c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌組織中的研究進展

楊 靜，石曉虹，程 玉，王明娟，齊潔敏

（承德醫學院病理學教研室，河北承德 067000）

綜述講座

c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌組織中的研究進展

楊 靜，石曉虹，程 玉，王明娟，齊潔敏△

（承德醫學院病理學教研室，河北承德 067000）

胃癌；c-IAP1；c-IAP2；Beclin-1；細胞凋亡

胃癌是嚴重威脅人類健康的一種常見的惡性腫瘤，迄今為止，其病因和發病機制尚完全明確。眾多研究表明，它的發生和發展是多因素、多步驟的復雜過程。逃避細胞死亡是惡性腫瘤發生的一種重要機制，也是當前腫瘤治療過程中的關鍵阻力[1]。細胞凋亡和自噬性細胞死亡是程序性細胞死亡的兩種重要形式[2]，近年來成為腫瘤研究中的熱點和重點。c-IAP1、c-IAP2是人類凋亡抑制蛋白IAPs（inhibitor of apoptotic proteins）家族中的兩個重要成員，廣泛表達于多種惡性腫瘤細胞中。Beclin-1是存在于哺乳動物體內的一種自噬基因，它是自噬過程的關鍵調節因子，研究發現其在很多腫瘤中表達下調，并影響腫瘤的生長和分化，參與腫瘤的浸潤和轉移及調控腫瘤化療的耐藥性。c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在惡性腫瘤的發生發展過程中起著重要的作用。 本文就 c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌中的研究作以下綜述。

1 IAPs家族

IAPs是Croo等[3]在桿狀病毒中發現的，現已研究的人類IAPs家族成員有以下八種[4]：神經元凋亡抑制蛋白(NIAP)、細胞凋亡抑制蛋白-1(c-IAP1)、細胞凋亡抑制蛋白-2(c-

IAP2)、X染色體連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)、生存素(Survivin)、泛素結合BIR結構域酶(Apollon)、黑色素瘤凋亡抑制蛋白(ML-IAP)、凋亡抑制蛋白-2(ILP2)。IAPs家族成員均含有重復的桿狀病毒BIR結構域，而有些IAPs家族蛋白（如c-IAP1、c-IAP2、XIAP和ML-IAP） 還有一個環指結構域（Ring)，這些包含Ring結構域的凋亡抑制蛋白具有E3泛素連接酶的功能，在細胞生存和信號轉導通路中的作用越來越重要[5]。除了有BIR和Ring結構域以外，c-IAP1、c-IAP2、XIAP和ILP-2還包含一個位于中心的泛素相關結構域(UBA)[6]。此外，c-IAP1、c-IAP2還有其它結構域，如caspase募集域(Card)，Apollon的泛素結合結構域(UBC)，survivin的卷曲螺旋結構域，NAIP的核苷酸結合和齊聚功能域，以及富含亮氨酸重復域(LRR)[7]。細胞凋亡的兩條主要信號轉導途徑是：內源性途徑（線粒體途徑）和外源性途徑（死亡受體途徑）[8]。凋亡抑制蛋白家族(IAPs)通過其特有的結構域在調控細胞凋亡中起著非常重要的作用。

2 c-IAP1、c-IAP2與胃癌

2.1 c-IAP1、c-IAP2的分子結構 人的c-IAP1和c-IAP2基因均定位于11q22-23處[9]，c-IAP1基因編碼含604個氨基酸的蛋白質，c-IAP2基因編碼含618個氨基酸的蛋白質。c-IAP1和c-IAP2中含有3個桿狀病毒IAP重復的BIR結構域，一個環指結構域(Ring)，一個位于中心的泛素相關結構域(UBA)和一個半胱氨酸蛋白酶募集域(Card)。其中BIR結構域是凋亡抑制蛋白家族IAPs的特征性結構域，在c-IAP1和c-IAP2基因的氨基端，是由70個氨基酸組成的重復序列。Card結構域是c-IAP1和c-IAP2的特有結構域， 通過此結構域，c-IAP1和c-IAP2與腫瘤壞死因子受體相關復合物相互作用而抑制細胞凋亡。

