端粒酶、凋亡与肿瘤的关系
作者：潘海乐 曲波 段德生 于维汉
单位：潘海乐 段德生(白求恩医科大学附属第三医院骨科，长春，130021)；曲波(哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科)；于维汉(哈尔滨医科大学克山病研究所)
关键词：
中华骨科杂志001211
近年来，在肿瘤的研究领域，肿瘤组织中端粒酶的活性表达及凋亡功能的失调与肿瘤发生、发展之间的关系已经得到国际医学界的高度重视。无限增殖是肿瘤细胞显著的生物学特性，因此肿瘤被认为是一种“增生性疾病”。但越来越多的研究表明，肿瘤的形成可能与生物体内的另一种重要生命现象——凋亡的功能失调也存在着密切的关系。进而有学者提出，肿瘤的发生可能是肿瘤细胞异常增殖和其凋亡调控功能受到抑制共同发挥作用的结果。通过抑制端粒酶的活性进而控制肿瘤组织的增殖，以及加强肿瘤细胞凋亡的表达，已经成为肿瘤防治研究的热点，一旦在这一方面取得突破，很可能为彻底攻克肿瘤开辟道路。
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一、端粒(telomere)、端粒酶(telomerase)与肿瘤
在真核生物体细胞染色体的末端，有一段串联富G(G-rich)的特殊6-核苷酸重复结构及相关蛋白质，称为端粒。人类端粒的DNA重复序列为5'(TTAGGG)3'，重复范围在20kb左右[1]。端粒在生物进化过程中具有高度保守性和种属特异性，其在染色体末端盘旋、折叠形成四聚体，具有防止染色体端-端融合、DNA降解、染色体缺失等作用，并参与染色体在细胞核内的定位及基因表达调控。端粒被称为细胞有丝分裂的"记时器"，由于DNA聚合酶末端复制问题的存在，伴随着体细胞的每次分裂，端粒的长度都会缩短50～200bp，当端粒缩短至一关键性长度时，细胞基因组的稳定性就会遭到破坏，细胞即停止分裂并退出周期，开始出现衰老(senescence)的表现，这时细胞进入了所谓的M1期(mortalitystage1)，如果不能越过M1期，细胞将最终走向死亡。反之，在某些诸如p53、Rb等抑癌基因发生突变或缺失的情况下，或经病毒整合(如SV40T-抗原)的细胞，可能越过M1期继续分裂，端粒将持续缩短到一个危机点(crisispoint)，此时细胞进入M2期(mortalitystage2)。处于M2期的细胞大多出现染色体的形态异常，双着丝染色体多见，端粒由于过短而失去功能，绝大多数细胞将在这一时期死亡。只有极少数的细胞因为端粒酶的激活，端粒的长度不再缩短并维持在一种动态的平衡，端粒的功能得以恢复，染色体形态也因此重获稳定，细胞逃脱M2期的危机，获得永生化(immortality)。
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端粒长度的维持依赖于端粒酶的激活，虽然早在1985年，美国长岛冷泉港实验室的Greider等[2]即已在四膜虫(tetrahymena)中首先发现端粒酶；至1989年，Morin[3]也在人宫颈癌Hela细胞系中检出端粒酶；但直到1994年，才由Counter等[4]确认端粒酶仅在有腹水转移的卵巢癌中存在阳性表达，而在正常卵巢上皮组织中缺乏，由此端粒酶与肿瘤之间的高度相关性才得到医学界的重视。目前证实，在正常的人体细胞中，除生殖细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、造血干细胞外，绝大多数细胞中的端粒酶均处于失活状态，但在85%的肿瘤组织中，都可以检测到端粒酶的阳性表达。1994年，Kim等[5]利用其建立的TRAP(telomererepeatamplificationprotocol)法先后对来自18种不同人体组织的100个永生细胞株、代表人类12种不同肿瘤组织的101个针吸活检标本、22个正常细胞株和50个癌旁组织标本进行了端粒酶活性的检测，结果发现有98%的永生细胞株、90%的肿瘤活检标本出现了端粒酶的阳性表达，而在正常细胞株和癌旁组织标本中则无端粒酶的阳性表达，从而更加有力地证明了端粒酶的激活在维持细胞永生化，促进恶性肿瘤的发生、发展方面所具有的重要意义。已有的研究结果证明，端粒酶是一种核糖核蛋白体复合物(ribonucleoprotein)，由RNA和蛋白质亚单位两部分组成。端粒酶能够以自身的RNA亚单位作为模板，对蛋白质亚单位中具有逆转录酶(reversetranscriptase,RT)功能的部分进行催化，以逆转录的方式合成染色体端粒DNA的重复序列，从而维持端粒长度的稳定。