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垂体腺瘤相关抑癌基因的研究进展 本人作者：哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科巴一旭、李国忠、王宁、程玉，齐哈尔市第一医院神经外科杨光；本文发表在中国微侵袭神经外科杂志, 2017, 22(7):331-334.；
垂体腺瘤是一种颅内常见的良性肿瘤，占颅内肿瘤的10%～15%，其发病率仅次于脑胶质细胞瘤和脑膜瘤。垂体腺瘤的临床表现与肿瘤局部压迫、垂体激素分泌紊乱有关。垂体腺瘤发生的分子生物学机制尚存在许多争论，随着肿瘤研究的逐步深入，目前已有初步进展，包括肿瘤单克隆起源、肿瘤相关细胞信号转导通路、基因突变诱发肿瘤、肿瘤基因的表观遗传学异常等。其中以原癌基因激活和抑癌基因失活倍受关注，二者在正常组织中相辅相成，调节细胞的生长增殖。然而，基因突变或表观遗传学改变可导致基因失活，一旦抑癌基因丧失活性，将导致细胞增殖失控。本文对近年来有关垂体腺瘤相关抑癌基因的研究进展进行综述。
1.垂体腺瘤相关抑癌基因 在正常机体中存在两个相互对立且共同制约的基因群体：原癌基因和抑癌基因，垂体腺瘤作为单克隆起源肿瘤，与两大基因群存在密切相关性。相关抑癌基因包括p53、p27、p16、嘌呤结合因子基因（non-metastasis23，nm23）、多发性内分泌肿瘤Ⅰ型（multiple endocrine neoplasia1，MEN-1）基因、视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，RB）基因、PTEN肿瘤抑制基因和芳香烃受体相互作用蛋白（arylhydro carbon receptor inter acting protein，AIP）基因等。在细胞增长过程中，这些基因可出现低表达甚至失活现象，诱发细胞异常增殖。
1.1抑癌基因p53 p53基因是人类肿瘤中最常见的抑癌基因，被认为与50%~55%人类肿瘤发生有关，其位于人类染色体17p13.1，编码蛋白是由393个氨基酸残基构成的四聚体蛋白，其半衰期短，在正常组织中难以检测到。p53参与维持染色体DNA的完整性，当DNA发生损害时，P53蛋白作为转录因子与DNA的相应部位结合，使细胞周期停滞。p53通过抑制解链酶的活性，并与复制因子A相互作用参与DNA复制与修复。其基因突变可导致空间构象改变，影响基因转录活化和蛋白的磷酸化过程，从而失去肿瘤增殖的抑制作用。
突变的p53与野生型p53可以结合成一种具有多亚基的寡聚蛋白，造成p53与DNA的结合能力降低，细胞增殖失控。p53基因还与垂体腺瘤的侵袭性和恶性程度有关，肿瘤分化程度越低，肿瘤恶性程度越高，p53阳性率越高。研究表明：非侵袭性、侵袭性垂体腺瘤和垂体癌中p53阳性率分别为0、15.2%、100%；因此，推断p53基因可作为一种肿瘤标记物，而在非侵袭性腺瘤中无p53基因突变，可能还有其他因素影响p53基因。有学者在1例非典型性腺瘤中发现p53基因突变的结果也证明上述观点。由于P53参与多种应激信号通路，多种外界因素还可通过干扰信号通路中的因素间接影响p53活性。
1.2抑癌基因p27 p27定位于人类基因染色体12p13，是一种细胞周期蛋白激酶的抑制基因。一方面，P27蛋白可直接与细胞周期依赖性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）结合，使CDK不能与其激活酶（cyclin dependent kinase-activating kinase，CAK）相互作用，从而不能发挥CAK诱导CDK的磷酸化作用，导致CDK失活。另一方面，在体外，P27蛋白能与细胞周期蛋白D（cyclin D）-CDK复合体结合，抑制CDK激酶活性，使cyclin D不能正常发挥作用，从而导致细胞周期停止在G1期。KOMATSUBARA等研究发现：正常垂体组织中p27基因高表达，而在垂体腺瘤组织中p27基因表达明显降低。
