中的含量比對(duì)照組或正常結(jié)腸黏膜高。JC病毒T-抗原通過p53和p Rb（視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤敏感性蛋白）結(jié)合，進(jìn)一步介導(dǎo)DNA復(fù)制促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，因而T－抗原被認(rèn)為在JC病毒致癌中起著重要的作用。t－抗原是非磷酸化蛋白，存在于感染細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)中，對(duì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化并非必須，但可起加強(qiáng)作用。

T－抗原與p Rb（視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤敏感性蛋白）結(jié)合置換了E2F，從而促進(jìn)了細(xì)胞周期的進(jìn)程和致癌轉(zhuǎn)換細(xì)胞不增殖的特點(diǎn)。從p Rb上釋放的E2F通常刺激了p14ARF的表達(dá)，p14ARF能導(dǎo)致p53的穩(wěn)定性。T-抗原可直接鑲嵌到β－連環(huán)蛋白上，并引起其堆積，因此該蛋白改變其位置到核上并在核內(nèi)增強(qiáng)了原癌基因（c-myc）和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白D的表達(dá)，是典型的反 Wnt信號(hào)路徑［19］。T-抗原和β－連環(huán)蛋白的協(xié)同作用對(duì)從c-myc啟動(dòng)子開始的轉(zhuǎn)錄起到誘導(dǎo)作用，c-myc啟動(dòng)子是一個(gè)已知的β－連環(huán)蛋白的下端目標(biāo)基因，研究表明與胃癌中的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)路徑和c-myc啟動(dòng)子的上游調(diào)節(jié)有關(guān)［20］。T－抗原同樣具有ATP酶和解螺旋酶的活性，其中后者可能最終有助于染色體的破壞和重排。

VP蛋白與無關(guān)蛋白在消化道中的表達(dá)報(bào)告不一，有報(bào)告VP蛋白和無關(guān)蛋白的檢出率較T抗原低。Shin［4］等報(bào)道在37例胃癌中檢測(cè)出VP1蛋白13例，但研究中未能找到在胃組織中存在VP1的確切證據(jù)。VP1、VP2、VP3和agno蛋白是JC病毒在晚期表達(dá)的重要調(diào)節(jié)蛋白，不僅在病毒本身的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中起著重要作用，而且在病毒與宿主細(xì)胞的相互作用過程中也非常重要。我國(guó)鄭鐵龍［21］等利用大腸埃希菌表達(dá)純化了Agnoprotein蛋白，并制備了其多克隆抗體，為以后的研究其生物學(xué)特性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？傊甐P1、VP2、VP3和agno蛋白在胃腸道腫瘤中的表達(dá)較少或檢出率較低，有待于相關(guān)研究者進(jìn)行更大樣本的研究。

5 JC病毒的檢測(cè)

JC病毒感染的檢測(cè)包括檢測(cè)血清中特異性VP1抗體、T抗原，對(duì)感染者的尿液、腦脊液、血液及腫瘤組織進(jìn)行JC病毒DNA檢測(cè)，對(duì)活組織進(jìn)行免疫組化原位雜交及原位雜交檢測(cè)等。由于JC病毒在人群中感染率很高，抗體檢測(cè)并非確證存在活動(dòng)性JC病毒感染的可靠方法。對(duì)腫瘤行聚合酶鏈反應(yīng)來特異性地檢測(cè)JC病毒DNA是證實(shí)JC病毒至癌最好的檢測(cè)方法。PCR技術(shù)的檢測(cè)方法的靈敏度為75%，特異度則高達(dá)96%，而實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測(cè)（quantitative polymerase chain reaction，QPCR）的靈敏度高于巢式PCR，實(shí)時(shí)QPCR也可能有更高的檢測(cè)特異性，而且QPCR還可以對(duì)JC病毒進(jìn)行定量。Elfaitouri等［22］分別應(yīng)用巢式PCR和實(shí)時(shí)QPCR對(duì)41例器官移植患者的血清樣本進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，巢式PCR方法檢測(cè)24例JC病毒DNA為陽性，而實(shí)時(shí)QPCR有31例。

