Run3與胃癌醫學論文

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【摘要】目的探討Runx3抑癌基因與胃癌的發生發展的關系及其在胃癌中沉默機制。方法在PubMed上檢索有關文獻并綜述。結果Runx3抑癌基因的失活與胃癌的發生發展密切相關，啟動子過甲基化和雜合缺失是其基因沉默的主要機制。結論為胃癌等惡性腫瘤的診療提供新的策略和方案。

【關鍵詞】胃腫瘤；抑癌基因；Runx3

Runx3（PEBP2αC/CBFA3/AML2）基因是一個腫瘤抑制基因，其功能缺失與多種惡性腫瘤的發生發展有關。自2002年日本學者Li等［1］首先報道Runx3有調節胃上皮細胞的增生與凋亡平衡的作用以來，Runx3與胃癌發生、發展的相關研究已成為胃癌研究領域的熱點?，F對Runx3與胃癌的研究現狀做一綜述。

1Runx3基因、蛋白結構及其功能

Runx3來自Runt結構域轉錄因子（Runtdomaintranscriptionfactors），是轉錄因子Runx家族成員之一，Runt區域轉錄因子也稱PEBP2/CBF（polyomavirusenhancer-corebindingprotein2/corebindingfactor），是TGF-β超家族信號重要的靶目標，在哺乳動物生長過程中扮演重要角色。該基因家族在哺乳動物有3個成員Runx1、Runx2、Runx3，它們的產物都是由α和β亞單位構成的異二聚體［2］，具有不同生物學功能，Runx1與造血功能有關，Runx2是重要的骨生成調節因子，Runx3對脊神經節的神經發育及胃黏膜上皮細胞的增生調控和T細胞的分化起重要作用［1，3］。

Runx3（Runtrelatedtranscriptionfactor3gene）基因位于人染色體的1p36.1，基因全長約67kb，含有P1和P2兩個啟動子，6個外顯子和1290bp的開放閱讀框，內含子1跨越了整條基因全長的一半（35kb）。兩個啟動子區域均含數個分離的轉錄起始點，其中Runx3mRNA主要來自于P2啟動子的轉錄［3］。兩個啟動子的GC含量不同，P2啟動子GC含量高（64％）。在外顯子2相當于啟動子P2的位置和外顯子6的起始部位有兩個大CpG島［4］。

人類Runx3蛋白是α、β兩個亞單位構成的異二聚體，包含415個氨基酸殘基，α亞單位含有一個RD（Runtdomain）保守域，RD位于Runx蛋白的氨基酸末端，由128個氨基酸組成，介導Runx蛋白與DNA結合以及蛋白質之間的相互作用［5，6］。α亞單位介導RD與靶DNA結合，β亞單能增強RD與靶DNA的結合力［7］。

Runx蛋白的羧基端富含脯氨酸和絲氨酸，對基因的轉錄調控起重要作用［2，7］。

2Runx3與胃癌的相關研究及其抑癌機制

2.1Runx3與胃黏膜的關系Li等［1］研究發現敲除Runx3（Runx3-/-）的小鼠胃黏膜明顯增厚，Runx3-/-小鼠培養細胞對TGF-β誘導的生長抑制和凋亡作用不敏感，且Runx3-/-小鼠胃組織中半胱天冬酶3（caspase3）無活性［1］。Fukamachi等［8］研究發現Runx3缺失時胃黏膜細胞處于低分化狀態。這些觀察表明Runx3是胃黏膜上皮主要生長調控因子，是胃上皮細胞中重要的致凋亡因素。

2.2胃癌中Runx3表達情況研究發現，胃癌中Runx3的表達明顯下調或缺失。Li等［1］應用RT-PCR、Southernblot和原位雜交方法對15株胃癌細胞系和46例胃癌組織標本的Runx3mRNA表達進行檢測，結果發現47%的胃癌細胞系中Runx3無或低表達;60.9%的胃癌組織中Runx3無表達或低表達，Runx3的表達率與胃癌臨床分期呈負相關。所以認為Runx3基因與胃癌的發生、發展有著極其密切的關系，并且隨著胃癌分期的增高表達進一步降低。Osaki等［9］應用Western印跡法分析了6株胃癌細胞系Runx3蛋白質的表達情況，結果50%的細胞系Runx3表達陽性，與Li等報道的結果基本一致;此外，還通過免疫組化法揭示83例正常胃黏膜組織均有Runx3表達，而對應的腸上皮化生組織和癌組織中均無Runx3表達［9］。

