【關(guān)鍵詞】 Hes1基因； Hath1基因； 癌癥； 進展

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.084

惡性腫瘤（malignant neoplasm），亦稱癌癥（cancer），是調(diào)控細胞生長增殖機制失常引起的一類疾病，預后差、死亡率極高，其治療一直是醫(yī)學上不斷研究但又難以攻克的難題。目前認為各種腫瘤的發(fā)生都存在原癌基因的激活和（或）抑癌基因的失活，這使得腫瘤的研究進入了基因水平時代，而治療則進入了基因靶向治療時代。Hes1和Hath1兩者都是前神經(jīng)元堿性螺旋-環(huán)-螺旋（proneural basic helix-loop-helix，bHLH） 轉(zhuǎn)錄因子家族中的成員。多項研究發(fā)現(xiàn)Hes1基因可通過PTEN/PI3K/Akt /mTOR 信號通路抑制抑癌基因p53 表達阻止細胞凋亡。Hath1是一種新的抑癌基因，關(guān)閉這一抑癌基因會導致癌癥發(fā)生，重新開啟這一基因則有助于抑制癌癥發(fā)生[1]。目前在非腫瘤領(lǐng)域的研究中認為： Hes1基因?qū)ath1基因具有拮抗作用。在腫瘤方面，有學者認為Hes1基因可通過下調(diào)Hath1基因參與腫瘤的發(fā)生，也有學者認為Hes1基因可通過Notch-Delta- Hes1- Hath1信號通路參與腫瘤的發(fā)生且Hes1基因、Hath1基因呈正相關(guān)，因此Hes1與Hath1的關(guān)系尚不明確，兩者在腫瘤中的作用機制尚不清楚，本文就Hes1、Hath1基因在惡性腫瘤中的表達及相互關(guān)系的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 Hes1基因與腫瘤

1.1 Hes1基因的結(jié)構(gòu)、功能 Hes1（Hairy and enhancer of split homolog-1） 屬于前神經(jīng)元堿性螺旋-環(huán)-螺旋（proneural basic helix-loop-helix，bHLH）基因家族，bHLH是一組轉(zhuǎn)錄因子，參與細胞的分化。Hes1作為Notch蛋白的下游靶基因，將Notch信號下傳，可使多種不成熟細胞維持在未分化狀態(tài)，調(diào)節(jié)細胞對分化誘導因子的反應(yīng)，維持未分化細胞數(shù)量上的穩(wěn)定使干細胞處于增殖狀態(tài)。迄今，脊椎動物的Hes1-6共6種Hes分子已被克隆，其中Hes1分子表達最為廣泛，人類的Hes1含268個氨基酸殘基，相對分子質(zhì)量約為35000。

1.2 Hes1基因在腫瘤中的表達及機制 Hes1基因是Notch信號通路下游的靶基因，可能在多種腫瘤的發(fā)生中起到癌基因的作用。Palomero等[2]在T 細胞急性淋巴細胞白血病的研究中已經(jīng)證實：Hes1基因被激活后通過PTEN/PI3K/Akt /mTOR信號通路阻止細胞凋亡。其作用機制如下： Notch在高爾基體合成后，向細胞膜轉(zhuǎn)運過程中在 Furin蛋白酶的作用下，于 S1位點被切割成胞外區(qū)（NEC）和跨膜片段（NTM）2 個亞單位[3]。兩部分以二硫鍵形式連接在一起，形成異二聚體，位于細胞膜表面。當異二聚體與臨近細胞上的配體相結(jié)合后，在金屬蛋白酶（metalloprotease）作用下，在S2 位點被切割，N 端裂解產(chǎn)物 NEC 被配體表達細胞吞噬，而C端裂解產(chǎn)物進一步在跨膜區(qū) S3 位點經(jīng) γ-分泌酶復合物水解，釋放Notch 蛋白的活化形式 NICD，NICD 進入核內(nèi)，其 RAM 區(qū)與 CSL蛋白及 MAML 蛋白結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復合物，再募集轉(zhuǎn)錄輔助激活因子 PCAF 及P300 等，然后激活下游靶基因Hes1，Hes1 通過負性調(diào)節(jié)抑癌的磷酸酶和張力蛋白（phosphatase and tensin，PTEN）基因，活化磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（ PI3K/Akt） 通路從而促進腫瘤增殖和浸潤侵襲。

