王全楚， 步子恒， 董晓峰

解放军第153医院感染科，河南 郑州 450042

端粒及端粒酶在原发性肝癌诊疗中的应用价值

王全楚， 步子恒， 董晓峰

解放军第153医院感染科，河南 郑州 450042

端粒是真核细胞线性染色体末端的一种特殊结构，在细胞增殖过程中具有稳定染色体末端、避免染色体重组和末端降解、防止染色体复制时缩短的作用。目前研究认为，遗传因素可能在肝硬化和肝癌发病中起一定作用。端粒酶的激活导致端粒的缩短是肝癌发生的一个重要步骤，其阳性表达与肝癌发生有一定的相关性。现就最新进展作一概述。

端粒；端粒酶；肝癌；诊断

端粒酶是由RNA和蛋白质组成的一种核糖核蛋白，它是一种RNA依赖的特殊DNA聚合酶。肝癌的端粒长度与正常组织相比，有一个较大的变动范围，但大多是比正常组织要短。现就端粒和端粒酶的结构对于小肝癌的早期诊断、癌性和非癌性腹水的鉴别及肝癌治疗中的应用价值作一概述。

1 端粒和端粒酶的结构和功能

端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的蛋白质复合物，在动物、植物、微生物的染色体中广泛存在，其端粒DNA由简单的富含G的串联重复序列组成。不同物种的端粒长度具有一定的差异性[1]。人的端粒DNA序列为5′-TTAGGG-3′，一般5～20 kb。细胞每分裂一次，端粒丢失50～200 bp。当端粒缩短到一定程度不能维持染色体的稳定性时，细胞最终衰亡。端粒对于维护染色体结构完整性有重要意义，以防止染色体末端丢失和核酸外切酶的降解及染色体之间的端端融合，且完整地解决末端复制问题。因此，端粒的生物学功能是防止染色体复制过程中出现错误重组、末端融合和染色体缺失，并能抵御DNA外切酶等多种因子对染色体DNA的损伤和非正常重组，在维持染色体的结构稳定和功能正常方面发挥重要作用[2]。

在复制过程中，DNA的多聚酶的复制通常是单切的，不能补充新合成的5’端有的一个空隙，造成DNA碱基对的丢失，因此在永生细胞中需有一种酶来维持此功能，使其具有无限制增殖的能力，这个酶就是端粒酶。端粒酶是由小分子RNA和蛋白质组成的一种核糖核酸蛋白酶，它是一种罕见的逆转录酶，能以自身RNA为模板，合成端粒并加到端粒末端使之延长，从而使细胞获得无限增殖，即使细胞永生化。目前证明端粒酶主要有3部分[3]，即人端粒酶RNA(hTR)、端粒酶相关蛋白(TP1/TLP1)和催化亚单位(hTRT/hEST2)。端粒酶活性的调节机理错综复杂，众说纷纭，目前研究认为可能与癌基因、抑癌基因、细胞分化和周期及端粒酶蛋白TP1(telomerase associated protein 1)和TP2(telomerase associated protein 2)等有关[4-5]。

2 端粒长度及端粒酶与肝癌的关系

正常人体内存在着抑制细胞无限增殖的复杂机制：一是细胞周期性控制；二是端粒随着每次细胞分裂发生进行性缩短引起的细胞凋亡或程序性死亡(procedural death)。基于端粒在细胞寿命控制中可能的作用，Harley[6]提出了“端粒假说”：因为端粒酶在一些组织增生性病变、良性肿瘤及癌前病变组织中的阳性率不高，临床研究中也发现早期肿瘤细胞中端粒酶的阳性率明显低于后期肿瘤细胞。同时发现，端粒长度的缩短和端粒酶活性的高低与肿瘤的恶性程度、预后和对治疗的反应相关。

