细胞增殖是细胞生命的基本特征，与机体的生长、生理性再生、创伤修复、细胞程序性死亡及肿瘤发生密切相关。肿瘤的增殖活动通常决定了其生物学行为、临床过程和对治疗的反应。细胞增殖期标志物可以准确客观反映肿瘤的增殖潜能。增殖细胞核抗原（PCNA）是一种细胞周期调节蛋白，其合成水平反映了细胞增殖率及DNA合成率，并与多种细胞周期调节因子密切相关，是目前肿瘤增殖活动研究中可靠的增殖期标志物。
1 PCNA的分子生物学
1.1 PCNA的分子结构
增殖细胞核抗原（Proliferating Cell nuclear Antigen,PCNA）是分子量为36kDa的酸性核蛋白。1978年Miyachi等在系统性红斑狼疮患者血清中发现一种自身抗原，其蛋白质出现于分裂期细胞核中，故将其定义为PCNA，也称为周期素（Cyclin）。近年来被确定为DNA多聚酶δ的辅助因子[1-6]，晶体结构分析表明PCNA包绕双链DNA形成环形蛋白结构（sliding clamp）其内径为34A。PCNA在溶液中可形成三聚体，pⅠ值为20，电荷呈非对称性分布[1]。
1.2 PCNA基因
PCNA基因全长约7.0kb，包含由5个内含子间隔的6个外显子，其间存在大量的重复序列。人类PCNA基因的结构特点是5＇及3＇末端存在广泛的侧翼序列，参与细胞调控。人类´PCNA基因位于第20号染色体，含确定的X染色体上的一个假基因和可能位于第6号染色体上的另外一个假基因[2]。
2 PCNA的功能
2.1 PCNA在DNA复制中的作用
目前已知的PCNA最重要的功能是其在核酸代谢中的作用：PCNA作为DNA多聚酶δ（Polδ）的辅助蛋白，是DNA复制合成必不可少的物质[1-6]。PCNA位于细胞核内与DNA合成位点相关部位。利用与PCNA反义的寡核苷酸处理呈指数生长的细胞可导致其DNA合成及细胞增殖完全停止；研究证明PCNA是SV40DNA体外复制所必须的核蛋白[3]；在Hela细胞中加入的抗PCNA抗体与PCNA结合可使其细胞粗提取物中DNA合成被抑制90%以上，但重新加入PCNA后可逆转上述抑制过程；人类PCNA突变导致形成PCNA单聚体，则不能催化DNA体外复制[1]。
2.2 PCNA相关蛋白与细胞周期调控
细胞周期调控是多基因参与的复杂网络。PCNA与核酸代谢中的多种调节蛋白密切相关。这些蛋白可分为两类：一类具有酶活性如Polδ、复制因子C（RF-C）、核酸内切酶（Fen-1）、DNA聚合酶Ⅰ、着色性干皮病蛋白G（XPG）等；另一类是参与细胞周期进程的调节蛋白如P53、P21、CyclinD、Gadd45等，某些因子参与DNA损伤修复[4]。近年来发现PCNA在DNA损伤后的细胞内应答作用是通过P53实现的，P53是P21是上游调节基因，可在转录水平调节PCNA基因表达，影响DNA复制[4]。P21（Wafl/Cipl）是周期蛋白依赖激酶（CDK）的抑制因子，PCNA以P21为桥梁与Cyclin-CDK复合物结合形成四聚体调节细胞周期[5]；同时P21作为PCNA结合蛋白如Fen-1等的竞争性抑制因子，直接结合PCNA，无法启动DNA复制，阻遏细胞G-1/S期和G2/M期转化，抑制PCNA在DNA复制中的作用[5，6]。
3 PCNA在细胞周期中的表达
PCNA在增殖细胞周期中的含量变化与DNA复制的时相变化均具有明显的周期性和一致性，PCNA在G0期呈“痕量”表达，G1早期开始上升，晚期迅速增高，至S期达最高峰，是G1期的2-3倍，G2-M期持续下降。原发部位不同和组织学分级不同的肿瘤PCNA表达水平各不相同，较高的PCNA表达率反映了高水平的细胞增殖状态。利用PCNA单克隆抗体进行的免疫组织化学研究常以PCNA标记指数（PCNA labeling Index,PCNALI）作为细胞增殖参数，即计数1000个肿瘤细胞中PCNA阳性细胞的百分率。是一种半定量分析方法，可对细胞周期提供提供准确完整的信息，具有简便快捷，可重复性好等特点。PCNA阳性细胞为核着色，呈棕黄色偏心分布，弥漫性细胞浆染色见于有丝分裂期或血管内皮细胞。
4 PCNA在脑胶质瘤中的表达
