許端雅,劉修恒

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院泌尿外科,湖北武漢 430060)

原癌基因B細(xì)胞特異性小鼠白血病病毒插入位點(diǎn)1(B-cell-specific moloney murine leukemia virus insetion site 1,BMI-1)是一種原癌基因[1],屬于多梳基因家族(poly-comb group genes,PcG),目前已有大量證據(jù)表明BMI-1在轉(zhuǎn)錄抑制、干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)、DNA損傷修復(fù)中的重要作用[2]，可參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖以及腫瘤的發(fā)生，近來也有研究證實(shí)了其在線粒體中的作用。近年發(fā)現(xiàn)BMI-1基因與多種腫瘤發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)相關(guān)。本文旨在通過對(duì)BMI-1在泌尿系腫瘤侵襲性轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為BMI-1基因相關(guān)的泌尿系腫瘤侵襲性轉(zhuǎn)移發(fā)生機(jī)制提供參考。

1 BMI-1的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

1.1BMI-1基因及蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)BMI-1基因位于染色體10p12.2，包括10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子，編碼的cDNA長度為3.4 kb[3]，其編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物BMI-1含有326個(gè)氨基酸，幾乎所有組織均有表達(dá)，大腦、脊髓、肺、腎和胚胎中的表達(dá)水平升高。BMI-1蛋白有4個(gè)重要結(jié)構(gòu)域，即N-末端指環(huán)模序(ring finer domain,RF)、位于中心部位的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角DNA結(jié)合模序(DNA banding helix-turn-helix-turn motif,H-T-H-T)、兩個(gè)核定位信號(hào)(nuclear localization signal,NLS)NLS1和NLS2、以及C末端富含脯氨酸、谷氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基的區(qū)域[1]。

1.2BMI-1的生物學(xué)功能BMI-1基因是多梳基因家族的一員， BMI-1基因的環(huán)指結(jié)構(gòu)域和螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域在刺激細(xì)胞增殖、抑制蛋白表達(dá)方面具有重要作用，與其他各種PcG蛋白一起通過形成多蛋白復(fù)合體參與同源盒基因(homobox，HOX)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，維持HOX的抑制狀態(tài)，HOX在決定細(xì)胞定向分化與增殖、調(diào)控機(jī)體組織器官發(fā)育方面起決定性作用，BMI-1基因表達(dá)異常導(dǎo)致HOX基因表達(dá)抑制或激活異常，影響HOX基因正常功能的發(fā)揮[4]。BMI-1基因與神經(jīng)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、人骨髓間充質(zhì)細(xì)胞、白血病干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的自我更新和增殖密切相關(guān)[5]。BMI-1 蛋白通過與 c- Myc 蛋白共同作用抑制Ink4a/Arf 基因位點(diǎn)，對(duì) p16 Ink4a 和 p19 Arf 的轉(zhuǎn)錄具有顯性負(fù)調(diào)控作用，從而抑制細(xì)胞的衰老，由于不同的閱讀順序，該基因座編碼 2 種結(jié)構(gòu)不同的蛋白 p16 Ink4a 和 Arf (在人體內(nèi)稱為 p14 Arf，在小鼠體內(nèi)稱為 p19 Arf)。 p16 Ink4a 是一個(gè)周期性依賴蛋白激酶抑制因子，可以抑制周期蛋白 D- Cdk4/6 復(fù)合物，從而激活 Rb 信號(hào)通路; Arf 可以通過抑制 Mdm2 誘導(dǎo) p53 信號(hào)通路; 這2種蛋白都可以阻斷細(xì)胞增殖[6]。

2 BMI-1與膀胱癌

有研究表明BMI-1蛋白的表達(dá)與膀胱癌腫瘤大小、分級(jí)分期、淋巴轉(zhuǎn)移有關(guān)，BMI-1蛋白陰性和陽性患者的5年生存率具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，檢測BMI-1蛋白有助于膀胱癌的診斷和預(yù)后評(píng)估[7-9，11]。

2.1干擾、抑制BMI-1可降低膀胱癌侵襲性轉(zhuǎn)移通過不同方式干擾BMI-1基因后，發(fā)現(xiàn)膀胱癌侵襲能力降低。研究證實(shí)BMI-1 shRNA通過阻斷轉(zhuǎn)化生長因子-β1(Transforming Growth factor β1,TGF-β1)抑制膀胱癌5637細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，證明了BMI-1基因促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[12-13]；崔學(xué)江等[14]的實(shí)驗(yàn)表明通過siRNA干擾BMI-1基因可以抑制EJ膀胱癌細(xì)胞的體外生長，其作用機(jī)制與其上調(diào)下游p16ink4a、p14Arf基因的表達(dá)有關(guān)；miR-200c可通過下調(diào)BMI-1和E2F3的表達(dá)從而降低膀胱癌細(xì)胞侵襲、遷移和增值的能力[15](圖1)。

