凋亡抑制蛋白c—IAP1和Caspase—3在喉癌中表達的研究

陳娟+李兵

摘 要：喉癌是耳鼻咽喉外科常見的腫瘤之一，其逐年增加的發病率和死亡率嚴重威脅著患者的健康，其中以鱗狀細胞癌（約90%）為主，其次是腺癌。凋亡抑制蛋白c-IAP1和天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶3的表達與喉癌的發展變化關系密切。本文將凋亡抑制蛋白c-IAP1和Caspase-3在喉癌中的表達作用進行了系統綜述。

關鍵詞：喉癌；c-IAP1；Caspase-3；表達作用

中圖分類號：R739.65 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.02.13

文章編號：1006-1959（2018）02-0037-03

Abstract：Laryngeal cancer is one of the common tumors of otolaryngology.Its increasing incidence and mortality threaten the health of patients. Squamous cell carcinoma（about 90%），followed by adenocarcinoma.The expression of C-IAP1 and caspase-3 are closely related to the development of laryngeal carcinoma.In this paper，the expression of apoptosis-inhibiting protein c-IAP1 and Caspase-3 in laryngeal carcinoma were systematically reviewed.

Key words：Laryngeal carcinoma；c-IAP1；Caspase-3；Role of expression

喉癌（laryngeal carcinoma）是耳鼻咽喉外科常見的惡性腫瘤，正常上皮由增生開始發展為惡性腫瘤，一般要經過一個量變到質變的過程，即由正常上皮→不典型增生→原位癌，其中包括一個癌前病變階段。其患病率占全身惡性腫瘤的6%～8%，約占耳鼻咽喉惡性腫瘤的8.0%～35.0%，其中最常見的是鱗狀細胞癌，其發生發展受多種因素的影響，目前主要發現與生活方式、工作環境、電離輻射等有關，這些因素均會導致喉癌的發病率增高。喉癌的發生除了受多種外界因素的影響，其本質是細胞增殖和凋亡之間的平衡被打破，引起了細胞凋亡發生紊亂。在這過程中c-IAP1（inhibitor of apoptosis proteins-1，c-IAP1）和Caspase-3（cysteinyl aspartate-specific proteinase 3，Caspase-3）發揮著重要的作用。c-IAP1是近年來新發現的哺乳動物凋亡蛋白抑制因子，為凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）中的一個重要成員，含有 3 個桿狀病毒 IAP 重復子（BIR）結構域，一個環指結構域和半胱天冬酶募集域凋亡抑制蛋白家族IPAs（inhibitor of apoptosis proteins）是一類抑制細胞增殖相關因子，主要通過信號傳導通路、細胞周期和細胞凋亡等方面來調控細胞的凋亡[1]，與腫瘤發生密切相關的共八種：c-IAP1、c-IAP2、NAIP、X-IAP、Survivin、Livin、ILP-1、BRUCE[2]，c-IAP1就是是其中重要的一個，同時，c-IAP1通過半胱天冬酶寡集域結構域與腫瘤壞死因子受體相關因子相互作用，抑制凋亡的發生[3]。Caspase家族同樣是導致細胞凋亡的一類蛋白水解酶，可作用于天冬氨酸殘基而被激活，從而引起水解反應，降解細胞的蛋白，最終導致細胞凋亡[4]。目前部分學者認為半胱氨酸蛋白酶是引起細胞解體的蛋白酶之一，處于調節細胞凋亡的核心地位[5]；其中Caspase-3是被認為是調控凋亡最關鍵蛋白酶之一，故Caspase-3的表達過低或無表達均可能是引起腫瘤發生[6-7]。c-IAP1蛋白和Caspase-3同時參與喉癌的發生和發展，c-IAP1阻斷細胞凋亡的機制是作用于細胞凋亡過程中的終末效應酶Caspase-3[8]。

