黎金婷，張頤

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院婦科，沈陽110001)

在婦科學(xué)領(lǐng)域，卵巢癌、宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌是3種常見的女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤，嚴(yán)重危害女性的生命健康，近年來其患病人數(shù)在世界范圍內(nèi)不斷增加，且有年輕化的趨勢。但各種婦科腫瘤發(fā)生、發(fā)展的分子機制仍不明確，具有研究價值。線粒體是細胞內(nèi)重要的細胞器，除作為能量工廠為細胞提供能量外，線粒體在細胞代謝、凋亡、氧化還原穩(wěn)態(tài)和鈣信號等方面也具有不可忽視的調(diào)節(jié)作用。線粒體蛋白與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系是近年的研究熱點。線粒體融合蛋白2(mitofusin 2，MFN2)是一種在生物學(xué)中具有高度相似分子序列的跨線粒體膜鳥苷三磷酸酶，在線粒體外膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)均存在。MFN2基因最初是由研究者通過差異顯示篩選技術(shù)，在自發(fā)性高血壓大鼠血管平滑肌細胞中發(fā)現(xiàn)[1]。由于MFN2基因在線粒體融合中的重要作用，所以將其命名為MFN2基因。MFN2不僅參與介導(dǎo)線粒體的融合，還通過調(diào)控細胞的增殖、凋亡和自噬等一系列過程影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。MFN2與肝癌、胃癌、結(jié)腸癌、膀胱癌、腎癌、宮頸癌等多種腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。MFN2基因的異常表達和缺失可能是腫瘤產(chǎn)生和進展的關(guān)鍵因素，其有望成為腫瘤的潛在治療靶點。現(xiàn)就MFN2與婦科腫瘤關(guān)系的研究進展予以綜述。

1 MFN2概述

人類MFN2的組成成分包括757個氨基酸殘基；其N端有一個p21ras共有模體(aa 77-92)和一個鳥苷三磷酸酶結(jié)構(gòu)域(aa 98-117)，鳥苷三磷酸酶結(jié)構(gòu)域能介導(dǎo)線粒體的融合；C端含有MFN2疏水的跨膜區(qū)(aa 599-644)，該跨膜區(qū)幫助MFN2定位于線粒體且兩次跨過線粒體外膜；在跨膜區(qū)的上游和下游分別有一段卷曲的螺旋式7肽重復(fù)序列(HR1/2)，HR1/2與線粒體膜的融合、MFN2在線粒體膜上的定位以及線粒體的核周聚集均密切相關(guān)；此外，氨基酸鏈上還含有磷酸化位點絲氨酸/蘇氨酸殘基(蛋白激酶A/蛋白激酶G)[1-2]。

MFN2的表達受多種因子的調(diào)控，血小板生長因子、內(nèi)皮素1和血管緊張素Ⅱ等對MFN2的表達起抑制作用，心鈉素、腎上腺髓質(zhì)素和降鈣素基因相關(guān)肽等促進MFN2的表達；研究發(fā)現(xiàn)，除血管外，MFN2基因也廣泛存在于人體多個部位[3]。研究證實，MFN2不僅調(diào)控線粒體融合，還影響細胞增殖、凋亡和線粒體自噬等多個方面[4-5]，其作用的分子機制具有重要的研究價值。

2 MFN2在細胞形態(tài)中的作用

2.1細胞增殖 MFN2通過幾種不同的機制實現(xiàn)對細胞增殖的調(diào)控。首先，MFN2通過與Ras結(jié)合起作用，阻礙Ras活化，使胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)的激活被抑制，細胞周期阻滯于G0/G1期[6]。其次，MFN2能促進細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p21、p27的表達，細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑的下調(diào)或降解對ERK1/2的持續(xù)活化起作用，MFN2上調(diào)p21、p27后，ERK1/2的活化被抑制，細胞生長活力下降，影響細胞增殖。此外，MFN2能降低抑癌蛋白Rb磷酸化水平，Rb能調(diào)節(jié)哺乳動物細胞由G1期向S期的轉(zhuǎn)化，未磷酸化的Rb與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合并抑制其活性，使細胞周期阻滯于G0/G1期，調(diào)節(jié)細胞增殖[7]。Chen等[8]研究了內(nèi)源性MFN2在細胞增殖中的作用及其結(jié)構(gòu)特點對線粒體定位和細胞增殖的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性MFN2可通過抑制Ras-Raf-ERK1/2信號通路及Ras/Raf-1的作用控制細胞生長，MFN2的N端(aa 1-264)與Raf-1作用，C端(aa 265-757)與Ras作用，MFN2作為Ras的分子效應(yīng)器抑制細胞增殖。

