酸性分泌蛋白與腎癌的研究進(jìn)展

楊庭廣（綜述），劉 通（審校）

（南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2009級；b.第一附屬醫(yī)院泌尿外科，南昌330006）

腎腫瘤的發(fā)病率和病死率在全身腫瘤中占約2%，在腎惡性腫瘤中腎細(xì)胞癌（rena cell carcinoma，RCC）約占85%，全球每年大約有200 000人死于腎癌，而且發(fā)病率和病死率仍在不斷增加［1］。由于腎癌對各種放療和化療藥物均不敏感，使得晚期和轉(zhuǎn)移患者的生存率很不樂觀。當(dāng)前，腎癌的診斷主要依靠手術(shù)后病理檢查，尚無有效的檢查方法能發(fā)現(xiàn)早期的轉(zhuǎn)移灶。大約有30%患者在診斷出腎癌時都發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)移，而一旦發(fā)生晚期轉(zhuǎn)移，總體5年生存率不足20%，這也是腎癌總體生存率不高的主要原因之一［2］。新近研究發(fā)現(xiàn)半胱氨酸的酸性分泌蛋白（SPARC）在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要的角色，為腎癌的診斷、轉(zhuǎn)移灶的早期發(fā)現(xiàn)提供了新的手段，進(jìn)而為腫瘤治療提供了新的途徑［3］。本文就其分子結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能、相應(yīng)機(jī)制、表達(dá)調(diào)節(jié)及與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)系等作以下綜述。

1 SPARC的分子結(jié)構(gòu)

SPARC即富含半胱氨酸的酸性蛋白，又被稱作骨連接蛋白、基底膜40蛋白（BM40）或43K蛋白，廣泛分布于從線蟲到脊椎動物的各種組織中［4］，是相對分子量32 000的鈣離子結(jié)合糖蛋白，它們都有Fs、EC高度保守的結(jié)構(gòu)域。SPARC基因定位于人類第9號染色體、小鼠的第11號染色體［5］。人類SPARC的基因編碼由298～304個氨基酸組成的蛋白質(zhì)［4］，骨連接蛋白基因都是單拷貝的基因類型。骨連接蛋白的表達(dá)活性廣泛分布在各種類型的組織細(xì)胞中，在具有侵襲性的惡性腫瘤中則呈高度表達(dá)［6］。在結(jié)構(gòu)上把SPARC分為4個區(qū)域：Ⅰ區(qū)（3～51AA），高度酸性，能以較低的親和力與5～8個Ca2＋結(jié)合，由于親和力較低，Ⅰ區(qū)的a螺旋可能對Ca2＋濃度的物理通量敏感；Ⅱ區(qū)（52～132AA），含有l(wèi)0個Cys，2個Cu2＋結(jié)合位點(diǎn)和GHK序列，后兩者與細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)有關(guān)［7］；Ⅲ區(qū)（133～227 AA），表現(xiàn)為一系列延伸的a螺旋片段，并具有外源性蛋白酶的敏感位點(diǎn)，靠近氨基端的域；Ⅳ區(qū)為羧基末端，含有1個EF環(huán)，能與1個Ca2＋以高親和力結(jié)合，其中EF參與SPARC與膠原、內(nèi)皮細(xì)胞的鈣依賴性結(jié)合。后來的研究證明，只有Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)合在一起才能完成鈣離子依賴性的Ⅳ型膠原蛋白結(jié)合功能，此區(qū)域釋放的活性肽作用于內(nèi)皮細(xì)胞，抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖［4］。

2 SPARC分布及分泌調(diào)節(jié)

體內(nèi)多種組織細(xì)胞均可分泌SPARC蛋白，它在體內(nèi)分布很廣，如骨、軟骨、皮膚、卵巢癌、腎癌等多種腫瘤及正發(fā)育和重建的組織細(xì)胞，如腎小球臟層上皮細(xì)胞和壁層上皮細(xì)胞等，大多數(shù)SPARC是一種分泌蛋白，在細(xì)胞質(zhì)合成后，進(jìn)入高爾基體，在信號肽的引導(dǎo)下，分泌到胞外［8］。但有些細(xì)胞，尤其是體外培養(yǎng)的細(xì)胞，經(jīng)免疫組化證實(shí)SPARC可存在于核周及胞質(zhì)。SPARC的合成與分泌受到多種細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)，有實(shí)驗(yàn)表明：與胞外基質(zhì)降解有關(guān)的IL－1、TGF－B、PKGF、IGF－1可刺激SPARC的合成，某些細(xì)胞分泌SPARC還可受到鉛、熱應(yīng)激等因素的調(diào)節(jié)［9］。

