最新情报站
| The application of biomarkers in chemoprevention of cancer |
|
李 宁 （中国疾病预防控制中心营养与食品安全所 北京 １０００５０） 许多动物实验和流行病学调查研究表明膳食中某些成分或食物对多种癌症有预防作用，由于其无毒性或副作用小，因此在肿瘤化学预防研究领域作为肿瘤化学预防剂成为研究的热点。在癌症化学预防研究中，如何评价化学预防剂的预防效果，由于动物与人群种属之间差异及流行病学调查受许多因素的影响，因此动物实验和流行病学调查都不能完全认定某种化学物质的预防效果，只有严格控制下的人群干预试验才比较可靠。但化学预防试验结果如以癌发生率为观察终点，所需人群样本量大，周期长，限制了快速认定和对化学预防效果的评价。因此人们试图研究确定有效、灵敏、可靠的能反映癌发生率的中间标志物作为观察终点来代替癌发生率最后终点，以减少样本量，缩短观察时间，减少费用，大大提高化学预防效果观察的有效性。中间生物标志物的定义为，在癌症发生起始与发展过程中检测到的与癌症发生率相关的组织细胞和分子水平的形态和生物学变化１。作为能代替癌终点的中间标志物需满足两个基本条件１与癌危险性相关２受化学预防剂调节。根据癌症发生的机制，生物标志物可概括为４类：１癌前病变，２基因标志物，３细胞生长标志物，４细胞分化标志物。 癌前病变 癌前病变是一种比正常组织发生癌可能性更大且形态学上已有变化的组织，如口腔粘膜白斑、食管上皮和胃粘膜不典型增生、肠息肉、支气管上皮分化异常、宫颈白斑等。癌前病变发展成浸润癌约需几年，因此是化学预防的理想靶点。逆转和阻断癌前病变的发展是化学预防癌的重要措施。以癌前病变临床和组织形态的发展与转归作为中间终点代替癌发生率终点判定化学预防效果的临床干预试验研究已有不少报道，有维生素Ａ、β－胡萝卜素和螺旋藻等对口腔白斑的干预试验研究，维生素Ｂ１２与叶酸等对支气管上皮分化异常的干预试验研究，维胺酸和叶酸等对宫颈异常增生的阻断性治疗，及维生素Ｃ、维生素Ｅ、纤维素和钙对结肠息肉的干预研究等２～４，所有研究均表明这些化学物质作为化学预防剂对其相应癌症预防的有效性。癌前病变不仅为化学预防提供了可观察到的临床变化，而且伴随癌前病变的发展，其它如基因、分化、增殖标志物也有不同程度的异常，癌前病变的逆转，同时也可能伴随这些标志物的逆转。因此，用癌前病变和其它基因、增殖、分化等一组标志物共同作为化学预防的中间终点比单一用临床形态学变化反映化学预防效果更科学。 基因标志物 ＤＮＡ损伤是癌症发生的重要机制，在干预试验研究中用于反映ＤＮＡ损伤的常用基因标志物有微核、ＤＮＡ－加合物和一些基因的改变。 微核是增殖细胞受到化学或放射物质作用后染色体和染色质受损后的染色体断片或无着丝粒染色体环在细胞分裂后期不能定向移动而留在细胞质中形成微核，微核的频率可反映细胞染色体ＤＮＡ的受损程度。大量调查研究表明，口腔、食管、支气管、宫颈、膀胱等组织粘膜上皮细胞微核率与其癌发生危险性显著相关，如吸烟可引起口腔与支气管上皮脱落粘膜细胞微核增高，与口腔癌和肺癌相关５６。