目前对于端粒酶RNA亚单位及蛋白质亚单位的研究均已经取得了很大进展，而鉴于端粒酶与肿瘤之间的密切关系，针对端粒酶组分及其活性调控机制的抑制剂很可能导致肿瘤防治领域的一场革命。Greider等[6]研究了四膜虫端粒酶的RNA序列，发现它由159个核苷酸组成，并鉴定出该序列43～51位点(5'-CAACCCCAA-3')是四膜虫端粒DNA合成的模板区。人端粒酶的RNA序列在1995年被克隆成功，由450个核苷酸组成，模板区为5'-CUAACCCUAAC-3'。与确定端粒酶RNA序列相比，对其蛋白质组分的研究则要困难得多，这主要是由于在大多数真核细胞中，端粒酶的含量太少不易进行研究。最早克隆成功的是四膜虫的蛋白质亚单位，包括相对分子质量分别为80000(p80)和95000(p95)两个亚基[7]。但随后的研究发现，p80和p95虽然是四膜虫的蛋白质组分，但并不具有RT的催化活性，说明端粒酶的蛋白质组分功能并不相同。有学者认为端粒酶蛋白质组分中不具有RT活性的部分可能参与对端粒酶活性的调控。在对纤毛动物Euplotes的蛋白质亚基p123、p43和酵母菌的蛋白质亚基Est1、Est2p的研究中发现，p123和Est2p均含有6个与RT相同的保守区结构域单元(motif)，两者mRNA的表达程度与端粒酶活性的高低一致，并且Est2p的缺失及其结构域单元中某个氨基酸的错位都会导致端粒长度的短缩，进而细胞呈现衰
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中华骨科杂志2000年12月第20卷第12期ChinJOrthop,December2000,Vol.20,No.12
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老的表现，提示p123和Est2p为具有催化功能的蛋白质亚单位。最近，人类体细胞端粒酶的一种蛋白质亚单位TP1(telomeraseassociatedprotein1)已经被分离成功，并证实是p80的同源物[8]。同时，p123和Est2p在人类的同源序列已经在不同细胞系的cDNA文库中筛选成功，分别被不同发现者命名为hEST2、hTRT(humantelomerasereversetranscriptase)或TP2(telomeraseassociatedprotein2)[9-11]。hEST2/hTRT/TP2长度约为40kb，定位于染色体的5p15.33，含有端粒酶所特有的结构域单元T。其作为端粒酶蛋白质亚单位中具有催化活性部分的其它证据还包括：用编码该基因的载体转染端粒酶阴性的正常人体细胞后，该细胞出现端粒酶阳性、细胞增生活跃和寿命延长的表现[12]。伴随端粒酶自身结构的不断明确，针对端粒酶抑制剂的研究也取得了很大进展。在Feng等[13]的实验中，人Hela细胞株端粒酶RNA结合了与其序列互补的反义RNA后，端粒酶的活性受到抑制，端粒的长度变短，癌细胞死亡。同样以RNA为标靶，Norton等[14]设计了肽核酸(peptidenucleicacids,PNAs)，其肽架重复单位为N-(2-氨乙基)-甘氨酸，在抑制端粒酶活性的序列特异性和选择性方面，都有了较大的提高。Kanazawa等[15]设计的锤头形核酶(hammerheadribozyme,Telo-RZ)，能够特异地对人端粒酶模板区序列进行切割，也具有较好的端粒酶活性抑制作用。目前，针对端粒酶蛋白质催化亚单位的选择性抑制剂还没有被发现，但一些已有的逆转录酶抑制剂对端粒酶活性也有抑制作用，如将3'-叠氮胸甙(3'-azidothymidina，AZT)与Hela细胞共同传代培养，可使端粒的长度缩短[16]。但由于这一类物质的特异性较差，因而在使用上受到限制。
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二、凋亡(apoptosis)与肿瘤
凋亡是细胞的一种死亡形式，于1972年首先由Kerr、Wyllie和Currie确认。凋亡又称为程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)，两者分别是形态学和功能性概念。与细胞坏死(necrosis)不同，凋亡是由相关基因调控完成的细胞主动性死亡的过程(表1)。细胞凋亡现象贯穿于个体生长、发育直至死亡的全部生理过程。在某种程度上，细胞的凋亡与细胞的生长和分化一样，是细胞生命的基本特征之一。
