【关键词】PTEN；消化道肿瘤；进展 doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2012.10.102 PTEN基因是一种新的抑癌基因，是近年来基因研究的热门基因之一。PTEN具有双重磷脂酶特异性，介导多种信号转导通路，调控细胞的正常周期和诱导细胞凋亡，PTEN基因在多种进展期恶性肿瘤组织中存在着不同程度的突变或丢失[1]。近年来，一些研究已经证实PTEN基因的表达水平与多数消化系统肿瘤的发生、发展及预后存在相关性。但其精确作用点、作用机制以及在消化系统肿瘤发生中的重要性等，均有待于进一步阐明。现就国内外对PTEN基因在消化系统肿瘤中的研究进展作一综述。
1PTEN的结构
该基因定位于人类染色体10q23.3，全长约200 kb，有9个外显子和8个内含子，mRNA的长度为5.5 kb。PTEN属于蛋白酪氨酸磷酸酶，是一个双特异性蛋白磷酸酶，它有N端磷酸酶结构域、C2结构域和C端尾区。启动子位于第805位核苷酸，其上游与KOZAK序列一致。第5个外显子编码123-132位氨基酸残基为蛋白质酪氨酸磷酸酶(PTP)和丝氨酸/苏氨酸催化区。PTEN蛋白的N端不仅有一段与细胞骨架蛋白和辅助蛋白高度同源序列，还存在具有高度保守的磷酸酶基因家族的催化结构域，使其具备了肿瘤抑制特性。C2结构域介导蛋白质和脂类的结合及蛋白质的定位，可使PTEN与细胞膜磷脂及质膜的结合。尾区的PDZ结构可增强磷酸酶活性和信号通路的转导效率[2]。PDZ结构域结合模体有利于PTEN的定位，对于选择性识别蛋白调节子非常重要。
2PTEN的功能
PTEN基因在维持正常的物质代谢和内环境自稳态及细胞的多种生命活动中具有重要的功能，参与细胞的生长、聚集、粘附、迁移及凋亡以及血管的生成，虽然确切机制尚未完全，但它调控的信号通路在多种肿瘤中的影响已有许多报道。(1)负性调控PI3K/AKT信号通路。当PTEN表达下调或缺失时，PI3K(三磷脂酰肌醇激酶)可以使其下游的PIP2磷酸化转化成PIP3，从而使PIP3激活。PIP3活化后，进而激活AKT丝氨酸/苏氨酸磷酸激酶，而AKT参与了细胞的凋亡过程，具有抗凋亡作用。PI3K/AKT是目前认为的最重要的细胞信号通路，能够激活生存信号，使细胞具有永生性。而PTEN具有脂质磷酸酶活性，具有脱磷酸作用，降低PIP3水平，从而也阻断了PI3K/AKT通路；(2)PTEN抑制FAK/P130C和MAPK信号通路。FAK(聚集黏附激酶)是整合素通路的枢纽，FAK的激活导致相关激酶或信号通路的活化。FAK下游的靶分子在细胞非锚定性生长和肿瘤形成中至关重要。PTEN直接抑制FAK/P130C磷酸化，负调控整合素信号的转导，抑制肿瘤的增殖、黏附、侵袭、转移和扩散，但磷酸酶功能域失活的PTEN丧失此功能[3]。同时有研究发现，PTEN抑制调控细胞增殖与分化的另一关键通路――有丝分裂原激活的蛋白激酶级联，其机制为PTEN使ShC脱磷酸，抑制Grb2，下调MAPK通路；使PIP3脱磷酸，抑制MAPK通路的关键分子Cabl移位激活；使IRS-1脱磷酸，抑制IRS-l-Grb2-Sos复合物形成，从而抑制MAPK激活[4]；(3)PTEN影响NF-kB/IB信号通路。刺激信号使NF-kB-IkB复合物释放，进入细胞核，调节其转录。PTEN直接阻断细胞因子诱发的NF-kB激活。作为IkB激酶拮抗剂，PTEN减少lkB降解，使NF-kB牢固结合于NF-kB-IkB复合物，负调控NF-kB通路引起的肿瘤细胞增殖和凋亡逃逸；(4)PTEN/P53/MDM2信号通路原癌蛋白MDM2被鉴定为PTEN/PI3K/AKT的下游分子，PTEN可以抑制AKT磷酸化，从而AKT不能从细胞浆进入细胞核，进而MDM2与P53蛋白相互结合受抑，最终抑制P53转录激活[5]。同时，PTEN启动子上有P53的结合位点，P53又能从转录水平调节PTEN表达。因此，PTEN、MDM2与P53形成了相互作用通路，相互协调之间的作用与功能。
3PTEN与消化系统肿瘤的关系