PCNA在颅内肿瘤尤其在胶质瘤中的表达及意义多有报道，结论不一，但多数倾向于其蛋白表达与肿瘤的病理学分级密切相关，随肿瘤的恶性程度增高而增高。多种颅内肿瘤瘤均表现出这一特点，尤其是间变型星形细胞瘤、多形性胶质母细胞瘤、髓母细胞瘤、颅内转移瘤和原始神经外胚层肿瘤（PNET）的PCNA表达率较高。少突胶质细胞瘤、室管膜瘤与低级别星形细胞瘤类似，分化程度较高，具有较低的增殖潜能[7]，而混合性胶质瘤（少突一星形）则比同级别的星形细胞效瘤有更弱的侵袭性[8]。脉络丛乳头状瘤发病率低，罕见研究报道。
星形胶质细胞瘤占成人原发性颅内肿瘤的第一位。根据不同作者对星形胶质细胞瘤研究得出的结果可以发现增殖指标变异相当大，PCNALI可为3-90%，其原因可能为针对细胞周期的不同抗原决定簇使用不同类型的抗体所致，另外固定方法也可造成上述差异。Korshunov等[9]研究发现间变型星形细胞瘤平均PCNALI为良性星形细胞瘤的6倍，且肿瘤的血管内皮细胞与增殖活动有关。有作者采用Daumas-Duport胶质瘤分级研究发现，Ⅱ级和Ⅲ级胶质的PCNALI非常类似，而在Ⅱ-Ⅲ级与Ⅳ级肿瘤间存在显著性差异[10]。另有作者利用立体定向活检研究26例多形性胶质母细胞瘤，发现CT强化区组织PCNALI显著高于周边的低密度区[11]。Hoshino[12]认为分化程度好的胶质瘤与胶质母细胞瘤在增殖特性上有根本区别：前者是以一种稳定和保守的增殖方式，只有非增殖期细胞群数量的显著增加；后者则以完全不同的增殖方式，导致增殖期细胞群数量增加，并且增殖期一非增殖期平衡状态显著失控。
在肿瘤的发生发展过程中涉及多个原癌基因的激活和多个抑癌基因的失活，它们在胶质瘤中的表达与细胞增殖指标密切相关。P53基因是星形胶质细胞瘤系最常见的基因改变。Haapasalo[13]对102例星形胶质细胞瘤研究。发现突变型P53的表达与PCNA表达率高度相关，且随肿瘤的恶性度增加而增高；有作者主为突变型P53表达率至少部位依赖于肿瘤的增殖潜能。但也有人认为尽管P53和PCNA的表达随肿瘤分级增加而增高，但在个别肿瘤中一致性较差，故均不能单独评价肿瘤的恶性潜能[16]。P21抑制人类胶质瘤的细胞系生长，其细胞分化程度与PCNA表达水平相关[14]。Mottolese对157例胶质瘤进行免疫组织化学研究后认为：表皮生长因子受体（EGFR）的PCNA的表达与肿瘤恶性程度呈一致性改变，两者联合检测有助于肿瘤的病理学分级[15]。对参与细胞周期调控的原癌基因和抑癌基因与PNCA等增值指标联系在分子水平及蛋白水平研究常可对胶质瘤生物学行为作出正确评价。
对于难以从组织学区分的高分化和间变型星形细胞瘤、低级别星形细胞瘤的亚型，还可利用PCNA进行鉴别，从而选择不同的治疗方法[17]。胶质瘤手术切除后对瘤腔调腔周边取材进行PCNA染色标记不仅有助于病理诊断，对评价手术的“生物学切除”程度和估计复发也有帮助[8]。某些低级别和间变形星形细胞瘤PCNA表达率较高，推测可能具有更强的恶性潜能。
5 PCNA与胶质瘤患者预后的相关性
肿瘤的生物学特性、机体状态及肿瘤对机体的影响是决定病人预后的主要因素，传统的胶质瘤分级系统对预后判断的局限性在于取材部位不能完全反映肿瘤的组织学特点和恶性度，且原发良性的肿瘤可能发生间变。对27例多形性胶质母细胞瘤的研究发现PCNALI＞35%患者，其平均生存期小于6个月[19]。Korko lopoulou等[7]研究45例胶质瘤的生存期，如果将PCNA评分引入统计模型，则肿瘤的病理学分级失去意义，故认为PCNA评分是独立的预后评价指标。某些PCNA表达率较高的低级别星形细胞瘤，其平均生存率接近间变型，对低级别星形细胞瘤进行常规PCNA检查可判断预后[17]。也有人认为胶质母细胞瘤患者预后与PCNA表达无关[20]。因而对胶质瘤患者的预后仍需结合肿瘤的病理分级、年龄、Karnofsky评分和临床治疗过程等综合评价。
参考文献
1 Kelman Z.Oncogene,1997;14:629
2 Baserga R.J Cell Sci,1991;98:433
3 Prelich G,et al.Nature,1987;326:471