3 SPARC在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的作用

3.1 SPARC調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的作用

腫瘤是多基因改變、多步驟發(fā)生的一類全身性疾病，主要表現(xiàn)為細(xì)胞周期失常所引起的增殖過度或凋亡受阻，SPARC對調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖作用包括抑制增殖和促進(jìn)增殖兩方面。在抑制增殖方面可單獨(dú)發(fā)揮作用，它能被細(xì)胞分泌到基質(zhì)中，主要是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的活性，影響細(xì)胞的增殖。有研究表明，SPARC可使細(xì)胞周期停止在 G1中期［10］；另外SPARC還可抑制經(jīng)血管內(nèi)皮生長因子（FVEG）、血小板衍生因子（PDGF）、成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）及胎牛血清等刺激的內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、系膜細(xì)胞及成纖維細(xì)胞的增殖，這種功能僅限于特定細(xì)胞。另一方面，細(xì)胞周期的完成是一個極為復(fù)雜的過程，該過程中的異常將引起子細(xì)胞表型的改變，由于蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上的特殊性，不同肽段具有不同功能，SPARC可被纖維蛋白溶酶水解產(chǎn)生一個銅離子結(jié)合肽（K）GHK，能刺激血管生成和細(xì)胞生長，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖以及遷移［11］。

3.2 SPARC抗細(xì)胞黏附作用

細(xì)胞之間的黏附主要是通過細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白受體、支撐結(jié)構(gòu)及相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物之間的相互作用形成的［12］。體內(nèi)絕大部分ECM糖蛋白具有促進(jìn)細(xì)胞黏附，使細(xì)胞骨架重排的作用，但是SPARC不同，它通過提高基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）和降低纖維蛋白溶酶原活化抑制因子（PAI－1）的水平溶解細(xì)胞黏著斑，誘導(dǎo)黏著的細(xì)胞變圓，減少局部黏附，促進(jìn)細(xì)胞骨架（肌動蛋白）重排，提高內(nèi)皮細(xì)胞通透性，損害屏障功能。基質(zhì)金屬蛋白酶（SPARC主要作用于 MMP－2和 MMP－9）是一個依賴鋅離子的肽鏈內(nèi)切酶基因家族，目前已發(fā)現(xiàn)7種，幾乎可以降解ECM的所有成分。MMP－2以酶原形式分泌，被激活后形成Ⅳ型膠原酶，一方面降解、破壞靠近腫瘤表面的BM和ECM，使瘤細(xì)胞沿著缺失的BM向周圍組織浸潤，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移［13］；另一方面則通過毛細(xì)血管內(nèi)生、新生血管形成等促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移并可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生堿性成纖維細(xì)胞生長因子，進(jìn)而促進(jìn)血管形成和腫瘤生長。MMP－9也稱明膠酶或Ⅳ型膠原酶，可降解Ⅲ、Ⅳ、V型膠原、明膠等多種底物起作用，而IV型膠原構(gòu)成基膜的主要支架，導(dǎo)致腫瘤生長［14］。Pal－1屬于絲氨酸蛋白酶抑制物超家族，Pal－1通過對PA的抑制作用而減少纖溶酶原的激活，可以抑制纖溶酶對ECM的降解，保護(hù)基底膜不被血漿來源的蛋白水解酶所降解，從而穩(wěn)定基底膜［15］。SPARC可通過多種機(jī)制相互作用而影響MMPs與TIMPs的表達(dá)和分布，除直接提高M(jìn)MPs外，還能誘導(dǎo)侵襲性腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生MMP－2，因此其在腫瘤發(fā)生發(fā)展及侵襲過程中起著非常重要的作用［16］。

3.3 SPARC啟動子區(qū)的甲基化

近幾年來，基因的甲基化成為研究熱門。有研究認(rèn)為，SPARC啟動子區(qū)的高度甲基化是導(dǎo)致其低表達(dá)、具有致癌作用的主要原因。非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株及組織中SPARC甲基化率為55%和69%，是導(dǎo)致SPARC表達(dá)缺失的主要原因［17］。尿路上皮腫瘤如膀胱癌也出現(xiàn)SPARC的甲基化，而且SPARC的甲基化所導(dǎo)致的SPARC失活與膀胱癌進(jìn)展相關(guān)［18］。由此可見SPARC的甲基化是導(dǎo)致其低表達(dá)、具有致癌作用的主要原因，在多數(shù)腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，SPARC可能起著抑癌基因的作用［19］。

