凋亡抑制因子Livin的研究进展

编辑:中国创新医学网
作者：阮晶（综述），黄汉荣（审校）
作者单位：广东省深圳市福田区人民医院胸外科，广东深圳 518033
《广东医学院学报》2008年2月26卷1期 综述
【摘要】  Livin是凋亡抑制因子(inhibitor of apoptosis protein，IAP)家族的重要成员，其表达的Livin蛋白主要通过抑制胱天蛋白酶-3、7、9的活性来阻断细胞凋亡过程。Livin在多种肿瘤细胞中高表达，参与抑制细胞凋亡，与肿瘤发生、发展密切相关，可为肿瘤的早期诊断及预后评估提供可靠依据。近几年来研究发现，通过抑制Livin基因的表达及诱导产生特异性地识别Livin的抗体可抑制、杀死肿瘤细胞，为恶性肿瘤的治疗提供了新的方法。
【关键词】  凋亡蛋白抑制因子；Livin；肿瘤；综述文献

    Livin是于2000年几乎同时由Kasof等［1-4］4个不同小组在人基因组库中，搜索凋亡蛋白抑制因子(IAP)家族的同源序列(BIR或RING)，筛选克隆出的一种新型的有较强的抗凋亡功能的IAP家族成员。IAP是一类高度保守的内源性抗凋亡基因家族表达产物，广泛存在于许多物种如病毒、真核生物、哺乳动物中，有抑制细胞凋亡的作用，是一类重要的抗细胞凋亡因子，与肿瘤的发生发展关系密切。目前人类IAP家族已发现有8个成员，即NAIP，XIAP，cIAP-1，eIAP-2，survivin，apollon，ILP-2和Livin［5］。Livin特异的高表达于肿瘤组织的特性有可能为肿瘤的早期诊断、基因和细胞治疗提供新的方向。近年来对Livin的研究不断增多，现对其研究进展作一综述。

    1  Livin 的结构特点

    1.1  基因结构

    Livin位于染色体20q13.3，全长4.6 kb，包含7个外显子和6个内含子。转录产物因剪接方式的不同有两种mRNA亚型即α型和β型，分别为1351和1297碱基。α型剪接方式的cDNAs的可读框较β型在第6外显子区处多54 bp，在开放阅读框两边分别含有168bp和274bp非编码区，α型编码含有298个氨基酸的蛋白质，β型编码含有280个氨基酸的蛋白质，但两种蛋白在功能上没有明显差别［1］。

    1.2  蛋白结构

    Livin含有IAPs家族成员所特有的凋亡抑制蛋白重复序列(BIR)和一个羧基端环指结构域(RING结构域)。其与IAPs家族其他成员氨基酸序列相似程度分别是：XIAP为34.7%c、Survivin为26.3%、cIAP-2为26.1%、NAI为25.55%、IAP-1为24.1%。Livin的BIR结构与其他IAP成员非常相似，位于N端2/3处，包含4个α螺旋，1个三股的反向平行的β片层结构，一个保守的组氨酸残基和三个保守的半胱氨酸（这三者结构上的突变均可引起Livin生物学作用的变化，主要是影响其抗凋亡的活性）。Livin的RING环指结构域位于C端，RING结构域不参与抑制细胞凋亡作用，但对Livin在细胞内的合理分布具有重要的作用。Livin的BIR和RING结构域还是泛素化的靶点及水解的位点。

    1.3  组织分布

    Livin存在于胚胎组织中，在胎儿发育过程中高表达于多种组织，可能与生长发育有关，在正常成人的大多数终末组织中(除胎盘)低表达或不表达，而在多数恶性肿瘤中高表达，如黑色素瘤、乳腺癌、宫颈癌、结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、白血病、淋巴瘤、食管癌以及肺癌等［2-5］。Livin主要存在于细胞核中，胞浆中的Livin以丝状形式存在。

