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      熱休克蛋白70與胃癌相關(guān)性的研究進(jìn)展*

      2015-03-17 13:27:00魯旭陽(yáng)王俊雄羅大蓓金醒昉
      胃腸病學(xué) 2015年9期
      關(guān)鍵詞:特異性胃癌基因

      魯旭陽(yáng) 陳 茁 王俊雄 羅大蓓 金醒昉

      昆明市延安醫(yī)院消化科(650000)

      熱休克蛋白70與胃癌相關(guān)性的研究進(jìn)展*

      魯旭陽(yáng)陳茁王俊雄羅大蓓金醒昉#

      昆明市延安醫(yī)院消化科(650000)

      胃癌是消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤,發(fā)病率和死亡率分別占全球腫瘤的第4位和第2位[1]。我國(guó)胃癌發(fā)病率居惡性腫瘤第2位,死亡率居第3位,并存在明顯的地域和城鄉(xiāng)差異[2]。胃癌早期起病緩慢,病情隱蔽,不易察覺(jué),常因癥狀不明顯而延誤診治,確診時(shí)多已發(fā)展為中、晚期,失去治療機(jī)會(huì),其發(fā)生是由遺傳、環(huán)境等諸多因素相互作用所致,是一個(gè)多因素、多步驟參與的癌變過(guò)程。胃癌具有發(fā)病率高、轉(zhuǎn)移率高、死亡率高、早期診斷率低的“三高一低”特點(diǎn),嚴(yán)重危害人類健康,已成為近年來(lái)腫瘤研究的重點(diǎn)。熱休克蛋白(HSP)70是HSP家族中最重要的一類具有分子伴侶作用的蛋白,參與機(jī)體特異性免疫和固有免疫。研究表明HSP70與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文就HSP70與胃癌相關(guān)性的研究進(jìn)展作一綜述。

      一、HSP70的分類、結(jié)構(gòu)和功能

      HSP是一類在進(jìn)化上高度保守的細(xì)胞應(yīng)激蛋白,在感染、炎癥、缺血、缺氧等應(yīng)激狀態(tài)下可誘導(dǎo)表達(dá)[3-4]。大多數(shù)HSP具有分子伴侶活性,按照蛋白相對(duì)分子質(zhì)量以及氨基酸序列的同源性,HSP可分為6類,分別為HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40和小分子HSP[5],其中HSP70家族是最保守且研究最多的蛋白。HSP70家族大致分為4種類型:①HSP73(結(jié)構(gòu)型HSP70),分布于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì),受熱刺激誘導(dǎo),在細(xì)胞分化和發(fā)育中起有重要作用;②HSP72(誘導(dǎo)型HSP70),一般在正常細(xì)胞中不表達(dá)或少量表達(dá),在應(yīng)激原如炎癥、致癌物等作用下誘導(dǎo)表達(dá),發(fā)揮保護(hù)細(xì)胞的功能;③葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78),分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi);④葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白75(GRP75),分布于線粒體中。HSP70家族是多基因家族,廣泛分布于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中,其N端是相對(duì)分子質(zhì)量為45×103的氨基酸序列,結(jié)構(gòu)域高度保守,具有ATP酶活性,可結(jié)合ATP;緊接著為相對(duì)保守的氨基酸序列,是多肽或特殊蛋白的結(jié)合部位;近C端是結(jié)構(gòu)多變的氨基酸序列,其結(jié)構(gòu)和功能尚未明確,可能與某些特定蛋白底物作用有關(guān)[6]。

