多 健，韓秀鑫 綜述，應(yīng)國(guó)光，王國(guó)文 審校

（天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院骨與軟組織腫瘤科，教育部乳腺癌防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市腫瘤防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300060）

脫嘌呤/脫嘧啶核酸內(nèi)切酶1/氧化還原因子-1（apurinic/apyrimidinic endonuclease/redox factor-1，APE1/Ref-1）是生物體中一種重要酶類，是一個(gè)多功能蛋白。APE1在DNA堿基切除修復(fù)途徑（BER）中作為人類中最主要的AP（脫嘌呤／脫嘌啶）內(nèi)切酶，占到AP內(nèi)切酶活性總體的95%，是保護(hù)細(xì)胞免除多種DNA損傷藥物毒性作用的必須酶。同時(shí)APE1在真核生物多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，是多個(gè)基因轉(zhuǎn)錄的共同調(diào)控因子[1]。APE1自1991年兩個(gè)不同的研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)其DNA修復(fù)活性和氧化功能以后，目前關(guān)于其文獻(xiàn)有300多篇，發(fā)現(xiàn)其在不同的生物研究領(lǐng)域都有重要作用。在過去的研究中，半數(shù)的研究集中于其生化功能，作用機(jī)制及其蛋白水平的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。近來研究發(fā)現(xiàn)其在不同腫瘤組織中表達(dá)水平及細(xì)胞內(nèi)定位不同，并參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，有可能成為腫瘤治療的一個(gè)新的分子靶點(diǎn)，因此對(duì)APE1與腫瘤關(guān)系的深入研究對(duì)提高腫瘤的診治水平有著重大意義。

1 APE1/Ref-1的基本結(jié)構(gòu)和功能

1.1 APE1/Ref-1的基本結(jié)構(gòu) APE1基因定位于人第14號(hào)染色體長(zhǎng)臂11.2-12區(qū)，包括4個(gè)內(nèi)含子和5個(gè)外顯子。蛋白約由318個(gè)氨基酸殘基組成，包含2個(gè)不同的功能域，C端區(qū)域?yàn)镈NA修復(fù)功能域，賦予APE1脫嘌呤/嘧啶核酸內(nèi)切酶的活性；N端區(qū)域?yàn)檠趸€原功能域，負(fù)責(zé)對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的氧化還原激活功能。APE1的兩個(gè)功能域相互獨(dú)立，互不影響，大量研究已經(jīng)證實(shí)了以上APE1蛋白功能分布特點(diǎn)[2-3]。

1.2 APE1/Ref-1的基本功能 目前多數(shù)研究認(rèn)為APE1最重要的功能是參與DNA損害的堿基切除修復(fù)，是BER途徑的關(guān)鍵酶和限速酶，對(duì)維持基因組穩(wěn)定性起著重要作用[3]。內(nèi)源性或外源性應(yīng)激產(chǎn)生的ROS可引起多種氧化性DNA損傷，如單鏈斷裂、堿基丟失和堿基修飾，而幾乎全部DNA氧化性損傷由BER途徑修復(fù)。在BER途徑中AP位點(diǎn)可以由多個(gè)不同的特異性DNA糖基化酶參與發(fā)生，但只能由APE1進(jìn)行修復(fù)，所以APE1對(duì)DNA損傷修復(fù)具有重要意義。如果DNA損傷不能被修復(fù)，則這些沒有被修復(fù)的AP位點(diǎn)可以阻止DNA正常復(fù)制，產(chǎn)生細(xì)胞毒作用導(dǎo)致基因變異,擾亂細(xì)胞正常增殖和凋亡，啟動(dòng)癌變的發(fā)生[2,4]。APE1的氧化還原功能也非常重要，可以激活多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行調(diào)控。這些轉(zhuǎn)錄因子包括AP-1、NFKappaB、CREB、ATF、myb、Pax、HIF-1α、HLF、Egr-1、NF-Y、p53和PEBP2等。APE1維持這些轉(zhuǎn)錄因子在胞內(nèi)的還原活性狀態(tài)，從而調(diào)控細(xì)胞周期的增殖和凋亡[5]。APE1的存在對(duì)維持細(xì)胞生存有著重要作用，APE1缺陷的小鼠胚胎纖維母細(xì)胞系無法進(jìn)行正常傳代繁殖，APE1缺陷可以導(dǎo)致小鼠胚胎早期致死，不能正常發(fā)育[6]。但造成這種情況的原因尚有爭(zhēng)議，近來一些研究發(fā)現(xiàn)APE1氧化還原活性參與了胚胎造血過程和CD40介導(dǎo)的B細(xì)胞分化并由此調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，提示在胚胎發(fā)育中APE1氧化還原功能也同樣發(fā)揮重要作用[7-8]。