6 與T抗原相關(guān)的分子和分子事件

曾有研究報(bào)道稱宿主細(xì)胞的基因甲基化發(fā)生在JC病毒和其他致癌病毒，如EB病與胃癌中多基因甲基化之間的關(guān)系以及乙、丙型病毒與肝細(xì)胞肝癌中啟動(dòng)子甲基化之間的關(guān)系［23］。研究［24］說明JC病毒T-抗原與其他變量無關(guān)，而與染色體不穩(wěn)定性（CIN）和長(zhǎng)核苷酸單元-1（LINE-1）有關(guān)；而且大量的數(shù)據(jù)都支持JC病毒T－抗原在結(jié)腸直腸癌的染色體不穩(wěn)定性和因組DNA的低甲基化中可能起作用。根據(jù)微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI，大多是測(cè)定10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記：D2S123、D5S346、D17S250、BAT25、BAT26、BAT40、D18S55、D18S56、D18S67和D18S487）和Cp G島甲基化表型來把結(jié)腸直腸癌分類顯得非常重要，因?yàn)樗鼈兏髯苑磻?yīng)了腫瘤細(xì)胞基因組的變化和表達(dá)基因組的變化，并且很大程度上決定結(jié)腸直腸癌的臨床、病理和分子特點(diǎn)［25］。然而Nosho等［24］研究發(fā)現(xiàn)JC病毒T－抗原似乎與MSI、CIMP無關(guān)，而與p53的表達(dá)、p21的缺失、β－連環(huán)蛋白、COX-2和CIN相關(guān)。

7 研究展望

JC病毒在結(jié)腸直腸癌的發(fā)病過程中起著什么作用，其作用機(jī)制尚不清楚；JC病毒感染受地域差異、種族差異和年齡及生活習(xí)慣的影響，這可能是導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外在JC病毒與胃腸道腫瘤的相關(guān)性研究上存在差異。JC病毒的可能經(jīng)胃腸道感染，這可能為其導(dǎo)致胃腸道腫瘤提供了機(jī)會(huì)；從胃腸道腫瘤的發(fā)展如淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和血行轉(zhuǎn)移上進(jìn)一步研究胃腸道腫瘤和JC病毒之間的關(guān)系及JC病毒與其他相關(guān)分子之間的作用，為JC病毒導(dǎo)致結(jié)腸直腸癌提供有力的依據(jù)；以及仔細(xì)研究JC病毒在結(jié)腸直腸細(xì)胞向癌細(xì)胞演變各個(gè)階段的作用，可能會(huì)找到JC病毒導(dǎo)致結(jié)腸直腸癌的確切因素。在我國(guó)結(jié)腸直腸癌的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，還有低齡化趨勢(shì)，而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因不明，且國(guó)內(nèi)外研究暗示了隨著經(jīng)濟(jì)和交通的高速發(fā)展及人際交往的頻繁接觸，JC病毒的感染率可能會(huì)上升。我認(rèn)為，要想控制JC病毒相關(guān)的結(jié)直腸癌的發(fā)生，未來應(yīng)該從以下幾個(gè)方面有所突破，①對(duì)JCV的DNA與結(jié)直腸癌和非癌疾病的病因深入研究；②對(duì)JC病毒相關(guān)的T-抗原、t-抗原、VP1、VP2、VP3和agno蛋白在結(jié)直腸癌中的表達(dá)狀況和功能進(jìn)一步研究；③針對(duì)不同地域和不同人群中JC病毒感染率與結(jié)直腸癌的發(fā)病率進(jìn)行研究；④研究針對(duì)JC病毒和結(jié)直腸癌的有效疫苗和治療方法。

［1］ Stewart BW，Kleihues P.world cancer report［M］.Lyon：IARC Press，2003：198-206.

［2］ 鄭樹，蔡善榮.中國(guó)大腸癌的病因?qū)W及人群防治研究［J］.中華腫瘤雜志，2004，26：1-3.

［3］ COJK，VE RM A S，GU RJAV U，et al.Interferon alpha and beta restrict polyomavirus JC replication in primary human fetal glial cells：implications for progressive multifocal leukoencepha lopathy therapy［J］.J Infect Dis，2007，196（5）：712-718.

［4］ Shin SK，Li MS，F(xiàn)uerst F，et al.Oncogenic T-antigen of JC virus is present Frequently in human gastric cancers［J］.cancer，2006，107（3）：481.

［5］ Shishido-Hara Y，Ichinose S，Higuchi K，et al.Major and minor capsid proteins of human polyomavirus JC cooperatively accumulate to nuclear domain 10for assembly into virions［J］.J Virol，2004，78（18）：9890-9903.

［6］ Eash S，Tavares R，Stopa EG，et al.Differential distribution of the JC virus receptor-type sialic acid in normal human tissues［J］.AmJ Pathol，2004，164（2）：419-428.

