端粒及端粒酶在原發(fā)性肝癌診療中的應(yīng)用價(jià)值

王全楚， 步子恒， 董曉峰

解放軍第153醫(yī)院感染科，河南 鄭州 450042

端粒及端粒酶在原發(fā)性肝癌診療中的應(yīng)用價(jià)值

王全楚， 步子恒， 董曉峰

解放軍第153醫(yī)院感染科，河南 鄭州 450042

端粒是真核細(xì)胞線性染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞增殖過程中具有穩(wěn)定染色體末端、避免染色體重組和末端降解、防止染色體復(fù)制時(shí)縮短的作用。目前研究認(rèn)為，遺傳因素可能在肝硬化和肝癌發(fā)病中起一定作用。端粒酶的激活導(dǎo)致端粒的縮短是肝癌發(fā)生的一個(gè)重要步驟，其陽(yáng)性表達(dá)與肝癌發(fā)生有一定的相關(guān)性?，F(xiàn)就最新進(jìn)展作一概述。

端粒；端粒酶；肝癌；診斷

端粒酶是由RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核糖核蛋白，它是一種RNA依賴的特殊DNA聚合酶。肝癌的端粒長(zhǎng)度與正常組織相比，有一個(gè)較大的變動(dòng)范圍，但大多是比正常組織要短?，F(xiàn)就端粒和端粒酶的結(jié)構(gòu)對(duì)于小肝癌的早期診斷、癌性和非癌性腹水的鑒別及肝癌治療中的應(yīng)用價(jià)值作一概述。

1 端粒和端粒酶的結(jié)構(gòu)和功能

端粒是存在于真核細(xì)胞線形染色體末端的一段特殊的蛋白質(zhì)復(fù)合物，在動(dòng)物、植物、微生物的染色體中廣泛存在，其端粒DNA由簡(jiǎn)單的富含G的串聯(lián)重復(fù)序列組成。不同物種的端粒長(zhǎng)度具有一定的差異性[1]。人的端粒DNA序列為5′-TTAGGG-3′，一般5～20 kb。細(xì)胞每分裂一次，端粒丟失50～200 bp。當(dāng)端粒縮短到一定程度不能維持染色體的穩(wěn)定性時(shí)，細(xì)胞最終衰亡。端粒對(duì)于維護(hù)染色體結(jié)構(gòu)完整性有重要意義，以防止染色體末端丟失和核酸外切酶的降解及染色體之間的端端融合，且完整地解決末端復(fù)制問題。因此，端粒的生物學(xué)功能是防止染色體復(fù)制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤重組、末端融合和染色體缺失，并能抵御DNA外切酶等多種因子對(duì)染色體DNA的損傷和非正常重組，在維持染色體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能正常方面發(fā)揮重要作用[2]。

在復(fù)制過程中，DNA的多聚酶的復(fù)制通常是單切的，不能補(bǔ)充新合成的5’端有的一個(gè)空隙，造成DNA堿基對(duì)的丟失，因此在永生細(xì)胞中需有一種酶來維持此功能，使其具有無限制增殖的能力，這個(gè)酶就是端粒酶。端粒酶是由小分子RNA和蛋白質(zhì)組成的一種核糖核酸蛋白酶，它是一種罕見的逆轉(zhuǎn)錄酶，能以自身RNA為模板，合成端粒并加到端粒末端使之延長(zhǎng)，從而使細(xì)胞獲得無限增殖，即使細(xì)胞永生化。目前證明端粒酶主要有3部分[3]，即人端粒酶RNA(hTR)、端粒酶相關(guān)蛋白(TP1/TLP1)和催化亞單位(hTRT/hEST2)。端粒酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，眾說紛紜，目前研究認(rèn)為可能與癌基因、抑癌基因、細(xì)胞分化和周期及端粒酶蛋白TP1(telomerase associated protein 1)和TP2(telomerase associated protein 2)等有關(guān)[4-5]。

2 端粒長(zhǎng)度及端粒酶與肝癌的關(guān)系

正常人體內(nèi)存在著抑制細(xì)胞無限增殖的復(fù)雜機(jī)制：一是細(xì)胞周期性控制；二是端粒隨著每次細(xì)胞分裂發(fā)生進(jìn)行性縮短引起的細(xì)胞凋亡或程序性死亡(procedural death)。基于端粒在細(xì)胞壽命控制中可能的作用，Harley[6]提出了“端粒假說”：因?yàn)槎肆Ｃ冈谝恍┙M織增生性病變、良性腫瘤及癌前病變組織中的陽(yáng)性率不高，臨床研究中也發(fā)現(xiàn)早期腫瘤細(xì)胞中端粒酶的陽(yáng)性率明顯低于后期腫瘤細(xì)胞。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，端粒長(zhǎng)度的縮短和端粒酶活性的高低與腫瘤的惡性程度、預(yù)后和對(duì)治療的反應(yīng)相關(guān)。

