骨橋蛋白與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的研究進(jìn)展*

劉 陽(yáng) 劉 君

(1.泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271016； 2.泰山醫(yī)學(xué)院附屬泰山醫(yī)院，山東 泰安 271000)

骨橋蛋白(osteopontin,OPN)于1979年在惡性轉(zhuǎn)化的上皮細(xì)胞株中首次被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)稱轉(zhuǎn)化相關(guān)性磷酸蛋白。1985年，F(xiàn)ranzen等[1]從骨組織中分離出一種磷蛋白，經(jīng)證實(shí)，其特性與發(fā)現(xiàn)的磷蛋白相似，并正式命名為骨橋蛋白。近年來的研究[2]指出，OPN在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著重要的作用，并可能成為腫瘤診斷、預(yù)后判斷的一個(gè)新的生物學(xué)標(biāo)志物?，F(xiàn)將OPN與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的相關(guān)研究狀況作一綜述。

1 OPN的生物學(xué)特性與主要生理功能

人類OPN的編碼基因位于染色體4q13位點(diǎn)上，由7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子組成，其外顯子有3個(gè)單核苷酸多態(tài)性區(qū)域。OPN分子富含天門冬氨酸和絲氨酸殘基，其組分包括30個(gè)單糖和10個(gè)唾液酸基團(tuán)，N端的多聚天門冬氨酸殘基使OPN呈酸性。OPN蛋白中含有一特異的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Glu-Asp，RGD)序列，具有高度的保守性[3]。分子中部的區(qū)域?qū)Χ喾N蛋白酶尤其是凝血酶高度敏感，在此處把OPN分子分為兩個(gè)功能區(qū)，包括GRGDS(甘-精-甘-天冬-絲氨酸)區(qū)在內(nèi)的N端片段，經(jīng)磷酸化后可以和胞外基質(zhì)的整合素受體相結(jié)合，尤其對(duì)整合素ανβ3(在惡性腫瘤中表達(dá)非常豐富)和ανβ5(廣泛存在于正常組織中)特異性比較強(qiáng)；C端片段和黏附分子CD44相結(jié)合，OPN和CD44V6結(jié)合是通過氨基酸縮聚反應(yīng)，和CD44V3則只是通過肝素橋接的。在腫瘤發(fā)生過程中，N端的功能區(qū)與腫瘤播散有關(guān)，而C端的功能區(qū)與免疫逃逸有關(guān)。

OPN的主要生理功能為：(1)通過細(xì)胞粘附序列RGD和非依賴RGD序列與細(xì)胞表面上的多種整合素受體結(jié)合，而參與細(xì)胞的粘附、遷移和增殖。(2)通過對(duì)巨噬細(xì)胞的趨化，誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-12，而參與炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答。(3)通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移，上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)受體效應(yīng)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞芽生，而誘發(fā)新生血管形成[4]。(4)通過活化核因子-κB(NF-κB)途徑，而抑制細(xì)胞凋亡。(5)通過破壞晶體網(wǎng)陣，而抑制草酸鈣晶體的增長(zhǎng)；通過自身富含天門冬氨酸的區(qū)域與組織中的羥基磷灰石結(jié)合，而參與骨組織的礦化。(6)通過與受體ανβ3整合素的相互作用，以依賴Ca2+的方式，而參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2 OPN與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展

新生血管的形成是惡性腫瘤的特征，其不僅為腫瘤細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且還運(yùn)走腫瘤細(xì)胞的代謝廢物，因此新生血管的形成在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要的作用。Irly等[5]在人的大腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)，OPN的表達(dá)與腫瘤局部CD31陽(yáng)性的微血管的計(jì)數(shù)存在正相關(guān)，OPN的過表達(dá)顯著加強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞株在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中的成瘤性。另外Tang等[6]在胃癌腫瘤組織中用免疫組化標(biāo)記硼因子來評(píng)估MVD(微血管密度)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌組織中骨橋蛋白的高表達(dá)與胃癌腫瘤的血管密度相關(guān)。并且在利用OPN siRNA轉(zhuǎn)染胃癌細(xì)胞株SGC7901，使OPN表達(dá)下調(diào)。同時(shí)將轉(zhuǎn)染細(xì)胞注入裸鼠體內(nèi)，經(jīng)微血管密度分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染組微血管密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于未轉(zhuǎn)染組。這些研究表明，OPN確實(shí)可刺激腫瘤局部的新生血管的形成。而Agrawal等[7]應(yīng)用基因芯片技術(shù)檢測(cè)了5000～8900個(gè)已知基因在結(jié)腸癌組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)骨橋蛋白隨著正常黏膜—腺瘤—B1期—C2期—D期—肝轉(zhuǎn)移組織(Astler-Coller分期)的順序表達(dá)，逐漸增強(qiáng)，與臨床分期和疾病進(jìn)展有關(guān)。同時(shí)，Lee等[8]還發(fā)現(xiàn)，骨橋蛋白與CD44V剪接體通過相互整合激活介導(dǎo)的作用，從而促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)源性的生存信號(hào)，可能在胃癌的發(fā)生與發(fā)展中起重要作用。這說明骨橋蛋白在消化系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展的過程中發(fā)揮重要的作用。

