馬雅君,宋國華,張芳
(山西醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院 口腔醫(yī)院黏膜科 山西省口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心,太原 030001)
口腔白斑是發(fā)生在口腔黏膜上以白色為主的損害,不能擦去,也不能以臨床和組織病理學方法診斷為其他可定義的損害,屬于癌前病變,是口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)的重要來源之一,近年來發(fā)病率呈上升趨勢,為0.69%~2.03%,癌變率高達5.9%~14%[1-2]。從病理學角度看,口腔白斑的發(fā)生伴隨上皮過角化和上皮增生,當上皮異常增生時癌變風險隨異常增生程度的增加而增加[3]。從分子學角度看,口腔白斑的發(fā)生主要與異常的細胞周期、細胞增殖、DNA損傷修復和凋亡等有關(guān)[2,4]。
口腔白斑目前尚無理想的治療方法,主要采用藥物治療和去除病損的治療。治療藥物主要有維生素A類藥物、環(huán)加氧酶2和表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)受體抑制劑、β-胡蘿卜素及非甾體抗炎藥等,但不良反應大,安全性低;去除病損的治療包括手術(shù)、激光、冷凍和光動力療法,但都存在繼發(fā)癌變和復發(fā)可能,癌變率分別為7%、4.9%、5.4%和7.5%,復發(fā)率分別為25%、24%、16%和11.6%,且復發(fā)也是惡性轉(zhuǎn)化的指標之一[1]。目前沒有可靠的方法評估癌變風險,迫切需要研究預測指標,有些指標早已被大家認可,如細胞周期蛋白、p53和環(huán)加氧酶,而有些是近年來備受關(guān)注的,如平足蛋白、程序性細胞死亡受體1(programmed cell death receptor 1,PD-1)等。因此,明確癌變原因?qū)⒂兄谠u估口腔白斑的病情和制訂治療方案。
1.1細胞周期蛋白 細胞周期蛋白是一個蛋白質(zhì)家族,包括G1期細胞周期蛋白和M期細胞周期蛋白,依賴細胞外有絲分裂信號,調(diào)節(jié)多種細胞過程,如轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性等[5]。細胞周期蛋白D1屬于G1期細胞周期蛋白,通過結(jié)合并激活細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)4和CDK6,控制細胞的黏附、遷移和轉(zhuǎn)移,調(diào)節(jié)細胞從G1期進入S期。在口腔白斑和OSCC中的表達逐漸增加,與細胞周期蛋白D1大量擴增有關(guān),參與細胞增殖、分化和阻止細胞凋亡[6]。p16可與細胞周期蛋白D1競爭同CDK4的結(jié)合,使CDK4/細胞周期蛋白復合物活性受到抑制,細胞分裂生長受阻[7]。視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白基因可在G1期被細胞周期蛋白-CDK磷酸化后變成磷酸化視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白,促進S期所必需的細胞周期蛋白、CDK的轉(zhuǎn)錄,使細胞從G1期進入S期[8]。
細胞周期蛋白A2屬于M期細胞周期蛋白,與DNA復制和有絲分裂進入有關(guān),其與CDK2結(jié)合,參與激活位于S/G2期過渡區(qū)的有絲分裂激酶Polo樣激酶1,是S期DNA合成以及通過G2/M期過程所必需的[9]。p53蛋白可促進p21(CDK2的抑制劑)的表達,抑制G1/S期的轉(zhuǎn)換并調(diào)節(jié)G2/M期,導致細胞周期停滯[10]。在口腔癌前病變和惡性病變中高表達,與疾病復發(fā)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床分期等相關(guān)[6]。