JORDAN等研究发现：在促肾上腺皮质激素垂体腺瘤中存在细胞周期蛋白过度表达，而p27基因则为低表达，且两者表达呈负相关。说明p27基因与垂体腺瘤的发生密切相关。P27蛋白还可阻碍Rb蛋白磷酸化，造成转录因子抑制，使细胞周期停滞。研究表明：敲除p27和RB基因的小鼠，其垂体腺瘤发生率明显提高，小鼠RB和p27基因缺失可延迟细胞凋亡。
P27蛋白还具有抑制染色质组蛋白H1磷酸化的作用，使体内染色质结构变化，影响DNA聚合，使细胞周期停滞。研究发现鼻咽癌肿瘤组织中存在p27基因的异常甲基化，在垂体腺瘤中也可能存在p27基因甲基化。SEKIYA等发现在正常垂体和垂体腺瘤细胞系中DNA甲基化与p27基因表达产物呈负相关，说明DNA甲基化也是导致p27基因在某些垂体腺瘤中表达静止的机制之一。
在侵袭性垂体腺瘤、垂体癌中，p27基因的表达水平下降，说明p27基因与肿瘤侵袭性及恶性程度有关。但p27基因是否可作为垂体腺瘤的预测性标记物，还有待进一步探究。
1.3抑癌基因nm23 nm23基因位于人类染色体17q24-25上，编码含345个氨基酸残基的核蛋白，蛋白有3个不同的结构域，即N末端激酶结构域、中心环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）结合区域和C末端cyclinB结合区域。正常机体中，nm23基因通过N末端激酶磷酸化下调cyclinB活性，进而使细胞周期停止在G2期。然而cAMP与nm23蛋白相结合形成cAMP-nm23复合体，阻止cyclinB与nm23蛋白结合，使细胞周期G2-M期的抑制作用解除，导致细胞不断增殖。其等位基因缺失，可诱导肿瘤呈现侵袭性生长。
MANDAI等研究发现：在侵袭性垂体腺瘤中，nm23基因的H2型异构体表达明显减少，尤其是侵及海绵窦的肿瘤组织；因此，认为nm23基因与肿瘤的侵袭性密切相关。
1.4抑癌基因MEN-1 MEN-1综合征指至少并发两种内分泌相关肿瘤的综合征，而以罹患垂体腺瘤的病人居多，其发病率高达40%。MEN-1基因位于染色体11q13。动物实验证实，所有垂体腺瘤的鼠模型中MEN-1基因均出现缺失，而以种系突变最多见，出现杂合性缺失的概率10%~100%，而散发性垂体腺瘤中很少发生种系突变。在针对大量散发性垂体腺瘤的研究发现，仅1%发生基因突变，遂认为突变并不是散发性垂体腺瘤的发生原因。然而NUNES等研究发现MEN-1基因失活还与遗传性肿瘤的发生密切相关。MEN-1的作用机制与其编码蛋白MENIN以及参与的信号通路有关。
首先，MENIN蛋白可以通过引导MLL蛋白至特定区域，上调p27Kip1和p18Ink44c基因的表达来激活RB通路，进而抑制细胞增殖。MLL是组蛋白H3和赖氨酸4特异性结合体，是MENIN的活性蛋白。此外，MENIN还通过干扰启动子区转录因子NF-Y、E2F和αCBP的作用来抑制cyclinB2蛋白的表达，从而抑制细胞增殖。
1.5抑癌基因p16 CDKN2A基因又称INK4a-ARF基因，位于染色体9p21，属于细胞周期依赖性激酶抑制因子家族，其编码蛋白P16INK4a和P14ARF分别通过不同途径发挥调控作用。p16基因表达的P16蛋白与cyclinD竞争结合CDK4/6，抑制其激酶活性，导致RB蛋白去磷酸化，结合E2F转录因子，使之不能与DNA特定区域结合，从而使细胞周期停止在G1期。甲基化为正常的细胞周期调控方式，异常甲基化可导致基因活性降低。
研究表明：垂体腺瘤p16基因CpG岛甲基化率高达70%~80%，而发生甲基化的垂体腺瘤中有69%为无功能型垂体腺瘤，仅有29%为生长激素腺瘤。大样本无功能垂体腺瘤的研究发现：70%无功能腺瘤p16基因内的CpG岛出现甲基化，并有78%的甲基化腺瘤未能表达P16蛋白，提示p16基因异常甲基化可降低其蛋白表达，而且无功能垂体腺瘤较分泌性垂体腺瘤p16异常甲基化率更高。
