基质金属蛋白酶-9和细胞周期素E与膀胱癌的关系

2012年11月Journal of Logistics University of CAPF（Medical Sciences ）Nov.2012
［收稿日期］2012-06-27；［修回日期］2012-09-21
［作者简介］陈久顺（1974-），男，籍贯湖北武汉，硕士，主治医师，主要从事泌尿外科研究工作。

基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶--9和细胞周期素E 与膀胱癌的关系
陈久顺，徐友明，王书龙（武警湖北总队医院泌尿外科，湖北
武汉430061）
摘要：膀胱癌是泌尿系统中最常见的恶性肿瘤之一，由于其生物学行为的复杂性，膀胱癌的早期诊断较为困难。

基质金属蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9，MMP-9）基质金属蛋白酶家族的重要成员之一，具有很强的细胞外基质的降解作用，在肿瘤的侵袭转移中发挥了重要的作用。

细胞周期素E （CyclinE ）是细胞周期蛋白家族的成员之一，它是调控细胞周期的关键因子，CyclinE 的过表达参与了恶性肿瘤的发生发展过程并与肿瘤的恶性程度密切相关。

相关文献表明：MMP-9和CyclinE都参与了膀胱癌的侵袭、浸润与转移的过程。

因此，研究两者在膀胱癌中的表达情况，对于早期诊断及预防膀胱癌有着非常现实的临床意义。

关键词：基质金属蛋白酶-9；细胞周期素E；膀胱癌【文章编号】2095-3720(2012)11-0933-04
【中图分类号】R737.14
【文献标识码】B
The research of MMP-9and CyclinE in bladder carcer
CHEN Jiu-shun，XU You-ming，WANG Shu-long (Department of Urology，Hubei Provincial Corps Hospital of Chinese People's Armed Police Force,Wuhan 430061,China)
Abstract:Bladder cancer is one of the most common malignant tumor of urinary tract,As the complexity of its biological behavior,the early diagnosis of bladder cancer is difficult.MMP-9as one of the important family members of matrix metalloproteinase,has the very strong extracellular matrix degradation,and it plays an important role in tumor invasion and metastasis.CyclinE is one of the members of the cyclin family,which is a key factor in regulating cell cycle.CyclinE over expression is involved in the development of malignant tumors and it is closely related to the degree of malignancy.The relevant literature showed that:MMP-9and CyclinE are involved in bladder cancer invasion,metastasis and infiltration process.The study of the expression of them in bladder cancer,for the early diagnosis and prevention of bladder cancer,has very realistic significance.Key words:Matrix metalloproteinase-9；CyclinE；Bladder cancer
膀胱癌是泌尿系统中最常见的恶性肿瘤之一
［1］
，由于其生物学行为的复杂性，膀胱癌的早期诊断
较为困难，其特点是多发且极易复发和转移，预后较差。

其术后复发和转移是影响治疗效果的主要原因，也是泌尿外科研究的重要方向之一。

近年来，随着新的医疗设备和抗肿瘤药物的发展，膀胱癌的治疗取得显著进展，但膀胱癌患者仍有约70%在术后复发，是影响膀胱癌患者预后的主要原因［2］。

研究认为，肿瘤的浸润和侵袭是肿瘤转移的前提，是造成膀胱癌转移和复发以及导致膀胱癌患者死亡的主要原因［3］。

而恶性肿瘤的侵袭和转移又常
常伴有基底膜的破坏。

肿瘤细胞通过分泌蛋白水解酶使细胞外基质和基底膜发生水解与破坏进而导致了侵袭和转移的发生。

基质金属蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9，MMP-9）作为基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs ）家族的重要成员之一［4］，具有很强的细胞外基质的降解作用，在肿瘤的侵袭转移中发挥了重要的作用。

细胞周期的紊乱与调控的异常是导致细胞异常增殖、癌变的分子遗传基础。

细胞周期素E （CyclinE ）是调控细胞周期的关键因子细胞周期蛋白家族的成员之一，它的高表达可缩短G1期，使细胞越过G1期到S 期，引起中心体倍增，从而诱发恶性肿瘤的发生。

大量研究证实，CyclinE 的过表达参与了恶性肿瘤的发生发展过程
doi:10.3969/j.issn.2095-3720.2012.11.036
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综述
并与肿瘤的恶性程度密切相关［5］。

本文对MMP-9和CyclinE在癌症中的研究进展做一综述，探讨它们在膀胱癌的研究前景，旨在为膀胱癌的基因治疗提供理论基础。

1MMP-9与膀胱癌
研究表明，肿瘤的生长、侵袭和转移与肿瘤细胞外间质（extracellular matrix，ECM）的降解有密切关系，而细胞外间质的降解主要靠蛋白水解酶［6］。