2 APE1/Ref-1在腫瘤中的組織分布及與預(yù)后的關(guān)系

2.1 APE1/Ref-1在正常組織中的表達(dá)與分布 研究發(fā)現(xiàn)APE1在正常組織細(xì)胞中胞內(nèi)定位有差異性，多數(shù)定位于胞核。但近來研究證實(shí)在一些高代謝和高生殖率細(xì)胞類型，如生殖細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肝細(xì)胞等APE1呈現(xiàn)為胞漿定位。在甲狀腺、骨骼肌、部分胃細(xì)胞、腎上腺細(xì)胞和腦細(xì)胞中表現(xiàn)為胞漿和胞核共同定位[9]。目前認(rèn)為其復(fù)雜的定位方式并不是隨機(jī)發(fā)生的，其定位有著重要意義，但機(jī)制尚不十分清楚。APE1在不同細(xì)胞中定位差異的原因可能與其多功能性有關(guān)，其修復(fù)功能和轉(zhuǎn)錄功能使我們很容易理解胞核定位意義，但胞核外定位的原因尚不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)胞漿定位可能是APE1參與了線粒體DNA損傷修復(fù)。進(jìn)一步超微結(jié)構(gòu)和生化分析證明APE1胞漿定位與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜有關(guān)，并推測(cè)在胞漿中維持核轉(zhuǎn)錄因子的還原狀態(tài)，以便這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入胞核發(fā)揮作用[10]。因此，APE1在胞核外的定位機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。此外，有研究證實(shí)APE1細(xì)胞亞群分布異源性和細(xì)胞周期有關(guān)，受到細(xì)胞內(nèi)嚴(yán)密調(diào)控[11]。

2.2 APE1/Ref-1在腫瘤組織中的表達(dá)分布及與預(yù)后的關(guān)系 近年來眾多研究表明APE1基因是一種腫瘤相關(guān)基因，在多種惡性腫瘤如肺癌、卵巢癌、宮頸癌、乳腺癌、前列腺癌、骨肉瘤、橫紋肌肉瘤、胰腺癌中表達(dá)增強(qiáng)并伴有胞內(nèi)定位改變，出現(xiàn)胞漿定位或者胞核/胞漿共同定位，與腫瘤細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移、放化療抵抗、血管生成、增殖凋亡及預(yù)后密切相關(guān)。通常表達(dá)水平低、胞核定位者預(yù)后較好，細(xì)胞分化程度較好，腫瘤新生血管較少，較少發(fā)生淋巴結(jié)及遠(yuǎn)隔部位的臟器轉(zhuǎn)移[3,10,12]。

