碳酸酐酶-9与妇科肿瘤的研究进展

近年来研究发现，在各种实体肿瘤中均存在缺氧情况，而CA-9作为缺氧的良好标志物，在绝大多数实体肿瘤中高表达，并参与肿瘤的发生、发展、侵袭及转移，被认为是肿瘤相关蛋白，本文就CA-9与妇科肿瘤的关系进行综述。

一、CA-9生物学特征

实体肿瘤中均存在由于肿瘤细胞的过度增殖，导致的能源需求增加和相关的血管供应减少所引起的肿瘤细胞缺氧[1]。缺氧引起的细胞反应是由转录因子缺氧诱导因子1(HIF-1)介导的，CA-9是碳酸酐酶(CA)家族中的一员，是HIF-1下游的靶基因，定位于细胞膜上[2]，CA-9的相对分子质量分别为58×103 (58 KD)和 54×103 (54 KD)。人类CA-9基因位于九号染色体上9(p12-13)，是由459个氨基酸构成[3]，由N末端信号肽、细胞外区、跨膜区和细胞内C末端4个区域组成[4]。细胞外区又分为碳酸酐酶区和蛋白多糖区，碳酸酐酶区能与Zn2+结合，表现出碳酸酐酶的催化活性[3]。CA-9主要是催化二氧化碳和水生成碳酸的可逆反应，在缺氧条件下，通过碳酸氢盐与氯交换维持细胞内碱性环境，从而促进细胞的生长；而细胞通过H+-Na+交换等方式，使细胞外为酸性微环境，有利于细胞外基质的破坏，促进肿瘤生长、侵袭及转移[5]。此外，CA-9还能通过与黏附分子β链蛋白(β-catenin)的相互作用降低上皮型钙黏附蛋白(E-cadherin)介导的细胞间的黏附作用，破坏E-cadherin链接蛋白复合体，从而促进肿瘤细胞的转移[6]。缺氧是实质性肿瘤微环境的基本特征之一，缺氧诱导的生物过程，包括细胞增殖，血管生成，糖酵解代谢，细胞凋亡和迁移等[2]。而CA-9是缺氧的良好标志物之一[7]。国外学者研究发现，CA-9除了在正常的胃肠道，包括胃、小肠、胆中表达，在其他正常组织很少或不表达[8]，而在肾透明细胞癌、宫颈癌、乳腺癌、肺癌等多种恶性肿瘤中表达明显增高[9]。说明碳酸酐酶-9与缺氧性肿瘤密切相关。

二、CA-9与妇科肿瘤关系

1.CA-9与乳腺癌：乳腺癌是一种常见的女性恶性肿瘤，其发病率和死亡率均呈上升趋势。Wykoff等[10]首次报道CA-9在乳腺癌中高表达，而在正常乳腺组织中及乳腺良性病变中未发现其表达，而且CA-9高表达于肿瘤细胞坏死区域周围，坏死组织周围均存在缺氧情况，提示CA-9的表达与肿瘤缺氧密切相关。在此基础上，Hussain等[7]采用回顾性方法研究CA-9对144例乳腺癌患者2年存活率的影响，其中表达CA-9阴性的107例患者中，死亡17例，而在表达CA-9阳性的37例患者中，死亡11例，采用Kaplan-Meier存活率曲线分析，结果显示CA-9阴性2年存活率为97%，而CA-9阳性存活率为83%，得出CA-9的表达与乳腺癌预后有关。在乳腺癌众多危险因素研究中，Brahimi-Horn等[11]发现肿瘤缺氧为关键因素，能使肿瘤发展倾向于恶性，并驱使其转移。Aomatsu等[12]通过免疫组化方法检测乳腺癌芯针穿刺活检标本中发现CA9表达与淋巴结转移和淋巴管浸润显著相关，其机制可能是CA-9通过调节细胞内外PH，使细胞外为酸性微环境，酸性环境可激活基质金属蛋白酶(MMP)和组织蛋白酶(cathepsin)，破坏细胞外基质，从而促进肿瘤生长、侵袭及转移[13]；同时发现CA-9高表达的乳腺癌对化疗药物敏感性低于CA-9阴性的乳腺癌，提出CA-9参与乳腺癌耐药可能与缺氧相关，但其具体机制尚不明确，未来CA-9可能成为预测化疗敏感性的标志物之一，并通过抑制CA-9的表达，可能达到逆转耐药，从而改善乳腺癌患者预后及生存率。

2.CA-9与子宫内膜癌：子宫内膜癌是发生于子宫内膜的一组上皮性恶性肿瘤，以子宫内膜腺癌最常见，而且发病的年龄日趋年轻化，严重威胁着女性的生命和健康[14]。HIF-1是肿瘤细胞为了适应缺氧微环境而生成的一种蛋白[15]，HIF-1的表达往往伴随着下游基因CA-9的表达。Hynninen等[16]证实CA-9在子宫内膜癌中的表达高于正常子宫内膜，Sadlecki等[17]通过免疫组化方法研究92例子宫内膜癌患者，证实了在子宫内膜癌中CA-9是高表达的，但在子宫内膜癌的临床分期，组织学分级，分型，浸润深度，淋巴结转移和复发等方面并未观察到相关性，表明CA-9表达可能参与癌变早期阶段，用于良性和恶性病变之间的区别，而不是用于预测子宫内膜癌的预后。目前为止，国内尚未见到有关CA-9与子宫内膜癌的相关报道，而CA-9是否与子宫内膜癌预后是否相关仍待研究证实。