3.1PTEN与食管癌研究PTEN蛋白在食管癌中的表达，探讨PTEN与食管癌的发生发展之间的关系。食管癌组织中PTEN蛋白的阳性表达率为65%，显著低于癌旁正常食管上皮组织94%的阳性率。且PTEN蛋白的表达和肿瘤的分化程度、浸润深度、TNM分期相关。其在食管癌高、中、低分化组中逐渐降低，随着癌的浸润程度的加深，其阳性率也逐渐降低。有淋巴转移者要明显低于无淋巴转移者[6]。这与上皮-间质转化(EMT)有关，上皮细胞变得类似于成纤维细胞，并具有移动能力的一种形态学改变。EMT也是肿瘤浸润、转移的一个非常重要的机制。可以通过抑制PI3K/PTEN/PKB/AKT信号通路而抑制肿瘤生长、侵袭和转移[7]。还有一种血管抑制机制。食管癌肿瘤是典型的血管依赖性病变，其发展过程中必然有血管的快速增殖及新生血管的形成。因此，肿瘤的侵袭和转移与肿瘤性血管生成关系密切。研究表明，常血管生成需要PIP3K/AKT信号途径，当VEGF与其受体结合，会激活PIP3K，使之激活信使前体PIP2磷酸化生成P1。PIP3通过PKB/AKT信号通路作用下游靶蛋白，促进VEGF的合成，进而促进血管的形成，而抑癌基因PTEN可以直接使PIP3的D3位去磷酸化，继而降低PKB/AKT的磷酸化水平，拮抗下游通路的转导，拮抗PIP3K/AKT信号途径，抑制VEGF的表达，抑制血管生成。
3.2PTEN与肝癌在采用RT-PCR法研究肝癌中PTEN基因mRNA和蛋白表达时发现，其在癌组织中的表达显著低于非肿瘤组织。基因可能因缺失或突变而失活，从而失去对癌细胞的抑制。抑癌基因PTEN对肝癌细胞生长抑制作用可能是通过对pAkt-NF-KsB信号传导通路调控实现的[8]。当PTEN基因突变或缺失时，丧失对磷脂酰肌醇激酶P13K的拮抗作用，细胞正常的物质代谢、增殖和分化等生理活动紊乱，导致细胞过度增殖，易于发生恶性转化，提示PTEN基因失活在肝癌的发生、进展中可能起一定作用，可使细胞迁移并抑制细胞凋亡[9]。最近研究表明，肝细胞癌(HCC)不仅存在PTEN基因的缺失或失活，而且PTEN的异常表达可能在HCC的发生、发展和肝内转移等生物学行为中发挥作用[10]。
3.3PTEN与胃癌PTEN基因突变常见于人类多种恶性肿瘤，但在胃癌中较低，且所发现的突变多位于非编码区。在编码区的突变率极低。Kong等[11]采用PCR-SSCP-DNA测序技术检测胃癌中PTEN基因的突变情况，仅发现1例PTEN基因突变，而且还位于外显子中，因而推测PTEN基因突变在胃癌的发生发展中不具有重要作用。Oki等一项研究表明，胃癌中PTEN杂合性丢失患者预后明显降低，可能成为胃癌的独立预后指标。PTEN mRNA与蛋白在胃癌组织中表达水平越低，其可能的原因是基因启动区的甲基化导致PTEN的失活，从而失去了对胃癌组织的抑制作用[12]。胃癌组织中PTEN与P53、MDM2这些肿瘤因子表达呈明显负相关，且与患者术后生存率呈正相关。PTEN对P53基因突变有抑制作用，PTEN、P53在胃癌的发生发展中有协同作用。PTEN可阻断MDM2进入细胞核，降解野生型P53蛋白[13]。
3.4PTEN与结肠癌抑癌基因PTEN与结肠癌发生发展与P13K/AKT信号传导通路相关。PTEN是磷酸酶活性的抑癌基因，其蛋白表达产物具有脱磷酸作用，能使PIP3的磷酸脱磷酸形成PIP2，使其丧失信号功能，从而阻断PI3K/AKT信号通路，PI3K和AKT/PKB信号途径是与细胞凋亡有关的通路，导致细胞增殖的抑制和促进细胞凋亡。P-AKT高表达是判断肿瘤预后不良的指标。PTEN基因在还可以通过对结肠癌LoVo细胞而发挥作用。LoVo细胞转染PTEN基因后，其PTEN mRNA的表达强度明显升高。使LoVo细胞转染PTEN基因后其细胞周期主要阻滞在G0/G1期[14]。
3.5PTEN与胰腺癌许逸卿等[15]研究胰腺癌组织中和胰腺良性组织中PTEN的表达，在胰腺癌和胰腺良性疾病组织中，PTEN均主要表达于细胞浆内。搜集50例胰腺癌患者，其中17例高表达，33例低表达；对照组中的30例胰腺良性疾病组织中也均有PTEN表达，其中24例高表达，低表达者仅6例。PTEN通过蛋白磷酸酶活性使纤维粘连蛋白介导的灶性粘连激酶(FAK)磷酸化水平降低而抑制其活性，进而影响细胞与细胞及与细胞外基质的相互作用，负性地调节细胞的黏附，抑制肿瘤细胞浸润和转移[16]。
4小结
PTEN作为一个具有磷酸酶活性的抑癌基因，因其独特的作用途径和在多种人类肿瘤的进展期发生改变而备受关注，但对其认识还有待深入。相信随着对PTEN基因的进一步研究，可为开发新的抗肿瘤药物、基因治疗及临床治疗肿瘤提供新的方向和指导思路。
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(收稿日期：2012-02-13)(本文编辑：李静)