胡鑫韋薇綜述劉劍侖審校

作者單位：530021南寧1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院乳腺外科；2廣西醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院

綜述

PDCD4與乳腺癌關(guān)系的研究進(jìn)展

胡鑫1，2韋薇1綜述劉劍侖1審校

作者單位：530021南寧1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院乳腺外科；2廣西醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院

程序性細(xì)胞死亡因子4（programmed cell death 4，PDCD 4）是近年來新發(fā)現(xiàn)的與細(xì)胞凋亡有關(guān)的腫瘤抑制基因，研究發(fā)現(xiàn)多種惡性腫瘤組織中PDCD4的表達(dá)呈下調(diào)或缺失，與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)，在乳腺癌的診斷和治療中具有重要作用，本文就PDCD4與乳腺癌關(guān)系的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

PDCD4；乳腺腫瘤；抑癌基因；細(xì)胞凋亡；診斷；治療

乳腺癌是危害女性健康最常見的惡性腫瘤之一。據(jù)報(bào)道全世界每年新發(fā)病例約120萬人，死亡約50萬人［1］。盡管乳腺癌的檢查體系和各種綜合治療手段日益完善，但仍然有部分患者因復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移死亡。因此，充分了解乳腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，尋找新的分子治療靶點(diǎn)，對(duì)進(jìn)一步改善乳腺癌患者的預(yù)后具有重要意義。程序性細(xì)胞死亡因子4（programmed cell death 4，PDCD4）是近年來新發(fā)現(xiàn)的與細(xì)胞凋亡有關(guān)的腫瘤抑制基因，已有研究發(fā)現(xiàn)在多種惡性腫瘤組織及細(xì)胞中PDCD4的表達(dá)呈下調(diào)或缺失［2，3］，其主要通過抑制基因轉(zhuǎn)錄和蛋白翻譯過程抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。本文就PDCD4與乳腺癌關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1　PDCD4的生物學(xué)特點(diǎn)

PDCD4是1995年Shibahara等［4］在小鼠實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，并證實(shí)該基因與細(xì)胞凋亡有關(guān)。人類PDCD4基因位于10q24，cDNA全長(zhǎng)約3.5kb，編碼區(qū)長(zhǎng)度約為1.4kb。PDCD4編碼蛋白由469個(gè)氨基酸構(gòu)成，有兩個(gè)重要的α-螺旋結(jié)構(gòu)區(qū)位于其氨基末端，PDCD4通過該功能域與真核細(xì)胞翻譯起始因子eIF4A相結(jié)合，抑制核糖體復(fù)合物的形成和蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。核定位信號(hào)（nuclear localization signals，NLS）以及核輸出信號(hào)（nuclear export signals，NES）分別位于PDCD4氨基與羧基末端，通過這兩種信號(hào)PDCD4蛋白在細(xì)胞核內(nèi)合成，然后再轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)。另外，PDCD4還有多個(gè)蛋白激酶的磷酸化位點(diǎn)與其活化有關(guān)。在大多數(shù)正常組織細(xì)胞中，PDCD4蛋白主要在細(xì)胞核中表達(dá)，當(dāng)細(xì)胞的生存環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，例如營(yíng)養(yǎng)條件下降或細(xì)胞發(fā)生惡性增殖時(shí)，PDCD4蛋白可通過NES轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中［5］。

Onishi等［6］研究顯示PDCD4 mRNA在小鼠組織中幾乎均有表達(dá)，其中在胸腺組織中表達(dá)最高，其次是肝臟、睪丸、肺、腦、腎及脾，而在骨骼肌和心臟中，PDCD4 mRNA表達(dá)量相對(duì)較低，該項(xiàng)研究證明PDCD4基因在組織中的表達(dá)存在特異性。