體細(xì)胞的端粒酶活性大多已靜止，惡變后細(xì)胞的端粒酶活性重新激活，其陽(yáng)性率高達(dá)80%～90%[7]。體外進(jìn)行的肝癌組織端粒酶活性研究表明[8]，肝癌中端粒酶陽(yáng)性率為84%，明顯高于癌旁組織、肝硬化組織及慢性肝炎組織，而正常肝臟組織沒有端粒酶活性，且研究發(fā)現(xiàn)hTERT的異常表達(dá)可能在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。臨床研究發(fā)現(xiàn)[9]檢測(cè)27例手術(shù)切除肝癌組織的13例針吸活檢肝癌組織端粒酶活性，手術(shù)切除肝癌標(biāo)本端粒酶活性檢出率為80%，其中高分化癌陽(yáng)性率為88%，中等分化87%，低分化者均未檢出端粒酶活性。腫瘤大小和肝炎標(biāo)志物狀態(tài)不影響端粒酶活性，非腫瘤肝臟端粒酶活性均為陰性。

綜合以上研究結(jié)果表明：正常肝組織中無端粒酶活性表達(dá)；肝炎、肝硬變等肝病組織中有不同程度和表達(dá)率，但較肝癌組織低；肝癌組織中端粒酶陽(yáng)性表達(dá)率較高；慢性肝炎和肝硬變發(fā)展為肝癌過程中端粒酶陽(yáng)性率遞增；提示端粒酶活性與肝癌分化程度有關(guān)[10]。端粒和端粒酶的變化不僅與肝臟腫瘤的良惡性有關(guān)，且可能與肝臟腫瘤分化、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有關(guān)，因而許多學(xué)者認(rèn)為端粒長(zhǎng)度及端粒酶活性可以作為肝臟腫瘤的標(biāo)志和預(yù)測(cè)預(yù)后的指標(biāo)[11]。

3 端粒及端粒酶與肝癌的臨床

3.1 對(duì)于小肝癌的早期診斷價(jià)值研究表明端粒酶的激活是肝細(xì)胞癌變過程的早期事件[12]。有資料顯示用端粒重復(fù)擴(kuò)增法衍生的端粒酶活性定量分析B超引導(dǎo)下經(jīng)皮肝穿活檢標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)端粒酶活性在肝硬化細(xì)胞、腺瘤樣增生細(xì)胞、含癌肝中的非癌組織、在直徑2 cm內(nèi)的腫瘤組織、在直徑2～3 cm的腫瘤組織中依次遞增，結(jié)果表明肝癌與腺瘤樣增生和非癌組織相比，端粒酶活性具有顯著意義[13]。也有研究表明，25例直徑<3 cm的肝癌中端粒酶活性20例為強(qiáng)陽(yáng)性，而12例肝癌周圍正常肝癌組織僅2例為陽(yáng)性[14]。因此認(rèn)為端粒酶是一種有用的診斷小肝癌的指標(biāo)，它的激活是肝癌發(fā)生的早期事件。另有研究表明端粒的長(zhǎng)度和端粒酶的陽(yáng)性程度和肝癌分化程度相關(guān)。研究證實(shí)低分化肝癌的端粒-DNA長(zhǎng)度顯著大于中高分化肝癌，并認(rèn)為低分化肝癌在惡性病變?cè)缙诩传@得端粒酶活性，在發(fā)展過程中逃避于端粒的縮短[15]。臨床試驗(yàn)證實(shí)中分化肝癌92%端粒酶呈強(qiáng)陽(yáng)性，而高分化肝癌的強(qiáng)陽(yáng)性率僅53%，說明端粒酶的激活和端粒功能的維持在肝癌的發(fā)生中起重要作用[16]。不僅如此，端粒的長(zhǎng)度與肝癌病灶的大小有一定的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)端粒-DNA長(zhǎng)度的減少率與腫瘤大小呈正相關(guān)。在直徑>50 mm的中分化肝癌，癌細(xì)胞的端粒-DNA長(zhǎng)度與鄰近非瘤組織的端粒-DNA長(zhǎng)度的比值隨腫塊增大而增大[17]。以上結(jié)果說明，端粒-DNA的長(zhǎng)度分析和端粒酶的檢測(cè)可為肝癌的診斷提供新的方法，并有助于判斷肝癌的惡性程度。