    2  Livin 的生物学特性

    2.1  抑制细胞凋亡的功能

    Kasof等［1］通过研究发现Livin基因可有效阻断由FADD(Fas-associated protein with death domain)，Bax，RIP，RIP3及DR6(death receptor 6)诱导的细胞凋亡，Livin抗细胞凋亡的作用甚至略强于Survivin。Vucic等［3］通过研究证实Livin基因对Fas，TNFR1(tumor necrosis factor receptor 1)，DR4及DR5介导的细胞凋亡具有显著的抑制作用。在Jurkat研究成果中发现Livin可明显抑制由TNFa及抗CD95抗体诱导的细胞凋亡，其抗细胞凋亡作用强于Bcl-2［4］。Livin α对星状孢子素(Staurosporine，STS)诱导的Jurkat细胞凋亡也表现出较Bcl-2弱的抑制作用，但Livin β则无此作用，此点也证实Livin α和Livin β的抗细胞凋亡作用存在一定差异［4］。另外研究还表明，转染Livin的癌细胞可一定程度上对抗化疗药物引起的细胞凋亡［3-4］。

    2.2  抑制细胞凋亡的机制

    2.2.1  抑制Caspase途径  Caspase是介导细胞凋亡的一类重要蛋白。研究表明，IAP主要通过抑制Caspases的活性，阻断其级联反应从而抑制凋亡的进程。含有BIR功能区的IAP蛋白通过抑制有丝分裂中期进入有丝分裂后期［6］。含有BIR2功能区的IAP蛋白则具有与caspase 3和caspase 7结合并抑制其活性的作用［7］，含有BIR3功能区的IAP蛋白直接与caspase 9结合并抑制其活性的作用。Livin通过抑制caspase3、7、9的活性，阻碍多种途径诱导的细胞凋亡。

    2.2.2  激活TAK1/JNK1信号传导途径  Livin与TAB1结合，激活TAK1［8］，TAB1是TAK1的共反应子(coactivator)，TAB1本身对于JNK1无激活作用，但可促进TAK1介导的JNK1激活作用。从而通过TAB1/TAK1途径激活JNK1。此途径是Livin对抗TNFa和ICE介导的细胞凋亡作用的一条重要途径。另外它还参与肿瘤坏死因子(TNF)介导的信号转导，与核转录因子κB相互作用发挥抗细胞凋亡作用。

    3  Livin 与肿瘤的诊断

    3.1  与黑色素瘤

    Ashhab等［4］用逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）检测发现黑色素瘤细胞系G361、Mewo和SK-Me129中表达水平较其它瘤细胞为高。Vucic等［3］用Northem blotting检测到Livin在黑色素瘤细胞中过表达，因此，它可能是抑制黑素瘤细胞凋亡的重要因子，在黑色素瘤的形成、发展及恶化过程中起着重要作用。

    3.2  与膀胱癌

    Gazzaniga等［9］用RT-PCR检测膀胱癌细胞时，Livin的α和β亚型均表达，Livin α在正常膀胱组织中不表达，而在癌变时表达，尤其是在膀胱癌的复发早期时表达，因此它的过表达提示膀胱癌的预后不良，可作为膀胱癌早期诊断及评估预后的指标之一。何远桥等［10］采用SP法，对54例膀胱移行细胞癌（BTCC）和8例正常膀胱组织中Livin的表达情况进行检测，结果显示Livin在54例BTCC组织中表达率为85.2％，在8例正常膀胱组织中不表达，提示Livin可能通过抑制细胞凋亡，对BTCC的发生发展起重要作用，有望成为一种有效、敏感的瘤标，并为BTCC的基因治疗提供新的靶点。