2　PDCD4與腫瘤的關(guān)系

2.1PDCD4誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

目前，PDCD4作為一種新的抑癌基因已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，但PDCD4在人類腫瘤組織中抑癌作用的具體機(jī)制尚不清楚。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為PDCD4抑制人體腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)是多種因素共同作用的結(jié)果。Waters等［7］研究發(fā)現(xiàn)PDCD4通過直接或間接作用，結(jié)合真核細(xì)胞翻譯起始復(fù)合物中eIF4A，并封閉eIF4A的解旋酶活性以及eIF4A與eIF4G結(jié)合，從而抑制AP-1、MAPKs等與細(xì)胞增殖有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子合成，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。近來Wedeken等［8］通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了PDCD4促進(jìn)細(xì)胞凋亡的機(jī)制不僅與eIF4A有關(guān)，而且還能通過其氨基酸殘基與腫瘤細(xì)胞的核糖體直接結(jié)合并影響翻譯過程，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Bitomsky等［9］進(jìn)一步研究顯示PDCD4還可以通過升高p21（Waf1/Cip1）表達(dá)水平，并減少CDK4、CDK6和CDK2表達(dá)，進(jìn)而阻滯細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。有研究表明［10］PDCD4抑制腫瘤惡性轉(zhuǎn)化是通過上調(diào)p21的表達(dá)量實(shí)現(xiàn)，且干擾PDCD4的表達(dá)導(dǎo)致p21（Waf1/Cip1）和其他受p53調(diào)控的基因表達(dá)水平明顯增加，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PDCD4通過抑制p53乙酰基化，從而實(shí)現(xiàn)抑制其活性的目的。綜上所述，PDCD4可能通過調(diào)控腫瘤組織的細(xì)胞周期和蛋白翻譯過程達(dá)到抗腫瘤的效應(yīng)，為其作為分子治療的靶點(diǎn)提供了理論依據(jù)。

2.2PDCD4抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移

惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程可能與PDCD4基因的表達(dá)情況密切相關(guān)。Zhang等［11］研究發(fā)現(xiàn)在無侵襲能力的人肝癌細(xì)胞株Hep3B中PDCD4 mRNA的表達(dá)量最高，相反，在具有高侵襲能力的人肝癌細(xì)胞株MHCC-97H中PDCD4 mRNA表達(dá)量最低。PDCD4 mRNA的表達(dá)量與人肝癌細(xì)胞株的侵襲能力呈負(fù)相關(guān)，表明PDCD4能夠誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞發(fā)生凋亡，且能夠降低肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力。王建亭等［12］研究證實(shí)在食管鱗狀細(xì)胞癌中PDCD4呈低表達(dá)，其表達(dá)情況與患者的年齡、性別無關(guān)，而與TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、分化程度有關(guān)，表明食管鱗狀細(xì)胞癌的惡性程度可以通過PDCD4的表達(dá)情況反映。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)PDCD4表達(dá)可明顯抑制食管鱗狀細(xì)胞癌增殖和侵襲性生長(zhǎng)。Asangani等［13］通過對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，miR-21能夠在細(xì)胞的翻譯過程抑制目標(biāo)基因PDCD4的表達(dá)，從而增強(qiáng)了結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力。Wei等［14］通過對(duì)卵巢癌的研究同樣發(fā)現(xiàn)PDCD4能夠抑制卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。上述研究表明PDCD4 mRNA表達(dá)量低的腫瘤組織更易發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。雖然關(guān)于PDCD4抑制惡性腫瘤組織發(fā)生、發(fā)展的具體作用機(jī)制尚不明確，但大量研究表明其具有抑癌作用。因此在未來的臨床實(shí)踐中，有望通過內(nèi)源性上調(diào)PDCD4基因的表達(dá)水平達(dá)到治療惡性腫瘤的目的。

3　PDCD4與乳腺癌

3.1PDCD4與乳腺癌的發(fā)生

乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多步驟、多因素參與的復(fù)雜過程，是許多癌基因、抑癌基因以及一系列與血管生成有關(guān)的因子共同作用的結(jié)果。PDCD4不僅在基因的轉(zhuǎn)錄水平，而且在蛋白翻譯過程中發(fā)揮抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。