2.2 c-IAP1、c-IAP2的生物學功能 細胞凋亡是由基因控制的細胞的主動性死亡過程，又稱為Ⅰ型程序性細胞死亡，其中最為關鍵的一步就是caspase的激活。正常情況下，caspase以無活性的酶原形式存在于細胞中。當接受凋亡刺激時，caspase被激活，進而促進細胞凋亡。外源性細胞凋亡途徑中，死亡受體與死亡配體相結合后，通過與死亡結構域相關蛋白結合形成死亡誘導復合物，激活caspase -8的前體?；罨腸aspase-8一方面可以激活下游的caspase -3和其它caspase家族成員，進而促進細胞凋亡；另一方面，還能切割胞質中的BID為tBID，誘導線粒體外膜通透性增加，促進細胞色素C從線粒體釋放到胞漿中[10]。c-IAP1、c-IAP2可通過其特有的Card結構域與腫瘤壞死因子受體相關因子TNFR1(TNRF-associated factor 1)結合，使得外源性凋亡途徑中一個重要蛋白酶RIP1（receptorinteracting protein 1）泛素化，阻斷死亡誘導復合物的形成，使caspase-8的激活受阻，進而阻斷凋亡通路下游caspase -3、caspase-6、caspase-7的激活，抑制細胞凋亡[11]。內源性細胞凋亡途徑中，細胞遭受各種刺激，導致線粒體外膜通透性增加，促使細胞色素C從線粒體釋放入胞漿，在凋亡相關因子1（Apaf-1）、dATP的參與下，與caspase-9酶原結合形成凋亡小體，caspase-9發生剪切活化。被激活的caspase-9能進一步激活caspase-3、caspase-6、caspase-7，從而啟動caspase級聯反應，引起細胞凋亡[12]。c-IAP1、c-IAP2羧基末端的ring結構域有E3泛素連接酶活性，當受到凋亡信號刺激時，不僅能使自身泛素化降解，而且能促進caspase -3、caspase-7的泛素化降解，從而抑制細胞凋亡[13]。有研究表明，c-IAP1、c-IAP2可通過BIR結構域直接抑制caspase -3、caspse-7、caspase-9及caspase-9前體的活性，從而阻斷caspase級聯反應，實現對細胞凋亡的抑制[14]。Eckelman等[15]發現，IAPs家族的大部分成員（包括c-IAP1、c-IAP2等）可以通過BIR結構域與caspase進行結合，但是不能直接抑制caspase的活性。

c-IAP1、c-IAP2除了通過抑制caspase系統的激活來抑制細胞凋亡之外，還可通過激活轉錄因子NF-κB途徑來抑制細胞凋亡[16]。正常情況下，NF-κB以二聚體的形式存在于胞質中，并與其抑制劑IκB（inhibitor of NF-κB）結合，防止其激活。當c-IAP1、c-IAP2與TRAF結合時，能誘導并激活NF-κB的蛋白激酶IKKβ，蛋白激酶IKKβ可以使IκB降解，進而激活NF-κB信號通路。NF-κB信號通路激活后，可以正反饋調節c-IAP1、c-IAP2的表達，導致c-IAP1、c-IAP2表達升高，從而引起caspase激活受阻，使得細胞凋亡受抑[17]。

2.3 c-IAP1、c-IAP2在胃癌和其它惡性腫瘤中的表達 Tamn等[18]在對人類60種癌細胞株的研究中發現，c-IAP1在60種癌細胞株中均有表達，但c-IAP1在癌細胞株中的表達水平不同，c-IAP2在癌細胞株中的表達很局限，c-IAP2 mRNA在腎癌細胞株中廣泛表達，而在卵巢、乳腺癌細胞株中幾乎不表達。同時還發現，c-IAP1、c-IAP2在mRNA和蛋白水平上表達存在差異性。畢民平等[19]發現，肝癌組織中c-IAP2蛋白和mRNA的表達顯著高于正常肝組織，且與肝癌組織的分化程度、臨床分期、有無淋巴結轉移有關(P＜0.05)。朱明玥等[20]發現，c-IAP1在宮頸癌中表達上調，且與宮頸癌的臨床分期、淋巴結轉移、腫瘤直徑、肌層浸潤有顯著正相關性。王艷等[21]發現，c-IAP1、c-IAP2在急性白血病患者中過度表達，且二者與急性白血病的預后密切相關。

細胞凋亡受抑制是惡性腫瘤發生的一個重要機制，c-IAP1、c-IAP2在多種惡性腫瘤中存在高表達，但c-IAP1、c-IAP2在惡性腫瘤發生發展中的作用機制存在爭議，且c-IAP1、c-IAP2在胃癌中的研究，國內尚未見報道。因此，有必要對c-IAP1、c-IAP2進一步研究，探討其在胃癌發生發展中的可能機制。

3 Beclin-1與胃癌

3.1 Beclin-1的分子結構 Beclin-1是Liang等發現的一種分子量為60kDa的卷曲蛋白質，廣泛表達于人類組織，它是自噬相關蛋白家族中的重要成員[22]。Beclin-1基因也稱為BECN1基因，是哺乳動物參與自噬的一種特異性基因，定位于人類染色體17q21[23]。Beclin-1蛋白含有BH3、中央卷曲螺旋區、進化保守區三個結構域。Beclin-1既可以參與自噬體的形成，又可通過調節自噬活性促進腫瘤的發生、發展[24]。在對許多腫瘤的研究中發現，Beclin-1表達下調或缺失，因此，它又被認為是一種抑癌基因。