因此,某些細胞周期蛋白在口腔白斑癌變過程中可能發(fā)揮重要作用,早期檢測可作為治療靶點,且細胞周期蛋白A2在一定程度上可能預測復發(fā)。
1.2甲狀旁腺激素樣激素(parathyroid hormone-like hormone,PTHLH) PTHLH是一種細胞因子,以自分泌或旁分泌的方式編碼少數(shù)正常組織和多種腫瘤細胞分泌的甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白,在包括OSCC的多種腫瘤組織中過表達,影響細胞周期相關(guān)蛋白的表達,改變細胞周期,調(diào)節(jié)細胞生長,與預后不良相關(guān)。PTHLH在口腔白斑中過表達,導致細胞周期蛋白D1和CDK4的下調(diào)及p21的上調(diào),且口腔白斑伴PTHLH過表達時更容易癌變,當下調(diào)口腔白斑細胞中PTHLH的表達后,細胞周期、細胞增殖、遷移、侵襲和集落形成能力明顯降低,與上皮異常增生程度有關(guān)[11],PTHLH可能是預測口腔白斑癌變的標志物之一。
2.1分化型胚胎軟骨發(fā)育基因1 分化型胚胎軟骨發(fā)育基因1是一種轉(zhuǎn)錄因子,參與細胞增殖、凋亡、缺氧及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化等過程,與人類多種癌癥相關(guān)[12]。在正??谇火つ?normal oral mucosa,NOM)、口腔白斑和OSCC組織中的表達隨惡性程度的增加而增加,且在口腔白斑伴上皮異常增生中的表達也高于不伴上皮異常增生者[13]。因此,分化型胚胎軟骨發(fā)育基因1的不同表達在一定程度上可評估口腔白斑惡性轉(zhuǎn)化的風險。
2.2B細胞淋巴瘤濾過性病毒插入位點1 B細胞淋巴瘤濾過性病毒插入位點1是一種轉(zhuǎn)錄因子,在多種腫瘤組織中過表達,通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)信號通路,誘導上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化并促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,阻止細胞凋亡,在NOM、口腔白斑和OSCC中的陽性率逐漸增高,與基質(zhì)金屬蛋白酶9和p16的表達分別呈正相關(guān)和負相關(guān),與細胞增殖有關(guān),可作為口腔白斑癌變標志物之一[14-15]。因此,B細胞淋巴瘤濾過性病毒插入位點1可影響細胞周期、凋亡、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化及腫瘤轉(zhuǎn)移等,在一定程度上可評估癌變風險。
2.3EGF受體 EGF受體屬于受體酪氨酸激酶家族,其可調(diào)節(jié)上皮組織發(fā)育和體內(nèi)平衡,頭頸部鱗狀細胞癌的發(fā)生發(fā)展與吸煙有關(guān),煙草釋放尼古丁,分泌 EGF并與其受體結(jié)合,導致酪氨酸激酶的自磷酸化,激活PI3K/Akt、腎素-血管緊張素系統(tǒng)/促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/胞外信號調(diào)節(jié)激酶以及JAK激酶(Janus kinase,JAK)/信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄活化因子(signal transduction and activator of transcription,STAT)信號通路,促進腫瘤細胞的增殖、分化和成活,是腫瘤發(fā)生和耐藥的標記[16]。在NOM、口腔白斑和OSCC組織中,EGF受體的表達隨惡性程度的增加而增加,與p53相關(guān),是診斷口腔白斑及其惡性轉(zhuǎn)化風險的標志物[17]。提示抗EGF受體治療可能成為一種有效的治療方法。