圖1BMI-1與膀胱癌侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

2.2BMI-1可能通過與其他基因相互作用促進(jìn)膀胱癌侵襲轉(zhuǎn)移目前已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)在BMI-1促進(jìn)膀胱癌侵襲轉(zhuǎn)移的過程中存在其他基因的參與(圖1)。BMI-1和MMP-2、E-cadherin在膀胱移行細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移過程中可能存在相互協(xié)同作用[9]；BMI-1和AEG-1表達(dá)呈正相關(guān)，F(xiàn)HIT表達(dá)與BMI-1和AEG-1呈負(fù)相關(guān)，三者之間在膀胱癌浸潤轉(zhuǎn)移中可能存在相互制約又協(xié)同的關(guān)系[8]；膀胱癌組織中p16基因的表達(dá)量隨著BMI-1基因表達(dá)量的增高而降低，其機(jī)制可能是通過p161lnk4a/細(xì)胞周期素(cyclin)D/Rb通路來下調(diào)p16的表達(dá)，從而共同參與膀胱移行細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展[10]；BMI-1 siRNA能有效抑制膀胱癌細(xì)胞增值和體外遷移，促進(jìn)膀胱癌侵襲，其機(jī)制可能是通過引起上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的[11]； MARTNEZ-FERNNDEZ等[16]的實(shí)驗(yàn)證明多數(shù)抑制復(fù)合物成員之間通過協(xié)調(diào)作用抑制miR-200的表達(dá)，從而促進(jìn)了膀胱癌侵襲性發(fā)展。

3 BMI-1與前列腺癌

目前關(guān)于前列腺癌預(yù)后評(píng)價(jià)的標(biāo)志物還很少，BMI-1是正處于研究階段的標(biāo)志物之一。BMI-1與乳腺癌、胰腺癌、血液系統(tǒng)惡性腫瘤等的侵襲性轉(zhuǎn)移的相關(guān)性已經(jīng)得到證實(shí)[18，20]，同時(shí)也有證據(jù)表明BMI-1與前列腺癌發(fā)生、進(jìn)展相關(guān)[22，25]。

3.1BMI-1基因與前列腺癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系有研究證明BMI-1蛋白在前列腺癌組織中的表達(dá)增加，在前列腺癌進(jìn)展階段老鼠模型中明顯升高，其表達(dá)與腫瘤的低分化、高風(fēng)險(xiǎn)和不良預(yù)后明顯相關(guān)[21，23]。在進(jìn)展期的前列腺癌組織中BMI-1的表達(dá)量逐漸增加，且富含BMI-1蛋白的前列腺癌細(xì)胞對(duì)化療無反應(yīng)，從而促進(jìn)了前列腺癌的侵襲[26]。有實(shí)驗(yàn)表明BMI-1的喪失減少了前列腺癌模型中的致癌進(jìn)展[27]。RAHMAN SIDDIQUE等[26]發(fā)現(xiàn)干擾BMI-1表達(dá)后改善了具有化學(xué)耐藥性前列腺腫瘤的動(dòng)物模型中多西他賽治療的結(jié)果。

3.2部分基因以BMI-1為靶基因調(diào)控前列腺癌的進(jìn)展目前已有部分研究表明有相關(guān)基因通過調(diào)控BMI-1來促進(jìn)或者抑制前列腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移。VEGF /神經(jīng)膠質(zhì)蛋白-2調(diào)節(jié)BMI-1，隨后抑制IGF-1R是侵襲性前列腺癌發(fā)生的機(jī)制之一[28]。JIN等[17]研究發(fā)現(xiàn)BMI-1是miR-128直接的和功能性的靶基因，過表達(dá)miR-128通過下調(diào)BMI-1等“干性”相關(guān)基因，負(fù)向調(diào)控腫瘤干細(xì)胞特性，從而抑制前列腺癌的發(fā)展，顯著抑制前列腺癌細(xì)胞的體外生長、增殖和侵襲能力(圖2)。