1 c-IAP1的化學結構、作用機制及與喉癌的關系

凋亡抑制蛋白（c-IAP1）在多種腫瘤中發現均有明顯的高表達，特別是喉癌、膀胱癌等。細胞核中的凋亡抑制蛋白的過表達與腫瘤的分期分級及其復發均有很大的關系，是評估腫瘤患者預后的一個重要因素。c-IAP的化學結構是N端擁有3個桿狀病毒IAP重復序列，C端包含或不包含一個指環結構，c-IAP1通過CARD結構域與相應蛋白形成寡聚體，抑制caspase酶的活性，從而調節細胞凋亡，借助指環結構發揮泛素連接酶的功能，調節轉錄因子蛋白的作用，調節細胞活性[9-10]。還有學者研究表明cIAP-1通過BIR與procaspase-9 結合且抑制激活，導致在caspase 級聯反應的開始就阻斷凋亡[11]。c-IAP1還可以通過半胱天冬酶寡集域結構域和腫瘤壞死因子受體作用，實現抑制凋亡的發生[12]。c-IAP1在細胞周期的S期可以觀察到對DNA損傷，IAP靶向分子在腫瘤細胞中克服轉錄因子活性的能力。c-IAP1是一種人體大量存在的胞質蛋白，目前的研究表明與腫瘤的發生發展有關，主要包括白血病、淋巴瘤、肺癌、卵巢癌、腎細胞癌、黏膜和色素瘤、腺樣囊性癌等腫瘤[13]，凋亡抑制蛋白的過度表達可以防止促凋亡的刺激。 IAPs（c-IAP1，c-IAP2，XIAP和Survivin）在卵巢子宮內膜瘤的人中異位子宮內膜基質細胞（ESC）中均有表達。同時人體異位子宮內膜組織中的c-IAP1和蛋白表達水平高于非特異性子宮內膜組織，且在小鼠模型的子宮內膜實驗中得到驗證。既往有學者發現c-IAP1蛋白在食管癌組織細胞質中表達率明顯增高，經藥物處理后， Smac介導了c-IAP1的降解，導致了食管癌細胞對化療藥物的敏感性大大增加[14]。同時，c-IAP1 蛋白表達與甲狀腺腺瘤的發生發張有明顯的關系，低分化甲狀腺癌中的陽性表達強度明顯強于高分化癌，c-IAP1 在腫瘤的發生發展中有重要推動作用，減弱腫瘤細胞的增殖，在將來有可能成為治療惡性腫瘤的一種新的思路[15]。在喉癌組織中，c-IAP1 蛋白表達明顯低于癌旁正常喉黏膜組織，表明c-IAP1在喉癌的發展過程中起抑制作用[16]。同時對于臨床未發現轉移的喉癌患者如果出現大量c-IAP1的表達，則需要考慮頸部淋巴結轉移可能，手術是需要對頸部淋巴結進行清掃[17]。endprint

2 Caspase-3的化學結構、作用機制及與喉磷癌的關系

Caspase是具有特異天冬氨酸的半胱氨酸蛋白酶，在細胞凋亡過程中處于核心地位，與氨基酸序列、結構均相似，以無活性的酶原存在于細跑中，由3部分組成，分別是一個N端前域和一大一小兩個亞基，當酶原被激活后，大小亞基解離重新組裝成四聚體的活性酶，Caspase在這過程中如果被激活，將會表現出級聯放大，主要原因是Caspase具有自我活化和激活的功能[18]。在Caspase家族中，Caspase 3是調控細胞凋亡的關鍵蛋白酶之一，被認為是Caspase 9的效應器[19]，處于凋亡有序級聯反應的終端，即最終的效應型家族成員，因其具有Caspase蛋白共性，如果被激活，細胞凋亡將不可避免，故有學者將Caspase- 3稱為“死亡蛋白酶”，Caspase-3是細胞凋亡蛋白酶級聯反應的關鍵步驟。正常情況下，Caspase-3以無活性的酶原存在于細胞液中，如果一旦有細胞凋亡信號的出現將導致Caspase-3發生裂解而被活化。Caspase-3位于caspase級聯反應的下游，正常情況下參與細胞分化、趨化因子的產生、組織再生與重建等、神經功能的調節、神經元的再生和腫瘤放療后的再增殖等過程。Caspase-3 對細胞凋亡所起的調控主要表現在一下幾個方面：①打破細胞內環境平衡及細胞自身修復功能；②細胞周期停止；③細胞自身的瓦解；④使細胞脫離生存所需要的環境。Caspase-3 蛋白是細胞凋亡有序級聯反應過程中關鍵的終末途徑，故將稱其為細胞凋亡過程中最終執行官[20]。吳運生[20]等研究發現在腺瘤和腺癌腫瘤細胞中 Caspase-3 的表達明顯低于正常細胞中的表達，且表現出Caspase-3的表達程度與惡性腫瘤的惡性程度呈負相關，表明Caspase-3在細胞凋亡過程中的關鍵作用。目前的研究表明Caspase-3表達水平與多種疾病發生相關，不僅僅是腫瘤，如短暫性腦缺血后。在化療藥物作用下，上調caspase-3可增強藥物對腫瘤細胞的敏感性。Caspase-3對抗細胞凋亡起負向調節作用，在喉癌、癌旁組織中表達強度均呈上升趨勢，Caspase-3的表達強度還與臨床分期、淋巴結轉移及病理分級有關；而與臨床分型、腫瘤大小、吸煙量、年齡和性別無關。

