異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及檢測(cè)進(jìn)展

邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液兒科，山東 青島 266003)

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·綜述·

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及檢測(cè)進(jìn)展

邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液兒科，山東 青島 266003)

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質(zhì)糖基化異?！堑鞍滋擎溄Y(jié)構(gòu)或糖基轉(zhuǎn)移酶活性的變化而形成的，蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾異常與疾病發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系，而在多種多樣的蛋白質(zhì)翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，糖基化生物合成狀態(tài)比蛋白質(zhì)的改變能更有效地提示疾病狀態(tài)。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測(cè)使腫瘤在發(fā)生早期即可作出診斷，并為疾病進(jìn)展的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供可能。

異常糖鏈糖蛋白；腫瘤；腫瘤檢測(cè)；綜述

隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多研究表明，蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾異常與疾病發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系，而在多種多樣的蛋白質(zhì)翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，約50%以上蛋白質(zhì)是糖基化修飾的[1]。在細(xì)胞表面及細(xì)胞間早期相互作用的分泌物中都發(fā)現(xiàn)了糖蛋白，糖基化生物合成狀態(tài)比蛋白質(zhì)的改變能更有效地提示疾病狀態(tài)[2]。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測(cè)使腫瘤在發(fā)生早期即可作出診斷，并為疾病進(jìn)展的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供可能。

1 異常糖鏈糖蛋白概述

糖蛋白是一類(lèi)由一個(gè)或多個(gè)寡糖鏈與蛋白質(zhì)的多肽骨架共價(jià)相連構(gòu)成的結(jié)合蛋白。糖蛋白是由蛋白質(zhì)糖基化修飾形成的，糖鏈隨著新合成肽鏈的延長(zhǎng)與肽鏈的特定位點(diǎn)結(jié)合，促使肽鏈折疊、聚合成具有正確空間構(gòu)象的糖蛋白。

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質(zhì)糖基化異常——糖蛋白糖鏈結(jié)構(gòu)或糖基轉(zhuǎn)移酶活性的變化而形成的。在腫瘤細(xì)胞中，異常糖鏈糖蛋白有多種表現(xiàn)形式：特定結(jié)構(gòu)糖鏈表達(dá)量的差異、不完整糖鏈結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)、糖前體的解聚及新糖鏈的出現(xiàn)等[3]。細(xì)胞發(fā)生癌變時(shí)，細(xì)胞的聚糖鏈發(fā)生變化(最常見(jiàn)的是N-鏈聚糖分支的增加)產(chǎn)生多種異常糖鏈糖蛋白，并釋放到體液中。糖鏈變化都有其腫瘤特異性，幾乎每種腫瘤都有各自特征性的糖鏈變化。如在肝癌中，巖藻糖基化修飾增加及平分型N-乙酰氨基乳糖修飾增加等[4]。細(xì)胞癌變時(shí)發(fā)生特異性糖鏈變化現(xiàn)象，使腫瘤早期檢測(cè)成為可能。

2 異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫逃避及耐藥機(jī)制復(fù)雜，涉及多種癌基因、抑癌基因、黏附分子及細(xì)胞因子等，其確切機(jī)制尚未完全清楚。眾多研究表明，異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫逃避及耐藥等有關(guān)，并介導(dǎo)腫瘤耐藥，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中具有重要作用。

2.1異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發(fā)生

腫瘤的發(fā)生常由原癌基因激活或抑癌基因失活等多基因突變所致，異常糖鏈糖蛋白即是癌基因產(chǎn)物，可通過(guò)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生。研究表明，人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體基因-2(Her-2/neu基因)異常激活(過(guò)度表達(dá)或基因突變)后，其產(chǎn)物p185發(fā)生自身磷酸化形成異常糖鏈糖蛋白，并磷酸化其他底物，引起下游信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖、癌變，在乳癌及肺癌中等惡性腫瘤中均有過(guò)量表達(dá)[5]。Ser149是P53的糖基化修飾位點(diǎn)，且該位點(diǎn)的糖基化修飾可抑制COP9信號(hào)小體對(duì)Thr155位點(diǎn)的磷酸化修飾，進(jìn)而抑制P53的泛素化降解(泛素化降解為細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解重要途徑)。P53通過(guò)Ser149形成正確的糖鏈糖蛋白避免被泛素化降解，從而實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤增殖。P53糖基化修飾異常形成異常糖鏈糖蛋白導(dǎo)致P53的缺陷或失活，導(dǎo)致腫瘤形成[6]。