在消化道、支气管、宫颈组织上皮中的微核，在基底细胞中形成、移到表层并在脱落粘膜上皮中检测到，因为脱落粘膜上皮细胞取材方便，对机体无损伤性且易检测辨认，所以微核作为中间终点标志物目前被广泛用于人群化学干预实验研究，尤其在口腔癌的化学预防研究中，口腔粘膜上皮脱落细胞的微核是应用最广泛的标志物。机体ＤＮＡ加合物水平不仅是反映机体接触致癌物水平的标志，也是反映个体癌症危险性的标志。许多致癌物如黄曲霉毒素（ＡＦＢ１）、多环芳烃（ＰＡＨ）和杂环胺等进入机体后，可与ＤＮＡ结合形成ＤＮＡ加合物，从而引起基因突变，诱发细胞的癌变。在报道的口腔癌前病变的人群干预试验中，观察到维生素Ａ、β－胡萝卜素和茶等化学预防剂对口腔粘膜上皮脱落细胞微核的抑制和锌、维生素Ａ、硒联合作用对口腔粘膜ＢａＰ－ＤＮＡ加合物的抑制，同时伴随癌前病变病损的缩小７８。在ＡＦＢ１污染的肝癌高发区，以ＡＦＢ１－ＤＮＡ加合物水平作为观察终点，发现Ｏｌｔｉｐｒａｚ等化学物质可有效地降低加合物的水平９。表明这些营养素在癌前病变阶段能阻止ＤＮＡ损伤，从而降低癌症的危险性。 此外血中白细胞ＢａＰ－ＤＮＡ加合物水平、淋巴细胞断裂水平、８ＯＨ－ｄＧ水平在许多研究中作为化学预防剂对吸烟诱发ＤＮＡ损伤保护作用研究的观察终点。 癌症的发生是以癌基因的激活与抑癌基因的失活为基础的多步骤多阶段过程，通过其表达产物的作用，改变和扰乱细胞生长、分化及代谢等重要过程，导致细胞癌变，在许多组织癌变早期即有癌基因（ｒａｓ、ｍｙｃ、ｅｒｂ）激活和抑癌基因ｐ５３失活。因此，寻找化学物质阻断癌基因激活与抑癌基因失活及表达的途径有可能抑制癌症的发生，用癌基因激活与抑癌基因失活作为肿瘤早期标志物与化学防治的靶点是目前肿瘤学研究的热点。 细胞增殖标志物 致癌物作用下细胞增殖异常是癌变的关键。目前发现反映细胞增殖的标志物有细胞增殖抗原ＰＣＮＡ）、银染核仁导体区（ＡｇＮＯＲ）、鸟氨酸脱羧酶、蛋白激、多胺水平与表皮生长因子受体等，在癌变早期，这些标志物皆有不同程度的增高，与癌症的发展有很好的相关，抑制这些标志物则使细胞癌变可能性降低。 ＰＣＮＡ是一种３６ ｋＤ 核蛋白是ＤＮＡ 聚合酶辅助蛋白，可加速ＤＮＡ 聚合作用，因而与ＤＮＡ复制密切相关，可反映细胞的增殖活跃程度。研究表明组织癌变过程中从正常上皮、单纯增生发展到异常增生，ＰＣＮＡ表达逐渐升高，且ＰＣＮＡ的表达与组织病理变化一致，用１３－ＣＲＡ对由吸烟引起的支气管上皮分化异常的人群进行临床干预实验，发现１３－ＣＲＡ可降低组织ＰＣＮＡ表达１０。 ＡｇＮＯＲ是细胞核内含主要ｒＤＮＡ的染色体片段，在ＲＮＡ聚合酶作用下，ｒＤＮＡ转录生成ｒＲＮＡ 因此，ＡｇＮＯＲ是细胞内ｒＲＮＡ合成的主要场所，参与核糖体蛋白质的合成及核仁形成，ＡｇＮＯＲ数目和形态差异分布可反映细胞增殖活性，并可用来鉴别良恶性肿瘤，可作为肿瘤标志物，同时作为化学预防的中间标志物。 鸟氨酸脱羧酶催化鸟氨酸脱羧生成腐胺，进而合成多胺，而多胺是细胞生长必需的物质，可稳定ＤＮＡ结构，进而影响ＤＮＡ与蛋白质合成。因此，鸟氨酸脱羧酶活性与多胺水平可反映细胞增殖活性，研究认为任何促癌剂都可使组织细胞鸟氨酸脱羧酶活性增高，从而导致多胺水平积累。