3.1PD-1 PD-1是一種跨膜蛋白,在腫瘤特異性T細胞中過表達,可激活抗原特異性T細胞的凋亡,抑制調(diào)節(jié)性T細胞的凋亡,在免疫抑制反應中起重要作用。PD-1與其配體(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)(B7-H1)結(jié)合可激活細胞增殖,PI3K/Akt、MAPK、Wnt(細胞外因子)、核因子κB等信號通路的激活可促進PD-1/PD-L1軸的表達,從而促進腫瘤進展[18]。干擾素也可通過激活白細胞介素(interleukin,IL)-6/JAK/STAT信號通路促進OSCC細胞中PD-L1的轉(zhuǎn)錄,導致免疫逃逸[19]。
近年研究發(fā)現(xiàn)PD-1/PD-L1軸可能與口腔白斑癌變有關(guān),有望在預防口腔白斑惡性轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮作用,Ries等[20]以NOM和OSCC為對照,評估了PD-1/PD-L1軸對口腔白斑惡性轉(zhuǎn)化風險的作用,發(fā)現(xiàn)隨著惡性程度的增加,PD-1和PD-L1表達增加,且在有惡性轉(zhuǎn)化的口腔白斑中的表達高于無惡性轉(zhuǎn)化者,表明PD-1阻斷劑可預防口腔癌變。因此,PD-1/PD-L1軸可能與疾病進展有關(guān),可用于評估口腔白斑惡性轉(zhuǎn)化風險。
3.2p53蛋白 在癌癥中,蛋白質(zhì)錯誤折疊/聚集主要影響p53蛋白,p53屬于腫瘤抑制蛋白,可促進細胞凋亡和DNA修復,突變時促進腫瘤細胞增殖,還可使細胞損傷后停留在G1期,若損傷修復失敗,則進入凋亡[10]。胱天蛋白酶3 是一種內(nèi)源性蛋白酶,介導多種形式的神經(jīng)元程序性細胞死亡,已被確定為p53的下游蛋白,是實現(xiàn)細胞凋亡的關(guān)鍵酶,可通過抑制細胞溶質(zhì)DNA的釋放來減弱放療誘導的抗腫瘤免疫反應,在多種癌癥的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[21]。在異常增生口腔白斑和OSCC組織中存在p53突變、胱天蛋白酶3表達降低及凋亡抑制存活蛋白表達增加,且沉默存活蛋白后可抑制血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達[21-22]。因此,p53、胱天蛋白酶3等細胞凋亡的因子亦有望成為口腔白斑癌變的預測因子。
4.1VEGFA 在血管生成因子中,VEGF是最重要的,可由多種細胞釋放。VEGFA是一種強陽性的血管生成調(diào)節(jié)因子,刺激血管內(nèi)皮前體細胞遷移分化和內(nèi)皮細胞增殖,促進血管新生,其低表達可誘導內(nèi)皮細胞凋亡,在口腔白斑發(fā)生及癌變過程中,血管生成增加,VEGFA表達增加[23]。提示單獨或聯(lián)合使用抗血管生成藥物可能成為一種有前途的治療方法。
4.2血管細胞黏附分子-1 血管細胞黏附分子-1屬于免疫球蛋白超家族,是一種細胞表面糖蛋白,主要表達于血管內(nèi)皮細胞,可被抗炎性細胞因子、活性氧氧化的低密度脂蛋白、Toll樣受體激動劑和剪切應力等激活,調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)的血管黏附和細胞跨內(nèi)皮遷移[24]。王亞敏等[25]證實,血管細胞黏附分子-1的表達隨口腔白斑的發(fā)生發(fā)展呈增加趨勢,可能參與其癌變過程,在一定程度上可反映口腔白斑癌變的可能性。