细胞凋亡受多种基因的调控，包括Bcl-2基因、p53基因和c-myc基因。Bcl-2基因是一种抑凋亡基因，全称B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcelllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)基因。最初克隆于滤泡性非霍奇金B细胞淋巴瘤(follicularnon-HodgkinB-celllymphomas)癌细胞染色体易位t(14；18)(q32；q21)的断裂点。Bcl-2基因含有三个外显子(其中一个外显子编码非翻译区)和两个开放阅读框架，编码相对分子质量为26×103的蛋白质。Bcl-2基因抑凋亡的机制目前还不十分清楚，有观点认为，Bcl-2基因家族所共有的BH1和BH2两个同源区域，在不同的外界信号刺激作用下，可以分别形成同分二聚体或异分二聚体，这种二聚反应可以对细胞内有关死亡和存活信息的平衡进行动态调节，从而决定细胞的存亡，这也是不同的Bcl-2家族基因所具有的促凋亡或抑凋亡功能的分子基础。目前研究证实，在多种恶性肿瘤组织中都有Bcl-2的过度表达，对肿瘤的发生、发展和抗药性的形成发挥重要的作用[17]。Jialma等[18]在实验中发现63%的宫颈鳞癌组织中存在Bcl-2基因的异常高表达。Kajiwara等[19]利用基因工程技术建立表达Bcl-2基因的前列腺癌细胞系LNCaP/Bcl-2，发现LNCaP/Bcl-2能够阻止营养缺失情况下凋亡的发生，并使前列腺癌细胞在去血清和雄性激素的培养基中生长。将该细胞系注入裸鼠皮下，肿瘤生长速度明显较Bcl-2阴性的LNCaP注射组快。Miyake等[20]利用膀胱癌细胞系研究了Bcl-2对肿瘤细胞抗药性的影响，发现膀胱癌细胞中Bcl-2的过度表达能够明显增强细胞对化疗药物的耐受性。
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p53基因被认为是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。人类p53基因定位于染色体的17p13.1，由11个外显子组成，是编码393个氨基酸的蛋白质。p53基因有野生型(wildtype)和突变型(mutanttype)两种构型。其中野生型p53基因具有抑癌和促凋亡功能，其蛋白产物能够阻止已出现损伤细胞的DNA复制，并给损伤的DNA提供修复时间。如果DNA的修复不能完成，p53蛋白就会启动凋亡程序，使基因损伤的细胞死亡。因此野生型p53基因的功能失活及促凋亡功能的丧失对肿瘤的发生和形成有重要的作用。用介导野生型p53基因的腺病毒载体转染小鼠黑色素瘤细胞系B16-G3.26及人黑色素瘤细胞系SK-MEL-24后，细胞的生长受到抑制并观察到了凋亡的发生[21]。在肿瘤组织局部注射外源野生型p53基因之后，肿瘤的体积明显缩小[22]。p53基因的促凋亡功能和Bcl-2/bax的比例有关。研究表明，p53基因一方面可以直接下调Bcl-2基因的表达，另一方面可以在转录水平激活bax，bax则通过形成同源二聚体，拮抗Bcl-2基因对凋亡的抑制，使细胞凋亡[23]。
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c-myc基因是一个具有多重功能的原癌基因，与病毒癌基因v-myc同源。c-myc基因具有转录因子活性，其蛋白表达产物主要由羧基端的亮氨酸拉链区(ZIP)、螺旋-环-螺旋区(HLH)、碱性氨基酸区(BR)及氨基端的转录激活区(TAD)组成[24]，这也是c-myc转录因子活性的分子基础。依据外部条件及基因表达水平的不同，c-myc基因具有启动细胞增殖和促进细胞凋亡的双重作用，并能够抑制细胞分化，调节细胞周
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表1细胞凋亡与细胞坏死的区别
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方面 凋亡 坏死 DNA 有控降解，电泳呈梯状条带 降解为散乱碎片 蛋白质 有新的蛋白质合成 无蛋白质合成 核 核仁裂解，染色质边集 核固缩 膜完整性 核膜及细胞器膜完整 早期膜即破裂 细胞体积 细胞变圆、收缩、体积变小 早期肿胀，体积增大 炎症反应 无周围组织炎症反应 有炎症反应 病理特征 凋亡小体 崩解碎片 执行过程 多基因调控，级连反应，复杂 相对简单