体细胞的端粒酶活性大多已静止，恶变后细胞的端粒酶活性重新激活，其阳性率高达80%～90%[7]。体外进行的肝癌组织端粒酶活性研究表明[8]，肝癌中端粒酶阳性率为84%，明显高于癌旁组织、肝硬化组织及慢性肝炎组织，而正常肝脏组织没有端粒酶活性，且研究发现hTERT的异常表达可能在肝癌的发生、发展中起重要作用。临床研究发现[9]检测27例手术切除肝癌组织的13例针吸活检肝癌组织端粒酶活性，手术切除肝癌标本端粒酶活性检出率为80%，其中高分化癌阳性率为88%，中等分化87%，低分化者均未检出端粒酶活性。肿瘤大小和肝炎标志物状态不影响端粒酶活性，非肿瘤肝脏端粒酶活性均为阴性。

综合以上研究结果表明：正常肝组织中无端粒酶活性表达；肝炎、肝硬变等肝病组织中有不同程度和表达率，但较肝癌组织低；肝癌组织中端粒酶阳性表达率较高；慢性肝炎和肝硬变发展为肝癌过程中端粒酶阳性率递增；提示端粒酶活性与肝癌分化程度有关[10]。端粒和端粒酶的变化不仅与肝脏肿瘤的良恶性有关，且可能与肝脏肿瘤分化、复发和转移有关，因而许多学者认为端粒长度及端粒酶活性可以作为肝脏肿瘤的标志和预测预后的指标[11]。

3 端粒及端粒酶与肝癌的临床

3.1 对于小肝癌的早期诊断价值研究表明端粒酶的激活是肝细胞癌变过程的早期事件[12]。有资料显示用端粒重复扩增法衍生的端粒酶活性定量分析B超引导下经皮肝穿活检标本，发现端粒酶活性在肝硬化细胞、腺瘤样增生细胞、含癌肝中的非癌组织、在直径2 cm内的肿瘤组织、在直径2～3 cm的肿瘤组织中依次递增，结果表明肝癌与腺瘤样增生和非癌组织相比，端粒酶活性具有显著意义[13]。也有研究表明，25例直径<3 cm的肝癌中端粒酶活性20例为强阳性，而12例肝癌周围正常肝癌组织仅2例为阳性[14]。因此认为端粒酶是一种有用的诊断小肝癌的指标，它的激活是肝癌发生的早期事件。另有研究表明端粒的长度和端粒酶的阳性程度和肝癌分化程度相关。研究证实低分化肝癌的端粒-DNA长度显著大于中高分化肝癌，并认为低分化肝癌在恶性病变早期即获得端粒酶活性，在发展过程中逃避于端粒的缩短[15]。临床试验证实中分化肝癌92%端粒酶呈强阳性，而高分化肝癌的强阳性率仅53%，说明端粒酶的激活和端粒功能的维持在肝癌的发生中起重要作用[16]。不仅如此，端粒的长度与肝癌病灶的大小有一定的关系。研究发现端粒-DNA长度的减少率与肿瘤大小呈正相关。在直径>50 mm的中分化肝癌，癌细胞的端粒-DNA长度与邻近非瘤组织的端粒-DNA长度的比值随肿块增大而增大[17]。以上结果说明，端粒-DNA的长度分析和端粒酶的检测可为肝癌的诊断提供新的方法，并有助于判断肝癌的恶性程度。

3.2 对于癌性和非癌性腹水的鉴别在对25例癌性腹水和47例非癌性腹水标本做端粒酶活性检测和细胞学检测的实验中，16例癌性腹水中端粒酶阳性率为81.3%，9例肝癌引起的腹水中为66.7%。47例非癌性腹水中仅为4.3%，在2例端粒酶阳性的非癌性腹水标本中含有大量淋巴细胞(正常淋巴细胞中可以低水平表达端粒酶)[18]。检测良性腹水、肝癌恶性腹水和腹膜扩散癌腹水中的端粒酶，端粒酶阳性率在肝癌和腹膜扩散癌中分别为77%和83%，而细胞学检查中两者分别为11%和56%；良性腹水的阳性率只有3.3%，且都有不同程度的淋巴细胞的污染。研究结果表明在癌性与非癌性腹水的鉴别中，端粒酶检测的敏感度高于细胞学检测，而特异度相近，端粒酶检测有助于早期发现肝癌及腹膜转移癌[19]。

