金屬硫蛋白在泌尿系腫瘤的表達(dá)和對(duì)耐藥性的影響

白 嵐，李翠蘭

金屬硫蛋白（metallothionein，MT）自發(fā)現(xiàn)至今，已表明它與多種復(fù)雜疾病和機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，與多種腫瘤的細(xì)胞增殖、分化、腫瘤侵襲及耐藥有關(guān)；腫瘤組織中MT的表達(dá)水平與腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、預(yù)后密切相關(guān)［1］。本文就MT的結(jié)構(gòu)與功能及其在泌尿系統(tǒng)腫瘤表達(dá)的有關(guān)研究進(jìn)行綜述如下。

1 MT 概述

1.1 MT的結(jié)構(gòu)與功能 人體中的MT基因定位于染色體16q13，MT主要有MT1～4四種亞型。根據(jù)分子量、結(jié)合的金屬離子、編碼的基因、染色體、結(jié)合的原子、氨基酸等，MT亞型主要分為兩類(lèi)，主要類(lèi)別MT－1和MT－2，在哺乳動(dòng)物中普遍存在，以肝臟和腎臟最高，含有獨(dú)一無(wú)二的結(jié)構(gòu)能結(jié)合7個(gè)二價(jià)金屬離子，如鋅和鎘。次要類(lèi)別MT－3和MT－4，主要存在于一些特殊的細(xì)胞中，MT－3主要分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和男性生殖系統(tǒng)，MT－4主要位于皮膚、消化道等器官的角質(zhì)細(xì)胞和復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞中。哺乳動(dòng)物的MT含有61個(gè)氨基酸，通過(guò)2個(gè)結(jié)構(gòu)域可以同時(shí)與必需的金屬元素結(jié)合如鋅和銅，同時(shí)也能結(jié)合有毒的金屬元素如鎘和汞，α結(jié)構(gòu)域靠近C端，通過(guò)11個(gè)半胱氨酸殘基結(jié)合4個(gè)金屬離子，而β結(jié)構(gòu)域靠近N端，可通過(guò)9個(gè)半胱氨酸結(jié)合3個(gè)金屬原子［2］。

MT的主要功能是與金屬離子結(jié)合后，可作為金屬儲(chǔ)備庫(kù)，促進(jìn)金屬離子在細(xì)胞間的轉(zhuǎn)運(yùn)，保護(hù)細(xì)胞免受氧化物的損傷，拮抗電離輻射、參與應(yīng)激反應(yīng)；調(diào)節(jié)免疫功能，調(diào)控機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育和細(xì)胞代謝等功能。

1.2 MT的表達(dá)及作用機(jī)制 MT－1和 MT－2是MT的主要存在形式，在大部分器官組織中均有表達(dá)，可被細(xì)胞因子、激素、細(xì)胞毒素、金屬離子等誘導(dǎo)產(chǎn)生［2］。它們對(duì)MT表達(dá)的調(diào)控主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄水平上。MT基因的5’啟動(dòng)區(qū)至少存在2個(gè)調(diào)控片段，即金屬反應(yīng)元件和糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件。在某些腫瘤中Ha－ras癌基因處于激活狀態(tài)，從而作用于MT基因啟動(dòng)區(qū)的調(diào)控片段，導(dǎo)致了MT表達(dá)的增加。而 MT－3、MT－4對(duì)這些誘導(dǎo)物質(zhì)不敏感，體內(nèi)主要有2種形式的MT蛋白，金屬結(jié)合型和游離型。通常游離型MT只是暫時(shí)存在于非腫瘤細(xì)胞中，但有研究表明在大鼠的許多腫瘤中有高表達(dá)的游離型MT存在［3］。有報(bào)道MT的存在能影響一些癌基因與抑癌基因的表達(dá)，改變信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖［4］。MT可能通過(guò)以下潛在的途徑影響腫瘤的形成：①促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；②抑制腫瘤細(xì)胞凋亡；③影響腫瘤新生血管的形成；④調(diào)節(jié)金屬的致癌和抑癌效應(yīng)；⑤使腫瘤細(xì)胞獲得性耐藥［5］。

