¹黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江 哈尔滨

²黑龙江中医药大学附属第一医院宫腔镜室，黑龙江 哈尔滨

收稿日期：2023年9月6日；录用日期：2023年10月1日；发布日期：2023年10月9日

摘要

宫颈癌是常见的女性生殖系统恶性肿瘤，近年来其发病率呈上升趋势，严重影响女性生活质量，给患病个人、家庭甚至社会带来了严重负担。细胞周期蛋白D (Cyclin D)的异常表达对细胞周期的调控作用已经受到广泛认可，其在恶性肿瘤的发生、增殖、迁移、侵袭、转移中所参与的机制逐渐被研究发现。笔者就Cyclin D的分类、Cyclin D与细胞周期调控及Cyclin D在宫颈癌发生发展中的作用进行综述，旨在为宫颈癌相关研究提供参考。

关键词

细胞周期蛋白D，宫颈癌，研究进展

Research Progress of Cyclin D in Cervical Cancer

Mingge Liang¹, Li Liu^2*

¹Graduate School of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin Heilongjiang

²Hysteroscopy Room, The First Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin Heilongjiang

Received: Sep. 6^th, 2023; accepted: Oct. 1^st, 2023; published: Oct. 9^th, 2023

ABSTRACT

Cervical cancer is a malignant tumor of female reproductive system. In recent years, the incidence of cervical cancer has had an upward trend, which seriously affects the quality of women’s life and brings serious burden to the affected individuals, families and even society. The abnormal expression of Cyclin D has been widely recognized for its regulatory effect on cell cycle, and its involvement in the occurrence, proliferation, migration, invasion and metastasis of malignant tumors has gradually been discovered. We review the classification of Cyclin D, its relationship with cell cycle regulation, and its role in the occurrence and development of cervical cancer, aiming to provide reference for research related to cervical cancer.

Keywords:Cyclin D, Cervical Cancer, Research Progress

Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

宫颈癌(Cervical Cancer)是威胁当今女性身体健康的常见恶性肿瘤之一，全球每年有近50万新发宫颈癌病例，其发生率和死亡率在妇科癌症中排第四，且近年来宫颈癌发病率呈上升趋势。2020年世界卫生组织全球癌症调查结果显示，宫颈癌在女性总癌症中的发病率为6.5%，位列第四，在女性总癌症中的致死率为7.7%，位列第四 [1] [2] 。大量研究表明 [3] [4] ，肿瘤细胞的增殖失调与大量细胞周期调控因子密切相关，其中细胞周期蛋白的异常表达与细胞凋亡和细胞增殖之间的相关性也备受关注，Cyclin D作为参与癌症的发生、发展、诊断、治疗、侵袭、转移等过程的热点，值得我们研究及总结 [5] 。

细胞周期是20世纪50年代在细胞生物学方面最重要的发现之一，其各个阶段都包含着复杂的变化，一次完整的细胞周期主要由四个时相组成，按照时间顺序可划分为G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(DNA合成后期)以及M期(有丝分裂期)。细胞周期的循环依赖于细胞周期检验点(Check point)的严格调控，细胞周期检验点能够精确调控细胞周期所有时相的顺序转换和全部完成，现阶段相关研究热点主要集中在G1/S检验点。Timothy Hunt等最早以海胆胚胎为材料分离鉴定出的细胞周期蛋白(Cyclins)，是一类与细胞周期进程呈时相性表达的蛋白质，一般情况下，在细胞间期逐渐积累，细胞分裂期又降解 [6] 。Cyclin D在细胞周期G1期(DNA合成前期)含量最多，此阶段它与细胞周期素依赖性激酶CDK4或CDK6结合并将其激活，将Rb (视网膜母细胞瘤基因)蛋白磷酸化并使其失活，调控转录激活因子E2F与磷酸化的Rb分离而发生游离，细胞经G1期进入S期，推进细胞增殖进程 [7] 。本文就Cyclin D的分类、Cyclin D与细胞周期调控、Cyclin D在宫颈癌发生发展中的作用展开了相关综述，以期为宫颈癌的临床诊断和治疗研究提供参考依据。