2.2細胞凋亡 細胞凋亡主要由3條不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控，即線粒體通路、死亡受體活化通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路。MFN2通過與線粒體通路中多個控制位點發(fā)生作用，調(diào)節(jié)細胞凋亡[6]。線粒體在細胞凋亡中起關(guān)鍵作用，其融合和分裂的狀態(tài)影響細胞凋亡。細胞中線粒體的分裂與融合在正常狀態(tài)下處于動態(tài)平衡，MFN2組成中的鳥苷三磷酸酶活性影響MFN2的融合，沉默MFN2的表達會導(dǎo)致線粒體因分裂加劇融合不足而片段化，對于各種凋亡刺激，細胞表現(xiàn)更為敏感；在多種腫瘤細胞系中介導(dǎo)MFN2過表達，可發(fā)現(xiàn)線粒體在核周聚集成簇，并造成腫瘤細胞的死亡[9-10]。線粒體外膜通透化是導(dǎo)致線粒體跨膜壓下降和促凋亡分子(細胞色素C等)從線粒體滲漏進入細胞液的主要因素[11]。

在MFN2調(diào)節(jié)細胞凋亡的過程中，Bcl-2家族蛋白尤其是抗凋亡成員Bcl-2與促凋亡成員Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)發(fā)揮了重要作用。Bcl-2能維持線粒體外膜的完整性，抑制細胞色素C的釋放，而Bax與Bcl-2作用相反，其能破壞線粒體膜的完整性，促進細胞色素C的釋放，釋放的細胞色素C通過順次酶聯(lián)反應(yīng)與凋亡蛋白酶活化因子1及胱天蛋白酶(caspase)-9酶原形成凋亡復(fù)合體，活化caspase-3，誘發(fā)細胞凋亡[11]。MFN2的表達與Bcl-2呈正相關(guān)，與Bax呈負(fù)相關(guān)[12]。研究發(fā)現(xiàn)，伴隨MFN2表達減少，Bax的表達水平升高，Bax易位導(dǎo)致細胞色素C由線粒體向細胞質(zhì)滲漏，引發(fā)細胞凋亡[13]。Ras-磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號通路也與細胞生長和凋亡的調(diào)控關(guān)系密切，通過磷酸化下游Bcl-2家族蛋白、caspase-3和caspase-9等多個與凋亡相關(guān)的分子，Akt可抑制細胞凋亡，而高表達的MFN2可抑制Ras-磷脂酰肌醇-3-激酶/Akt通路，降低Akt磷酸化水平，對細胞凋亡有促進作用；此外，線粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)偶聯(lián)也受MFN2的影響，線粒體能順利攝取內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的Ca2+，依賴于線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的距離及連接的緊密程度，當(dāng)線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的距離變化時，影響線粒體對Ca2+攝取的能力、線粒體的代謝和對Ca2+介導(dǎo)細胞凋亡的敏感性，但Ca2+信號是否參與其中，并誘導(dǎo)了細胞凋亡以及MFN2在線粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)偶聯(lián)中的確切作用及其機制，還有待進一步研究[11]。

2.3自噬 自噬對保持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，細胞通過自噬泡包裹受損線粒體并降解的過程稱為線粒體自噬，線粒體自噬清除受損線粒體，保證了細胞內(nèi)線粒體的質(zhì)量[14]。MFN2調(diào)節(jié)線粒體自噬表現(xiàn)在自噬體形成的初始和自噬體成熟兩個階段[15]，主要機制分為3個方面：①通過影響線粒體形態(tài)，MFN2間接調(diào)控線粒體自噬，線粒體自噬發(fā)生時，MFN1/2首先被人第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源基因誘導(dǎo)激酶1(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten induced kinase 1，PINK1)磷酸化，磷酸化的MFN2由PINK1選擇性磷酸化并招募至線粒體上的Parkin(E3泛素連接酶)泛素化修飾，最后被蛋白酶體降解，故受損線粒體的融合被抑制，線粒體形態(tài)發(fā)生變化，促進線粒體自噬[16]；②MFN2通過影響線粒體轉(zhuǎn)運和核周聚集調(diào)控線粒體自噬，MFN1/2直接與微管系統(tǒng)結(jié)合，進而影響線粒體轉(zhuǎn)運，當(dāng)線粒體自噬發(fā)生時，下調(diào)的MFN2使線粒體轉(zhuǎn)運受阻，更易發(fā)生線粒體自噬[17]；③MFN2直接參與調(diào)節(jié)線粒體自噬，其是Parkin在線粒體膜上的受體，被PINK1磷酸化的MFN2能與Parkin結(jié)合，使其定位于線粒體外膜，Parkin泛素化修飾 MFN1/2，抑制線粒體的融合，調(diào)控線粒體自噬[18]。