而后越來越多的研究發(fā)現(xiàn)Hes1基因在多種實體腫瘤中表達異常，并且與腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲能力有關(guān)。Dang等[4]研究發(fā)現(xiàn)在NSCLC中，包括肺腺癌、鱗狀細胞癌、大細胞未分化癌、細支氣管肺泡癌，都有Hes1的高表達。Michael等[5]研究結(jié)腸癌患者標本中Notch1、Hes1的表達情況發(fā)現(xiàn)大部分結(jié)腸癌組織中Notch1、Hes1呈高表達且兩者保持較好的一致性，而且Hes1的表達程度與細胞的分化程度呈負相關(guān)[6]。Liu等 [7]在宮頸癌的研究中發(fā)現(xiàn)Hesl基因被沉默后細胞增殖能力顯著下降，而在卵巢癌下調(diào)Hesl的表達可抑制卵巢癌細胞的黏附、侵襲及轉(zhuǎn)移能力[8]。Engin等[9]亦發(fā)現(xiàn)：骨肉瘤中的Hes1 mRNA的含量明顯高于野生成骨細胞中的含量，且通過對體內(nèi)外各種成骨細胞細胞系及骨肉瘤細胞系中Hes1的表達發(fā)現(xiàn)與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲力有關(guān)[10]。Lee等[11]在口腔鱗狀細胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)：Hes1在口腔鱗狀細胞癌中的表達較癌前病變普遍上調(diào)。王春華等[12]報道稱星形細胞瘤組織中Notch1、Hes1的表達顯著高于正常腦組織組。王依滿等[13]發(fā)現(xiàn)胃癌組織中Hes1的表達高于癌旁淺表性胃炎和胃鏡淺表性胃炎（ P<0.05） ；Ⅲ/Ⅳ期、T3/T4、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移各組Hes1的表達顯著強于Ⅰ/Ⅱ期、T1/T2、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移各組，認為Hes1表達可能與胃癌浸潤深度、淋巴轉(zhuǎn)移和腫瘤分期相關(guān)（ P<0.01）。司馬晉等[14]在膀胱癌的研究中也發(fā)現(xiàn)浸潤性膀胱癌組織中Hes1為正常膀胱黏膜組織的3.75倍；Hes1表達上調(diào)的膀胱癌細胞增殖能力較對照組細胞升高（P<0.01）。華中科技大學陳霞等對Barrett食管的研究中發(fā)現(xiàn)，Hesl、 Hathl mRNA在腸化組表達高于非腸化組，高度異型增生組的表達高于無異型增生組，且Hes1 mRNA的表達與Mathl呈正相關(guān)（r=0.978，P=0.000）。

Kaoru等 [15]也報道稱：Hes1蛋白能通過抑制Cyclin依賴性激酶抑制因子p27Kip1的轉(zhuǎn)錄而促進細胞增殖。但是由于細胞信號轉(zhuǎn)導并不都單純是由某一條信號通路級聯(lián)傳遞完成的，細胞信號通路間存在串話（cross-talk），甚至是以一種網(wǎng)絡(luò)的形式。研究發(fā)現(xiàn)，Notch1還可能作用于其它靶基因（如：CyclinD1、p21、NF-κB等），而且某些情況下，Notch 信號可與 Wnt、Ras 等信號發(fā)生串話，加上Hes本身可能還受到其他信號途徑的影響，因此Hes1基因為促癌基因，與腫瘤關(guān)系尚未完全清楚還有待進一步研究。