2 MT在泌尿系腫瘤的表達(dá)

2.1 在泌尿系移行上皮細(xì)胞癌的表達(dá) MT在膀胱癌中的表達(dá)結(jié)果不一，有學(xué)者認(rèn)為與腫瘤分級(jí)無(wú)關(guān)，也有認(rèn)為與分級(jí)有關(guān)。Hinkle等［6］研究認(rèn)為在膀胱移行細(xì)胞癌中MT表達(dá)隨病理分級(jí)的增高而增高，MT高表達(dá)的患者預(yù)后較差。在原位癌及高分化癌中有MT表達(dá)，在分化不良病變及低分級(jí)病變中表達(dá)較少，在分化較差的病例中表達(dá)明顯。也有學(xué)者認(rèn)為MT表達(dá)與腫瘤分期、分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無(wú)關(guān)，但與預(yù)后密切相關(guān)，MT高表達(dá)者手術(shù)后容易復(fù)發(fā)且生存期短［7］。 甄紅霞等［8］研究認(rèn)為分化低和浸潤(rùn)深者M(jìn)T陽(yáng)性率更高。在MT亞型研究中，正常膀胱組織和癌組織均有 MT－2A，MT－1X 表達(dá)，MT－1X在癌組織中表達(dá)高于正常組織，而MT－2A在二者表達(dá)相差不多。在正常膀胱、炎性組織及相關(guān)發(fā)育不良組織均未有MT－3表達(dá)，而在原位癌，高、中、低分化膀胱癌中均有MT－3表達(dá)，在高分化癌及原位癌中表達(dá)明顯［3］。

腎盂癌組織中MT的表達(dá)高于正常腎盂組織，MT的表達(dá)隨著病理學(xué)分級(jí)、臨床分期的增加而增加，MT 陽(yáng)性表達(dá)組預(yù)后較差［9］。

2.2 MT在腎腫瘤的表達(dá) MT－1并不是在腎臟所有的結(jié)構(gòu)中都有表達(dá)，而是特異分布于腎臟的泌尿小管，包括腎小管和集合管。MT－1在小鼠腎臟近端小管、遠(yuǎn)端小管和集合管的細(xì)胞定位不同，可能決定了其在腎臟各結(jié)構(gòu)中發(fā)揮的作用是不同的［10］。在腎細(xì)胞癌中各種亞型的表達(dá)不一，MT－2A表達(dá)上調(diào)而MT－1A和MT－1G 表達(dá)下調(diào)，MT－3在腎細(xì)胞癌和腎小管中都有表達(dá)［11］。有學(xué)者認(rèn)為MT在腎癌組織中的染色強(qiáng)度與組織學(xué)類(lèi)型、分期及預(yù)后無(wú)明顯相關(guān)性，但與腫瘤細(xì)胞核病理分級(jí)反向相關(guān)；MT染色范圍與組織學(xué)類(lèi)型、核分級(jí)、病理分期無(wú)關(guān)，但與患者預(yù)后反向相關(guān)［12］。肉瘤MT表達(dá)高于透明細(xì)胞癌、乳頭狀瘤、嫌色細(xì)胞癌［13］。 慈健等［14］研究認(rèn)為MT在腎癌組織中的陽(yáng)性表達(dá)率低于正常腎組織，MT表達(dá)與腎癌病理分級(jí)、臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、Ki－67反向相關(guān)，MT陽(yáng)性組術(shù)后5年生存率較高。

在腎母細(xì)胞瘤中瘤體組織MT的表達(dá)主要分布在腎小管狀結(jié)構(gòu)中，瘤巢表達(dá)較少。術(shù)前化療組瘤體MT的表達(dá)高于術(shù)前未化療組，瘤體組織中MT陽(yáng)性表達(dá)患者預(yù)后優(yōu)于陰性表達(dá)者。腎母細(xì)胞瘤的發(fā)生對(duì)MT的表達(dá)可能有誘導(dǎo)機(jī)制，尤其對(duì)瘤體周?chē)I組織，而瘤體MT的表達(dá)可能不利于術(shù)前化療，同時(shí)術(shù)前化療可以誘導(dǎo)瘤體MT的表達(dá)?；颊哳A(yù)后與瘤體組織MT表達(dá)呈正相關(guān)［15］。