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中华骨科杂志2000年12月第20卷第12期ChinJOrthop,December2000,Vol.20,No.12
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期。c-myc基因的低表达可以使细胞的生长受到抑制，而在血清生长因子存在的条件下，c-myc基因的高表达会使细胞进入增殖状态，去血清生长因子后，细胞凋亡[25]。
c-myc、Bcl-2与p53基因三者存在着复杂的联系，它们之间的平衡可能对于肿瘤的走向产生很大的影响。Bcl-2与c-myc基因共同表达可以导致依赖p53基因的细胞凋亡及生长阻滞的减弱；c-myc能够协同Bcl-2基因使细胞朝恶性的表型发展。鉴于端粒酶和凋亡相关基因在肿瘤细胞增殖和凋亡方面所发挥的重要作用，有关它们之间关系的研究也正在开展。Kusumoto等[26]的实验认为外源性wtp53基因能够降低胰腺肿瘤细胞的端粒酶活性。由p53基因突变导致的人乳腺内皮永生细胞中，出现端粒酶的活性表达，但wtp53基因介导的永生细胞凋亡过程则对端粒酶活性没有影响[27]。Mandal等[28]的实验证实Bcl-2基因表达水平的高低对端粒酶的活性有直接的影响。反之，端粒酶的活性增强也可以对肿瘤细胞的凋亡产生抵制作用，端粒酶抑制剂则能够促使细胞凋亡的发生[29]。
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我们从肿瘤细胞的增殖和凋亡两个方面探讨了分子水平肿瘤发生的可能机制及其研究进展情况。抑制肿瘤细胞增殖，纠正肿瘤细胞凋亡调控功能的异常，促进肿瘤细胞凋亡，已经成为肿瘤防治研究的焦点。如取得突破，必将对肿瘤的防治产生深远的影响，并使肿瘤的最终根治成为可能。
参考文献
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4，Counter CM, Hirte HW, Bacchetti S, et al. Telomerase activity in human ovarian carcinoma. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91:2900-2904.
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(收稿日期:2000-02-14), http://www.100md.com
单位：潘海乐 段德生(白求恩医科大学附属第三医院骨科，长春，130021)；曲波(哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科)；于维汉(哈尔滨医科大学克山病研究所)
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中华骨科杂志001211
近年来，在肿瘤的研究领域，肿瘤组织中端粒酶的活性表达及凋亡功能的失调与肿瘤发生、发展之间的关系已经得到国际医学界的高度重视。无限增殖是肿瘤细胞显著的生物学特性，因此肿瘤被认为是一种“增生性疾病”。但越来越多的研究表明，肿瘤的形成可能与生物体内的另一种重要生命现象——凋亡的功能失调也存在着密切的关系。进而有学者提出，肿瘤的发生可能是肿瘤细胞异常增殖和其凋亡调控功能受到抑制共同发挥作用的结果。通过抑制端粒酶的活性进而控制肿瘤组织的增殖，以及加强肿瘤细胞凋亡的表达，已经成为肿瘤防治研究的热点，一旦在这一方面取得突破，很可能为彻底攻克肿瘤开辟道路。
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一、端粒(telomere)、端粒酶(telomerase)与肿瘤
在真核生物体细胞染色体的末端，有一段串联富G(G-rich)的特殊6-核苷酸重复结构及相关蛋白质，称为端粒。人类端粒的DNA重复序列为5'(TTAGGG)3'，重复范围在20kb左右[1]。端粒在生物进化过程中具有高度保守性和种属特异性，其在染色体末端盘旋、折叠形成四聚体，具有防止染色体端-端融合、DNA降解、染色体缺失等作用，并参与染色体在细胞核内的定位及基因表达调控。端粒被称为细胞有丝分裂的"记时器"，由于DNA聚合酶末端复制问题的存在，伴随着体细胞的每次分裂，端粒的长度都会缩短50～200bp，当端粒缩短至一关键性长度时，细胞基因组的稳定性就会遭到破坏，细胞即停止分裂并退出周期，开始出现衰老(senescence)的表现，这时细胞进入了所谓的M1期(mortalitystage1)，如果不能越过M1期，细胞将最终走向死亡。