韓曉蓉等［15］通過SP法檢測(cè)199例管腔型、63例HER-2陽性型、76例三陰型乳腺癌標(biāo)本及對(duì)應(yīng)癌旁正常組織中PDCD4的表達(dá)情況，結(jié)果顯示，PDCD4蛋白在338例乳腺癌組織中呈低表達(dá)，而在相應(yīng)的癌旁正常組織中高表達(dá)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。研究還發(fā)現(xiàn)PDCD4蛋白在管腔型乳腺癌中的表達(dá)陽性率明顯高于HER-2陽性型及三陰型，而在HER-2陽性型及三陰型乳腺癌組織中的表達(dá)陽性率無顯著差異，認(rèn)為PDCD4對(duì)乳腺癌的發(fā)生具有重要作用。Jansen等［16］收集了來自人體10個(gè)不同部位，共60株腫瘤細(xì)胞系，并采用蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)該腫瘤細(xì)胞系中PDCD4蛋白的表達(dá)水平，結(jié)果表明，PDCD4蛋白在大多數(shù)腫瘤細(xì)胞系中均出現(xiàn)不同程度的下降或缺失，其中在惡性程度較高的乳腺癌、肺癌及神經(jīng)膠質(zhì)瘤中這種現(xiàn)象更為明顯。Afonja等［17］通過對(duì)乳腺癌細(xì)胞株T47D和MDA-MB-231研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞系轉(zhuǎn)染PDCD4后，大量的乳腺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡，表明PDCD4可以通過某種機(jī)制調(diào)控乳腺癌細(xì)胞株的生長(zhǎng)。

3.2PDCD4與乳腺癌的發(fā)展與預(yù)后

PDCD4在乳腺癌的發(fā)展過程中亦發(fā)揮重要作用。Wen等［18］通過免疫組化法檢測(cè)了PDCD4蛋白在正常乳腺、乳腺導(dǎo)管原位癌及浸潤(rùn)性乳腺導(dǎo)管癌組織中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示與正常乳腺組織相比，PDCD4蛋白在乳腺導(dǎo)管原位癌和浸潤(rùn)性乳腺導(dǎo)管癌組織中的表達(dá)水平均有下降。但與乳腺導(dǎo)管原位癌組織相比，浸潤(rùn)性乳腺導(dǎo)管癌組織中PDCD4蛋白的表達(dá)水平下調(diào)更明顯。這提示PDCD4不僅與乳腺癌的發(fā)生有關(guān)，而且還參與了乳腺癌的發(fā)展以及惡性轉(zhuǎn)化。有研究［19］顯示，瘦素能夠促進(jìn)乳腺癌浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移，將過表達(dá)PDCD4轉(zhuǎn)染到乳腺癌細(xì)胞MCF-7后，發(fā)現(xiàn)由瘦素誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力被明顯抑制，提示PDCD4能夠抑制乳腺癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。Nieves-Alicea等［20］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PDCD4抑制乳腺癌的侵襲能力主要通過增加MMP-2抑制因子的表達(dá)實(shí)現(xiàn)。

PDCD4還與乳腺癌的臨床分期、預(yù)后明顯相關(guān)。有學(xué)者［21］采用SP法檢測(cè)176例三陰性乳腺癌和對(duì)應(yīng)癌旁組織PDCD4蛋白的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織的PDCD4蛋白表達(dá)水平明顯低于癌旁組織（P=0.005）。結(jié)合患者的預(yù)后分析顯示，PDCD4表達(dá)與年齡無相關(guān)性（P>0.05），而與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況及組織學(xué)分級(jí)有關(guān)（P<0.05），腫瘤越大的組織其PDCD4表達(dá)的陽性率越低，這種情況同樣見于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移個(gè)數(shù)多、組織學(xué)分級(jí)高的乳腺癌組織中。研究還發(fā)現(xiàn)PDCD4表達(dá)陰性的患者其無病生存率和總生存率均低于PDCD4表達(dá)陽性者。提示監(jiān)測(cè)PDCD4基因的表達(dá)情況，可能對(duì)乳腺癌患者的臨床病理分期和療效評(píng)價(jià)有重要參考價(jià)值。