2.3 MT在前列腺癌中的表達(dá) 與正常前列腺組織和前列腺增生（BPH）相比，MT在前列腺癌（PCa）中的表達(dá)增加，通過(guò)分析臨床與病理資料，MT表達(dá)與術(shù)前血清PSA水平、年齡無(wú)關(guān)，而與Gleason分級(jí)、臨床分期有關(guān)，且MT陰性表達(dá)組預(yù)后較好，其表達(dá)與 VEGF表達(dá)呈正相關(guān)［16，17］。在某些特殊因素影響，如缺氧條件下MT在PCa中表達(dá)增加，在雄激素去勢(shì)治療后PCa中MT過(guò)表達(dá)［18］。在MT亞型研究中，應(yīng)用雄激素、鎘及砷治療后，MT－1/2 and MT－3 在前列腺癌LNCaP細(xì)胞中的表達(dá)增高，免疫組化顯示在前列腺癌細(xì)胞系（PC－3）中，MT－3過(guò)度表達(dá)主要位于細(xì)胞核中。MT－3過(guò)表達(dá)提示MT－3是雄激素上調(diào)基因，可以使 PC－3 細(xì)胞增殖、侵襲力增強(qiáng)［19］。而前列腺癌MT－1h低表達(dá)者預(yù)后較差［20］。通過(guò)比較α－甲基酰基輔酶A消旋酶（AMACR）、MT－1A和2A、血清PSA水平發(fā)現(xiàn)，在mRNA水平，與無(wú)腫瘤組織PNT1A相比，22Rv1前列腺癌細(xì)胞MT－2A、PSA和AMACR表達(dá)明顯增高，而MT－1A表達(dá)水平無(wú)顯著性升高。在蛋白表達(dá)水平游離PSA和總PSA水平改變非常明顯，AMACR蛋白表達(dá)增高但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與mRNA表達(dá)水平相反，腫瘤細(xì)胞MT表達(dá)明顯降低。MT作為腫瘤標(biāo)志物來(lái)說(shuō)對(duì)于PCa不如PSA靈敏，MT與Gleason評(píng)分的聯(lián)系不如AMACR的相關(guān)性強(qiáng)［21］。

3 MT表達(dá)與腫瘤耐藥

耐藥性是影響腫瘤化療療效的主要因素。由于MT富含半胱氨酸殘基使其具有親核特性，有保護(hù)細(xì)胞免受親電性抗癌藥細(xì)胞毒的作用。在非小細(xì)胞肺癌組織中MT表達(dá)患者術(shù)后生存期明顯短于不表達(dá)者，MT表達(dá)和耐藥蛋白GST－π、TopoII表達(dá)無(wú)相關(guān)性［22］。 Saga 等［23］研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) MT 可導(dǎo)致 C3H小鼠接種MBT2膀胱癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥，在腫瘤產(chǎn)生獲得性耐藥過(guò)程起一定的作用。在前列腺癌中MT可與VEGF起協(xié)同作用，促進(jìn)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增生及新生血管生成［16］，并對(duì)腫瘤血管周?chē)?xì)胞有保護(hù)作用，使化療藥物不能向血管周?chē)M織擴(kuò)散，從而使療效降低。MT－3過(guò)表達(dá)使N－myc的下游調(diào)節(jié)基因Ndrg1和maspin基因表達(dá)下降，使阿霉素抑制PC－3細(xì)胞增殖的能力減弱。MT－3基因敲除后Ndrg1和maspin基因在LNCaP細(xì)胞中表達(dá)升高［19］。應(yīng)用鋅治療前列腺癌后MT表達(dá)上調(diào)，治療后癌細(xì)胞對(duì)順鉑或放射線(xiàn)的敏感性降低。對(duì)放化療患者應(yīng)用外源性鋅金屬硫蛋白制劑，發(fā)現(xiàn)外源性鋅金屬硫蛋白對(duì)放化療引起的T細(xì)胞損傷有保護(hù)作用，對(duì)放化療引起的不良反應(yīng)有一定的減輕，但對(duì)放化療的療效及預(yù)后無(wú)明顯影響［24］。

綜上所述，MT在泌尿系腫瘤生成過(guò)程中發(fā)揮一定的作用，利用MT對(duì)腫瘤的影響開(kāi)發(fā)新型抗腫瘤藥物，通過(guò)對(duì)術(shù)后病理組織MT表達(dá)的檢測(cè)，將有利于選擇適當(dāng)?shù)姆暖煛⒒煼桨?，?shí)現(xiàn)腫瘤的個(gè)體化治療。

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