2 Hath1與腫瘤

2.1 Hath1基因的結(jié)構(gòu)、功能 Hath1又名Atoh1、Math1或Ath1 ，Atoh1基因最早于1998年在果蠅基因中被發(fā)現(xiàn)，之后這種基因的變異體又在小鼠、人類等幾乎所有的動物種屬基因組中被找到。Atoh1基因位于染色體4q22，是果蠅屬Atonal基因的同系物，Atoh1基因為功能基因，全長1.06 kb，含有一個外顯子，Atoh1基因轉(zhuǎn)錄為長1065 bp的mRNA，編碼產(chǎn)生一個蛋白，由354個氨基酸組成，即轉(zhuǎn)錄因子Atoh1，相對分子質(zhì)量為38.2×103。Atoh1是一種新的抗癌基因[16]，關(guān)閉這一抑癌基因會導致癌癥發(fā)生，而重新開啟這一基因則有助于抑制癌癥發(fā)生。Atoh1基因能控制細胞分化的最后步驟，這一步驟能確保細胞正確定型而不變?yōu)閻盒园┘毎?/p>

2.2 Hath1基因在腫瘤中的表達及機制 新近發(fā)現(xiàn)Hath1基因可能是一種新的抑癌基因，其異常表達參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，但其在腫瘤中作用機制的研究尚少見報道。Leonard等[17]提到Merkel細胞癌患者表現(xiàn)出遺傳或后生Atoh功能缺失的變異，而且MCC細胞系的表達分析顯示Hath1水平和Merkel細胞增長呈負相關(guān)。Flora等[18]報道剔除出生后小鼠的Hath1基因使小腦的前體細胞保持在未分化的狀態(tài)的平衡被打破，導致髓母細胞瘤的發(fā)生。

Bossuyt等[16]研究證實敲掉Hath1基因的小鼠和野生型小鼠相比，結(jié)腸息肉的發(fā)生率為100%，且息肉的平均大小和數(shù)量與野生型小鼠相比差異均有統(tǒng)計學意義。近年第四軍醫(yī)大學朱代華等 [19-20]研究發(fā)現(xiàn)正常結(jié)腸黏膜、癌旁黏膜、結(jié)腸癌組織中Hath1 mRNA和蛋白及Muc2 mRNA和蛋白的表達逐漸下調(diào)，他們之間均具有顯著差異，尤其在結(jié)腸癌組織中均呈幾何數(shù)級的下調(diào)。之后其又從細胞、動物層面對結(jié)腸癌中Hath1基因進行研究發(fā)現(xiàn)：Hath1基因可通過上調(diào)P27和下調(diào)cyclinD1 的表達來抑制結(jié)腸癌細胞的增殖，因此其認為Hath1在結(jié)腸癌中起到抑癌基因的作用。同樣Leow [21-22]和Sikandar [23]也證實了Hath1抑制結(jié)腸癌細胞的增殖，Hathl基因參與結(jié)腸癌的發(fā)生可能與wnt信號通路有關(guān)。陳嘉寶等[24]檢測肺癌組織與癌旁組織中Hath1的表達，發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，Hath1 mRNA 在肺癌組織中表達顯著下調(diào)。華中科技大學陳霞等對Barrett食管的研究發(fā)現(xiàn)，Hesl、 Hathl mRNA在腸化組表達高于非腸化組，高度異型增生組的表達高于無異型增生組，且Hes1 mRNA的表達與Mathl呈正相關(guān)（r=0.978，P= 0.0 00），Barrett食管可能與Notch-Delta- Hes1- Hath1信號通路有關(guān)。