2. 细胞周期蛋白D的分类

Cyclin D广泛存在于真核细胞中，主要包括Cyclin D1，Cyclin D2和Cyclin D3三种亚型，对应的编码基因CCND1、CCND2、CCND3分别位于人11q13、12q13和6q21染色体上。其中CCND1基因和CCND2基因的序列相同程度高，因此二者在功能上也极其相似，且都属于原癌基因。对CCND1、CCND2、CCND3三种基因序列进行分子进化分析，发现CCND3基因独具特点，在序列和进化速率上与其他两个成员都显著不同。这三种细胞周期蛋白在细胞中的表达具有底物特异性 [8] [9] 。正常情况下，外界特异蛋白因子释放信号(如生长因子)，刺激Cyclin D的转录、翻译和降解，引起Cyclin D的异常表达，改变了Cyclin D的正常行为，导致细胞周期不同增殖时相持续时间异常改变，最终引起细胞增殖、恶化，甚至癌变、转移。

Cyclin D1的编码基因CCND1 (即Bcl-1，PRAD1，D11S128基因)定位于人染色体11q13上，编码295个氨基酸，长度约15 kb，相对分子量约为34 KD。包括5个外显子和4个内含子。Cyclin D1作为Cyclin家族中最小的Cyclin，其N末端缺少一段“降解盒”(Destruction box)序列，所以CCND1半衰期较短，小于25 min。Cyclin D2的编码基因CCND2 (即vin-1基因)定位于人染色体12p13.32，编码289个氨基酸，长约31.6 kb，相对分子量约为34 KD，包括5个外显子和4个内含子。Cyclin D3的编码基因CCND3定位于人染色体6q21，编码292个氨基酸，相对分子量约为34 KD。它们含有一段共同的结构特点，即第56位到114 位约为100个氨基酸残基的保守序列，被称为“周期蛋白框”(Cyclin box)，是介导Cyclin D与CDK结合的功能单位。Cyclin D的C末端含有一段特殊的PEST序列，主要参与蛋白质转化、降解、更新，其N末端含有一段特殊的Leu-X-Cys-X-Glu序列，是与抑癌基因Rb编码的p105蛋白及其相关蛋白p107相互作用的特异性结合位点。

Cyclin D是对细胞周期进程有一定调控作用的限速蛋白因子，主要体现在G1晚期进入S期，其在细胞周期关键限制点G1/S转换中可表现出正向调节效果，现阶段相关研究通路主要集中在p16-CDK4/6-cyclinD-pRb。CCND基因在G1期的开始被激活，Cyclin D蛋白通过与CDK配体(CDK4、CDK6)结合然后激活CDKs的激酶活性，磷酸化肿瘤抑制蛋白Rb并使其失活。因为Rb蛋白可通过与转录因子E2F结合对E2F的转录活性产生抑制效果，进而抑制促进细胞G1/S期转换的相关基因的转录行为，引起细胞周期停滞。所以磷酸化的Rb (pRb)在蛋白构象发生变化后与转录因子E2F分离，因此Rb对E2F的抑制效应也相继解除，转录因子E2F进入基因转录程序，启动DNA合成，细胞周期由G1期(DNA合成前期)过渡至S期(DNA合成期)，推进细胞增殖发展进程 [10] [11] 。

3. Cyclin D与细胞周期调控

Cyclin D是细胞周期运行的起始因子，细胞周期进程的限速因子 [12] 。

Cyclin D1属于G1期周期蛋白，是控制G1期进程和时间的调节亚基。Cyclin D1最早是在研究甲状腺癌时发现的，Cyclin D1因甲状腺腺癌的甲状旁腺激素(PTH)基因的异常行为而出现过度表达，最终CCND1被证实且成为公认的原癌基因 [13] 。将抗Cyclin D1抗体或反义Cyclin D1质粒用显微注射技术注入人和小鼠成纤维细胞，可有效阻止其进入S期，然而此操作对已经进入S期的细胞无效 [14] [15] 。Nishida等 [16] 检测出Cyclin D1基因在肿瘤快速生长的HCC晚期患者中扩增，因此，通过扩增肝细胞癌(HCCs)患者的Cyclin D1基因，检测出Cyclin D1的mRNA过表达，同时检测13q染色体上的RB基因的畸变，发现Cyclin D1蛋白与pRB形成复合物，其活性因此而下调。同时，Cyclin D1的过表达可以消除pRB的生长抑制，推进细胞进程，增强细胞转化，加速肿瘤生长，导致HCC向更恶性的程度发展 [17] 。