Yang等[13]發(fā)現(xiàn)與正常皮膚和其它皮膚病變（黑痣，發(fā)育不良痣）比較，惡性黑色素瘤中APE1表達(dá)增高。和正常黑色素細(xì)胞比較，不同惡性黑色素瘤細(xì)胞系A(chǔ)PE1蛋白水平呈倍數(shù)增加。在黑痣患者切片中比較黑痣與周邊正常皮膚的APE1表達(dá)，前者呈現(xiàn)高表達(dá)，提示APE1與黑色素細(xì)胞轉(zhuǎn)化和生長(zhǎng)有關(guān)。Puglisi等[14]認(rèn)為乳腺癌患者中APE1胞核胞漿定位改變與預(yù)后不良有關(guān)，且是不依賴其他主要預(yù)后預(yù)測(cè)因子如組織學(xué)分級(jí)、淋巴結(jié)有無轉(zhuǎn)移和腫瘤大小的獨(dú)立因素。在正常卵巢上皮和非腫瘤疾患中APE1表現(xiàn)為胞核表達(dá)，而卵巢癌患者中APE1呈胞漿胞核共表達(dá)并表達(dá)增高，晚期患者中胞漿表達(dá)增高更為明顯，是腫瘤惡性程度高的標(biāo)志，和預(yù)后不良關(guān)系密切[15]。在肝癌中，APE1胞漿定位者預(yù)后較差，生存期縮短，作者認(rèn)為在肝癌活檢組織中檢測(cè)APE1定位情況對(duì)判斷患者預(yù)后有價(jià)值。在前列腺癌中，APE1胞核染色強(qiáng)度增加，并部分呈現(xiàn)胞漿染色，提示檢測(cè)APE1可作為前列腺癌的早期診斷指標(biāo)[16]。在結(jié)腸癌中，APE1呈單獨(dú)胞核表達(dá)和胞漿、胞核共表達(dá)，多因素分析發(fā)現(xiàn)APE1的胞漿定位提示患者預(yù)后不良[17]。Puglisi等[18]發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌中APE1以胞核表達(dá)為主，偶有胞漿表達(dá)，表達(dá)水平高低與組織學(xué)類型無關(guān)。但在腺癌和伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的病例中，APE1胞漿表達(dá)者預(yù)后不佳。Yoo等[19]的研究非小細(xì)胞肺癌組織標(biāo)本發(fā)現(xiàn)，在腫瘤部位APE1定位于胞核和胞漿，而在周圍非腫瘤組織APE1定位于胞核。Wang等[20]研究顯示，APE1在骨肉瘤中呈高表達(dá)，主要定位于胞核，并與良性骨腫瘤有顯著差異，而且高表達(dá)組患者生存期較短，提示APE1與骨肉瘤惡性生物學(xué)行為以及腫瘤的分化不良相關(guān)，其在骨肉瘤的發(fā)生和演進(jìn)過程中可能起著重要的作用

3 APE1/Ref-1與腫瘤靶向治療

既往研究已證實(shí)APE1蛋白水平在很多腫瘤組織中過表達(dá)，并有胞內(nèi)分布的異常改變，部分腫瘤中APE1升高還是預(yù)后不佳的標(biāo)志，可見APE1與腫瘤關(guān)系十分密切。APE1表達(dá)增高與腫瘤對(duì)放化療抵抗有關(guān)，所以降低APE1水平可能會(huì)調(diào)高腫瘤對(duì)放化療治療的敏感性，從而提高治愈率，達(dá)到控制腫瘤進(jìn)展和改善患者預(yù)后的目的。Zhang等[21]將卵巢癌患者分為順鉑化療有效組和無效組，發(fā)現(xiàn)兩組間的APE1表達(dá)水平及胞內(nèi)分布均有不同，順鉑化療有效組APE1表達(dá)偏低且多位于胞核，而無效組患者APE1表達(dá)較高且胞漿定位者增多。進(jìn)一步細(xì)胞系研究發(fā)現(xiàn)APE1高表達(dá)的細(xì)胞系對(duì)順鉑藥物抵抗性增加。同樣其他學(xué)者證實(shí)在非小細(xì)胞肺癌患者中，順鉑化療敏感組APE1蛋白水平表達(dá)較低，在肺腺癌細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)順鉑的藥物敏感性與APE1蛋白水平存在劑量依賴性關(guān)系。使用腺病毒載體抑制APE1表達(dá)后可以提高肺癌細(xì)胞對(duì)順鉑的藥物敏感性[22]。敲除APE1基因以后骨肉瘤細(xì)胞對(duì)Co60射線以及MMS等DNA損傷劑敏感性顯著增加[20]。此外，一些其它研究也證實(shí)APE1和許多細(xì)胞系放化療抵抗有關(guān)，通過siRNA技術(shù)或反義核苷酸技術(shù)靶向降低APE1以后可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，提高腫瘤對(duì)放化療的治療敏感性[12,23]。