3.3PDCD4與乳腺癌的診斷和治療

近年研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌對(duì)抗腫瘤藥物的敏感性與乳腺癌細(xì)胞中PDCD4的表達(dá)水平有密切的聯(lián)系。Jansen等［16］通過實(shí)驗(yàn)證明，將反義PDCD4 cDNA轉(zhuǎn)染到MCF-7乳腺癌細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞系對(duì)他莫昔芬和格爾得霉素的敏感性較空白對(duì)照組降低。而對(duì)低表達(dá)PDCD4的MCF-7乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染正義PDCD4 cDNA后，發(fā)現(xiàn)其對(duì)格爾得霉素的敏感性較前增強(qiáng)。該研究也證實(shí)PDCD4表達(dá)下調(diào)的乳腺癌細(xì)胞多數(shù)對(duì)他莫昔芬產(chǎn)生耐藥。Bourguignon等［22］通過類似的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將多柔比星及紫杉醇用于PDCD4表達(dá)下調(diào)的MCF-7乳腺癌細(xì)胞中，結(jié)果大部分乳腺癌細(xì)胞株對(duì)其產(chǎn)生耐藥。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于PDCD4和乳腺癌治療關(guān)系的研究鮮見報(bào)道，但相關(guān)研究已經(jīng)證明PDCD4能夠抑制乳腺癌的浸潤(rùn)和生長(zhǎng)。在臨床實(shí)踐中如果將PDCD4作為檢測(cè)指標(biāo)，可能有助于提高早期乳腺癌患者的檢出率。這也提示可通過上調(diào)PDCD4在乳腺癌患者體內(nèi)的表達(dá)水平，以提高其對(duì)化療藥物的敏感性，尤其對(duì)于新輔助化療的患者，可能會(huì)達(dá)到縮小腫瘤、增加保乳手術(shù)治療的機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)患者生命。

4　小結(jié)

目前，乳腺癌以綜合治療為主，但其治療效果并未得到明顯改善，尋求新的治療方式仍然是國(guó)內(nèi)外研究者面臨的重大難題。現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，PDCD4與乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移有著密切的聯(lián)系，但其具體的作用機(jī)制尚未清楚，需進(jìn)一步研究。如果將PDCD4誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)應(yīng)用于乳腺癌治療中，有可能明顯改善乳腺癌患者的預(yù)后。通過調(diào)控乳腺癌患者體內(nèi)PDCD4基因的表達(dá)水平，可能給他莫昔芬耐藥的乳腺癌患者帶來巨大的益處［16］。隨著對(duì)乳腺癌認(rèn)識(shí)不斷深入，以PDCD4作為分子靶點(diǎn)的藥物，對(duì)乳腺癌患者的治療將具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］Torre LA，Sauer AM，Chen MS Jr，et al.Cancer statistics for Asian Americans，Native Hawaiians，and Pacific Islanders，2016：Converging incidence in males and females［J］.CA Cancer J Clin，2016，66（3）：182-202.

［2］Li X，Xin S，Yang D，et al.Down-regulation of PDCD4 expression is an independent predictor of poor prognosis in human renal cell carcinoma patients［J］.J Cancer Res Clin Oncol，2012，138（3）：529-35.

［3］Zhen Y，Liu Z，Yang H，et al.Tumor suppressor PDCD4 modulates miR-184-mediated direct suppression of C-MYC and BCL2 blocking cell growth and survival in nasopharyngeal carcinoma［J］.Cell Death Dis，2013，4：e872.

［4］Shibahara K，Asano M，Ishida Y，et al.Isolation of a novel mouse gene MA-3 that is induced upon programmed cell death［J］.Gene，1995，166（2）：297-301.

［5］Wang X，Patenode C，Roizman B.US3 protein kinase of HSV-1 cycles between the cytoplasm and nucleus and interacts with programmed cell death protein 4（PDCD4）to block apoptosis［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2011，108（35）：14632-14636.

［6］Onishi Y，Hashimoto S，Kizaki H.Cloning of the TIS gene suppressedby topoisomeraseinhibitors［J］.Gene，1998，215（2）：453-459.

［7］Waters LC，Strong SL，F(xiàn)erlemann E，et al.Structure of the tandem MA-3 region of Pdcd4 protein and characterization of its interactions witheIF4A andeIF4G：molecularmechanismsofatumorsuppressor［J］. J Biol Chem，2011，286（19）：17270-17280.

