巢蛋白在胰腺癌中的研究進(jìn)展

石 圍(綜述)，張海蓉(審校)

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，昆明 650032)

巢蛋白是一種連接蛋白，參與細(xì)胞骨架的構(gòu)成；最早發(fā)現(xiàn)其表達(dá)于神經(jīng)干細(xì)胞，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)它也在許多癌癥中表達(dá)，其中包括胰腺癌。由于最初在胚胎胰或成體胰腺組織中分離得到巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞，獲得大量的干細(xì)胞而進(jìn)行體外培養(yǎng)、誘導(dǎo)分化及克隆治療糖尿病，可為胰腺癌切除后胰島移植打下基礎(chǔ)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)巢蛋白與胰腺癌干細(xì)胞及腫瘤血管生成也有密切關(guān)系，通過(guò)巢蛋白來(lái)研究胰腺癌腫瘤干細(xì)胞、抑制胰腺癌的血管生成，并且聯(lián)合靶向抑制與巢蛋白相關(guān)的血管生成因子，可能被作為胰腺癌的一個(gè)新的治療策略。

1 巢蛋白及其基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

巢蛋白最早由Hockfield等[1]發(fā)現(xiàn)并特異性地表達(dá)于神經(jīng)干細(xì)胞；隨后Lendahl等[2]克隆出編碼該蛋白的基因，該基因的結(jié)構(gòu)具有一般中間絲的特征，由該基因編碼的蛋白顯示其中間段有螺旋桿結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列與已被發(fā)現(xiàn)的其他五類中間絲蛋白有16%～29%的同源性。但因其基因的內(nèi)含子位置，蛋白的N端(頭，較短，只有11個(gè)氨基酸)、C端(尾，較長(zhǎng)，有479個(gè)氨基酸，且含有許多帶電荷的氨基酸重復(fù)序列)以及在組織細(xì)胞的分布等方面均有別于其他五類中間絲蛋白而被單獨(dú)定為第Ⅵ類中間絲蛋白，并將其命名為巢蛋白。人的巢蛋白家族有巢蛋白1與巢蛋白2兩個(gè)成員，相對(duì)分子質(zhì)量分別為150×103和200×103，兩者46%的序列相同，有類似的三維結(jié)構(gòu)，由3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域(G1、G2、G3)組成，兩種巢蛋白共表達(dá)于各種組織中，作用可能類似。生理學(xué)上巢蛋白與細(xì)胞受體分子相互作用，也參與控制細(xì)胞的極化、遷移和侵襲等過(guò)程。通過(guò)與整合素的反應(yīng)，在炎癥時(shí)巢蛋白促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞趨化；在細(xì)胞和基膜之間的相互作用中，巢蛋白調(diào)控包括分化、增殖和凋亡等過(guò)程。

2 巢蛋白與胰腺干細(xì)胞

以前研究發(fā)現(xiàn)巢蛋白主要表達(dá)于神經(jīng)系統(tǒng)，但Schwitzgebel等[3]研究發(fā)現(xiàn)，雖然成人胰腺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)為不同的組織，并且具有不同的功能，但兩種器官的發(fā)育控制機(jī)制相似。胰腺和神經(jīng)系統(tǒng)中都存在表達(dá)巢蛋白的干細(xì)胞[4]。Zulewski等[5]首次提出，巢蛋白是胰腺干細(xì)胞的標(biāo)志物，同時(shí)也證實(shí)了大鼠和成人胰腺組織中均存在巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞，該細(xì)胞具有干細(xì)胞的特性，體外培養(yǎng)這種細(xì)胞可分化為胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞。從成年小鼠胰腺組織中以巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞也建立了單克隆的多能胰腺干細(xì)胞，并且在體外可誘導(dǎo)分化為胰島素分泌細(xì)胞[6]。楊最素等[7]對(duì)人胚胎胰發(fā)育過(guò)程中巢蛋白的表達(dá)變化做了研究，認(rèn)為巢蛋白在胚胎胰腺發(fā)育過(guò)程中表達(dá)于胰腺干細(xì)胞，同時(shí)巢蛋白也代表著胰腺的增殖水平。而巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞主要分布于胰島和間充質(zhì)中，隨著胎齡的變化，胰腺巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。Huang等[6]報(bào)道了人胎胰組織來(lái)源的胰腺干細(xì)胞可誘導(dǎo)分化為胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞，將分化后細(xì)胞移植到糖尿病小鼠體內(nèi)可糾正高血糖。糖尿病與胰腺癌可能互為因果，因此治療糖尿病對(duì)胰腺癌也是一個(gè)預(yù)防方法。