［7］ Querbes W，Benmerah A，Tosoni D，et al.A JC virusinduced signal is requiredfor infection of glial cells by a clathrin-and eps15-dependent pathway［J］.J Viral，2004，78（1）：250-256.

［8］ Querbes W，O＇Hara BA，Williams G，et al.Invasion of host cells by JC virus identifies anovel role for caveolae in endosomal sorting of noncaveolar ligands［J］.J Virol，2006，80（19）：9402-9413.

［9］ Kim HS，Henson JW，F(xiàn)risque RJ，et al.Transcription and replicationin the human polyomaviruses／／Khalili K，Stoner GL，Khalili K.Human polyomaviruses：molecular and clinical perspective［M］.New York：Wiley－Liss，2001：73-126.

［10］LIN Paul yann，F(xiàn)UNG Changyau，CHANG Fangpei，et al.Prevalence and genotype identification of Human JC virus in colon cancer in Taiwan［J］.JM ed V iro，l 2008，80（10）：1828-1834.

［11］Yogo Y，K itam ura T，Sugim oto C，et al.Sequ ence rearrangement in JC virus DNA smolecularly cloned from immunosuppressed renal transplantpatients［J］.Journal of Virology，1991，655：2422-2428.

［12］Guo J，Sug im oto C，K itamu ra T，et al.Four geographically distinct genotypes of JC virus are prevalentin China and Mongolia：implications for the racial composition of modern China［J］.Journal of General Virology，1998，79：2499-2505.

［13］Riceiardiello L，Chang DK，laghi L，et al.Mad-1is the exclusive JC virus strain present in the human colon，and its transcriptional control region has a deleted 98-base pair sequence in colon cancer tissues［J］.J Virol，2001，75（4）：1996.

［14］Bal is V，SourvinosG，Soulita is N，et al.Prevalence of BK virus and human papilloma virus in human prostate cancer［J］.Int J Bio l M arkers，2007，22（4）：245-251.

［15］Moensa U，Ghelue Van M，Johannessen M，et al.On cogenic poten tials of the human polyomavirus regu latory proteins［J］.Cell Mol Life Sc，2007，64（13）：1656-1678.

［16］孟軼婷，萬義增，趙麗娟，等.JC病毒大T抗原在人結(jié)直腸腺癌中的表達(dá)及其與P53、p Rb表達(dá)的關(guān)系［J］.癌變.畸變.突變，2009，21（3）：226-229.

［17］Khalili K，Del Valle L，Wang JY，et al.Reiss K：Tantigenof human polyomavirus JC cooperates with IGFIR signaling system in cerebellar tumors of the childhood-medulloblastomas［J］.Anticancer Res，2003，23：2035-2041.

［18］D.Boltin O.Elkayam，JD.Boltin A，et al.Niv jC Virus T-Antigen DNA in Gastrointestinal Mucosa of Immunosuppressed Patients：A Prospective，Controlled Study［J］.Dig Dis Sci，2010，55：1975-1981.

［19］Khalili K，Gan Dai-Di.Interaction between JCV large T-antigen and b-catenin［J］.Oncogene，2004，23（1）：483-490.

［20］馬彬，董君，萬義增，等.JC病毒大T抗原及B-連接素在胃癌中的表達(dá)及意義［J］.遼寧醫(yī)學(xué)院黨報(bào)，2010，31（2）；100-102.

［21］鄭鐵龍，成軍，毛羽，等.JC病毒Agnoprotein在大腸埃希菌中的表達(dá)及純化［J］.中華實(shí)驗(yàn)和臨床感染病雜志（電子版），2008，2（1）：19-23.

［22］Elfaitouri A，Hammarin AL，Blomberg J.Quantitative real–time PCR assay for detection of human polyomavirus infection［J］.J Virol Methods，2006，135（2）：207-213.

［23］Zhang C，Guo X，Jiang G，et al.Cp G island methylator phenotype association with upregulated telomerase activity in hepatocellular carcinoma［J］.Int J Cancer，2008，123（5）：998.

［24］Nosho K，Shima K，Kure S，et al.JC virus T-antigen in colorectal cancer in associated with p53expression and chromosomal instability，independent of CpG inland methylator phenotype［J］.Neoplasia，2009，11（1）：87.

［25］Ogino S，Kawasaki T，Nosho K，et al.LINE-1hypomethylation is inversely associated with microsatellite instability and Cp G island methylator phenotype in colorectal cancer［J］.Int J Cancer，2008，122（12）：2767.