骨橋蛋白在腎癌中表達(dá)的相關(guān)研究

王鳳龍(綜述)，周林玉(審校)

(安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院泌尿外科，合肥230001)

骨橋蛋白(osteopontin，OPN)在類骨質(zhì)中由基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的骨特異的、含唾液酸的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞和基質(zhì)之間起橋連作用。自從1979年OPN被發(fā)現(xiàn)以來，一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。其作為一種新的細(xì)胞因子，在人體中發(fā)揮著重要的作用。多項(xiàng)研究顯示OPN能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及浸潤［1-3］。

1 OPN的歷史

1979年Senger等［4］首次報(bào)道了與惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)的一種含RGD整合素結(jié)合區(qū)的磷酸化糖蛋白，將其稱之為轉(zhuǎn)化相關(guān)性磷酸蛋白。后來Franzen等［5］從骨基質(zhì)和牙齒中分離出了一種磷酸化蛋白，其特性與轉(zhuǎn)化相關(guān)性磷酸蛋白相類似，人們將其命名為OPN。

2 OPN的基因定位及結(jié)構(gòu)

人的OPN基因定位在染色體4q13，是單一編碼基因蛋白，8 kb大小，由7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子所組成。由大約300個(gè)氨基酸所組成，相對(duì)分子量為44×103，富含天冬氨酸和絲氨酸殘基。一級(jí)結(jié)構(gòu)中含有特異性的RGD序列，是一種黏附序列，在與其主要受體如整合素等的結(jié)合中起重要作用，從而增強(qiáng)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的黏附。

3 OPN的受體

OPN被凝血酶切割后，一段可以直接和CD44v6受體結(jié)合，而另一段可以與整合素受體相結(jié)合［6-7］。整體為α和β兩個(gè)不同的亞基組成的糖蛋白受體，OPN借助于RGD序列與其結(jié)合，參與調(diào)控細(xì)胞的趨化、遷移、吸附，以及多種細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。研究認(rèn)為OPN可以和不同的整合素受體在不同的細(xì)胞中激活相同或者不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［6］。CD44是一種跨膜糖蛋白，參與介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)，細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用。人類的CD44基因根據(jù)外顯子的表達(dá)方式不同可以分為標(biāo)準(zhǔn)型CD44(CD44S)，即僅含組成型外顯子的CD44轉(zhuǎn)錄子;和拼接CD44(CD44V)，為10個(gè)變異體外顯子的選擇性拼接。CD44是作為OPN的受體與其相互作用是非RGD依賴的。OPN與CD44結(jié)合通過磷脂酶C-γ/蛋白激酶C/磷脂酰肌醇3激酶/蘇氨酸激酶信號(hào)途徑，而引起抗凋亡、黏附等作用。OPN與CD44相互作用，通過Rac介導(dǎo)的通路可以增強(qiáng)H-Ras-V12轉(zhuǎn)化細(xì)胞的腫瘤發(fā)生。而使用CD44阻斷劑可抵抗這一作用［8］。對(duì)體外HepG2細(xì)胞株研究發(fā)現(xiàn)，OPN不僅與CD44v6結(jié)合，而且還調(diào)控CD44v6受體的表達(dá)，并調(diào)控細(xì)胞的遷移［9］。

4 OPN生物學(xué)功能

OPN廣泛存在于人體多種組織，如骨、軟骨、胃、乳腺、腎臟、前列腺、結(jié)直腸等，正常體液中也有少量的OPN。OPN的生理學(xué)功能主要有以下幾個(gè)方面:①介導(dǎo)細(xì)胞的黏附。通過RGD與非依賴RGD序列與細(xì)胞表面的多種整合素受體相結(jié)合，并通過與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合參與細(xì)胞的黏附、遷移等。②通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體功能，促進(jìn)內(nèi)皮芽生，而誘導(dǎo)新生血管的形成。③調(diào)節(jié)鈣化組織的形成與重建。④免疫應(yīng)答。在細(xì)胞免疫應(yīng)答過程中，OPN是重要的也是最早期起作用的細(xì)胞因子，可加強(qiáng)Th1并抑制Th2的表達(dá);OPN還可以通過巨噬細(xì)胞的趨化，誘導(dǎo)產(chǎn)生白細(xì)胞介素12，從而產(chǎn)生炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)。⑤抑制細(xì)胞凋亡。OPN可通過與細(xì)胞表面的相關(guān)分子結(jié)合，活化核因子κB，從而抑制細(xì)胞的凋亡。⑥通過與整合素之間相互作用，參與細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

5 OPN在腫瘤的作用機(jī)制

5．1 促進(jìn)新生血管的生成 腫瘤豐富的血供與新生血管的形成關(guān)系密切，在腫瘤的侵襲過程中OPN與血管通透性因子/血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子發(fā)揮協(xié)同作用，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增生，誘導(dǎo)新血管形成，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。Cui等［10］用OPN基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)染人類肺癌細(xì)胞株SBC-3，并分別將轉(zhuǎn)染組與非轉(zhuǎn)染組細(xì)胞注入裸鼠體內(nèi)，結(jié)果轉(zhuǎn)染組裸鼠體內(nèi)腫瘤顯著增長(zhǎng)及新生血管形成顯著增高。OPN可通過引起內(nèi)皮細(xì)胞遷移、抗凋亡以及血管腔形成來誘導(dǎo)腫瘤血管生成。研究發(fā)現(xiàn)外源性和腫瘤源性O(shè)PN都可發(fā)揮作用，在血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子依賴腫瘤血管生成中OPN的作用尤其重要［11］。OPN在腫瘤的進(jìn)展中可能發(fā)揮兩種關(guān)鍵作用:①促使腫瘤細(xì)胞表達(dá)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子;②使血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子刺激新生血管形成。