1.6抑癌基因RB RB基因是最早发现的抑癌基因，在细胞周期的调控中起核心作用，存在磷酸化（非活性）和去磷酸化（活性）两种状态。正常情况下磷酸化的RB基因可以使转录因子E2F释放，E2F可激活与DNA复制相关酶的基因转录。当去磷酸化RB基因与E2F结合后可使E2F丧失活性，达到抑制细胞增殖的目的。既往研究认为某些恶性肿瘤的发生与RB基因或其通路中任意基因突变有关，然而，垂体腺瘤很少出现基因突变。
近些年，研究发现垂体腺瘤中频繁发生RB基因的异常甲基化。SIMPSON等发现在良性ACTH瘤中存在RB蛋白表达，而在转移瘤和恶性ACTH腺瘤中无RB蛋白表达，提示RB基因可能在肿瘤的良恶性转变中发挥重要作用。由此可见，RB基因也参与垂体腺瘤的侵袭作用。事实证明并不是所有垂体腺瘤均存在RB基因失活，某些生长因子、致癌力、氧化应激、DNA损害等也可作用于RB基因通路，间接对肿瘤的生长发挥促进或抑制作用。
1.7PTEN 肿瘤抑制基因PTEN定位于人类染色体10q23.3，其编码蛋白具有磷酸酶活性，对调控细胞凋亡和细胞增殖起重要作用。此基因可参与多种基因通路：①FAK通路：PTEN蛋白通过使FAK去磷酸化，使其下游调控信号P130CAS下调，从而抑制细胞增殖。②PIP3通路：PTEN蛋白引起PIP3脱磷酸化，使AKT活性降低促进细胞凋亡。③MAPK通路：PTEN蛋白可以抑制蛋白激酶MAPK的活性，调控细胞周期和细胞转化。④细胞周期蛋白通路：PTEN蛋白也可作用于RB通路，与CDK结合使RB蛋白去磷酸化，抑制细胞增殖。
有关PTEN基因与垂体腺瘤的报道虽少，但其作用不容忽视，ZHANG等对50例无功能型垂体腺瘤研究发现，大部分肿瘤存在PTEN基因突变和缺失，且其蛋白表达缺失在侵袭性垂体腺瘤更明显。这说明PTEN基因失活还与垂体腺瘤的侵袭性有一定的相关性。PTEN基因作为抑癌基因参与垂体腺瘤的发生，但能否作为一项用于判断垂体腺瘤预后的指标，还有待进一步研究。
1.8抑癌基因AIP AIP基因位于11q13，包括6个外显子，编码蛋白由330个氨基酸组成，其蛋白C末端形成3个三角形的四肽结构域，在蛋白聚集、细胞潜能激活及细胞核受体稳定等方面发挥一定作用。目前，其在垂体腺瘤作用机制的研究备受关注。有文献研究表明：AIP胚系基因突变与20%~30%家族单纯性垂体腺瘤（familial isolated pituitary adenoma，FIPA）和少部分散发性垂体腺瘤密切相关。FIPA为一类常染色体显性遗传病，包括生长激素腺瘤、泌乳素腺瘤和二者混合型腺瘤，分别属于不同家系，多以儿童时期发病为主。
与FIPA发病相关的AIP作用因素包括芳香烃受体（arylhydrocarbon receptor，AHR）、G蛋白、磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）和存活素。近年研究表明：AIP的C端可与AHR、热休克蛋白90和P23结合形成复合物，将AHR稳定在细胞质中，以保证细胞的正常分化和转移。cAMP作为细胞信号通路中的第二信使，参与细胞增殖。正常细胞中AIP可以抑制PDE亚型活性，降低cAMP活性，从而抑制细胞增殖，AIP基因突变导致AIP蛋白与PDE亚型的结合体功能丧失，cAMP水平增加，细胞增殖不受控制。
DALY等研究发现：AIP基因突变所致的垂体腺瘤多为生长激素大腺瘤，且存在对周围正常组织广泛浸润的表现；因此，认为AIP基因突变和杂合性缺失还与肿瘤的侵袭性有关。
2.总结与展望 综上所述：垂体腺瘤相关抑癌基因种类繁多，作用机制不甚相同，其中基因突变和基因表观遗传学异常为主要的作用方向。随着分子生物学研究的不断进展，有望探索出更新和更深层次的机制，从而为人类肿瘤学发展做出贡献。 |
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