研究报道结肠息肉病人每天摄入钙能抑制结肠粘膜的鸟氨酸脱羧酶的活性１１。 细胞分化标志物 细胞分化异常与癌变有密切关系，与细胞分化有关的研究较多的标志物有角蛋白和细胞膜ＡＢＨＡｇ。 角蛋白是上皮细胞的主要结构蛋白，至少有１９种角蛋白。在癌前病变与癌不同阶段上皮细胞角蛋白的种类与分型不同。细胞膜ＡＢＨ抗原系统，作为细胞成熟分化癌变的标志物引起人们的兴趣，在正常、癌前病变与癌组织细胞表面也不同，且这些变化先于组织形态学变化。一些研究已表明角蛋白和ＡＢＨ抗原可作为癌变与化学预防的中间标志物。谷胱甘肽与维生素Ｅ的防癌机制与调节细胞生长分化有关。 用天然食品或膳食成分进行癌症化学预防研究是一个新的领域，目前还没有一个或一组中间标志物被确证代替癌发生率作为观察终点进行效果评价确实灵敏可靠。尽管如此，中间终点标志物在化学预防研究中的应用已发挥了大的作用，中间标志物替代癌发生率作为观察终点不仅可大大缩短化学预防观察时间，减少样本量，耗资小，而且还可通过检测中间终点，来筛选高危人群，探讨化学预防剂的防癌机制。今后的化学预防研究工作是确证中间终点的灵敏性和可靠性，并探索新的中间标志物，并研究和开发新的癌症化学预防剂。 参 考 文 献 ［１］ Ｂｅｎｎｅｒ ＳＥ ｅｔ ａｌ． Ｊ Ｎａｔｌ Ｃａｎｃｅｒ Ｉｎｓ １９９０， ８２５５． ［２］ Ｈｏｎｇ ＷＫ ｅｔ ａｌ． Ｎ Ｅｎｇｌ Ｊ Ｍｅｄ １９８６，３１５１５０１． ［３］ Ｍａｔｈｅｗ Ｂ ｅｔ ａｌ． Ｎｕｔｒ Ｃａｎｃｅｒ １９９５，２４１９８． ［４］ Ｌｙｎｃｈ ＰＷ ｅｔ ａｌ． Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １９９１，１００Ａ１８２． ［５］ Ｒｏｓｉｎ ＭＰ ｅｔ ａｌ． Ｃａｎ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｐｈａｍａｃｏｌ １９８７，６５４８３． ［６］ Ｓｔｉｃｈ ＭＰ ｅｔ ａｌ． Ｉｎｔ Ｊ Ｃａｎｃｅｒ １９８４，３４７４５ ［７］ Ｌｉ Ｎ ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃ Ｓｏｃ Ｅｘｐ Ｂｉｏｌ Ｍｅｄ，１９９９， ４２１８－２２４． ［８］ Ｐｒａｓａｄ ＭＰＲ ｅｔ ａｌ． Ｏｒａｌ Ｏｎｃｏｌ Ｅｕｒ Ｊ Ｃａｎｃｅｒ １９９５，３１Ｂ１５５－１５９． ［９］ Ｋｅｎｓｌｅｒ ＴＷ ｅｔ ａｌ． Ｍｕｔ Ｒｅｓ， １９９８，４０２１６５－１７２． ［１０］ Ｌｉｐｐｍａｎ Ｓ ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃ ＡＭ Ａｓｓｏｃ Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓ １９９０，３１９９９． ［１１］ Ｌａｎ Ｓ ｅｔ ａｌ． Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ １９９０，９８２９２． |