5．2 促進(jìn)細(xì)胞的趨化，轉(zhuǎn)移及黏附 OPN是一種重要的趨化因子，可引起巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的趨化和遷移，其引發(fā)細(xì)胞的遷移同時(shí)還需要多種多種生長(zhǎng)因子受體激活的協(xié)同作用。另外，其作為腫瘤進(jìn)展的一種啟動(dòng)因子，可以為各種腫瘤預(yù)后不良的指示器［12］。

5．3 促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解 細(xì)胞外基質(zhì)的降解是腫瘤浸潤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。Gong等［13］利用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)染組和空白質(zhì)粒組進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)染組的OPN表達(dá)明顯下調(diào)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明了OPN表達(dá)下調(diào)可以降低基質(zhì)金屬蛋白酶2和人尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinase type plasminogen activator，uPA)的表達(dá)從而減弱細(xì)胞外基質(zhì)降解，抑制胃癌的生長(zhǎng)、浸潤和轉(zhuǎn)移能力。

5．4 抑制細(xì)胞的凋亡 腫瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的抗凋亡作用。OPN不僅可通過激活磷脂酰肌醇3激酶/AKt通路抑制細(xì)胞的凋亡［14］，也可與內(nèi)皮細(xì)胞整合素υβ3結(jié)合阻止細(xì)胞凋亡。OPN還能通過抑制一氧化氮合酶，阻止炎性細(xì)胞的氧爆發(fā)，尤其是阻止激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生一氧化氮，從而提高腫瘤細(xì)胞的生存力。

6 OPN與腎癌

多項(xiàng)研究認(rèn)為OPN能夠通過促使細(xì)胞的趨化、黏附、血管生成、抑制凋亡等，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展［15-17］。Yeatman等［18］通過對(duì)12 000個(gè)基因篩選，確定OPN可為臨床首選的腫瘤標(biāo)志物。而在腎癌中，國內(nèi)徐松濤等［19］用免疫組織化學(xué)的方法研究了57例腎癌的患者，結(jié)果顯示OPN在腎癌組織中表達(dá)明顯高于正常腎組織，并隨著病理分期的增加表達(dá)增高。國外Matusan等［20］利用免疫組織化學(xué)的方法對(duì)171例腎透明細(xì)胞癌組織中OPN的表達(dá)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示OPN的表達(dá)與腫瘤大小、福爾曼核分級(jí)、病理分期、Ki-67增殖指數(shù)等相關(guān)，OPN表達(dá)陽性者預(yù)后明顯低于低表達(dá)者。Matu?an-Ilija?等［21］利用免疫組織化學(xué)及聚合酶鏈反應(yīng)方法分別檢測(cè)OPN蛋白和OPN mRNA在腎透明細(xì)胞癌中的表達(dá)，以及分析腫瘤細(xì)胞凋亡指數(shù)，結(jié)果顯示OPN能夠部分抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡。以上均提示OPN在腎癌細(xì)胞中高表達(dá)，并能夠促進(jìn)腎癌的進(jìn)展，其機(jī)制可能是通過抑制細(xì)胞的凋亡，從而延長(zhǎng)腫瘤細(xì)胞的生存期，促進(jìn)血管的生成，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)及浸潤。OPN亦可促進(jìn)腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，其可能機(jī)制為:細(xì)胞外基質(zhì)的降解和重構(gòu)在腫瘤轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮非常重要的作用，而OPN導(dǎo)致的基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)增加可以使基膜的主要成分Ⅵ型膠原的降解加快，為腫瘤細(xì)胞的組織浸潤及轉(zhuǎn)移提供有利條件，促進(jìn)自身向周圍遷移。在機(jī)體內(nèi)環(huán)境和局部微環(huán)境適宜的情況下，形成轉(zhuǎn)移灶［22］。對(duì)OPN進(jìn)行檢測(cè)可能對(duì)腎癌的診斷有所幫助，并可對(duì)判斷腎癌的進(jìn)展及浸潤提供參考，對(duì)評(píng)估腫瘤的預(yù)后提供一定的幫助。此外，關(guān)于其是否可以作為腎癌基因治療的靶點(diǎn)，也做了很多研究。如2005年Wai等［23］通過RNA干擾技術(shù)抑制OPN的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞凋亡增加，生長(zhǎng)受到抑制。2010年Zhang等［24］利用OPN siRNA抑制人腎透明細(xì)胞癌皮膚轉(zhuǎn)移細(xì)胞中OPN的表達(dá)，結(jié)果顯示OPN被抑制后腫瘤細(xì)胞凋亡增加以及侵襲受到抑制。國內(nèi)柳昊等［25］通過構(gòu)建獲得OPN反義基因真核表達(dá)載體轉(zhuǎn)染人腎癌ACHN細(xì)胞，認(rèn)為OPN在腎癌ACHN細(xì)胞的增殖和侵襲過程中發(fā)揮了重要作用，反義OPN基因能抑制腎癌細(xì)胞的惡性表型。所以其作為腎癌基因治療的新靶點(diǎn)應(yīng)用于臨床是很有潛力的。

OPN作為一種新的細(xì)胞因子，在腎癌中的研究越來越顯示出其具有的重要作用及意義。雖然現(xiàn)在對(duì)其在腎癌中的具體作用機(jī)制還不是十分了解，但是其在腎癌發(fā)生、發(fā)展中的作用是明確的，它的表達(dá)對(duì)腎癌的病理分期、腫瘤分級(jí)及預(yù)后和進(jìn)展都有著重大的意義，并可能成為腎癌基因治療中具有無限潛力的新靶點(diǎn)之一。

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