目前一致公认的蛋白水解酶主要有：天冬氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶以及MMPs等4类。

其中基质金属蛋白酶具有较强的细胞外基质成分降解作用，是打破正常组织天然屏障的主要成分，因此其在肿瘤侵袭和转移中的作用备受关注［7］。

基质金属蛋白酶是一种重要的细胞外基质的降解酶，其通过对细胞外基质中成分的降解，在肿瘤的侵袭和转移中起关键性作用。

MMP-9是MMPs 家族中分子量最大的酶，是由巨噬细胞、中性粒细胞、毛细血管内皮细胞等正常组织细胞和肿瘤细胞分泌的一种糖蛋白，是由13个外显子和12个内含子组成的基质金属蛋白酶家族的成员之一［8，9］。

研究表明，MMP-9能够降解细胞外基质中的多种成分，如明胶、Ⅳ型胶原、Ⅴ型胶原、弹性蛋白等的一种蛋白水解酶［10］。

Ⅳ型胶原是构成细胞外基质的主要成分，因此MMP-9是目前与肿瘤侵袭、转移相关性研究最多的分子之一。

它的正常表达可以调控和维持正常组织的结构与功能。

在胚胎发育、创伤修复以及肿瘤的浸润和转移等生理和病理过程中发挥重要的作用［11］。

MMP-9具有以酶原形式存在、酶原能够被蛋白酶激活、与胶原酶在cDNA序列上显示一定的同源性、可被金属蛋白酶的组织抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）抑制和能够降解细胞外基质等特点。

MMP-9的表达和活性受到酶原合成、酶原活化以及抑制剂3个水平的调节，其中最主要的调节环节是TMPs的影响，MMP-9和TIMPs的活性的平衡是维持细胞外基质稳定的重要因素［12］。

在恶性肿瘤组织中由于某种因素的影响使MMP-9的过表达打破了二者的平衡，导致基质降解，从而引起肿瘤的浸润与转移［13］。

国内外大量学者研究表明，MMP-9在恶性肿瘤的发生、发展和侵袭、浸润过程中发挥着重要的作用［14-18］。

人们在对前列腺癌、胃癌、宫颈癌等的研究中发现，MMP-9在肿瘤组织中呈高表达，且其阳性表达率与肿瘤的恶性程度和浸润、转移密切相关。

Riedel等在对96例头颈部鳞状细胞癌的患者组织标本进行免疫组化研究发现，MMP-9的表达与ECM 的降解密切相关，MMP-9的表达越强，ECM的降解越显著，肿瘤的恶性程度越高［19］。

Lioffa证实了肿瘤转移与MMP-9降解基底膜之间的关系，其后的进一步研究证实了上调的MMP-9活性与肿瘤的侵袭和转移密切相关［20］。

Kader AK认为：MMP-9与肿瘤的侵袭性有关，MMP-9的高表达，可促进膀胱癌的浸润与转移［21］。

这些研究都表明MMP-9的表达与肿瘤的恶性程度及侵袭转移能力密切相关。

其作用可能主要是通过与基底膜表面受体结合后分泌的MMP-9降解基底膜和基质从而使肿瘤细胞突破基底膜而引起侵袭和转移。

在MMP-9降解细胞外基质的同时，MMP-9可为新生血管提供生长空间，同时还有助于新生血管的形成［22］。

MMP-9在新生血管形成期间，可促进肿瘤组织细胞释放血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），而后者又促进了肿瘤新生血管的形成。

Albo等在对胃癌组织标本进行免疫组化研究时发现，约75%的胃癌组织表达MMP-9，其表达强度与肿瘤的病理分级、临床分期以及淋巴道转移和脉管的浸润有关，而与患者的性别和年龄等无关。

江忠清等发现，MMP-9在肿瘤血管生成的调控中参与了肿瘤血管的生成，是肿瘤血管生成的重要调控因素［23］。

提示MMP-9在肿瘤的侵袭和转移中起到了关键作用。

Andrea研究证实MMP-9在膀胱癌中患者的血浆中高度表达，有显著的敏感性及特异性，能有效地提高膀胱癌的早期诊断［24］。

张劲峰通过免疫组化法发现MMP-9在正常膀胱黏膜组织中未见表达，随着膀胱癌临床病理分期、病理分级的升高，MMP-9表达呈增高趋势，说明MMP-9在膀胱癌侵袭、转移过程中起着重要作用［25］。