反之，在某些诸如p53、Rb等抑癌基因发生突变或缺失的情况下，或经病毒整合(如SV40T-抗原)的细胞，可能越过M1期继续分裂，端粒将持续缩短到一个危机点(crisispoint)，此时细胞进入M2期(mortalitystage2)。处于M2期的细胞大多出现染色体的形态异常，双着丝染色体多见，端粒由于过短而失去功能，绝大多数细胞将在这一时期死亡。只有极少数的细胞因为端粒酶的激活，端粒的长度不再缩短并维持在一种动态的平衡，端粒的功能得以恢复，染色体形态也因此重获稳定，细胞逃脱M2期的危机，获得永生化(immortality)。
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端粒长度的维持依赖于端粒酶的激活，虽然早在1985年，美国长岛冷泉港实验室的Greider等[2]即已在四膜虫(tetrahymena)中首先发现端粒酶；至1989年，Morin[3]也在人宫颈癌Hela细胞系中检出端粒酶；但直到1994年，才由Counter等[4]确认端粒酶仅在有腹水转移的卵巢癌中存在阳性表达，而在正常卵巢上皮组织中缺乏，由此端粒酶与肿瘤之间的高度相关性才得到医学界的重视。目前证实，在正常的人体细胞中，除生殖细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、造血干细胞外，绝大多数细胞中的端粒酶均处于失活状态，但在85%的肿瘤组织中，都可以检测到端粒酶的阳性表达。1994年，Kim等[5]利用其建立的TRAP(telomererepeatamplificationprotocol)法先后对来自18种不同人体组织的100个永生细胞株、代表人类12种不同肿瘤组织的101个针吸活检标本、22个正常细胞株和50个癌旁组织标本进行了端粒酶活性的检测，结果发现有98%的永生细胞株、90%的肿瘤活检标本出现了端粒酶的阳性表达，而在正常细胞株和癌旁组织标本中则无端粒酶的阳性表达，从而更加有力地证明了端粒酶的激活在维持细胞永生化，促进恶性肿瘤的发生、发展方面所具有的重要意义。已有的研究结果证明，端粒酶是一种核糖核蛋白体复合物(ribonucleoprotein)，由RNA和蛋白质亚单位两部分组成。端粒酶能够以自身的RNA亚单位作为模板，对蛋白质亚单位中具有逆转录酶(reversetranscriptase,RT)功能的部分进行催化，以逆转录的方式合成染色体端粒DNA的重复序列，从而维持端粒长度的稳定。目前对于端粒酶RNA亚单位及蛋白质亚单位的研究均已经取得了很大进展，而鉴于端粒酶与肿瘤之间的密切关系，针对端粒酶组分及其活性调控机制的抑制剂很可能导致肿瘤防治领域的一场革命。Greider等[6]研究了四膜虫端粒酶的RNA序列，发现它由159个核苷酸组成，并鉴定出该序列43～51位点(5'-CAACCCCAA-3')是四膜虫端粒DNA合成的模板区。人端粒酶的RNA序列在1995年被克隆成功，由450个核苷酸组成，模板区为5'-CUAACCCUAAC-3'。与确定端粒酶RNA序列相比，对其蛋白质组分的研究则要困难得多，这主要是由于在大多数真核细胞中，端粒酶的含量太少不易进行研究。最早克隆成功的是四膜虫的蛋白质亚单位，包括相对分子质量分别为80000(p80)和95000(p95)两个亚基[7]。但随后的研究发现，p80和p95虽然是四膜虫的蛋白质组分，但并不具有RT的催化活性，说明端粒酶的蛋白质组分功能并不相同。有学者认为端粒酶蛋白质组分中不具有RT活性的部分可能参与对端粒酶活性的调控。在对纤毛动物Euplotes的蛋白质亚基p123、p43和酵母菌的蛋白质亚基Est1、Est2p的研究中发现，p123和Est2p均含有6个与RT相同的保守区结构域单元(motif)，两者mRNA的表达程度与端粒酶活性的高低一致，并且Est2p的缺失及其结构域单元中某个氨基酸的错位都会导致端粒长度的短缩，进而细胞呈现衰
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中华骨科杂志2000年12月第20卷第12期ChinJOrthop,December2000,Vol.20,No.12