在腫瘤細胞中，細胞色素C等多種因素的缺失，導致Caspase-3無法被活化，抑制了細胞的凋亡，腫瘤細胞的凋亡減少，無限制的增殖增加，引起了腫瘤的發生。孟凡生[21]發現，喉癌的發生可能與在喉癌組織中 Caspase-3蛋白的低表達和聲帶息肉組織中Caspase-3 蛋白的高表達可能有關，表明Caspase-3低表達或者不表達可能導致細胞正常凋亡減少，從而促使腫瘤發生發展。在對乳腺癌、肝癌、胃癌等多種惡性腫瘤的研究發現，Caspase-3 蛋白表達下降可能與腫瘤組織的出現高轉移潛力，甚至出現遠處轉移、復發及預后不良等有關。杜錦朵等[22]在喉癌患者術后切緣組織中發現Caspase-3 的表達率隨腫瘤復發增快而依次降低，提示喉癌組織Caspase-3的表達高的患者可能該喉癌組織分化程度更高、惡性程度低、腫瘤細胞增殖弱，結果是這類喉癌患者預后相比Caspase-3低表達更好。還有其他因素導致Caspase-3的活性降低，例如喉癌組織在生長過程中隨著腫瘤侵襲的范圍的不斷的擴大，會造成周圍組織缺血缺氧壞死，從而產生腫瘤炎性改變，產生大量自由基，引起細胞內炎性因子明顯增加，引起血管內皮細胞的破壞及痙攣，進而出現低灌注，從而誘導bFGF表達增高，促進內皮細胞分裂增殖，即可促進組織內毛細血管快速增生，又可抑制Caspase-3的表達，抑制腫瘤細胞凋亡作用，導致細快速增殖。

3 結論

目前我國喉癌的治療包括手術、放療、化療、免疫治療等，在選擇治療方案時需從多方面綜合考慮，如患者的年齡，身體狀況，腫瘤分型、侵襲范圍等。主要以手術治療為主，全喉切除術與選擇性部分喉切除術具有相同的臨床預后和轉歸，在盡可能切除腫瘤和保留部分喉功能的基礎上，重建喉功能和減少復發是治療的目標之一。

c-IAP1蛋白對喉癌細胞凋亡有抑制作用，從而促使腫瘤細胞異常增殖，加速疾病的發展，有效的抑制c-IAP1蛋白的活性，未來可能成為喉癌治療的新方法。Caspase-3的表達減少或者不表達將會引起喉癌腫瘤細胞的凋亡減少，導致腫瘤細胞增殖，加速了喉癌的浸潤和轉移。通過增強Caspase-3在細胞凋亡中的調控作用，有助于為喉癌患者的預防復發、合理有效的治療提供可借鑒的治療放方法，同時增加Caspase-3活性是腫瘤細胞凋亡加速的作用，將會有利于喉癌患者的治療，Caspase-3可能成為喉癌病情進展、轉移及預后評估的一個重要參考指標，成為新的喉癌治療新靶點。

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收稿日期：2017-8-14；修回日期：2017-9-13

編輯/成森endprint