Cyclin D2在多种疾病中均被观察到表达水平升高，并且Cyclin D2的异常表达通常会导致癌细胞增殖，CCND2也属于原癌基因。在视网膜母细胞瘤实验研究中发现，沉默Cyclin D2可以抑制体外视网膜母细胞瘤细胞的生长，调控细胞的增殖和侵袭行为 [18] [19] 。有研究表明，Cyclin D2的功能不仅体现在对细胞周期进程的限速作用，还可参与细胞的终末分化、生长衰老甚至肿瘤的发生发展等其他领域。多项研究结果一致，在前列腺癌或乳腺癌细胞系中Cyclin D2 mRNA表达水平下降，蛋白表达水平下降，Cyclin D2基因启动子区发生超甲基化，而在正常、增生性和癌前病变前列腺或乳腺上皮细胞中，Cyclin D2基因mRNA呈高表达，甲基化发生率很低。这些现象表明，在人类的部分肿瘤疾病中，Cyclin D2基因可因为启动子超甲基化而被降低活性，一旦Cyclin D2表现出超甲基化水平，其对细胞周期关键限制点G1/S的限速效果就会下降，细胞周期进程减速，Cyclin D2与肿瘤的侵袭也有一定相关性 [20] [21] [22] 。

CCND3基因尚未被证实为原癌基因，Cyclin D3广泛参与多种生物学过程，如细胞周期调控、转录介导、细胞凋亡进程、肿瘤发生发展等，所以在大部分处于G1期的增殖细胞系中都可以检测到不同表达水平的Cyclin D3。Bartkova等研究结果提示Cyclin D3在参与和调控细胞增殖、诱导和维持终端分化中可能具有双重作用。Cyclin D在增殖细胞的G1/S过程中是必需的，此阶段可表达两种或三种Cyclin D蛋白，Cyclin D3似乎与Cyclin D1、Cyclin D2的作用重复。Cyclin D3的增殖促进功能似乎是通过对pRB的相关激酶活性介导的，而Cyclin D3在细胞分化中发挥作用的分子基础，可能是通过功能独特的蛋白质-蛋白质相互作用，当然这还需要未来进一步深入研究。以往研究结果提示Cyclin D3在淋巴细胞系中与增殖而非分化相关，而Bartkova等证实在某些类型的细胞中，高过量的Cyclin D3的结果可能是促进分化，而不是放松对增殖的控制，这似乎为Cyclin D3在某些常见类型的癌症中具有原致癌作用提供了一定程度的证明效果 [23] 。Cyclin D3过表达与 CCND3 基因扩增和染色体异位有关，还可与其他原癌基因或者抑癌基因协同作用共同发挥致癌作用，相关研究提示，Cyclin D3与肿瘤的转移和预后也有一定的相关性 [24] [25] [26] 。