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老的表现，提示p123和Est2p为具有催化功能的蛋白质亚单位。最近，人类体细胞端粒酶的一种蛋白质亚单位TP1(telomeraseassociatedprotein1)已经被分离成功，并证实是p80的同源物[8]。同时，p123和Est2p在人类的同源序列已经在不同细胞系的cDNA文库中筛选成功，分别被不同发现者命名为hEST2、hTRT(humantelomerasereversetranscriptase)或TP2(telomeraseassociatedprotein2)[9-11]。hEST2/hTRT/TP2长度约为40kb，定位于染色体的5p15.33，含有端粒酶所特有的结构域单元T。其作为端粒酶蛋白质亚单位中具有催化活性部分的其它证据还包括：用编码该基因的载体转染端粒酶阴性的正常人体细胞后，该细胞出现端粒酶阳性、细胞增生活跃和寿命延长的表现[12]。伴随端粒酶自身结构的不断明确，针对端粒酶抑制剂的研究也取得了很大进展。在Feng等[13]的实验中，人Hela细胞株端粒酶RNA结合了与其序列互补的反义RNA后，端粒酶的活性受到抑制，端粒的长度变短，癌细胞死亡。同样以RNA为标靶，Norton等[14]设计了肽核酸(peptidenucleicacids,PNAs)，其肽架重复单位为N-(2-氨乙基)-甘氨酸，在抑制端粒酶活性的序列特异性和选择性方面，都有了较大的提高。Kanazawa等[15]设计的锤头形核酶(hammerheadribozyme,Telo-RZ)，能够特异地对人端粒酶模板区序列进行切割，也具有较好的端粒酶活性抑制作用。目前，针对端粒酶蛋白质催化亚单位的选择性抑制剂还没有被发现，但一些已有的逆转录酶抑制剂对端粒酶活性也有抑制作用，如将3'-叠氮胸甙(3'-azidothymidina，AZT)与Hela细胞共同传代培养，可使端粒的长度缩短[16]。但由于这一类物质的特异性较差，因而在使用上受到限制。
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二、凋亡(apoptosis)与肿瘤
凋亡是细胞的一种死亡形式，于1972年首先由Kerr、Wyllie和Currie确认。凋亡又称为程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)，两者分别是形态学和功能性概念。与细胞坏死(necrosis)不同，凋亡是由相关基因调控完成的细胞主动性死亡的过程(表1)。细胞凋亡现象贯穿于个体生长、发育直至死亡的全部生理过程。在某种程度上，细胞的凋亡与细胞的生长和分化一样，是细胞生命的基本特征之一。
细胞凋亡受多种基因的调控，包括Bcl-2基因、p53基因和c-myc基因。Bcl-2基因是一种抑凋亡基因，全称B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcelllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)基因。最初克隆于滤泡性非霍奇金B细胞淋巴瘤(follicularnon-HodgkinB-celllymphomas)癌细胞染色体易位t(14；18)(q32；q21)的断裂点。Bcl-2基因含有三个外显子(其中一个外显子编码非翻译区)和两个开放阅读框架，编码相对分子质量为26×103的蛋白质。Bcl-2基因抑凋亡的机制目前还不十分清楚，有观点认为，Bcl-2基因家族所共有的BH1和BH2两个同源区域，在不同的外界信号刺激作用下，可以分别形成同分二聚体或异分二聚体，这种二聚反应可以对细胞内有关死亡和存活信息的平衡进行动态调节，从而决定细胞的存亡，这也是不同的Bcl-2家族基因所具有的促凋亡或抑凋亡功能的分子基础。目前研究证实，在多种恶性肿瘤组织中都有Bcl-2的过度表达，对肿瘤的发生、发展和抗药性的形成发挥重要的作用[17]。Jialma等[18]在实验中发现63%的宫颈鳞癌组织中存在Bcl-2基因的异常高表达。Kajiwara等[19]利用基因工程技术建立表达Bcl-2基因的前列腺癌细胞系LNCaP/Bcl-2，发现LNCaP/Bcl-2能够阻止营养缺失情况下凋亡的发生，并使前列腺癌细胞在去血清和雄性激素的培养基中生长。将该细胞系注入裸鼠皮下，肿瘤生长速度明显较Bcl-2阴性的LNCaP注射组快。Miyake等[20]利用膀胱癌细胞系研究了Bcl-2对肿瘤细胞抗药性的影响，发现膀胱癌细胞中Bcl-2的过度表达能够明显增强细胞对化疗药物的耐受性。