APE1是涉及放療抗性和烷化劑誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性的重要DNA修復(fù)因子。其DNA修復(fù)活性可以修復(fù)放射線、烷化劑類化療藥物引起的DNA損傷，通過其磷酸二酯酶活性進(jìn)行BER修復(fù)。不難理解，過表達(dá)會(huì)對(duì)放射線和烷化劑產(chǎn)生抵抗。對(duì)其修復(fù)活性進(jìn)行抑制可以提高放化療敏感性。APE1也具有3′-5′的核酸外切酶活性，可以去除DNA脫氧核苷酸的類似物，所以抑制其核酸外切酶活性可以調(diào)高化療藥物如吉西他濱的治療效果[24]。Silber等[25]探討了APE1基因表達(dá)受抑制時(shí)腫瘤細(xì)胞對(duì)烷化劑的敏感性變化，發(fā)現(xiàn)APE1內(nèi)切酶活性上調(diào)增強(qiáng)了腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)烷化劑卡氮芥的抵抗性，同時(shí)APE1內(nèi)切酶活性可被活性氧分子激活。Luo等[26]分析了乳腺癌中抑制APE1內(nèi)切酶修復(fù)活性和乳腺癌細(xì)胞對(duì)烷化劑敏感性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)APE1活性下降使乳腺癌細(xì)胞對(duì)烷化劑的敏感性顯著增加。

隨著APE1基因結(jié)構(gòu)和功能的完全解析，APE1/Ref-1的DNA損傷修復(fù)活性可以采用小分子抑制物進(jìn)行抑制，人為改變APE1的表達(dá)水平和修復(fù)活性，而后觀察細(xì)胞對(duì)DNA損傷藥物敏感性的變化。甲氧胺(methoxyamine，MX)，一種 APE1修復(fù)活性的間接抑制劑，本身沒有細(xì)胞毒性，它可以通過競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和AP位點(diǎn)結(jié)合從而阻礙APE1發(fā)揮修復(fù)作用，實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)MX和卡氮芥、替莫唑胺聯(lián)合應(yīng)用可以提高這兩個(gè)藥物的細(xì)胞毒作用[27]。硫蒽酮（lucanthone）同樣可以抑制APE1修復(fù)活性，阻斷BER早期修復(fù)。硫蒽酮與放療合用治療腦轉(zhuǎn)移癌患者較單獨(dú)放療者，治療后可以使腫瘤體積明顯縮小。在乳腺癌細(xì)胞系中硫蒽酮可以提高替莫唑胺的細(xì)胞毒作用[26]。因此，使用APE1修復(fù)活性靶向抑制劑和傳統(tǒng)治療相結(jié)合，可以提高化療有效性。

此外，APE1可以通過其氧化還原依賴途徑和非依賴途徑，介導(dǎo)多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（如AP-1，NF-B，p53）的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞生存、增殖和凋亡。近來越來越多研究表明氧化還原功能對(duì)細(xì)胞增殖也很重要。一項(xiàng)研究證實(shí)小分子抑制物E3330可以特異性抑制APE1氧化還原功能，在體外可以抑制卵巢癌細(xì)胞和小鼠視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[28]。這說明APE1的兩個(gè)功能都很重要，到底是哪一個(gè)功能起到關(guān)鍵作用還不明確，可能在不同的細(xì)胞有著不同的作用。這需要發(fā)現(xiàn)新的特異性抑制藥物來進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 展望

APE1基因進(jìn)一步需要在不同的腫瘤進(jìn)行更多的基礎(chǔ)和臨床實(shí)驗(yàn)研究，可以作為臨床早期診斷和評(píng)價(jià)治療效果的潛在標(biāo)志物，可以提高腫瘤放化療敏感性，可能會(huì)成為多個(gè)腫瘤治療的新的靶點(diǎn)，在臨床應(yīng)用方面有廣泛的前景。

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