3.2 對(duì)于癌性和非癌性腹水的鑒別在對(duì)25例癌性腹水和47例非癌性腹水標(biāo)本做端粒酶活性檢測(cè)和細(xì)胞學(xué)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)中，16例癌性腹水中端粒酶陽(yáng)性率為81.3%，9例肝癌引起的腹水中為66.7%。47例非癌性腹水中僅為4.3%，在2例端粒酶陽(yáng)性的非癌性腹水標(biāo)本中含有大量淋巴細(xì)胞(正常淋巴細(xì)胞中可以低水平表達(dá)端粒酶)[18]。檢測(cè)良性腹水、肝癌惡性腹水和腹膜擴(kuò)散癌腹水中的端粒酶，端粒酶陽(yáng)性率在肝癌和腹膜擴(kuò)散癌中分別為77%和83%，而細(xì)胞學(xué)檢查中兩者分別為11%和56%；良性腹水的陽(yáng)性率只有3.3%，且都有不同程度的淋巴細(xì)胞的污染。研究結(jié)果表明在癌性與非癌性腹水的鑒別中，端粒酶檢測(cè)的敏感度高于細(xì)胞學(xué)檢測(cè)，而特異度相近，端粒酶檢測(cè)有助于早期發(fā)現(xiàn)肝癌及腹膜轉(zhuǎn)移癌[19]。

3.3 對(duì)于肝癌的治療由于端粒酶表達(dá)于多種腫瘤，同時(shí)又是腫瘤細(xì)胞無限增殖所必須，因此開發(fā)針對(duì)端粒酶的抗腫瘤藥物可成為治療腫瘤的又一種途徑。目前，國(guó)外出現(xiàn)多種以端粒酶為靶點(diǎn)的肝癌治療策略，主要以抑制端粒酶活性為主；近年來還提出了以腫瘤組織端粒酶激活為靶目標(biāo)的全新策略。研究發(fā)現(xiàn)將人正常10號(hào)染色體導(dǎo)人端粒酶陽(yáng)性的肝癌細(xì)胞株Li7HM(10號(hào)染色體缺失)后，發(fā)現(xiàn)端粒酶活性明顯受抑制，未導(dǎo)入10號(hào)染色體的癌細(xì)胞則繼續(xù)倍增并表達(dá)端粒酶活性。進(jìn)一步研究表明，該抑制效應(yīng)的機(jī)制是對(duì)hTERT基因表達(dá)發(fā)生抑制作用[20]。且采用hTERT突變型轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞BEL-7404后，端粒酶活性受到抑制，端粒平均長(zhǎng)度縮短，接種裸鼠后致瘤性消失[21]。

研究表明端粒酶的活性和hTERT表達(dá)高度相關(guān)，利用hTERT啟動(dòng)子調(diào)控基因治療或病毒治療的靶向，則有可能使其作用局限于端粒酶陽(yáng)性的腫瘤細(xì)胞，而不影響端粒酶陰性的正常細(xì)胞，從而呈現(xiàn)出治療作用的腫瘤選擇性[22]。研究者用hTERT啟動(dòng)子代替增殖性腺病毒ElA啟動(dòng)子，構(gòu)建成腫瘤特異性增殖性腺病毒Adv-TERTp-E1A。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，與野生型腺病毒相比較，此病毒也展示了在端粒酶陽(yáng)性的腫瘤細(xì)胞中增殖、溶瘤的選擇特異性。進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示此病毒能在肝癌細(xì)胞(Hep3B)裸鼠移植瘤中大量增殖，顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。因此選擇性端粒酶制劑的研制成功將為肝癌的治療開辟新途徑，但長(zhǎng)期治療效果的可信度和安全性仍需進(jìn)一步研究。

4 展望

端粒酶在90%以上的惡性腫瘤中呈陽(yáng)性，其活性表達(dá)被認(rèn)為是惡性腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的必要條件。端粒及端粒酶除了可作為分子標(biāo)記物而對(duì)肝臟腫瘤進(jìn)行診斷、鑒別診斷、惡性判斷及療效判斷外，也可作為分子靶點(diǎn)對(duì)大多數(shù)腫瘤進(jìn)行治療。以端粒酶為靶點(diǎn)治療惡性腫瘤是目前新興研究方向，如果能找到一種既能抑制端粒酶活性又不損傷正常細(xì)胞的端粒酶抑制劑，則可作為一種治療肝癌的新興特效藥。

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(責(zé)任編輯：李 健)

Telomere and telomerase in hepatocarcinoma

WANG Quanchu, BU Ziheng, DONG Xiaofeng

Department of Gastroenterology, the 153rd Hospital of PLA, Zhengzhou 450042, China

Telomere is a special structure in the end of linear chromosome of eukaryotic cells. It can stabilize the ends of chromosomes in the cell proliferation process, and avoid the recombination of chromosomal and degradation of the chromosome end, and prevent the shortening of chromosome when replication. It was believed that the role of genetic factors may play a part in the pathogenesis of cirrhosis and HCC. The activation of telomerase led to the shortening of chromo some, and the positive expression of it may be relevant to HCC. Here we reviewed the literature on telomerase mutations, telomere shortening and liver disease including hepatocellular carcinoma.

Telomere; Telomerase; Liver cancer; Diagnosis

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.01.033

王全楚，博士，主任醫(yī)師，研究方向：肝病基礎(chǔ)與臨床。E-mail：a414073680@163.com

R735.7

A

1006-5709(2016)01-0118-03

2015-08-04