3 巢蛋白與胰腺癌腫瘤干細(xì)胞

腫瘤干細(xì)胞的概念源于腫瘤細(xì)胞與干細(xì)胞自我更新機(jī)制相似性的觀察上。腫瘤干細(xì)胞理論認(rèn)為，腫瘤干細(xì)胞是在腫瘤組織的特定區(qū)域內(nèi)少數(shù)存在的，具有不定增殖潛能、可驅(qū)使腫瘤形成和生長(zhǎng)，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用的特殊細(xì)胞。因此腫瘤干細(xì)胞可以說(shuō)是腫瘤的種子和源泉；胰腺腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的能力依賴于胰腺腫瘤干細(xì)胞的存在[8]。另外，放化療主要是通過(guò)誘導(dǎo)凋亡來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞耐受凋亡而導(dǎo)致治療失敗。最近的研究認(rèn)為，治療失敗的根本原因也可能是由于腫瘤干細(xì)胞的存在[9]。胰腺癌早期診斷率低，耐藥性高，復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移率高，臨床治療效果一直不理想，這可能是由于一群為數(shù)較少的胰腺癌腫瘤干細(xì)胞存在所致。Wang等[10]從Panc-1胰腺癌胞株中分離出一個(gè)亞群細(xì)胞且命名為癌癥干樣細(xì)胞，它們高表達(dá)CD133/CD44/Oct4/巢蛋白，含Panc-1癌干細(xì)胞的存在可能是胰腺癌多重耐藥和廣泛轉(zhuǎn)移的潛在主要原因。在胰腺癌腫瘤干細(xì)胞中檢測(cè)到了巢蛋白的表達(dá)，由此證實(shí)胰腺癌干細(xì)胞中也有巢蛋白存在[11]。巢蛋白可能是通過(guò)調(diào)控腫瘤干細(xì)胞的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)其他細(xì)胞的功能；然而，胰腺癌中的巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞是否就是胰腺癌干細(xì)胞仍存在一定爭(zhēng)議。因?yàn)榘└杉?xì)胞的起源仍沒(méi)被闡明，但活化的胰腺星狀細(xì)胞可能是胰腺癌干細(xì)胞的一部分，星狀細(xì)胞能加強(qiáng)癌干細(xì)胞形成腫塊的能力，還能使癌干細(xì)胞密切相關(guān)的基因(如巢蛋白基因)明顯增加[12]。曾有報(bào)道，巢蛋白是活化的胰腺星狀細(xì)胞的一個(gè)標(biāo)志物[13]。關(guān)于巢蛋白與癌干細(xì)胞和胰腺星狀細(xì)胞之間的相關(guān)機(jī)制及關(guān)系需要更多的研究予以證實(shí)。

4 巢蛋白與胰腺腫瘤血管生成

癌是實(shí)體腫瘤，其特點(diǎn)是異常的血管系統(tǒng)，稱為腫瘤血管。腫瘤血管生成供給腫瘤細(xì)胞更多的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，且新形成的腫瘤血管基膜的高滲透和易滲漏性，較成熟的血管，腫瘤細(xì)胞更容易穿透新形成的腫瘤血管，這樣就增加了腫瘤細(xì)胞進(jìn)入體循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)[14]。因此，當(dāng)腫瘤血管形成時(shí)腫瘤能更容易和快速的生長(zhǎng)。研究認(rèn)為，巢蛋白在血管內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，與腫瘤血管生成密切相關(guān)[15]。Yamahatsu等[16]認(rèn)為，通過(guò)抑制胰腺癌腫瘤血管的生成來(lái)治療胰腺癌，巢蛋白是一個(gè)新穎的分子靶點(diǎn)。

觀測(cè)新生血管的數(shù)量和生成狀況對(duì)判斷腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有重要參考價(jià)值。如何判斷新生血管的形成，并將其與組織內(nèi)的原有血管區(qū)分開(kāi)，巢蛋白是一個(gè)指標(biāo)。Suzuki等[17]發(fā)現(xiàn)，巢蛋白在血管內(nèi)皮祖細(xì)胞中表達(dá)而在成熟的血管內(nèi)皮細(xì)胞中不表達(dá)，并且認(rèn)為巢蛋白可作為新生血管的標(biāo)志蛋白。標(biāo)記巢蛋白的轉(zhuǎn)基因鼠可以使新生血管內(nèi)皮同時(shí)被標(biāo)記，從而觀測(cè)到新生血管的生成。由于只標(biāo)記了新生血管，可以更方便與組織內(nèi)的原有血管區(qū)分開(kāi)。這使標(biāo)記巢蛋白的轉(zhuǎn)基因鼠成為研究循環(huán)系統(tǒng)發(fā)育以及腫瘤新生血管的一種方便工具。用抗原相關(guān)分子CD34、CD31、凝血酶原因子Factor-Ⅷ確定腫瘤微血管密度普遍被作為腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的標(biāo)志，但哪種標(biāo)志物最適合作為微血管密度的標(biāo)志物一直存在爭(zhēng)議[18]。Takagi等[19]研究認(rèn)為，在胰腺癌組織中確定微血管密度，CD34較CD31和Factor-Ⅷ更適合作為血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物。但是Yamahatsu等[16]對(duì)巢蛋白和CD34的表達(dá)作了對(duì)比研究，結(jié)果認(rèn)為巢蛋白特定表達(dá)于小且高增殖能力的血管，而CD34表達(dá)于所有的血管。另外，巢蛋白與一些血管生成的相關(guān)因子表達(dá)高度一致，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子[20]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子對(duì)于原始胚胎血管干細(xì)胞的分化是極其重要的，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子被視為參與神經(jīng)發(fā)生和血管生成的一個(gè)調(diào)制器，但具體機(jī)制仍未闡明[21]。還有研究認(rèn)為，致癌基因K-ras的激活在巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞的大鼠胰腺祖細(xì)胞中能充分誘發(fā)胰腺上皮內(nèi)瘤變[22]。