圖2BMI-1與前列腺癌侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

3.3BMI-1通過調(diào)控其他基因促進(jìn)前列腺癌的進(jìn)展BMI-1促進(jìn)前列腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移的下游通路目前已有一定的研究發(fā)現(xiàn)。PTEN的功能是維持基因的穩(wěn)定性，有研究證明BMI-1通過結(jié)合PTEN誘發(fā)基因的不穩(wěn)定，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生[19]。BMI-1調(diào)控的抗氧化基因在侵襲性前列腺癌中過表達(dá)，從而增強(qiáng)抗氧化反應(yīng)，使前列腺癌細(xì)胞在多西紫杉醇化療后仍存活[24](圖2)。

4 BMI-1與腎癌

圖3 BMI-1與腎癌侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

腎癌患者術(shù)后的隨訪非常重要，而可用于預(yù)測腫瘤惡性生物學(xué)行為及患者預(yù)后的分子標(biāo)志物仍處于試驗(yàn)階段，亦有研究人員開始對(duì)BMI-1在腎癌中的價(jià)值進(jìn)行了研究。LONG等[28]研究發(fā)現(xiàn)BMI-1在腎癌癌周組織中高表達(dá)，是腎癌不良預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子，與總體生存率和無復(fù)發(fā)生存率顯著相關(guān)，KOZAKOWSKI 等[29]的研究發(fā)現(xiàn)BMI-1表達(dá)與腎透明細(xì)胞癌的分級(jí)呈負(fù)相關(guān)，且認(rèn)為BMI-1相當(dāng)于高度惡性腫瘤細(xì)胞丟失的一種分化標(biāo)志，而非腫瘤進(jìn)展過程中相關(guān)的致癌基因。目前針對(duì)BMI-1與腎癌發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究仍不多，其相關(guān)機(jī)制仍不明確，仍需要進(jìn)一步的研究明確。BMI-1在腎癌的診斷、治療、長期隨訪、預(yù)后預(yù)測上的意義仍有進(jìn)一步的研究價(jià)值。

5 小結(jié)及展望

BMI-1基因在泌尿系腫瘤的侵襲進(jìn)展中有著非常重要的意義，且其中的相關(guān)機(jī)制仍值得進(jìn)一步研究。世界范圍內(nèi)從未停止對(duì)于腫瘤標(biāo)志物的研究，用于膀胱癌診斷的尿液腫瘤標(biāo)志物主要包括端粒酶、膀胱腫瘤相關(guān)抗原(bladder tumor antigen，BTA)、核基質(zhì)蛋白 22(nuclear matrix protein 22，NMP22)、膀胱特異性核蛋白 4 (bladder cancer specific nuclear matrix protein-4，BLCA-4)、纖維蛋白降解產(chǎn)物(fibrin deg-radation product，F(xiàn)DP)、ImmunoCyt、FISH、存活素、透明質(zhì)酸(hyaluronic acid，HA) 和 透明質(zhì)酸酶(hyaluronidase，HAase)、微衛(wèi)星、Lewis X 抗原、細(xì)胞角蛋白(cytokeration，CK)、成纖維生長因子受體 3(fibroblast growth factor receptor 3，F(xiàn)GFR3) 等[30-42]，前列腺癌基因 3、TMPRSS2-ETS 融合基因、α-甲酰基輔酶 A 消旋酶和一些前列腺癌相關(guān) MicroRNA 有著較高特異度，有成為前列腺癌腫瘤標(biāo)志物的潛力[43]，凝血因子 XIII、補(bǔ)體C3、C3前體、血液結(jié)合素和α1-B- 糖蛋白、癌胚抗原(CEA)、糖類抗原 125 (CA125)和細(xì)胞角蛋白 19片段(Cyfra21-1)、高遷移率族蛋白(HMG)、 p27蛋白、ki67和cyclin D1基因、PTEN基因、腫瘤M2型丙酮酸激酶(TU MZ-PK)、組蛋白去乙酰化轉(zhuǎn)移酶7(HDAC7)、CK陽性的CTCs細(xì)胞與腎癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)[44]。BMI-1在膀胱癌、前列腺癌及腎癌中均有相關(guān)研究證明其與腫瘤發(fā)生相關(guān)，并促進(jìn)泌尿系惡性腫瘤的侵襲，在泌尿系惡性腫瘤的機(jī)制研究、預(yù)后預(yù)測、治療方法等方面都有著重要意義，有望在未來成為新的腫瘤標(biāo)志物，應(yīng)用于泌尿系惡性腫瘤患者早期診斷、制定治療方案、隨訪方案、預(yù)后預(yù)測等。其中關(guān)于膀胱癌與BMI-1的研究較多，而腎癌、前列腺癌與BMI-1的研究較少，更具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。