血管生成素樣蛋白4在腫瘤生長與轉(zhuǎn)移中的作用研究進(jìn)展

鄭茜文 綜述，毛熙光 審校

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、分化、侵襲與轉(zhuǎn)移是多因子作用的結(jié)果，腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的主要原因。新生血管形成在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用，血管生成素樣蛋白4（angiopoietin-like protein 4,ANGPTL4）是新發(fā)現(xiàn)的一種分泌型蛋白，它與血管生成、脂類代謝和葡萄糖代謝密切相關(guān)，是血管生成素樣蛋白（angiopoietin-like proteins,ANGPTLs）家族的一個成員。該家族包括7個蛋白，分別命名為血管生成素樣蛋白1～7。它們擁有和血管生成素（angiopoietins,Angs）家族類似的結(jié)構(gòu)，其分別在炎癥、代謝及腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著不同的作用［1］。本文就ANGPTL4 的生物學(xué)特性、其在腫瘤生長、轉(zhuǎn)移中的可能作用以及潛在的臨床應(yīng)用價值做一綜述。

1 ANGPTL4的生物學(xué)特性

1.1 ANGPTL4 的結(jié)構(gòu)特點 在2000 年，Kim 等［2］首先采用RACE 技術(shù)從人胎盤cDNA 文庫中分離出了一個新基因，該基因的mRNA 在肝臟中呈特異性高表達(dá)，后來該基因被命名為血管生成素樣蛋白4（ANGPTL4）。人的ANGPTL4 基因定位在19p13.3，

有7 個外顯子和6 個內(nèi)含子，基因cDNA 全長為1943bp，開放閱讀框含1218bp，編碼406個氨基酸，預(yù)計分子量為45.2kDa［3］。ANGPTL4 結(jié)構(gòu)特點為存在一個高度疏水的信號肽，氨基端為一個螺旋卷曲結(jié)構(gòu)域，羧基端為一個大的血管生成素類纖維蛋白原。該羧基端的結(jié)構(gòu)域在Angs和ANGPTLs家族普遍存在。

1.2 ANGPTL4的功能 天然全長的ANGPTL4以二聚體或者四聚體復(fù)合物的形式存在，但可通過蛋白水解過程生成氨基端卷曲的螺旋片段ANGPTL4（nANGPTL4）和羧基端類纖維蛋白結(jié)構(gòu)域ANGPTL4（cANGPTL4）［4］。Lei等［4］采用肝癌細(xì)胞系Huh7來觀察ANGPTL4 的水解過程，發(fā)現(xiàn)ANGPTL4 的水解過程由前蛋白轉(zhuǎn)化酶（proproteinconvertases,PC）介導(dǎo)，進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)前角蛋白轉(zhuǎn)化酶家族中的多個因子當(dāng)作用于肝癌細(xì)胞系Huh7 時，結(jié)果均顯示ANGPTL4 的斷裂位點為-RRXR-處［4］，但其具體水解斷裂的機(jī)制尚不清楚。

研究發(fā)現(xiàn)，全長的ANGPTL4 能通過結(jié)合硫酸乙酰肝素蛋白多糖抑制因缺血缺氧損傷的周圍血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和脈管的形成［5］，而水解分裂后的nANGPTL4 則通過與脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase,LPL）的結(jié)合來抑制ANGPTL4s低聚體的活性［6］，水解分裂后的cANGPTL4 片段則可以結(jié)合并激活整合素β1和β5，通過FAK/PAK信號通路來調(diào)節(jié)角化細(xì)胞遷移［7］。另一項研究還發(fā)現(xiàn)cANGPTL4 通過結(jié)合并激活整合素α5β1 介導(dǎo)的Rac1/PAK 信號通路減弱細(xì)胞與細(xì)胞間的聯(lián)系，隨后cANGPTL4 與內(nèi)皮細(xì)胞鈣粘蛋白和claudin-5結(jié)合并作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞連接處，破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞屏障功能［8］。這些功能在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中有著重要的作用。由于ANGPTL4 及其水解片段功能的多樣性，使得它在腫瘤中的作用機(jī)制十分復(fù)雜，尤其羧基端類纖維蛋白原區(qū)域是腫瘤發(fā)生過程中一個重要的調(diào)節(jié)子，但全長的ANGPTL4 和nANGPTL4 能否通過直接刺激細(xì)胞內(nèi)信號來影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展目前尚不清楚。

2 ANGPTL4與腫瘤

近年來，通過研究ANGPTL4 在人體腫瘤中的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，揭示了ANGPTL4在炎癥和缺氧環(huán)境下對腫瘤生長的影響，以及血管新生在侵襲和轉(zhuǎn)移中的重要作用。