3.2 Beclin-1的生物學功能 自噬是細胞在營養物質缺乏、缺氧等應激條件下，自噬溶酶體降解胞質內大分子物質、長半衰期蛋白質、衰老和受損細胞器的過程[25]。正常狀態下，自噬水平比較低，對于細胞維持正常的穩態具有重要作用。自噬作用引起的細胞死亡又稱為“自噬性細胞死亡”，是不依賴caspase的Ⅱ型程序性細胞死亡[26]。Beclin-1調節自噬起始囊泡的形成，是自噬過程中不可缺少的基因。自噬過程中，自噬空泡的形成和空泡傳送至溶酶體需要三磷酸肌醇蛋白激酶(PI3K)，Beclin-1能與PI3K形成復合物，進而促進細胞自噬的發生[27]。研究發現，Bcl-2家族中的抗凋亡蛋白成員Bcl-2、Bcl-xL和Mcl-l等含有BH3受體區域可與Beclin-1蛋白直接結合，抑制細胞自噬[28]。Beclin-1還可通過與抗紫外線相關基因的產物蛋白（UVRAG）形成復合體，能促進自噬體的成熟。

3.3 Beclin-1在胃癌和其他惡性腫瘤中的表達 Ding等[29]發現，通過構建的RNA質粒導入SGC7901細胞中沉默Beclin -1基因，腫瘤細胞增殖和血管生成擬態的形成受到抑制，提示自噬有助于腫瘤細胞的增殖和血管生成擬態的形成。Russell等[30]發現，Beclin-1基因在胃癌中的表達存在雜合性缺失，且與胃癌的組織分化程度、TNM分期、淋巴結轉移等相關，組織分化程度越低、TNM分期越高，有淋巴結轉移的Beclin-1蛋白的表達越低。Yu等[31]發現，Beclin-1 mRNA在胃癌組織中的表達高于正常胃黏膜組織，Beclin-1低表達與淋巴結轉移和組織分化程度相關，可作為胃癌獨立的預后因素。Furuya等[32]發現，Beclin-1 mRNA和蛋白在胃癌組織中表達下調，表明Beclin-1可能負調控胃癌的發生和發展。

Yang等[33]發現，Beclin-1在大腸癌中高表達，且與患者的性別、組織學分級、臨床分期顯著相關(P＜0.05)，Beclin -1可作為大腸癌患者獨立的預后因素。Won等[34]發現，Beclin -1在肺癌中的表達顯著下調，且與腫瘤的大小和腫瘤的分期呈負相關。Giatromanolaki等[35]發現，Beclin-1在子宮內膜癌中高表達，且與高腫瘤分級、高肌層浸潤有關，Beclin-1不能作為子宮內膜癌患者獨立的預后因素。Miracco等[36]發現，Beclin-1 mRNA和蛋白在原發性腦腫瘤組織中表達明顯下調。Kabeya等[37]提出，在腫瘤發展的晚期階段，腫瘤細胞可能通過利用自噬在低血管環境中生長。

自噬在癌癥中的作用仍然是一個有爭議的問題，有些研究者認為自噬可以抑制腫瘤的發生和發展，而其他研究者認為自噬可以促進腫瘤的發生和發展[38]。由于自噬與腫瘤的發生存在雙重關系，因此，其在惡性腫瘤中的表達及其作用機制還有待于進一步研究。

4 小結與展望

細胞凋亡是程序性細胞死亡的一種重要形式，對維持機體正常生理平衡有著重要作用。c-IAP1、c-IAP2是IAPs

家族中的兩個重要成員，在多種惡性腫瘤中存在高表達，其通過抑制細胞凋亡在腫瘤的發生發展中扮演重要的角色。Beclin-1是新發現的自噬相關基因，其主導的自噬性細胞死亡對于機體維持正常的功能具有重要作用，但它在腫瘤發生中的作用尚未完全明確。目前,國內關于c-IAP1、c-IAP2在胃癌中的研究尚未見報道，Beclin-1在胃癌中的表達情況存在爭議， 深入研究c-IAP1、c-IAP2和Beclin-1在胃癌中的表達，探討其在胃癌中的作用機制及其與胃癌發生發展的關系，將有助于胃癌的早期診斷和預后的判斷，有可能為胃癌的臨床靶向治療提供新的思路。

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