2CyclinE与膀胱癌
细胞周期是细胞生命活动的基本过程，细胞周期的紊乱以及调控的异常是导致肿瘤发生的重要因素之一。

细胞周期是由复制前期（G1期）、DNA复制期（S期）、合成后期（G2期）以及有丝分裂期（M期组成），是亲代细胞分裂结束到子代细胞分裂结束所经历的完整过程。

2012年11月Journal of Logistics University of CAPF（Medical Sciences）Nov.2012
Cyclins、细胞周期素依赖性激酶（cyclin dependent kinases，CDKs）及细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（cyclin dependent kinases inhibitor，CKI）是调控细胞周期的主要分子［26］。

它们共同构成了细胞周期调控的分子生物学基础。

目前已知Cyclins和CDK的复合物在细胞周期调控中发挥着重要作用。

Cyclins主要由CyclinA-H等8种分子组成，CDK 有CDK1-7等几种亚型。

其中CyclinE是G1期细胞周期调节蛋白，是1991年首次发现的拥有4个外显子和3个内含子的一种细胞周期蛋白［27］。

该结构大约由87个氨基酸组成。

CyclinE主要在G1晚期发挥作用，是细胞从G1期向S期转换的主要限速因素之一。

细胞由G1期向S期转换后可解除对外界因素的依赖自动进入细胞周期，CyclinE在G1中期开始合成，并在G1中、后期或S期早期达到高峰，在进入S期后，CyclinE迅速被降解。

因此CyclinE的异常表达有可能促使细胞提前进入S期，导致DNA过度增殖，从而扰乱有丝分裂，形成不稳定的染色体，引起肿瘤的发生［28］。

近年来人们对细胞周期的研究取得了许多突破性进展，一般认为细胞周期蛋白的异常表达是细胞周期调控系统失常的主要因素。

细胞周期蛋白参与了正常细胞的生长、增殖与分化以及肿瘤的发生发展等正常生理和病理过程的调节过程。

细胞的增值、分化、衰老和凋亡均是细胞周期依赖的，细胞周期的异常可导致染色体的不均衡，DNA的无序复制，进而导致肿瘤的发生。

大量研究证实，CyclinE的高表达与恶性肿瘤的发生密切相关。

CyclinE的高表达可以缩短G1期，引起中心体的过度增殖，扰乱有丝分裂，形成不稳定染色体进而引起肿瘤的发生。

国内外学者研究发现，CyclinE在乳腺癌、胃癌、卵巢癌、结肠癌等多种恶性肿瘤组织中呈高表达［29-32］。

Mussman等的报告表明，CyclinE的高表达也可缩短G1期，诱使肿瘤的发生［33］。

Teng J等研究发现：CyclinE在膀胱癌细胞周期G0/G1期中呈现高表达，促进了肿瘤的快速增殖［34］。

这些研究均表明，CyclinE在恶性肿瘤的发生发展过程中起到了重要作用，其表达强度可作为判断肿瘤恶性程度和预后的指标。

CyclinE在肿瘤的发生、发展中的作用是其正相调节细胞周期作用的结果，CyclinE的表达增高提示肿瘤G1期向S期的转换加快，促进细胞进入S期，使细胞不受外界其他因素的影响而进入下面的细胞周期从而导致DNA合成的异常，导致肿瘤的发生。

CyclinE的异常高表达常预示肿瘤细胞的快速增殖与其侵润和转移，其在肿瘤中癌基因的作用角色越来越被学者们认同，逐渐成为一种早期诊断和判断预后的标准之一［35］。

目前针对细胞周期的研究是肿瘤学研究的热点，靶向调控细胞周期蛋白，使肿瘤细胞重回正常的细胞周期，有望使肿瘤细胞重回正常的增殖、分化、衰老与死亡过程，从而对恶性肿瘤起到治疗作用。

为恶性肿瘤的治疗提供了一个新的方向，可能取得良好的效果。

3结语
膀胱癌的形成和发展是一个多步骤、多基因引起的过程，其中有多种癌基因、抑癌基因等的激活与失活以及它们之间的相互作用引起的。

肿瘤的侵袭、浸润与转移是影响膀胱癌预后的关键因素。

相关资料显示，MMP-9和CyclinE均参与了膀胱癌的侵袭、浸润与转移的过程，但国内尚无学者对两者在膀胱癌中的共同表达情况进行研究。

因此，以两者为靶点，抑制肿瘤的生长、浸润和转移与传统手术以及放化疗相结合，可能为膀胱癌的治疗提供一个新的方向从而改善预后，提高治疗效果，必将带来广阔的经济和社会效益。

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(责任编辑：张璐)。