3 OPN與惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移

目前的研究認(rèn)為OPN通過結(jié)合細(xì)胞膜上整合素與CD44受體，激活細(xì)胞內(nèi)的相關(guān)信號(hào)通路，增加MMPs(基質(zhì)金屬蛋白酶)、uPA(尿激酶型纖溶酶激活物)、HA(透明質(zhì)酸)或PGEZ(前列素EZ)等表達(dá)，促進(jìn)腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移[9-12]。Wu等[13]運(yùn)用RT-PCR的方法，檢測(cè)130例胃癌患者與93例健康人對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)OPN mRNA在胃癌組織中顯著升高，且多定位于癌細(xì)胞上；ELISA方法檢測(cè)外周血漿中OPN水平，發(fā)現(xiàn)胃癌患者顯著高于健康人對(duì)照組，并且與腫瘤分期、漿膜侵犯、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、淋巴管浸潤(rùn)、靜脈浸潤(rùn)、肝轉(zhuǎn)移呈密切正相關(guān)。進(jìn)一步研究表明，OPN主要位于腫瘤浸潤(rùn)的前沿，在細(xì)胞的表達(dá)部位隨腫瘤惡化程度的發(fā)展而變化，分化好的大腸癌的OPN主要位于腫瘤細(xì)胞的頂部表面，與正常大腸上皮細(xì)胞的定位基本相似，而分化不良的大腸癌的OPN則主要集中在細(xì)胞外基質(zhì)交界的腫瘤細(xì)胞的基底面，提示了OPN在腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的過程中具有重要作用[14]。丁凌等[15]通過免疫組織化學(xué)法監(jiān)測(cè)44例大腸癌及肝轉(zhuǎn)移灶中的表達(dá)差異和蛋白定位，結(jié)果表明OPN在大腸癌中的表達(dá)高于正常組織，而在大腸癌肝轉(zhuǎn)移組織中表達(dá)更高，認(rèn)為與大腸癌的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移有關(guān)。還有Gotoh等[16]發(fā)現(xiàn)，在有浸潤(rùn)和無(wú)浸潤(rùn)的肝癌中，OPN表達(dá)水平前者顯著高于后者。轉(zhuǎn)染OPN反義RNA時(shí)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力及致癌性均下降，OPN特異性的抗體能很好的抑制肝細(xì)胞癌體外浸潤(rùn)與體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。另外，Gong M等[17]應(yīng)用OPN小干擾RNA(siRNA )分別瞬時(shí)、穩(wěn)定轉(zhuǎn)染胃癌細(xì)胞株BGC-823，與未轉(zhuǎn)染組及空白質(zhì)粒組進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)染組的OPN表達(dá)水平下降。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明OPN表達(dá)下降可以降低MMP-2和uPA的表達(dá)，從而減弱了細(xì)胞外基質(zhì)降解，抑制了胃癌的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移能力。