      HSP70具有多種生物學(xué)功能,主要包括以下幾個(gè)方面:①分子伴侶作用:HSP70通過(guò)其分子伴侶作用,參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、自穩(wěn)和免疫功能。在正常細(xì)胞內(nèi),HSP70呈低表達(dá)狀態(tài);當(dāng)受到熱刺激、病毒感染、缺氧、異常金屬離子、腫瘤壞死因子或變性蛋白刺激時(shí),細(xì)胞內(nèi)HSP70表達(dá)增加,通過(guò)保護(hù)細(xì)胞生命活動(dòng)必需的蛋白質(zhì)維持細(xì)胞生存[7]。②參與免疫反應(yīng):協(xié)助抗原呈遞細(xì)胞將抗原呈遞給T細(xì)胞,從而參與細(xì)胞免疫;HSP70能與腫瘤特異性多肽結(jié)合,形成HSP70多肽復(fù)合物,增強(qiáng)腫瘤抗原的穩(wěn)定性和免疫原性,激活單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)、活化自然殺傷(NK)細(xì)胞,引發(fā)固有免疫反應(yīng),從而非特異性地殺傷腫瘤細(xì)胞,同時(shí)促使腫瘤抗原呈遞,引發(fā)特異性免疫反應(yīng),提高機(jī)體對(duì)腫瘤的體液免疫和細(xì)胞免疫能力[8-9]。③抗細(xì)胞凋亡:通過(guò)保護(hù)線粒體功能、抑制應(yīng)激活化蛋白激酶、抑制凋亡活化基因p53和Bax表達(dá)、抑制半胱天冬酶(caspase)和氧自由基生成、清除氧自由基、釋放內(nèi)源性過(guò)氧化物酶,從而發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用[10]。④提高細(xì)胞對(duì)應(yīng)激原的耐受性:細(xì)胞或機(jī)體在應(yīng)激狀態(tài)下,HSP70通過(guò)抵抗各種刺激,使細(xì)胞和機(jī)體對(duì)應(yīng)激的耐受性增加,避免機(jī)體發(fā)生更嚴(yán)重的損傷,從而使細(xì)胞從應(yīng)激刺激中快速修復(fù)[11-12]。

      二、HSP70在惡性腫瘤中的表達(dá)及其作用機(jī)制

      研究發(fā)現(xiàn)HSP70在多數(shù)惡性腫瘤中高表達(dá)[13-14]。腫瘤微環(huán)境中的有害因素如缺氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏等可激活熱休克轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock transcription factor 1, HSF1),誘導(dǎo)HSP70表達(dá)[15]。人類癌癥基因芯片數(shù)據(jù)表明,與相應(yīng)正常組織相比,多種惡性腫瘤組織HSP mRNA水平升高,此可能對(duì)抑制腫瘤生長(zhǎng)和阻止腫瘤細(xì)胞逃避的臨床治療有積極作用,使其最大限度地殺傷腫瘤細(xì)胞,并減少對(duì)正常細(xì)胞的損傷[15]。在HSP家族中,HSP70在免疫反應(yīng)、抗感染和自身免疫反應(yīng)中起著重要作用。腫瘤細(xì)胞來(lái)源的HSP70通過(guò)激活NK細(xì)胞、T細(xì)胞和γ/δT細(xì)胞,誘導(dǎo)腫瘤特異性免疫,刺激非主要組織相容性復(fù)合體(MHC)限制性抗腫瘤免疫反應(yīng),激活補(bǔ)體系統(tǒng),從而促進(jìn)多種具有抗腫瘤作用的細(xì)胞因子釋放[16-17]。此外,HSP70可與p53協(xié)同作用,抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[18-19]。然而,HSP70的抗腫瘤作用仍存在爭(zhēng)議,有研究[20]表明HSP70可促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng),下調(diào)HSP70表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞增殖。亦有研究[21]表明,HSP70具有雙重活性,細(xì)胞內(nèi)的HSP70具有保護(hù)作用,可抑制腫瘤細(xì)胞凋亡;細(xì)胞外的HSP70具有免疫原性,可激活機(jī)體免疫反應(yīng),導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞程序性死亡。