2.3Runx3與胃癌的相關性Li等［1］報道Runx3-/-、p53-/-小鼠胃黏膜培養細胞能建立裸鼠種植腫瘤（腺癌），而Runx3+/+、p53-/-小鼠胃黏膜上皮培養細胞則不能，這表明Runx3功能缺失可能誘導了胃癌的發生。Guo等［10］以胃癌細胞系（Runx3-/-）作為感受態細胞，將外源性Runx3基因分別轉染克隆體，結果顯示，Runx3高表達克隆組細胞生長抑制最明顯，Runx3低表達組次之，說明Runx3的表達量與胃癌細胞的生長曲線成負相關。Sakakura等［11］研究發現胃癌原發灶和腹膜轉移灶Runx3mRNA表達較正常胃黏膜明顯下調，尤以腹膜轉移灶下降程度最著。將轉染外源性Runx3的胃癌細胞系注入裸鼠腹腔，結果轉染組腹腔內極少有種植結節，而無轉染對照組動物腹腔內有大量的、明顯的種植結節形成。因此認為Runx3基因的失表達與胃癌的腹膜轉移發生有關。Wei等［12］揭示胃癌組織中Runx3表達水平與患者的生存期密切相關。Peng等［13］通過對120例胃癌組織中Runx3表達與血管內皮生長因子（VEGF）表達的相關分析，揭示Runx3的轉錄可能與胃癌組織中VEGF的表達下調有關。因此Runx3基因沉默可能會加速胃癌的生長和遠處轉移。

2.4Runx3抑癌機制Runt區域轉錄因子與TGF-β超家族成員共同介導一些重要的生物學效應。TGF-β與其跨膜受體Ⅰ和Ⅱ（TβRⅠ和TβRⅡ）結合，產生受體異四聚體復合物（TβRC），從而發揮細胞內生物效應［14］，此過程中Smad蛋白起重要的作用。TGF-β信號轉導通路的配體、受體和胞內信號轉導分子Smad蛋白共同組成一個抑制腫瘤信號的通路。通路異常即可引起信號紊亂，促進多種腫瘤的發生和發展［15］。Runx3蛋白是TGF-β信號通路下游的一個轉錄因子，Runx蛋白與DNA結合，在TGF-β/BMP（bonemorphogeneticprotein）信號傳導中起重要作用。只有在Runx蛋白的參與下，Smad復合物才能從細胞質內轉入核內的功能靶點，與Runx蛋白共同轉錄激活靶基因，從而對細胞的分化、周期調控、凋亡和惡性轉化起作用［16］。當Runx基因表達受抑制時，影響TGF-β信號通路的轉導，從而誘導腫瘤的發生。

Chi等［17］研究顯示Runx3是p21基因的下游調控子，p21在細胞生長周期中有重要作用，其通過抑制周期素依賴性蛋白激酶（cyclin-dependentKinase，CDK）表達而使細胞周期停滯于G1期。p21啟動子包括5個Runx結合位點，即3個完全匹配的a、b、c位點和2個部分匹配的d、e位點，當Runx結合域突變時，p21啟動子的活性明顯降低，而Runx3和Smad3協同表達時p21啟動子被激活，從而使細胞對TGF-β反應增強。Runx3的抑癌活性與其誘導p21表達的能力相關，p53也是通過調控p21表達活性來調節細胞生長周期，故兩者作用機制類似，但作用的信號通路不同。最近有研究顯示恢復Runx3表達可導致cyclinD表達下調，相反p27和caspase3、7和8則表達上調。這可能是Runx3誘導凋亡的潛在機制［14］。

因此，Runx3抑癌機制主要通過TGF-β信號通路協同Smad蛋白激活p21調節細胞生長周期，并通過下調cyclinD表達和上調p27和caspase3、7和8的表達而誘導凋亡。