4.3白細胞分化抗原(cluster of differentiation,CD)31 CD31同p63可對口腔白斑進行分級,口腔白斑伴輕/中度異常增生病例中血管生成密度增加,而在重度異常增生中降低,是血管生成標志物之一[26]。miR-185在OSCC中低表達,是與炎癥相關(guān)的腫瘤抑制因子,用其轉(zhuǎn)基因間充質(zhì)干細胞外泌體治療后,CD31和增殖細胞核抗原的表達顯著降低,炎癥反應減輕[27]。由此可見,CD31本身與血管生成密切相關(guān),其他因子也可影響其表達,從而影響炎癥等過程。
5.1平足蛋白 平足蛋白是一種跨膜黏蛋白樣糖蛋白,是淋巴管內(nèi)皮標志物,須通過與蛋白質(zhì)相互作用發(fā)揮作用,與其配體結(jié)合后可激活多條信號通路,在炎癥和癌癥中表達上調(diào),調(diào)節(jié)細胞增殖、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和細胞外基質(zhì)的重塑等細胞過程[28]。研究發(fā)現(xiàn),平足蛋白與口腔白斑異常增生顯著相關(guān),是評估惡性轉(zhuǎn)化風險的可靠預測指標[29]。
5.2環(huán)加氧酶2 環(huán)加氧酶2,又稱前列腺素內(nèi)過氧化物合成酶,是一類重要的生物中間體,是一種被抗炎性細胞因子誘導的酶。在炎癥部位活化的巨噬細胞和其他細胞中大量存在,可增強前列腺素合成,促進腫瘤細胞增殖和血管生成,抑制免疫和細胞凋亡,在OSCC中過表達,與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、組織學分級、腫瘤局部復發(fā)和生存率等有關(guān)[30]。崔真真和柳志文[31]發(fā)現(xiàn)環(huán)加氧酶2和肝細胞生長因子受體在NOM、口腔白斑和OSCC中的表達依次增高,并有明顯的協(xié)同作用,提示環(huán)加氧酶2可能與細胞增殖、凋亡、血管生成及腫瘤復發(fā)等有關(guān),是預測口腔白斑癌變及腫瘤復發(fā)的一個重要生物標志物,環(huán)加氧酶2抑制劑可能是臨床應用的研究熱點。
5.3IL IL是由多種細胞產(chǎn)生并作用于多種細胞的一類細胞因子,與炎癥、免疫及細胞增殖等均有一定作用,如IL-6可通過與其受體結(jié)合,激活JAK/STAT、PI3K和MAPK等通路,促進腫瘤細胞的分化、遷移、增殖和血管生成,抑制凋亡,導致免疫逃逸并加速腫瘤進展[32]。
研究發(fā)現(xiàn),與正常組織相比,血清中IL-6、IL-8及IL-18,唾液中IL-1β、IL-6、IL-8及IL-10等在口腔白斑和OSCC中的表達依次增加,而血清IL-37在口腔白斑中表達升高,在OSCC中降低,與上皮異常增生有關(guān)[33-34]。因此,某些IL的不同表達在一定程度上可能預測口腔白斑癌變傾向,靶向治療可能為阻斷口腔癌變提供一種有前途的防治策略。
缺氧或低氧通過降低效應細胞的活性,減少效應細胞因子的產(chǎn)生和釋放,增加免疫抑制細胞因子的產(chǎn)生和釋放,支持免疫抑制細胞及誘導免疫檢查點抑制劑的表達,在免疫反應中發(fā)揮重要作用,是癌癥的標志之一[35]。
6.1缺氧誘導因子(hypoxia inducible factor,HIF)-1α HIF-1是一種轉(zhuǎn)錄因子,是由HIF-1α和HIF-1β組成的二聚體。在缺氧條件下,HIF-1α過表達,與癌細胞增殖、成活和血管生成等途徑密切相關(guān),當沉默HIF-1α基因后,細胞增殖活性受到抑制,在OSCC發(fā)生、發(fā)展過程中起重要調(diào)控作用[35-36]。
研究發(fā)現(xiàn),從NOM到口腔白斑再到OSCC的過程中,HIF-1α表達依次增加,并可導致VEGF過表達,與患者總生存期及術(shù)后復發(fā)顯著相關(guān),可作為判斷口腔黏膜組織發(fā)生口腔白斑及癌變的標志物之一,且是口腔白斑患者術(shù)后復發(fā)的預測指標[37],提示HIF-1α可能作為預測口腔白斑發(fā)生、癌變及復發(fā)的指標之一。