    3.3  与乳腺癌

    Yagihashi等［11］对46例乳腺癌患者血清中的survivin和Livin抗体进行了检测，46例患者中survivin抗体阳性患者11例，Livin抗体阳性患者15例，阳性率分别为23.91%（11/46）、32.61%（15/46），但survivin和Livin抗体的表达相关性尚未明确。陈建华等［12］采用SP法检测Livin蛋白在正常乳腺组织、乳腺增生性病变、乳腺非浸润性癌和乳腺浸润性癌组织中阳性率为7.1%、29.8%、65.0%、73.1%。Livin蛋白与Caspase-3蛋白在乳腺浸润性癌表达呈负相关。Livin蛋白表达阳性的乳腺癌Ki67的标记细胞增殖指数(47.32±22.34)明显高于Livin蛋白表达阴性的乳腺癌细胞Ki67的标记细胞增殖指数(18.01±23.34)，提示Livin蛋白在乳腺癌中表达上调,可作为判断乳腺癌预后新的分子标记物,成为乳腺癌诱导凋亡治疗的新靶点。Livin不仅参与细胞凋亡的调控,还促进了细胞增殖及肿瘤发生、发展。

    3.4  与胃肠道肿瘤

    Atsuhito等［13］证明的胃肠道肿瘤中存在Livin mRNA的过表达，在胃肠道肿瘤病人的血清中抗Livin抗体阳性率为48.57%(17/35)。Yagihashi等［11］用ELISA检测多种消化道肿瘤系，发现Livin在胰腺癌细胞系及结肠癌细胞系中过度表达，用ELISA检测其血清中抗Livin抗体发现其中47%呈阳性反应，甚至较抗Survivin抗体在胃肠道中的阳性率(40%)高。何剪太等［14］应用RT-PCR和免疫印迹方法检测112例大肠癌组织中Livin的表达情况，结果显示在肿瘤组织中，Livin的mRNA和蛋白质表达情况完全一致，阳性率为45.5％，癌旁和正常组织中均为阴性表达。提示Livin是消化道肿瘤诊断的一个重要的生物学指标，也是评价远处转移和放、化疗耐受的一个指标。

    3.5  与肺癌

    Hariu等［15］用RT-PCR方法检测到Livin可在许多肺癌细胞株和原发性肺癌组织中呈异常升高表达，而在正常的肺组织中却未见表达。Tanabe等［16］也用RT-PCR检测到非小细胞性肺癌(NSCLC)肺癌组织较正常肺组织中Livin mRNA表达明显升高。孙建国等［17］采用RT-PCR检测48例NSCLC组织中Livin mRNA的表达，并用western blot分析Livin蛋白的表达，结果显示NSCLC组织中Livin表达阳性率达22.9%，其表达与NSCLC组织学类型相关，腺癌中Livin表达阳性率达45.5 %，明显高于鳞癌和大细胞癌的，而癌旁组织和良性疾病肺组织均为阴性表达。Livin表达还与肿瘤治疗相关，放、化治疗可明显诱导Livin表达。提示Livin作为肺腺癌的分子标志物，在非小细胞肺癌组织中表达，可能成为肺癌诱导凋亡治疗的新靶点。

    3.6  与肝癌

    胡慧等［18］采用SP法检测Livin在原发性肝细胞癌（PLC）组织中的表达情况，结果显示60例PLC组织细胞中Livin表达阳性率40％，10例正常肝脏组织中无阳性表达，随TNM分期的增高Livin表达降低（Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb及Ⅲ期分别为60％、53.3％、30％、20％），早期高于晚期，差异有统计学意义。研究表明Livin在PLC组织中表达上调，TNM分期越早阳性率越高，表明Livin在PLC的发生中为早期事件，为PLC的早期诊断、预后提供一种理想的瘤标，为PLC的治疗提供一个新的有效的靶点。

    3.7  与喉鳞癌

    肖虹等［19］采用RT-PCR法检测40例喉癌患者喉鳞癌组织及外周血细胞中Livin的表达，并与声带息肉患者和正常人外周血作对照。结果在40例喉鳞癌标本中，Livin α在26例(65％)癌组织中表达阳性，在17例(42.5％)外周血细胞中表达阳性；Livin β在喉癌组织及外周血细胞和声带患者中均不表达。Livin α的阳性表达率与喉癌患者的年龄、性别、肿瘤部位、分化程度无相关性；与临床分期、淋巴结转移呈正相关。研究表明凋亡抑制因子Livin α在喉鳞癌组织和血液中高表达且与喉癌淋巴结转移、临床分期密切相关。Livin α可能成为喉鳞癌诊断、预后的一种可靠指标。