總之，巢蛋白在胰腺癌組織的小血管中表達(dá)，并且可能成為測(cè)量胰腺癌微血管密度的一個(gè)有用的標(biāo)志物；通過(guò)抑制腫瘤血管生成進(jìn)而抑制腫瘤生成和(或)靶向抑制與巢蛋白相關(guān)的血管生長(zhǎng)因子的治療，提示巢蛋白可能成為治療胰腺癌的一個(gè)新的分子靶向目標(biāo)；并且通過(guò)詳細(xì)分析巢蛋白的表達(dá)模式，明確其表達(dá)機(jī)制，對(duì)于腫瘤入侵尋找新的治療靶點(diǎn)將會(huì)有很大作用。

5 巢蛋白與胰腺癌的侵襲及預(yù)后

體外研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞是通過(guò)選擇性地調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的表達(dá)和細(xì)胞黏附分子來(lái)實(shí)現(xiàn)遷徙、侵入、轉(zhuǎn)移等過(guò)程，且不影響它們的增殖，這種行為是非目標(biāo)效應(yīng)的[23]。癌細(xì)胞的遷移及侵入，其中一個(gè)機(jī)制是由于細(xì)胞骨架蛋白(包括中間絲蛋白、微絲、微管)是組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞轉(zhuǎn)移的重要調(diào)制器[24]。巢蛋白扮演一個(gè)連接細(xì)胞骨架組成部件的角色，并且在細(xì)胞動(dòng)力學(xué)方面協(xié)調(diào)其變化[25]。以上研究表明，巢蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架，增強(qiáng)細(xì)胞活性和促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞形態(tài)變化、遷徙、轉(zhuǎn)移、侵入等過(guò)程。

實(shí)際上32.5%的卵巢惡性腫瘤表達(dá)巢蛋白[26]。人腦膠質(zhì)瘤組織中巢蛋白表達(dá)水平與病理級(jí)別呈正相關(guān)，與患者生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[27]。室管膜瘤的巢蛋白是一個(gè)獨(dú)立的較差預(yù)后的標(biāo)志物[28]。雖然Kim等[29]研究報(bào)道稱，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)胰腺癌巢蛋白的表達(dá)與臨床病理及預(yù)后有確切的關(guān)系，只與胰腺癌周圍神經(jīng)侵入有關(guān)，但是根據(jù)Matsuda等[23]研究提示，剔除胰腺癌細(xì)胞中的巢蛋白基因?qū)⑹挂认侔┺D(zhuǎn)移和侵襲力下降，恢復(fù)巢蛋白基因，轉(zhuǎn)移和侵襲力就增加，因此，進(jìn)一步研究是必要的，以確定豐富的巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞在瘤腺體周圍聚積的原因。

6 小 結(jié)

從人胰組織中的巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞分離獲得胰腺干細(xì)胞，并建立單克隆人胰腺干細(xì)胞系來(lái)誘導(dǎo)、分化為胰島素細(xì)胞進(jìn)而治療糖尿??；由于糖尿病與胰腺癌可能互為因果，治療糖尿病也可預(yù)防胰腺癌的發(fā)生；胰腺癌腫瘤切除術(shù)后預(yù)防糖尿病，巢蛋白可能是一個(gè)有效的靶點(diǎn)。另外，通過(guò)巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞來(lái)研究胰腺癌腫瘤干細(xì)胞及腫瘤血管生成，通過(guò)抑制癌癥干細(xì)胞的能動(dòng)性和腫瘤血管生成，巢蛋白可能也是一個(gè)腫瘤靶向治療的理想候選者。針對(duì)胰腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等，可能需要更多的研究來(lái)探索為何豐富的巢蛋白陽(yáng)性細(xì)胞會(huì)在腫瘤腺體周圍聚集。巢蛋白對(duì)于胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展、治療可能是一個(gè)有效的靶點(diǎn)，以此了解胰腺癌的生物學(xué)行為，為更好地預(yù)測(cè)腫瘤的發(fā)展、轉(zhuǎn)歸提供幫助。

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