3 MFN2與婦科腫瘤

腫瘤細胞生長、增殖的速度遠超過普通細胞，是一個大量耗能的過程，其通過多種特殊機制調(diào)控以滿足自身對能量的需求。MFN2與婦科腫瘤中卵巢癌和宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展聯(lián)系緊密，但與子宮內(nèi)膜癌的相關(guān)研究較少。

3.1MFN2與卵巢癌 MFN2基因所在的第1號染色體短臂36.22位點是多種腫瘤的基因突變高發(fā)區(qū)[19]。胱硫醚β-合成酶(cystathionine β-synthase，CBS)、MFN2高表達提示卵巢癌的總生存率較低，Chakraborty等[20]研究發(fā)現(xiàn)，同一數(shù)據(jù)集的個體患者中CBS和MFN2的表達存在顯著相關(guān)性，CBS和MFN2可能協(xié)同調(diào)控卵巢癌細胞線粒體形態(tài)發(fā)生，促進線粒體融合，高效產(chǎn)能，導(dǎo)致卵巢癌的預(yù)后不良，干擾小RNA沉默CBS或小分子抑制劑抑制CBS催化活性，產(chǎn)生激活c-Jun氨基端激酶的氧化應(yīng)激，活化的c-Jun氨基端激酶磷酸化MFN2，招募至E6-AP C端含有泛素E3連接酶域同源的泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解，補充硫化氫或谷胱甘肽(CBS酶活性的催化產(chǎn)物)抗氧化劑或c-Jun氨基端激酶抑制劑可恢復(fù)MFN2的表達，在CBS沉默的原位異種移植瘤組織中，MFN2選擇性下調(diào)；CBS通過選擇性調(diào)控MFN2的穩(wěn)定性，維持線粒體健康，促進線粒體融合，高效產(chǎn)生ATP，促進腫瘤的生長，CBS沉默引起MFN2表達的干擾導(dǎo)致線粒體分裂，從而抑制卵巢癌細胞的生長。白云等[21]通過免疫組織化學(xué)法比較了MFN2在30例卵巢癌組織、30例良性腫瘤組織和30例正常卵巢組織中表達的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MFN2在惡性癌組織中的表達較良性腫瘤和正常組織高，且MFN2的表達與卵巢癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床病理分期關(guān)系密切；在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性的卵巢癌中，MFN2具有較高的表達，且MFN2在 Ⅰ+Ⅱ 期卵巢癌中的表達率較Ⅲ期卵巢癌上調(diào)。洪慧等[22]采用順鉑濃度梯度遞增誘導(dǎo)法建立人卵巢癌OVCAR-3細胞株的順鉑耐藥細胞株OVCAR-3/順鉑，與OVCAR-3細胞相比，OVCAR-3/順鉑細胞中MFN2信使RNA水平顯著上升，提示卵巢癌細胞株OVCAR-3對順鉑耐藥與MFN2基因轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)之間可能存在關(guān)聯(lián)。另一方面，郭桃英等[23]通過病毒轉(zhuǎn)染的方法上調(diào)MFN2基因在SKOV3卵巢癌細胞中的表達發(fā)現(xiàn)，卵巢癌細胞增殖指數(shù)降低，MFN2基因上調(diào)對SKOV3細胞有增殖抑制作用。

3.2MFN2與宮頸癌 宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展是一個復(fù)雜的過程，與MFN2基因的表達與調(diào)控密切相關(guān)。Ahn等[24]采用免疫組織化學(xué)法檢測7例正常宮頸組織、64例宮頸上皮內(nèi)瘤變和120例宮頸鱗癌組織中MFN2的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MFN2水平從正常宮頸至宮頸上皮內(nèi)瘤變、宮頸鱗癌有逐漸升高的趨勢，且MFN2的表達與較高的分期水平和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，而敲除MFN2基因后，細胞的增殖、遷移和侵襲能力顯著下降，提示MFN2可能作為一種致癌基因參與宮頸癌的發(fā)病機制，并可能作為宮頸鱗癌的生物標(biāo)志物。郝曉明[25]研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌中，MFN2的表達水平顯著升高，且MFN2的高表達與宮頸癌分級有關(guān)，與年齡和病理分期無關(guān)，高表達的MFN2參與了促進宮頸癌的臨床早期轉(zhuǎn)移，沉默MFN2后，宮頸癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力下降，從而抑制宮頸癌的轉(zhuǎn)移和宮頸癌細胞的成瘤能力。