［8］Wedeken L，Ohnheiser J，Hirschi B，et al.Association of tumor suppressor protein Pdcd4 with ribosomes is mediated by protein-protein and protein-RNA interactions［J］.Genes Cancer，2010，1（3）：293-301.

［9］Bitomsky N，Wethkamp N，Marikkannu R，et al.siRNA-mediated knockdown ofPdcd4expression causesupregulationofp21（Waf1/Cip1）expression［J］.Oncogene，2008，27（35）：4820-4829.

［10］Goke R，Barth P，Schmidt A，et al.Programmed cell death protein 4 suppresses CDK1/cdc2 via induction of p21（Waf1/Cip1）［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2004，287（6）：C1541-C1546.

［11］Zhang S，Li J，Jiang Y，et al.Programmed cell death 4（PDCD4）suppresses metastastic potential of human hepatocellular carcinoma cells［J］.J Exp Clin Cancer Res，2009，28：71.

［12］王建亭，張玉祥.程序性細(xì)胞死亡之因子4蛋白表達(dá)與喉鱗狀細(xì)胞癌相關(guān)性研究［J］.臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2011，25（12）：539-541.

［13］Asangani IA，Rasheed SA，Nikolova DA，et al.MicroRNA-21（miR-21）post-transcriptionally downregulates tumor suppressor Pdcd4 and stimulates invasion，intravasation and metastasis in colorectal cancer［J］.Oncogene，2008，27（15）：2128-2136.

［14］Wei N，Liu SS，Chan KK，et al.Tumour suppressive function and modulationofprogrammedcell death4（PDCD4）inovariancancer［J］. PLoS One，2012，7（1）：e30311.

［15］韓曉蓉，吳坤河，郜紅藝，等.不同分子亞型乳腺癌中程序性細(xì)胞死亡4的表達(dá)及其與預(yù)后的關(guān)系［J］.中國(guó)普外基礎(chǔ)與臨床雜志，2014，21（5）：577-582.

［16］Jansen AP，Camalier CE，Stark C，et al.Characterization of programmed cell death 4 in multiple human cancers reveals a novel enhancerofdrugsensitivity［J］.Mol CancerTher，2004，3（2）：103-110.

［17］AfonjaO，JusteD，Das S，et al.Inductionof PDCD4 tumor suppressor geneexpression by RAR agonists，antiestrogen and HER-2/neu antagonistinbreastcancercells.Evidencefor aroleinapoptosis［J］.Oncogene，2004，23（49）：8135-8145.

［18］Wen YH，Shi X，Chiriboga L，et al.Alterations in the expression of PDCD4 in ductal carcinoma of the breast［J］.Oncol Rep，2007，18（6）：1387-1393.

［19］Gonzalez-VillasanaV，Nieves-AliceaR，McMurtryV，etal.Programmed cell death 4 inhibits leptin-induced breast cancer cell inva-sion［J］. Oncol Rep，2012，27（3）：861-866.

［20］Nieves-Alicea R，Colburn NH，Simeone AM，et al.Programmed cell death 4 inhibits breast cancer cell invasion by increasing tissue inhibitor of metalloproteinases-2 expression［J］.Breast Cancer Res Treat，2009，114（2）：203-209.

［21］韓曉蓉，王頎，吳坤河，等.三陰性乳腺癌中程序性細(xì)胞死亡基因4表達(dá)及其與預(yù)后的關(guān)系［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（5）：495-498.

［22］Bourguignon LY，Spevak CC，WongG，et al.Hyaluronan-CD44 interactionwithproteinkinaseC（epsilon）promotesoncogenic signalingby thestemcell markerNanogandtheProductionof microRNA-21，leading to down-regulation of the tumor suppressor protein PDCD4，antiapoptosis，andchemotherapy resistanceinbreast tumor cells［J］.J Biol Chem，2009，284（39）：26533-26546.

［2016-07-19收稿］［2016-08-18修回］［編輯江德吉］

R737.9

A

1674-5671（2016）05-04

10.3969/j.issn.1674-5671.2016.05.16

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81160321）

韋薇。E-mail：605347565@qq.com