3.4 SPARC促進(jìn)新生血管生成

新生血管生成是腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的先決條件，是腫瘤形成和在轉(zhuǎn)移灶生長的主要的限速步驟。SPARC的水解產(chǎn)物——鈣離子結(jié)合肽（GHK）能刺激血管生成和細(xì)胞生長，外源性的SPARC還可以降低血管生成抑制劑的濃度，促進(jìn)血管生成［20］。同時SPARC還可以抑制表皮生長因子（EGF）及其受體（EGFR）、血管 VEGF及其受體（VEGFR）活性，這種作用主要通過抑制血小板源內(nèi)皮細(xì)胞生長因子和增加膠原Ⅰ及膠原蛋白Ⅰ原纖維的表達(dá)，改變ECM 微環(huán)境［21－22］。

4 SPARC在腎癌中的作用

SPARC正常成人腎臟中，臟層上皮、壁層上皮、集合管、尿路上皮、動脈壁平滑肌細(xì)胞及某些間質(zhì)細(xì)胞均有分布。有研究表明，SPARC在腎癌的100%肉瘤樣改變及70%的透明細(xì)胞癌的內(nèi)皮細(xì)胞和纖維母細(xì)胞中表達(dá)［23］。其機(jī)制主要與MMPs有關(guān)。最近體外研究證明，腎癌 MMP－2對鼠腎癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移起著非常重要的作用，其表達(dá)量增高大大促進(jìn)了腎癌侵襲轉(zhuǎn)移潛能［16］；與此同時，MMP－2與金屬蛋白酶組織抑制物的表達(dá)比例失調(diào)是腎癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的另一因素。MMP除自身具有降解基質(zhì)的功能外，還可抑制侵襲抑制因子Nm23H1的表達(dá)，大大促進(jìn)了癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的能力。在腎癌侵襲轉(zhuǎn)移中上皮細(xì)胞鈣黏蛋白可降低。同時有研究表明，腎癌中MMP－9表達(dá)增高是腎癌不良預(yù)后性變量［24］。因此，SPARC在腎癌中的表達(dá)水平與分級一致，并預(yù)示著腫瘤具有更強(qiáng)的侵襲能力，并與預(yù)后相關(guān)。近期有研究表明，VEGF已經(jīng)被作為治療腎癌的靶分子，而細(xì)胞黏附分子調(diào)控腎癌侵襲轉(zhuǎn)移的機(jī)制多數(shù)與 MMP有關(guān)［25］。

5 展望

SPARC與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及侵襲性有關(guān)，其可作為惡性腫瘤診斷與預(yù)后評價的指標(biāo)之一，盡管SPARC的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但仍有許多問題沒有解決。人們?nèi)〉昧嗽S多證據(jù)證明SPARC的功能是多方面、復(fù)雜的，但SPARC很多確切功能有待進(jìn)一步證實(shí)。SPARC蛋白水解成不同肽段，從而使蛋白具有完全相反的功能，這一現(xiàn)象值得研究。在組織修復(fù)中，SPARC與細(xì)胞外基質(zhì)中蛋白、生長因子的相互作用、相關(guān)信號通路的具體情況，以及如何把這些蛋白應(yīng)用到醫(yī)療應(yīng)用中都值得探討。此外，SPARC與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切而復(fù)雜的關(guān)系，尤其是在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中占有重要地位。SPARC通過對腫瘤細(xì)胞的血管再生及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，也給以后腫瘤的治療提供新的治療方法［26］。在泌尿系腫瘤中的大量研究發(fā)現(xiàn)，SPARC與泌尿系腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及其生物學(xué)特性密切相關(guān)，SPARC基因突變檢測可望作為泌尿系腫瘤早期診斷的一種分子標(biāo)記物以及臨床判斷預(yù)后指標(biāo)［27］。然而SPARC與其他癌基因、抑癌基因之間的相互作用，與細(xì)胞凋亡及凋亡相關(guān)基因之間的相互關(guān)系，還需要深入研究。這些問題的解答將會幫助研究者們更好的了解泌尿系腫瘤的發(fā)生與發(fā)展過程，在分子水平上為認(rèn)識泌尿系腫瘤發(fā)生和開展腫瘤基因診斷、基因治療打下良好的理論基礎(chǔ)。

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