4 OPN與腫瘤的診斷

Koopmann等[18]在50例胰腺癌患者和20例健康對(duì)照者中的研究發(fā)現(xiàn)診斷胰腺癌的敏感性為80%，特異性為97%，高于傳統(tǒng)的腫瘤標(biāo)志物 CA19-9。研究還發(fā)現(xiàn)，OPNmRNA在14例新鮮組織標(biāo)本中有8例呈陽(yáng)性表達(dá)，由此認(rèn)為OPN在胰腺癌的診斷中具有成為新的腫瘤標(biāo)志物的潛力。崔伯康等[19]以肝細(xì)胞肝癌(HCC)組血漿OPN濃度的均數(shù)(864.4ūg/L)為標(biāo)準(zhǔn)，分成高濃度組(>864.4ūg/L，n=22)和低濃度組(≤864.4ūg/L，n=34)，高濃度與低濃度組1年復(fù)發(fā)率分別是54.5%和20.6%，2年復(fù)發(fā)率分別為63.6%和41.2%，Kaplan-Meier生存分析，經(jīng)log-rank檢驗(yàn)兩組間存在顯著性差異。因此，認(rèn)為患者的OPN表達(dá)情況可以作為預(yù)測(cè)肝癌術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移診斷的參考指標(biāo)之一。Pan等[20]應(yīng)用RT-PCR半定量法結(jié)合原位雜交研究發(fā)現(xiàn)，OPN在肝癌組織中表達(dá)明顯增強(qiáng)，OPN mRNA相對(duì)表達(dá)量在復(fù)發(fā)組為不伴復(fù)發(fā)組的3倍，而且OPN表達(dá)與腫瘤分期、血甲胎蛋白水平相關(guān)，認(rèn)為OPN是臨床監(jiān)測(cè)肝癌早期復(fù)發(fā)的一個(gè)可靠指標(biāo)。雖然單一指標(biāo)檢測(cè)始終存在著特異性不強(qiáng)、陽(yáng)性率低等不足，為了提高腫瘤的診斷敏感性，臨床上常對(duì)腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)。因此，OPN的臨床診斷價(jià)值依然不可忽視。

5 OPN與腫瘤的治療

MImano等[21]研究表明OPN可誘導(dǎo)高的MVD，OPN可被作為抑制血管生成治療結(jié)直腸癌方案中的一種潛在的治療靶點(diǎn)。Kolb等[22]報(bào)道OPN siRNAs下調(diào)OPN的表達(dá)可抑制胰腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，提示siRNA策略沉默OPN基因可能成為治療胰腺癌的一種方法。有研究OPN的中和性抗體在體外能有效阻斷人類肝細(xì)胞肝癌(HCC)侵襲能力，將可發(fā)生肺轉(zhuǎn)移的肝癌細(xì)胞系HCCLM3注入裸鼠皮下后五周，小鼠肺轉(zhuǎn)移發(fā)生為100%，但是在注射OPN特異性抗體后，小鼠肺轉(zhuǎn)移灶發(fā)生率僅為50%，而且數(shù)量、大小、腫瘤分級(jí)都和對(duì)照組有明顯差異，證明OPN特異性抗體在肝癌中的有抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用，提示OPN可能成為HCC轉(zhuǎn)移的潛在治療靶點(diǎn)[23]。

6 OPN與腫瘤患者的預(yù)后

Zhang等[24]通過用免疫組化的方法研究109名進(jìn)展期胃癌患者中OPN和尾部相關(guān)同源盒基因2(caudal-related homeobox gene 2,CDX2)表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，OPN表達(dá)陰性的患者5年生存率高于強(qiáng)陽(yáng)性的腫瘤患者，因此認(rèn)為OPN在胃癌中是一種很好的預(yù)后標(biāo)志物。Dai等[25]通過回顧性研究，對(duì)306例腫瘤組織標(biāo)本，應(yīng)用染色的抗骨橋蛋白的多克隆抗體檢測(cè)骨橋蛋白，結(jié)果表明，OPN的高表達(dá)程度與腫瘤侵襲的深度、淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移以及較高的TNM分期相關(guān)。OPN陽(yáng)性表達(dá)的患者生存率要低于陰性表達(dá)者。多元統(tǒng)計(jì)分析表明，OPN的表達(dá)可作為評(píng)價(jià)胃癌患者總的生存率的預(yù)后指標(biāo)，特別是對(duì)于II，III期(按TNM分期)的患者。因此得出結(jié)論，OPN可作為胃癌復(fù)發(fā)與預(yù)后不良的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

總之，OPN作為一個(gè)臨床腫瘤篩查、監(jiān)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)、判斷患者預(yù)后的良好指標(biāo)已成共識(shí)。OPN作為很有潛力的腫瘤標(biāo)志物，對(duì)其檢測(cè)有助于判斷患者的病情和預(yù)后，其表達(dá)同消化系統(tǒng)的惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。OPN作為潛在的治療靶點(diǎn)，深入研究OPN在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的機(jī)制，研制出其作用機(jī)制中新的惡性腫瘤的靶向治療藥物，將是以后努力的方向。相信隨著研究的深入，會(huì)對(duì)其作用機(jī)制有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并為腫瘤的基因治療和藥物的研制開發(fā)與臨床上腫瘤篩查、判斷預(yù)后，提供新的切入點(diǎn)和新的思路。

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