2.1 ANGPTL4與腫瘤的生長

2.1.1 炎癥條件下 越來越多的證據(jù)表明炎癥在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中具有促進(jìn)腫瘤生長的作用。腫瘤的微環(huán)境和創(chuàng)口的微環(huán)境十分相似，包括大量的生長因子和促炎癥反應(yīng)脂質(zhì)介導(dǎo)子，如前列腺素類［9］。環(huán)氧化物酶-2（cyclooxygenase type2,COX-2）是一種限速酶，它把花生四烯酸轉(zhuǎn)化成前列腺素類化合物。在炎癥中，COX-2 的表達(dá)被激活的巨噬細(xì)胞上調(diào)，這一過程可增加前列腺素類化合物的合成，從而調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞的行為［10］。Kim 等［11］研究發(fā)現(xiàn)COX-2 的表達(dá)在近50%的結(jié)直腸腺瘤和85%的結(jié)直腸腺癌中被提高，而結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)最豐富的前列腺素E2（prostaglandinE2,PGE2）和COX-2 的腫瘤促進(jìn)功能密切相關(guān)。該研究顯示了PGE2 和缺氧在促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖中具有協(xié)同作用，共同增強(qiáng)ANGPTL4表達(dá)和cANGPTL4 分泌，并發(fā)現(xiàn)cANGPTL4 導(dǎo)致了活體外和活體內(nèi)的結(jié)直腸癌細(xì)胞異常增殖。究其原因，可能是cANGPTL4 誘導(dǎo)了NADPH 氧化酶介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)，通過改變O2-和H2O2的比例來增加腫瘤細(xì)胞的活性［12］。因此，在結(jié)直腸癌細(xì)胞中ANGPTL4的水解片段對腫瘤的生長起主要作用的是cANGPTL4，而不是全長的ANGPTL4或者nANGPTL4。

2.1.2 缺氧環(huán)境下 在腫瘤生長過程中，腫瘤細(xì)胞增生迅速，造成腫瘤微環(huán)境始終處于相對缺氧狀態(tài)。缺氧的環(huán)境引發(fā)病理血管再生，形成新的血管以提供足夠的氧氣和營養(yǎng)，排除代謝產(chǎn)物，從而支持腫瘤的存活［13］。研究發(fā)現(xiàn)，ANGPTL4 的表達(dá)與缺氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子1α（Hypoxia-inducible transcription factor 1α,HIF-1α）的表達(dá)高度相關(guān)，當(dāng)HIF-1α引起機(jī)體缺氧效應(yīng)時，缺氧狀態(tài)越明顯，ANGPTL4 的表達(dá)量越高，表明ANGPTL4 可能是缺氧環(huán)境下腫瘤血管新生的一個重要調(diào)節(jié)因子［14］。也有研究表明ANGPTL4 具有減弱血管新生的作用。Ito 等［15］發(fā)現(xiàn)ANGPTL4 作為一個抗血管新生因子，抑制了血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）促內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用，而VEGF是血管新生的重要因子。當(dāng)其觀察在小鼠角膜新生血管化的通透性時，發(fā)現(xiàn)ANGPTL4也可大大削弱VEGF介導(dǎo)的角膜新生血管形成，而單獨應(yīng)用ANGPTL4于腫瘤組織時未觀察到腫瘤組織新生血管的消退現(xiàn)象?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，表明ANGPTL4 在血管新生中所起作用與所處環(huán)境和表達(dá)組織不同可能存在差異，究其原因可能與ANGPTL4在不同組織中具有不同的信號調(diào)控通路有關(guān)系。

2.2 ANGPTL4 與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移 腫瘤轉(zhuǎn)移是指惡性腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散到遠(yuǎn)處的器官，通常是腫瘤發(fā)展中的最后一步。轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致多數(shù)癌癥患者死亡的主要原因，是一個復(fù)雜的、多步驟的過程。腫瘤細(xì)胞首先侵入周圍的組織，然后穿過淋巴管和血管系統(tǒng)的血管內(nèi)皮進(jìn)行轉(zhuǎn)移，其一般具有很高的攻擊性和抗癌耐藥性。研究發(fā)現(xiàn)，全長的ANGPTL4 可抑制VEGF 介導(dǎo)的新生血管形成及其滲透性［15-16］。研究發(fā)現(xiàn)ANGPTL4 通過上調(diào)肝臟血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1）激活VCAM-1/整合素β1 信號通路，促進(jìn)其內(nèi)皮細(xì)胞逆向轉(zhuǎn)移并引起肝癌細(xì)胞向肺部轉(zhuǎn)移，從而形成新的轉(zhuǎn)移瘤［17］。同時，Huang 等［18］研究發(fā)現(xiàn)c ANGPTL4 與整合素α5β1作用來激活Rac/PAK信號途徑，以減弱內(nèi)皮細(xì)胞之間的鏈接，導(dǎo)致血管通透性增強(qiáng)，共同促進(jìn)癌細(xì)胞向肺部轉(zhuǎn)移。ANGPTL4 在癌癥轉(zhuǎn)移組織中的高表達(dá)，表明其可能在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中起重要作用，從而認(rèn)為ANGPTL4是腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的一個決定性介導(dǎo)因子。