3胃癌中Runx3基因表達降低或缺失的機制

3.1Runx3基因突變與表達基因突變是抑癌基因沉默的主要機制之一，然而文獻報道突變不是Runx3表達下調的主要機制［1，12，18］。

3.2Runx3基因雜合性缺失與表達Li等［1］應用熒光原位雜交技術（FISH）對15個胃癌細胞系和46例胃癌組織Runx3DNA倍體進行分析，結果發現20%的胃癌細胞系和30%的胃癌組織中的Runx3為異倍體。并采用RT-PCR方法和原位雜交方法分別對這些發生雜合缺失胃癌細胞系和胃癌組織標本進行Runx3mRNA表達的檢測，發現除1例胃癌組織可以檢測到Runx3mRNA表達外，其余均無Runx3mRNA表達。22例Ⅰ期胃癌中有3例Runx3存在雜合缺失，2例Ⅱ期胃癌沒有發現雜合缺失，14例Ⅲ期胃癌中3例Runx3存在雜合缺失，8例Ⅳ期胃癌中Runx3全都發生雜合缺失變化，說明Runx3的雜合缺失是胃癌中Runx3失活的原因之一，并且Runx3的雜合缺失和胃癌的分期有關。

3.3Runx3甲基化是胃癌中Runx3表達下調的主要原因啟動子異常甲基化在基因表達調控、DNA修復、基因穩定及基因抑制方面起重要作用。Runx3啟動子P2區域有一個典型CpG島，理論上說明DNA甲基化可調控P2的轉錄。

Li等［1］揭示Runx3低表達或失表達都與Runx3啟動子P2區域CpG島過甲基化有關。Guo等［10］用N2甲基2N2亞硝基脲誘導鼠胃癌，從中建立4株胃癌細胞系，結果僅一株細胞系有微量的Runx3mRNA表達，其他3株細胞系均無Runx3mRNA表達，這3株Runx3基因沉默細胞系在Runx3啟動子區域亦存在明顯甲基化，所有細胞系經過DNA甲基化轉移酶抑制劑52氮唑22脫氧胞苷（deoxycytidine，AZA）、組蛋白去乙酰酶抑制劑曲古抑菌素（trichostatin，TSA）共同處理后均恢復了Runx3表達。Waki等［19］檢測了10株胃癌細胞系、93例胃癌組織及相應正常胃黏膜組織Runx3基因啟動子甲基化狀態，結果7株胃癌細胞系、42例胃癌組織和7例正常胃黏膜組織存在甲基化。此外，對19例尸檢的正常胃黏膜組織Runx3甲基化狀態進行檢測，其中3例存在甲基化，但年齡均≥77歲，提示除高齡患者外Runx3甲基化幾乎是癌特異性的。Kim等［20］對75例胃癌和各種胃癌前期病變組織（胃腺瘤77例、慢性胃炎伴腸上皮化生32例和慢性胃炎不伴腸上皮化生99例）Runx3甲基化狀態進行檢測，結果發現在胃癌組織中Runx3甲基化發生率為64%，而在各種胃癌前期病變組織中也存在不同程度的Runx3甲基化，其中胃腺瘤27.3%、慢性胃炎伴腸上皮化生28.1%和慢性胃炎不伴腸上皮化生8.1%。而在有腹膜轉移的胃癌標本100%發現Runx3甲基化［11］。因此認為Runx3甲基化發生隨癌前期病變向癌的方向發展而增加，從原位癌到進展期胃癌Runx3甲基化率隨之升高，說明Runx3甲基化從胃癌的發生到胃癌的發展都有很重要的意義。Homma等［21］發現，大多數胃癌細胞系（90%）、胃癌組織（96%）和配對的正常胃黏膜組織（96%）均存在Runx3基因5′端CpG島的甲基化，而在被視為導致基因沉默的關鍵部位——轉錄起始點附近區域的甲基化發生率較低，分別為40%、53%和11%。因此認為，Runx3基因高甲基化起初發生在5′端CpG島，進而向轉錄起始點區域擴展，最終導致Runx3mRNA失表達，Runx3基因CpG島多區域甲基化狀態檢測對胃癌的診斷及風險評估具有重要意義。

4小結

Runx3作為一個新發現的抑癌基因，在調控細胞生長、發育、凋亡和以細胞的信號傳導及其他生物學效應方面有著重要的轉錄調節作用。其啟動子P2區域CpG島的過甲基化和雜合缺失是Runx3基因沉默的主要機制。Runx3的轉錄失活或表達下調可致胃黏膜上皮細胞的過度增生和分化異常，進而參與胃癌的發生和發展過程。Runx3有望成為一個惡性腫瘤，特別是胃癌發生發展的生物學標記物和腫瘤基因治療的靶點（如Runx3基因的導入、逆轉甲基化治療等），有可能為胃癌等惡性腫瘤的診療提供新的策略和方案。

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