3 Hes1、Hath1基因與腫瘤的關(guān)系

Hath1和Hes1兩者都是前神經(jīng)元堿性螺旋-環(huán)-螺旋（proneural basic helix-loop-helix，bHLH） 轉(zhuǎn)錄因子家族中的成員， bHLH蛋白是一類促進或抑制細胞分化的轉(zhuǎn)錄因子，其基因家族分兩類：一類是轉(zhuǎn)錄激活性基因，包括Atoh1（Hath1）、Mash（mammalian achaetescute homologues）和Ngns （Neuro- genin）；一類是轉(zhuǎn)錄抑制性基因，包括Hes家族（Hairy and Enhancer of Split homolog） （Hes1，Hes3，Hes5）、ID，兩類基因相互作用，共同調(diào)節(jié)細胞的分化[25]。

在非腫瘤的研究中Zheng等[26]發(fā)現(xiàn)：當Hes1和Hath1共同轉(zhuǎn)染于體外培養(yǎng)耳蝸時，Notch受體通過與配體結(jié)合，Notch裂解出胞內(nèi)反應(yīng)域（intracellular domain of Notch， NICD），NICD從細胞膜上脫離，然后被運送到細胞核，在核內(nèi)與效應(yīng)因子Hes1通過抑制Hath1過度表達，使之不能產(chǎn)生額外毛細胞；若抑制Hes1的表達，則Hath1的表達上調(diào)，使之產(chǎn)生額外毛細胞，顯示出Hes1對Hath1有拮抗作用。

在腫瘤領(lǐng)域，Sekine等[27]發(fā)現(xiàn)，8種胃癌細胞株和正常胃黏膜中均有Notchl和Hes1表達；正常胃黏膜中有Hathl表達，5種胃癌細胞株中則未檢測到 Hathl表達。推測Hes1通過將Notch信號下傳抑制Hathl轉(zhuǎn)錄而抑制細胞分化導致胃癌發(fā)生。亦有研究報道Hathl基因參與結(jié)腸癌的發(fā)生可能與wnt信號通路有關(guān)[21-22]，但其具體作用機制尚不清楚。朱代華等實驗證明Hath1基因可通過上調(diào)P27和下調(diào)cyclinD1 的表達來抑制結(jié)腸癌細胞的增殖。華中科技大學陳霞等對Barrett食管的研究發(fā)現(xiàn)，Hesl、 Hathl mRNA在腸化組表達高于非腸化組，高度異型增生組的表達高于無異型增生組，且Hes1 mRNA的表達與Mathl呈正相關(guān)（r=0.978，P=0.000）。由于基因網(wǎng)絡(luò)的復雜性及Hath1基因在腫瘤方面的研究尚淺，因此Hath1基因在多種腫瘤中的作用尚不明確， Hes1基因?qū)ath1基因的調(diào)節(jié)機制尚不清楚，Hes1基因與Hath1基因和腫瘤的關(guān)系研究尚欠深入。

4 問題與展望

目前大多腫瘤的治療以手術(shù)、放療、化療為主要治療手段，但由于現(xiàn)有檢測手段使腫瘤被發(fā)現(xiàn)大部分已為晚期，治療效果差，預后差，近年來基因靶向藥物吉非替尼使得肺癌的治療取得突破性進展，因此以免疫治療與基因靶向治療為代表的生物治療日益受到重視[28]。Hes1和Hath1作為前神經(jīng)元堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族中的成員成為近年來研究的熱點，盡管大量研究顯示Hes1、Hath1在腦部腫瘤、結(jié)腸癌、肺癌等多種腫瘤中均存在異常表達，并且在非腫瘤領(lǐng)域證實Hes1對Hath1有拮抗作用，但Hes1與Hath1在腫瘤方面是否也存在Hes1對Hath1有拮抗作用？明確兩者在腫瘤中的作用及相互之間的調(diào)節(jié)機制希望為腫瘤治療提供新的基因靶點。

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（收稿日期：2013-03-18） （本文編輯：陳丹云）

①廣東醫(yī)學院 廣東 湛江 524023

②廣東醫(yī)學院附屬醫(yī)院腫瘤中心

通訊作者：吳華