2.3 與腫瘤的潛在臨床應(yīng)用價值 自ANGPTL4 發(fā)現(xiàn)以來，國內(nèi)外關(guān)于其與各系統(tǒng)腫瘤的相互關(guān)系進(jìn)行了大量的研究，但能否把它作為一種抗癌和抗轉(zhuǎn)移靶標(biāo)仍然存在較大爭議。原因在于ANGPTL4 在腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移中起著多方面的作用，其對腫瘤的確切影響機(jī)制尚不明確。Nakayama等［19］通過免疫組織化學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)ANGPTL4在胃腺癌中的表達(dá)升高，ANGPTL4 可以促使微血管通道形成，對胃癌細(xì)胞的增殖和生長提供充足營養(yǎng)，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞侵襲性，并為腫瘤轉(zhuǎn)移提供途徑。Nakayama等［20］再以同樣的方法研究ANGPTL4在結(jié)直腸癌中的表達(dá)，進(jìn)一步表明ANGPTL4 與腫瘤靜脈浸潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系。另一項研究發(fā)現(xiàn)ANGPTL4 在正常乳腺上皮細(xì)胞呈高表達(dá)，而在乳腺原位癌中卻表達(dá)下降，究其原因可能與ANGPTL4 基因的5’區(qū)域的CPG 島的甲基化有關(guān)［21］。有研究者建立了一種基因改造的老鼠模型，該模型的卡波氏肉瘤中可表達(dá)一種病毒G-蛋白偶聯(lián)受體（viral G protein-coupled receptor,vGPCR），在這種模型的卡波氏肉瘤中發(fā)現(xiàn)ANGPTL4 的表達(dá)受vGPCR的正調(diào)節(jié)，ANGPTL4表達(dá)的增加增強(qiáng)了該肉瘤內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和分化，這兩者是血管新生中的重要步驟，從而促進(jìn)新生血管形成。相反，當(dāng)利用siRNA 抑制ANGPTL4的表達(dá)則會阻礙腫瘤新生血管的形成，降低血管滲透性，阻礙由vGPCR 介導(dǎo)的活體內(nèi)腫瘤的發(fā)生［22-23］，故認(rèn)為ANGPTL4 可能作為腫瘤研究的一種新的分子標(biāo)記物。Zhang 等［24］研究發(fā)現(xiàn)阻礙ANGPTL4的表達(dá)可以抑制乳腺癌細(xì)胞向肺組織的擴(kuò)散，進(jìn)一步證實ANGPTL4 對于腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移有重要作用。Zhang等［25］采用了多種方法研究280例肝癌的癌組織和癌旁組織中ANGPTL4的分布，發(fā)現(xiàn)癌旁組織中ANGPTL4表達(dá)更高，并且與腫瘤的分級呈正相關(guān)，這可以作為一種新的評估肝癌的生物標(biāo)記，但其能否評估肝癌的預(yù)后及生存率有待進(jìn)一步研究。Katanasaka等［26］的研究證實了ANGPTL4在惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的高表達(dá)是通過ERK/c-Myc 通路被一種變異的表皮生長因子所介導(dǎo)，而這種變異的表皮生長因子強(qiáng)烈誘導(dǎo)新生血管的形成可能與ANGPTL4的表達(dá)有關(guān)，該研究認(rèn)為ANGPTL4的表達(dá)可作為一種有效的腫瘤標(biāo)志物的預(yù)測指標(biāo)。韓杰等［27］通過體外穩(wěn)定轉(zhuǎn)染技術(shù),用半定量RT-PCR 和直接法ELISA 檢測發(fā)現(xiàn)shRNA 沉默ANGPTL4 表達(dá)對大腸癌細(xì)胞系HT29 的遷移及偽足形成有明顯抑制作用，表明ANGPTL4 在大腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移中具有重要作用。上述研究結(jié)果表明，ANGPTL4 與多種癌癥密切相關(guān)，使得ANGPTL4 具有作為生物標(biāo)記、甚至是抗癌和抗轉(zhuǎn)移靶標(biāo)的潛在臨床應(yīng)用價值。但Hattori 等［18］關(guān)于乳腺原位癌的研究結(jié)果，卻發(fā)現(xiàn)ANGPTL4在正常乳腺上皮細(xì)胞中高表達(dá)，而在乳腺原位癌細(xì)胞中表達(dá)降低，這一點促使我們在考慮實際應(yīng)用這種潛在價值時需要慎重。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，目前的大量研究表明ANGPTL4 在癌癥生長和轉(zhuǎn)移過程中有著重要的作用。ANGPTL4在炎癥條件下促使腫瘤細(xì)胞異常增殖，在缺氧環(huán)境下促進(jìn)腫瘤血管新生，并通過增強(qiáng)血管滲透性促進(jìn)腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移。ANGPTL4 在腫瘤中的作用是復(fù)雜的，水解后的不同片段在癌癥中作用不同，cANGPTL4可能與腫瘤關(guān)系更加密切。此外，在不同組織的腫瘤中，ANGPTL 4 表現(xiàn)出不同的作用，顯示出環(huán)境和組織的特異性。根據(jù)它在臨床各腫瘤中的潛在應(yīng)用價值，ANGPTL4 可被作為多種癌癥類型的診斷標(biāo)記物［24-27］。而能否利用ANGPTL4 的抗體作為臨床藥物來提高治療腫瘤的效果，是未來研究抗腫瘤藥物的重要方向。

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