      三、HSP70與胃癌

      1. 胃癌的病因及其發(fā)病機(jī)制:胃癌是胃黏膜細(xì)胞長(zhǎng)期受各種損傷因子如pH值、溫度、微生物感染、化學(xué)藥物等作用而逐漸發(fā)生癌變的疾病。胃癌的發(fā)生是多步驟、多因素的發(fā)展過(guò)程,“正常胃黏膜-慢性非萎縮性胃炎-慢性萎縮性胃炎-腸上皮化生-異型增生-胃癌”的演變模式已得到認(rèn)同[22]。但胃癌的病因目前尚未完全明確,可能與遺傳因素、幽門螺桿菌和EB病毒感染、飲食生活習(xí)慣、地域環(huán)境、化學(xué)因素、癌前疾病(慢性萎縮性胃炎、胃潰瘍、胃息肉、殘胃炎等)、癌前病變(腸型化生和異型增生)、精神因素、年齡、性別、血型等有關(guān)。世界衛(wèi)生組織在1994年年鑒中將幽門螺桿菌感染列為人胃癌的Ⅰ類致癌原。研究[23-24]表明幽門螺桿菌感染與胃癌關(guān)系密切。胃癌的發(fā)生、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移過(guò)程復(fù)雜。首先,原癌基因激活、抑癌基因失活、凋亡基因失調(diào)以及轉(zhuǎn)移相關(guān)基因作用,使細(xì)胞增殖失控,導(dǎo)致惡變、轉(zhuǎn)移;其次,腫瘤細(xì)胞受黏附分子介導(dǎo)黏附,通過(guò)水解酶使其降解,并在細(xì)胞動(dòng)力因子作用下使胃癌細(xì)胞向縱深方向或遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng),同時(shí),著床的腫瘤細(xì)胞在多種促血管生成因子的作用下形成新生血管。腫瘤細(xì)胞可通過(guò)自身機(jī)制參與特異性免疫反應(yīng),逃避宿主免疫監(jiān)視系統(tǒng)的殺傷作用[25]。在胃癌癌變過(guò)程中,各種致病因素可能單獨(dú)或共同發(fā)揮作用,但胃黏膜癌變的具體機(jī)制目前尚未完全明確。

      2. HSP70在胃癌中的表達(dá):Isomoto等[26]對(duì)81例胃癌患者胃黏膜HSP70表達(dá)進(jìn)行研究,結(jié)果顯示HSP70在正常胃黏膜組織中不表達(dá)或低表達(dá),但在胃癌組織中高表達(dá),67.9%的胃癌患者HSP70陽(yáng)性表達(dá),提示HSP70與胃癌的發(fā)生關(guān)系密切。諸多研究[27-29]表明,HSP70表達(dá)與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、惡性程度、轉(zhuǎn)移、分化、預(yù)后和腫瘤細(xì)胞耐藥性密切相關(guān)。吳永梅等[30]的研究發(fā)現(xiàn),在胃黏膜萎縮-中重度異型增生-組織癌變過(guò)程中,HSP70的表達(dá)呈遞增式,且隨TNM分期進(jìn)展呈進(jìn)行性升高。陳吉等[31]的研究發(fā)現(xiàn),HSP70表達(dá)水平在正常胃黏膜、增生性息肉、腺瘤樣息肉和胃癌組織中呈逐漸遞增趨勢(shì)。Kang等[28]對(duì)458例行胃癌根治術(shù)患者的癌組織標(biāo)本采用免疫組化染色檢測(cè)HSP70表達(dá),結(jié)果顯示與晚期胃癌患者相比,早期胃癌患者癌組織HSP70表達(dá)顯著升高,該結(jié)果提示HSP70可用于胃癌的早期診斷和評(píng)估。Targosz等[23]的研究發(fā)現(xiàn),幽門螺桿菌可促進(jìn)體外培養(yǎng)的胃腺癌上皮細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能與抑制HSP70表達(dá)有關(guān)。Lee等[29]對(duì)172例胃癌組織芯片采用免疫組化染色檢測(cè)HSP70表達(dá),結(jié)果顯示122例HSP70低表達(dá),50例高表達(dá)。HSP70高表達(dá)主要發(fā)生于賁門癌、腸型胃癌以及T分期等級(jí)較高的胃癌。上述結(jié)果表明,HSP70高表達(dá)可能是胃癌預(yù)后不良的重要因素。

      3. HSP70基因多態(tài)性與胃癌:Ferrer-Ferrer等[32]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),HSP70-2的GA基因亞型與胃癌風(fēng)險(xiǎn)升高相關(guān)。Partida-Rodríguez等[33]研究了HSP70-2+1267A/G、HSP70-hom+2437T/C多態(tài)性與胃癌風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于GG基因型,HSP70-2+1267的GA基因型與胃癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。HSP70多態(tài)性與胃癌相關(guān)性的研究有助于闡明胃癌發(fā)生和發(fā)展機(jī)制、探索新的胃癌診治途徑,但目前相關(guān)結(jié)論有待證實(shí),需進(jìn)一步深入研究。