6.2碳酸酐酶Ⅸ(carbonic anhydrase Ⅸ,CAⅨ) CAⅨ是一種與腫瘤相關(guān)的細胞表面糖蛋白,由缺氧誘導,受HIF-1α調(diào)控,被認為是一種特定的缺氧標志物,通過水和CO2催化碳酸形成,在調(diào)節(jié)細胞內(nèi)和細胞外的pH值中起關(guān)鍵作用,在多種腫瘤中表達上調(diào),與預后不良有關(guān)。腫瘤微環(huán)境的酸化可通過多個過程促進腫瘤進展,包括減少細胞黏附、增加遷移和侵襲等。而CAⅨ抑制劑可抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化并損害基質(zhì)金屬蛋白酶的活性,從而抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,還可激活p53和胱天蛋白酶3的活性促進腫瘤細胞凋亡[38-39]。
通過觀察CAⅨ在口腔白斑中的表達,發(fā)現(xiàn)不吸煙者、紅白斑、舌部病損、多部位發(fā)生、病損面積大及復發(fā)的口腔白斑中,CAⅨ陽性率高,并具有高特異性,且CAⅨ免疫組織化學標志物可用于篩選伴或不伴上皮異常增生的樣品[40],提示CAⅨ可能與口腔白斑的多種臨床表現(xiàn)相關(guān),在一定程度上可預測其危險程度及復發(fā)可能,CAⅨ抑制劑既可單獨使用,也可與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合應用,有望成為一種新的抗腫瘤藥物。
6.3微RNA(microRNA,miRNA/miR)-31 miRNA是內(nèi)源性小RNA,可在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)基因表達,單個miRNA 可以靶向數(shù)百個信使RNA,并影響參與功能相互作用途徑的多種基因的表達,是基因表達的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,也是開發(fā)生物標志物的候選者[41]。miRNA介導的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控與干細胞自我更新和腫瘤發(fā)生密切相關(guān),在不同的腫瘤中表現(xiàn)出不同功能。miR-31是針對HIF-1α信號轉(zhuǎn)導和細胞骨架蛋白的miRNA,調(diào)節(jié)多種信號通路,如催乳素受體/STAT5,轉(zhuǎn)化生長因子-β和Wnt/β聯(lián)蛋白等[42-43]。
研究發(fā)現(xiàn)頭頸部鱗狀細胞癌組織中miR-31水平高于口腔上皮異常增生及正常組織,且miR-31過表達的口腔上皮異常增生者更容易發(fā)展為癌,miR-31過表達與不良臨床表現(xiàn)及預后正相關(guān)[44]。通過使用miRNA微陣分析口腔白斑和惡性轉(zhuǎn)化的口腔白斑組織樣本中miR-31的表達,發(fā)現(xiàn)miR-31可調(diào)節(jié)細胞周期、細胞增殖、細胞凋亡、遷移和侵襲的生物學過程,在惡性轉(zhuǎn)化的口腔白斑中過表達,且miR-31的上調(diào)與復發(fā)或新形成的口腔白斑負相關(guān),miR-31可能對具有不同惡性潛能的口腔細胞的生物學功能產(chǎn)生不同的影響[45]。因此,從某種角度來講,miR-31表達上調(diào)對口腔白斑的癌變及復發(fā)可能都有一定的作用。
通過從以上不同的生物學過程探討相關(guān)因子對口腔白斑癌變的影響,發(fā)現(xiàn)同一因子可作用于多個生物學過程,不同因子間可相互影響形成網(wǎng)絡體系,如血管生成因子CD31可促進血管生成,同時在miR-185影響下可介導炎癥反應。而目前主要研究單個因子及通路對口腔白斑癌變的影響,未來可以應用生物信息學的方法深入了解多因子間的相互作用關(guān)系及機制。此外,T細胞的免疫調(diào)控、細胞自噬和miRNA等逐漸成為腫瘤機制研究的熱點,未來在口腔白斑中也可深入研究,對評估口腔白斑癌變和早期治療至關(guān)重要。