白雙寧等[26]通過檢測MFN2在72例宮頸癌、51例宮頸上皮內(nèi)瘤變和25例正常宮頸組織中的表達差異，發(fā)現(xiàn)MFN2在宮頸癌組織中的表達水平顯著低于宮頸上皮內(nèi)瘤變組織和正常宮頸組織，且MFN2的陽性表達水平隨著臨床分期的發(fā)展而降低，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組MFN2信使RNA水平低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，MFN2基因在宮頸癌中對腫瘤細胞有促凋亡和抑增殖的作用，在MFN2低表達的組織中，宮頸癌具有更高的惡性程度，侵襲能力更強，而MFN2能抑制腫瘤細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移，發(fā)揮抗腫瘤的作用。李昌紅等[27]采用免疫組織化學(xué)法檢測72例宮頸癌、51例宮頸上皮內(nèi)瘤變和25例正常宮頸組織中MFN2的表達，結(jié)果顯示，宮頸癌組織中MFN2的陽性表達率低于宮頸上皮內(nèi)瘤變和正常宮頸組織，且MFN2的表達與宮頸癌的臨床分期和分化程度有關(guān)，與患者年齡、淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移及病理類型均無關(guān)。Wang等[28]利用腺病毒將MFN2傳遞到HeLa細胞和腫瘤組織中，發(fā)現(xiàn)MFN2可通過線粒體途徑誘導(dǎo)宮頸癌HeLa細胞凋亡，且呈劑量依賴性和時間依賴性，MFN2可顯著降低HeLa細胞的線粒體膜電位，隨著MFN2過表達，細胞色素C胞質(zhì)含量升高，激活線粒體凋亡通路中的促凋亡過程，誘導(dǎo)caspase-3和caspase-9的活化增加，且caspase-3和caspase-9的活性隨著MFN2的表達增加而增強，呈劑量依賴關(guān)系，Bax水平顯著上升，線粒體通路中的抗凋亡蛋白表達被抑制，Bcl-2水平下降，提示MFN2可能是宮頸癌的一個潛在治療靶點。

3.3MFN2與子宮內(nèi)膜癌 致病的線粒體DNA突變與呼吸鏈復(fù)合體 Ⅰ 的改變、線粒體增殖及抗氧化反應(yīng)的增加有關(guān)，在 Ⅰ 型子宮內(nèi)膜癌中已有報道[29]。Cormio等[30]為了研究存在致病性線粒體DNA突變時，其他線粒體適應(yīng)過程是否被癌細胞觸發(fā)，對存在致病性線粒體DNA突變和呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ缺陷的Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌中涉及線粒體動力學(xué)、線粒體吞噬、蛋白水解和凋亡的蛋白表達水平進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與匹配的非惡性組織相比，癌組織的抗凋亡蛋白Bcl-2表達增加，MFN2的表達減少；此外，增生性(癌前形態(tài))樣品中不存在這些蛋白表達水平的改變，提示在腫瘤線粒體分裂過程中，抗凋亡反應(yīng)可能被激活，而線粒體蛋白的損傷放電作為線粒體功能障礙的適應(yīng)過程。

4 小 結(jié)

MFN2在細胞能量代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程中起重要的調(diào)控作用。多種細胞的增殖、凋亡、分化均受MFN2的調(diào)節(jié)。MFN2在卵巢癌中高表達，但其在宮頸癌中的作用仍存在爭議，在致病性線粒體DNA突變和呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ缺陷的Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌中MFN2呈低表達。故MFN2在不同婦科腫瘤中的作用需要更多的臨床數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)研究證實。不同的MFN2結(jié)構(gòu)域功能之間的差異和關(guān)聯(lián)尚不明確，且有關(guān)MFN2在其他婦科腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中作用機制的研究較少。因此，應(yīng)進一步探索MFN2在生物學(xué)中的作用機制，以為婦科腫瘤的及時診斷、有效治療、預(yù)后判斷及腫瘤耐藥提供新方向。