4. Cyclin D在宫颈癌发生发展中的作用

王文虎等用免疫组织化学法检测宫颈组织中NF-кB p65、Cyclin D1的表达情况，发现两者表达水平呈正相关，且宫颈癌组织明显比正常宫颈组织的阳性表达率高，Ib、IIa期的宫颈癌组织明显比Ia期宫颈癌组织高，有淋巴结转移者明显比无淋巴结转移者高。由此可见NF-кBp65、Cyclin D1参与宫颈癌的发病、侵袭和淋巴结转移，具体机制可能是NF-кB p65能够与Cyclin D1启动子上相应靶位点结合，通过上调Cyclin D1的表达水平进一步介导宫颈癌细胞的生长和分化 [27] 。对Cyclin D1的调控基因CCND1进行研究发现，在癌症患者和正常人群中，CCND1均存在长短两种不同转录本的转录 [28] 。体内宫颈癌组织实验结果显示，癌组织中CCND1、ERK及MAPK的阳性表达相较于癌旁组织显著升高，CCND1主要定位于细胞质，提示CCND1基因和ERK/MAPK信号通路在宫颈癌的发生发展中有正向调节效果。为了进一步证实上述基因与信号通路的相关性，郑懿等筛选宫颈癌细胞株，经体外细胞转染实验来验证通过对CCND1基因表达进行沉默处理，能够抑制其介导的ERK/MAPK信号通路的激活。具体机制如下，沉默CCND1基因表达和ERK抑制剂干预ERK/MAPK信号通路激活处理均能提升细胞凋亡率和化疗敏感性，同时，与沉默CCND1基因表达处理相比，CCND1表达沉默并进行ERK抑制剂干预ERK/MAPK信号通路激活处理可降低癌细胞凋亡率，提升顺铂耐药性，使化疗敏感性减弱。该研究组首次证明了通过沉默CCND1基因表达处理，可以介导宫颈癌细胞凋亡率升高，同时呈浓度依赖性降低顺铂耐药性，推测抑癌作用和提高化疗敏感性可能通过抑制ERK/MAPK信号通路的激活来实现，此发现在分子生物学层面为增强宫颈癌化疗敏感性提供了相关证据 [29] 。

邹冬玲等借助Targetscan软件对miR-29b的靶基因信息进行了预测分析，发现CCND2基因是其中之一，报告基因实验结果进一步证实了miR-29b过表达是通过与CCND2的3’非编码区相互作用而发挥对相关基因的活性抑制作用。在宫颈癌细胞中的功能实验结果提示，miR-29b与CCND2基因的表达水平呈负相关性，宫颈癌组织中的miR-29b水平明显低于癌旁组织，而CCND2在宫颈癌组织中明显呈高表达，由此可见miR-29b能够对CCND2基因发挥靶向作用，使宫颈细胞的增殖和迁移受到抑制，为宫颈癌临床诊断和治疗新靶点提供相应的证据 [30] 。CCND2的表达情况与CIN组织的病理分级相关性较高，RT-PCR结果显示其在CINI/II组的表达明显比CINIII组低，可能在宫颈病变的发生发展中具有正向调节肿瘤细胞生长的效果，因为病理分级可作为恶性肿瘤预后评估的重要依据，所以可以认为CCND2能够在宫颈癌的预后评估提供一定程度的参考意义 [31] 。

相关研究证实，阿帕替尼(apatinib)对SiHa和HCC94细胞的抑制增殖作用具有剂量依赖性，具体作用机制如下：apatinib通过抑制对细胞周期有正向调节作用的Cyclin D3的表达，进一步介导宫颈癌细胞发生G0/G1期阻滞，明显降低宫颈癌细胞增殖率，并且随着浓度的升高，上述作用也越来越显著 [32] 。

5. 总结

宫颈癌是全球女性第四大高发癌症，其发病率和死亡率在女性恶性肿瘤中排第二，严重危害全球女性健康，影响女性生活质量。为寻找高质量的宫颈癌治疗靶点开展了很多相关研究，近年来，Cyclin D的异常表达对细胞周期的调控作用已经受到科研工作者的广泛认可，其在恶性肿瘤的发生、增殖、迁移、侵袭、转移中所参与的机制逐渐被研究发现，但是相关具体机制尚未完全阐明 [33] [34] 。但是当前关于Cyclin D的研究仅限于基础实验方面，尚未发现在临床干预方面有相关报道，Cyclin D与宫颈癌患者之间的关系，还缺乏大样本和长时间的临床数据支撑，当然，随着Cyclin D在肿瘤领域的重视程度不断上升，其在肿瘤诊断、治疗、预后都将发挥重要作用。

文章引用

梁铭阁,刘 丽. 细胞周期蛋白D在宫颈癌的研究进展
Research Progress of Cyclin D in Cervical Cancer[J]. 临床医学进展, 2023, 13(10): 15608-15613. https://doi.org/10.12677/ACM.2023.13102183

参考文献