3.3 对于肝癌的治疗由于端粒酶表达于多种肿瘤，同时又是肿瘤细胞无限增殖所必须，因此开发针对端粒酶的抗肿瘤药物可成为治疗肿瘤的又一种途径。目前，国外出现多种以端粒酶为靶点的肝癌治疗策略，主要以抑制端粒酶活性为主；近年来还提出了以肿瘤组织端粒酶激活为靶目标的全新策略。研究发现将人正常10号染色体导人端粒酶阳性的肝癌细胞株Li7HM(10号染色体缺失)后，发现端粒酶活性明显受抑制，未导入10号染色体的癌细胞则继续倍增并表达端粒酶活性。进一步研究表明，该抑制效应的机制是对hTERT基因表达发生抑制作用[20]。且采用hTERT突变型转染肝癌细胞BEL-7404后，端粒酶活性受到抑制，端粒平均长度缩短，接种裸鼠后致瘤性消失[21]。

研究表明端粒酶的活性和hTERT表达高度相关，利用hTERT启动子调控基因治疗或病毒治疗的靶向，则有可能使其作用局限于端粒酶阳性的肿瘤细胞，而不影响端粒酶阴性的正常细胞，从而呈现出治疗作用的肿瘤选择性[22]。研究者用hTERT启动子代替增殖性腺病毒ElA启动子，构建成肿瘤特异性增殖性腺病毒Adv-TERTp-E1A。在体外细胞实验中，与野生型腺病毒相比较，此病毒也展示了在端粒酶阳性的肿瘤细胞中增殖、溶瘤的选择特异性。进一步体内实验显示此病毒能在肝癌细胞(Hep3B)裸鼠移植瘤中大量增殖，显著抑制肿瘤生长。因此选择性端粒酶制剂的研制成功将为肝癌的治疗开辟新途径，但长期治疗效果的可信度和安全性仍需进一步研究。

4 展望

端粒酶在90%以上的恶性肿瘤中呈阳性，其活性表达被认为是恶性肿瘤发生和发展中的必要条件。端粒及端粒酶除了可作为分子标记物而对肝脏肿瘤进行诊断、鉴别诊断、恶性判断及疗效判断外，也可作为分子靶点对大多数肿瘤进行治疗。以端粒酶为靶点治疗恶性肿瘤是目前新兴研究方向，如果能找到一种既能抑制端粒酶活性又不损伤正常细胞的端粒酶抑制剂，则可作为一种治疗肝癌的新兴特效药。

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(责任编辑：李 健)

Telomere and telomerase in hepatocarcinoma

WANG Quanchu, BU Ziheng, DONG Xiaofeng

Department of Gastroenterology, the 153rd Hospital of PLA, Zhengzhou 450042, China

Telomere is a special structure in the end of linear chromosome of eukaryotic cells. It can stabilize the ends of chromosomes in the cell proliferation process, and avoid the recombination of chromosomal and degradation of the chromosome end, and prevent the shortening of chromosome when replication. It was believed that the role of genetic factors may play a part in the pathogenesis of cirrhosis and HCC. The activation of telomerase led to the shortening of chromo some, and the positive expression of it may be relevant to HCC. Here we reviewed the literature on telomerase mutations, telomere shortening and liver disease including hepatocellular carcinoma.

Telomere; Telomerase; Liver cancer; Diagnosis

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.01.033

王全楚，博士，主任医师，研究方向：肝病基础与临床。E-mail：a414073680@163.com

R735.7

A

1006-5709(2016)01-0118-03

2015-08-04