3.CA-9与宫颈癌：在全世界，宫颈癌是最常见的妇科肿瘤，也是癌症死亡的主要原因，每年约造成300 000人死亡[18]。宫颈癌的治疗主要包括手术、放疗和化疗[19]，然而，然而临床预后却显著不同。据报道，全世界每年大约新增病例有500 000例，而鳞癌约85%，虽然近几十年宫颈细胞学筛查在早期诊断方面起到很大作用，但宫颈癌的发病率仍然很高，并有发病越来越年轻化趋势[20]。因此，探讨宫颈癌的发生、发病机制，寻找并发现相关的敏感标志物，有利于宫颈癌的早期诊断、治疗及预后等。1992年Pastoreková等[21]首次从人宫颈癌HeLa细胞系中发现CA-9，并认为其与肿瘤相关。我国学者刘军等[22]利用RT-PCR技术检测不同子宫颈病变子宫颈脱落细胞中CA-9表达情况，子宫颈上皮内瘤变(CIN)及子宫颈鳞状细胞癌患者的CA-9表达率明显高于子宫颈炎性病变者，提示CA-9可能成为一种潜在的预测子宫颈瘤性病变的肿瘤标志物。Woelber等[23]采用免疫组化方法检测221例宫颈癌中CA-9的表达，也发现CA-9在宫颈癌中高表达，与肿瘤分期、侵润深度、肿瘤分级、术前升高的血清SCC的水平及淋巴结转移有关，分析CA-9可能参与宫颈癌发生、发展及预后，并且可能与肿瘤细胞缺氧相关，缺氧可诱导肿瘤细胞进行糖酵解，CA-9通过催化二氧化碳和水生成碳酸的可逆反应，使细胞内的H+转移到细胞外，使细胞外环境呈酸性，有利于肿瘤细胞的浸润及转移。未来CA-9可能成为宫颈癌的靶向治疗的一种新方法。

4.CA-9与卵巢癌：在卵巢恶性肿瘤中，上皮来源的恶性肿瘤占卵巢癌的85%～90%，是严重威胁妇女健康的疾病[24]。尽管已有规范化的治疗，但卵巢癌死亡率仍很高，因为卵巢癌在早期往往无任何不适症状，就诊时多数已经中晚期，往往出现腹膜转移[25]。因此，寻找有关卵巢癌发生，发展和转移的敏感指标，有助于卵巢癌的早期诊断、治疗及预后的判断[26]。Choschzick等[27]通过免疫组化的方法证明CA-9在卵巢癌中高表达，提示CA-9可能成为潜在的卵巢癌的肿瘤标志物之一，并提出CA-9的表达可能作为卵巢癌独立的预后标志物[26]。我国学者乔海芝等[26]通过采用免疫组化法对45例卵巢上皮性良性肿瘤、50例交界性肿瘤、61例卵巢癌组织中的 CA-9进行检测，结果表明CA-9在卵巢上皮性良性肿瘤、交界性肿瘤、卵巢癌组织中的阳性表达率逐渐升高，并提出CA-9可能参与卵巢癌发生、发展及预后，CA-9除了可通过调节肿瘤细胞微环境的PH，促进肿瘤细胞生长、侵袭及转移外；CA-9还可能通过与β-catenin的相互作用降低E-cadherin介导的细胞之间的黏附作用，破坏E-cadherin链接蛋白复合体，促进肿瘤细胞转移，提示CA-9与卵巢癌的发生、发展及卵巢癌的浸润、 转移等密切相关。

三、小结

综上所述，缺氧微环境对于肿瘤的发生、发展及其生物学特征等起着重要作用，作为缺氧微环境中特有的标志物CA-9在妇科肿瘤的发生、发展及预后等方面中起着非常重要的作用。缺氧为肿瘤微环境的主要特征之一。CA-9作为缺氧的良好标志物之一，在多数肿瘤中表达。故CA-9的表达有望成为肿瘤早期诊断的一种标志物，并作为临床判断预后的指标，从而为患者制定个体化治疗，提高患者生存率及预后，在未来CA-9可能成为肿瘤治疗的新靶点。

参考文献

1　Comerford KM,Wallace TJ,Karhausen J,et al.Hypoxia-inducible factor-1-dependent regulation of the multidrug resistance (MDR1) gene.Cancer Res,2002,62:3387-3394.

2　Vleugel MM,Greijer AE,Shvarts A,et al.Differential prognostic impact of hypoxia induced and diffuse HIF-1a expression in invasive breast cancer.J Clin Pathol,2005,58:172-177.