      4. HSP70與胃癌治療:Chen等[34]的研究顯示,HSP70可與MHC-Ⅰ類分子結(jié)合,形成HSP70-多肽復(fù)合物,其可通過(guò)TLR4途徑誘導(dǎo)樹(shù)突狀細(xì)胞活化,并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞趨化因子產(chǎn)生,從而激發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng),殺傷腫瘤細(xì)胞。Zhao等[35]將HSP70反義寡核苷酸轉(zhuǎn)染人胃癌SGC-7901細(xì)胞株,發(fā)現(xiàn)HSP70反義寡核苷酸定向于HSP70 mRNA,其可使SGC-7901細(xì)胞增殖和存活受抑制,提示HSP70的反義RNA基因治療可作為胃癌的治療方法之一。Mucin1是一種腫瘤特異性抗原,在腫瘤組織中過(guò)表達(dá)。Choi等[36]的研究發(fā)現(xiàn),構(gòu)建Mucin1基因胞外區(qū)與人HSP70基因融合的重組質(zhì)粒,制備成DNA疫苗,可產(chǎn)生特異性細(xì)胞免疫應(yīng)答,抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng),證實(shí)了HSP70具有抗腫瘤效應(yīng)。Wang等[37]利用基因轉(zhuǎn)載技術(shù)將HSP70加載至溶瘤腺病毒,合成adsurp-HSP70病毒治療系統(tǒng),探討其對(duì)胃癌的治療效果,結(jié)果顯示該病毒治療系統(tǒng)可選擇性溶解生存素陽(yáng)性胃癌細(xì)胞,而對(duì)正常細(xì)胞無(wú)明顯毒性。進(jìn)一步研究顯示,adsurp-HSP70在免疫缺陷和免疫重建小鼠模型體內(nèi)可抑制胃癌移植瘤生長(zhǎng)。此治療系統(tǒng)利用生存素啟動(dòng)子調(diào)控溶瘤腺病毒載體介導(dǎo)HSP70基因靶向表達(dá),對(duì)治療胃癌具有良好的有效性和安全性。

      四、結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,HSP70與胃癌密切相關(guān),在胃癌診斷、治療、預(yù)后方面均發(fā)揮重要作用。本文從臨床研究、細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)等方面闡述了HSP70在胃癌發(fā)生、發(fā)展中的關(guān)鍵作用。HSP70為胃癌的診斷和治療提供了新方向,且具有廣闊的臨床應(yīng)用前景,但目前研究多集中于細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物模型研究,臨床研究有限,且樣本量較少,尚需進(jìn)一步的研究和探索。

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      (2015-01-22收稿;2015-02-03修回)

      #本文通信作者,Email: Jinxf177@126.com

      摘要胃癌是消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤,發(fā)病率和死亡率分別占全球腫瘤的第4位和第2位。胃癌的發(fā)生由遺傳、環(huán)境等諸多因素相互作用所致,是一個(gè)多因素、多步驟參與的癌變過(guò)程。熱休克蛋白(HSP)70是HSP家族中最重要的一類具有分子伴侶作用的蛋白,參與機(jī)體特異性免疫和固有免疫。研究表明HSP70與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文就HSP70與胃癌相關(guān)性的研究進(jìn)展作一綜述。

      關(guān)鍵詞胃腫瘤;HSP70熱休克蛋白質(zhì)類;基因多態(tài)性;治療

      Advances in Study on Relationship between Heat Shock Protein 70 and Gastric CancerLUXuyang,CHENZhuo,WANGJunxiong,LUODabei,JINXingfang.DepartmentofGastroenterology,Yan’anHospitalofKunmingCity,Kunming(650000)

      Correspondence to: JIN Xingfang, Email: Jinxf177@126.com

      AbstractGastric cancer is one of the most commonly seen malignant tumors, and is the fourth leading cause of morbidity and second leading cause of mortality among malignancies worldwide. The genesis of gastric cancer is the result of interaction between genetic and environmental factors, and is a multi-factor and multi-step carcinogenesis. As one of the most important members in the heat shock protein (HSP) family, HSP70 plays a molecular chaperone role, and is involved in body specific immunity and innate immunity. Studies have demonstrated that over expression of HSP70 often correlates with the genesis and development of gastric cancer. This article reviewed the advances in study on relationship between HSP70 and gastric cancer.

      Key wordsStomach Neoplasms;HSP70 Heat-Shock Proteins;Gene Polymorphisms;Therapy

      *基金項(xiàng)目:云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013FZ228)

      DOI:10.3969/j.issn.1008-7125.2015.09.014

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