    3.8  与其他肿瘤

    Livin还在多种癌细胞中高表达，例如：宫颈癌、子宫内膜癌、前列腺癌、食管癌、白血病等等，但在这些肿瘤的表达情况及临床意义还有待进一步研究。

    4  Livin 与肿瘤治疗

    传统肿瘤治疗方法是以早期手术为主，辅助以放射治疗、化学药物治疗、免疫疗法与热疗、中医中药治疗等。通过抑制Livin基因的表达，可使某些恶性肿瘤细胞对放疗、化疗敏感性大大增加。Crnkovie等［20］通过干涉内生性Livin基因的表达，使Livin基因沉默而不表达蛋白。在使用阿霉素、紫外线照射以及TNF-α等凋亡促进剂治疗后，可使细胞凋亡率大大增加。另外，Livin基因所表达的蛋白可诱导产生抗原抗体免疫反应，通过对此的研究可寻找出特异性杀死某些肿瘤细胞的方法。Mads等［21］发现在黑色素瘤中，肿瘤细胞表达的Livin作为一种肿瘤抗原物质，在外周血中会产生特异性地识别Livin的抗体，可使自然杀伤细胞向肿瘤组织浸润，并对黑色素瘤细胞具有细胞毒作用。Hariu等［22］证明Livin蛋白中的一段特殊氨基酸序列(Livin7 KW FPSCQFLL)能够诱导产生含有HLA～A24抗原决定簇的细胞毒性T淋巴细胞CTLs，对表达Livin阳性的肺癌细胞株有明显的细胞毒作用。预示Livin7还可能用于HLA～A 2402(+)/Livin(+)的肺癌患者的预防接种。从以上研究可以发现，通过对Livin进行基因诱导干预及免疫调节，对肿瘤细胞有破坏作用，从中可寻求一种新的治疗各类相关肿瘤的途径。

    5  小结

    综上所述，Livin是新近发现的细胞凋亡抑制因子，它在抑制细胞凋亡上具有多重功能，它与其他IAP家族成员同样是通过BIR结构域发挥抗凋亡作用，且抗凋亡作用过程中都与胱天蛋白酶之间有着不同程度的相互作用关系。但是它也不同于其他IAP家族成员，它的抗凋亡作用只需BIR结构域参与，而不需要RING结构域参与，而其他IAP家族成员的抗凋亡作用则需要两者结构域共同参与，这显示了Livin抗凋亡作用的特性。Livin在正常组织一般不表达或表达很低，但在一些肿瘤中却高表达，如黑色素瘤、膀胱癌、乳腺癌、胃肠癌、肺癌、肝癌、喉鳞癌、白血病及淋巴瘤等等，这与它在肿瘤细胞中高表达能抑制肿瘤细胞的凋亡有着密切关系。其有望成为恶性肿瘤的早期诊断及预后评估的可靠指标之一。对于Livin的表达与恶性肿瘤特征（如侵入行为、减短寿命、抵制治疗、提高复发率等）的相关性，各家报道不完全一致，有待进一步去研究探索，以期Livin成为指导临床评估的重要指标。目前人们已经能够在基因水平上干预基因表达失调所致的疾病，减少和消除有害基因的表达，达到治疗疾病的目的。抑制IAP家族成员蛋白表达，诱导肿瘤细胞发生凋亡，是目前肿瘤凋亡治疗的一个较有希望的研究方向，可能为逆转肿瘤耐药以及作为手术、放疗和化疗的辅助治疗手段，在减少肿瘤转移和复发的方面有重要作用。通过对Livin在各类恶性肿瘤中的表达情况分析以及对Livin的基因诱导干预和免疫调节治疗的研究，有望进一步为恶性肿瘤的早期诊断、预后提供一种理想的瘤标，为恶性肿瘤的治疗提供一个新的有效靶点。但是对于Livin的各项研究还处于试验阶段，还需要大量的动物及临床试验来证实Livin的医疗价值，相信对Livin的进一步研究能对肿瘤治疗提供新的途径。

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