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p53基因被认为是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。人类p53基因定位于染色体的17p13.1，由11个外显子组成，是编码393个氨基酸的蛋白质。p53基因有野生型(wildtype)和突变型(mutanttype)两种构型。其中野生型p53基因具有抑癌和促凋亡功能，其蛋白产物能够阻止已出现损伤细胞的DNA复制，并给损伤的DNA提供修复时间。如果DNA的修复不能完成，p53蛋白就会启动凋亡程序，使基因损伤的细胞死亡。因此野生型p53基因的功能失活及促凋亡功能的丧失对肿瘤的发生和形成有重要的作用。用介导野生型p53基因的腺病毒载体转染小鼠黑色素瘤细胞系B16-G3.26及人黑色素瘤细胞系SK-MEL-24后，细胞的生长受到抑制并观察到了凋亡的发生[21]。在肿瘤组织局部注射外源野生型p53基因之后，肿瘤的体积明显缩小[22]。p53基因的促凋亡功能和Bcl-2/bax的比例有关。研究表明，p53基因一方面可以直接下调Bcl-2基因的表达，另一方面可以在转录水平激活bax，bax则通过形成同源二聚体，拮抗Bcl-2基因对凋亡的抑制，使细胞凋亡[23]。
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c-myc基因是一个具有多重功能的原癌基因，与病毒癌基因v-myc同源。c-myc基因具有转录因子活性，其蛋白表达产物主要由羧基端的亮氨酸拉链区(ZIP)、螺旋-环-螺旋区(HLH)、碱性氨基酸区(BR)及氨基端的转录激活区(TAD)组成[24]，这也是c-myc转录因子活性的分子基础。依据外部条件及基因表达水平的不同，c-myc基因具有启动细胞增殖和促进细胞凋亡的双重作用，并能够抑制细胞分化，调节细胞周
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表1细胞凋亡与细胞坏死的区别
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方面 凋亡 坏死 DNA 有控降解，电泳呈梯状条带 降解为散乱碎片 蛋白质 有新的蛋白质合成 无蛋白质合成 核 核仁裂解，染色质边集 核固缩 膜完整性 核膜及细胞器膜完整 早期膜即破裂 细胞体积 细胞变圆、收缩、体积变小 早期肿胀，体积增大 炎症反应 无周围组织炎症反应 有炎症反应 病理特征 凋亡小体 崩解碎片 执行过程 多基因调控，级连反应，复杂 相对简单
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中华骨科杂志2000年12月第20卷第12期ChinJOrthop,December2000,Vol.20,No.12
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期。c-myc基因的低表达可以使细胞的生长受到抑制，而在血清生长因子存在的条件下，c-myc基因的高表达会使细胞进入增殖状态，去血清生长因子后，细胞凋亡[25]。
c-myc、Bcl-2与p53基因三者存在着复杂的联系，它们之间的平衡可能对于肿瘤的走向产生很大的影响。Bcl-2与c-myc基因共同表达可以导致依赖p53基因的细胞凋亡及生长阻滞的减弱；c-myc能够协同Bcl-2基因使细胞朝恶性的表型发展。鉴于端粒酶和凋亡相关基因在肿瘤细胞增殖和凋亡方面所发挥的重要作用，有关它们之间关系的研究也正在开展。Kusumoto等[26]的实验认为外源性wtp53基因能够降低胰腺肿瘤细胞的端粒酶活性。由p53基因突变导致的人乳腺内皮永生细胞中，出现端粒酶的活性表达，但wtp53基因介导的永生细胞凋亡过程则对端粒酶活性没有影响[27]。Mandal等[28]的实验证实Bcl-2基因表达水平的高低对端粒酶的活性有直接的影响。反之，端粒酶的活性增强也可以对肿瘤细胞的凋亡产生抵制作用，端粒酶抑制剂则能够促使细胞凋亡的发生[29]。
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我们从肿瘤细胞的增殖和凋亡两个方面探讨了分子水平肿瘤发生的可能机制及其研究进展情况。抑制肿瘤细胞增殖，纠正肿瘤细胞凋亡调控功能的异常，促进肿瘤细胞凋亡，已经成为肿瘤防治研究的焦点。如取得突破，必将对肿瘤的防治产生深远的影响，并使肿瘤的最终根治成为可能。
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(收稿日期:2000-02-14), http://www.100md.com