3　Grabmaier K,Vissers JL,De Weijert MC,et al.Molecular cloning and immunogenicity of renal cell carcinoma-associated antigen G250.Int J Cancer,2000,85:865-870.

4　陈红,周炳娟,赵文明,等.基底细胞样型乳腺癌中 CAⅨ的表达及临床意义.临床与实验病理学杂志，2012,28：30-32.

5　Swietach P,Vaughan-Jones RD,Harris AL..Regulation of tumor pH and the role of carbonic anhydrase 9.Cancer Metastasis Rev,2007,26:299-310.

6　Bartosová M,Parkkila S,Pohlodek K,et al.Expression of carbonic anhydras IX in breast is associated with malignant tissues and is related to overexpression of c-erbB2.J Pathol,2002,197:314-321.

7　Hussain SA,Ganesan R,Reynolds G,et al.Hypoxia-regulated carbonic anhydrase IX expression is associated with poor survival in patients with invasive breast cancer.Br J Cancer,2007,96:104-109.

8　Barathova M,Takacova M,Holotnakova T,et al.Alternative splicing variant of the hypoxia marker carbonic anhydrase IX expressed independently of hypoxia and tumour.Br J Cancer,2008,98:129-136.

9　Dorai T,Sawczuk IS,Pastorek J,et al.The role of carbonic anhydrase IX overexpression in kidney cancer.Eur J Cancer,2005,41:2935-2947.

10　Wykoff CC,Beasley N,Watson PH,et al.Expression of the Hypoxia-Inducible and Tumor-Associated Carbonic Anhydrases in DuctalCarcinoma in Situ of the Breast.Am J Pathol,2001,158:1011-1019.

11　Brahimi-Horn MC,Chiche J,Pouysségur J.Hypoxia and cancer.J Mol Med Berl,2007,85:1301-1307.

12　Aomatsu N,Yashiro M,Kashiwagi S,et al.Carbonic anhydrase 9 is associated with chemosensitivity and prognosis in breast cancer patients treated with taxane and anthracycline.BMC Cancer,2014,14:400.

13　朱诺.碳酸酐酶Ⅸ在肿瘤研究中的进展.J Bengbu Med Coll,2011,36:432-434.

14　丰有吉,沈铿.妇产科学.第2版.北京:人民卫生出版社,2012:334-338.

15　Seeber LM,Horrée N,van der Groep P,et al.Necrosilse related HIF-1α expression predicts prognosis in patients with endometrioid endometrial carcinoma.BMC Cancer,2010,10:307.

16　Hynninen P,Parkkila S,Huhtala H,et al.Carbonic anhydrase isozymes II,IX,and XII in uterine tumors.APMIS,2012,120:117-129.

17　Sadlecki P,Bodnar M,Grabiec M,et al.The Role of Hypoxia-Inducible Factor-1α,Glucose Transporter-1,(GLUT-1) and Carbon Anhydrase IX in Endometrial Cancer Patients.Biomed Res Int,2014,2014.

18　Ili CG,Brebi P,López J,et al.Genotyping of human papillomavirus in cervical intraepithelial neoplasia in a high-risk population.J Med Virol,2011,83:833-837.

19　Yu X,Lin M,Ye F,et al.Comparison of Contrast-Enhanced Isotropic 3D-GRE-T1WI Sequence versus Conventional Non-Isotropic Sequence on Preoperative Staging of Cervical Cance.PLoS One,2015,10.

20　Zhao S,Yao D,Chen J,et al.MiR-20a Promotes Cervical Cancer Proliferation and Metastasis In Vitro and In Vivo.PLoS One,2015,10.

21　Pastoreková S,Závadová Z,Kostál M,et al.A novel quasi-viral agent,MaTu,is a two-component system.Virology,1992,187:620-626.

22　刘军,张震宇,王淑珍,等.MN/CAIX基因在宫颈上皮内瘤变及宫颈鳞癌中的表达.肿瘤预防与治疗,2008,21:358-361.

23　Woelber L,Kress K,Kersten JF,et al.Carbonic anhydrase IX in tumor tissue and sera of patients with primary cervical cancer.BMC Cancer,2011,11:12.

24　郭苏阳，赵燕，李胜泽.缺氧相关蛋白碳酸酐酶-9在上皮性卵巢癌中的表达及临床意义.J Bengbu Med Coll ,2014,39:442-444.

25　Kim K,Park WY,Kim JY,et al.Prognostic Relevance of the Expression of CA IX,GLUT-1,and VEGF inOvarian Epithelial Cancers.Korean J Pathol,2012,46:532-540.

26　乔海芝，李淼，钱智，等.卵巢上皮性肿瘤组织中碳酸酐酶-9的表达变化及意义.山东医学,2014,54:74-75.

27　Choschzick M,Oosterwijk E,Müller V,et al.Overexpression of car-bonic anhydrase IX (CAIX) is an independent unfavorable prognos-tic marker in endometrioid ovarian cancer.Virchows Arch,2011,459:193-200.