2.2異常糖鏈糖蛋白與腫瘤轉(zhuǎn)移

異常糖鏈糖蛋白細(xì)胞膜表達(dá)的腫瘤細(xì)胞易發(fā)生轉(zhuǎn)移，其原因與異常糖鏈糖蛋白細(xì)胞膜表達(dá)的腫瘤細(xì)胞其表面黏附分子表達(dá)異常，造成同型腫瘤細(xì)胞間黏附性降低有關(guān)，使腫瘤細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞與其周?chē)g質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)之間結(jié)合能力下降，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞從原發(fā)灶脫離，造成腫瘤轉(zhuǎn)移。腫瘤細(xì)胞Ras-Raf-Mapk信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活增強(qiáng)N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶Ⅴ(GnT-Ⅴ)活性，使E-鈣黏附素的β-1,6-N乙酰葡聚糖表達(dá)增多，從而使腫瘤細(xì)胞間黏附性減低，易使腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)病灶而轉(zhuǎn)移；另外，整聯(lián)蛋白是介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的重要細(xì)胞表面受體，腫瘤細(xì)胞膜上整聯(lián)蛋白β-1,6-N乙酰葡萄糖胺分支結(jié)構(gòu)表達(dá)增加形成的異常糖鏈糖蛋白，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞能動(dòng)性及侵襲性[7]。

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤新生血管形成密切相關(guān)，如分泌糖蛋白骨橋蛋白(OPN)，通過(guò)與整合素或CD44受體結(jié)合觸發(fā)磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3-K)、NF-κB等信號(hào)傳導(dǎo)途徑，可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等產(chǎn)生，作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)其增殖、遷移、黏附、趨化、凋亡等并降解細(xì)胞外基質(zhì)，為血管內(nèi)皮細(xì)胞在局部組織中延伸形成血管提供基礎(chǔ)。新生血管的形成不僅為腫瘤細(xì)胞增殖提供營(yíng)養(yǎng)，更為腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移提供通道，是腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中重要的一步，在胃癌、肝癌等許多腫瘤病人體內(nèi)OPN分泌和表達(dá)異常增多[8]。

2.3異常糖鏈糖蛋白與腫瘤免疫逃避

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)可介導(dǎo)免疫逃避。在一項(xiàng)前列腺癌的研究中顯示，腫瘤細(xì)胞的MHC配體上NKG2D結(jié)合位點(diǎn)異常糖鏈糖蛋白表達(dá)，可削弱NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別及殺傷功能，具體機(jī)制可能為：①腫瘤細(xì)胞脫落大量可溶性MHC相關(guān)配體，封閉腫瘤細(xì)胞自然殺傷細(xì)胞受體(NKG2D)，并使其表達(dá)下調(diào)；②腫瘤細(xì)胞膜通過(guò)局限化表達(dá)NKG2D配體及使自然殺傷細(xì)胞受體滯留在細(xì)胞內(nèi)而減少其在膜表面的表達(dá)；③腫瘤細(xì)胞自然殺傷細(xì)胞受體經(jīng)多聚N-乙酰半乳糖胺和半乳凝集素修飾后產(chǎn)生異常糖鏈糖蛋白，減弱其與NK細(xì)胞受體相互作用[9-10]。NKG2D不僅在所有的NK細(xì)胞上表達(dá)，在CD8+T細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞等表面也有表達(dá)，亦可介導(dǎo)腫瘤逃避CD8+T細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞等免疫殺傷，其作用機(jī)制可能相同。此外，許多腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中細(xì)胞膜表面黏蛋白表達(dá)增多和異常糖基化，形成帶負(fù)電荷的異常糖鏈糖蛋白外衣，可能導(dǎo)致了腫瘤免疫逃避。一項(xiàng)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，黏蛋白異常糖基化產(chǎn)生異常糖鏈糖蛋白，是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞逃避NK細(xì)胞介導(dǎo)的抗體依賴(lài)的細(xì)胞毒效應(yīng)及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)細(xì)胞殺傷作用的重要因素[11]。

2.4異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥有關(guān)，如位于7號(hào)染色體上多藥耐藥基因1(MDR1)產(chǎn)物P-糖蛋白(P-gp)的表達(dá)增多可致腫瘤對(duì)多種化療藥耐藥，影響病人預(yù)后[12]；P-gp還可促使藥物在細(xì)胞內(nèi)再分布，集聚于藥物不相關(guān)的細(xì)胞期內(nèi)，進(jìn)一步降低作用靶點(diǎn)的藥物濃度，導(dǎo)致耐藥[13]。此外，P-gp通過(guò)抑制Caspase的激活來(lái)調(diào)節(jié)由多種因素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑，特別是依賴(lài)Caspase激活凋亡途徑，產(chǎn)生凋亡耐受性MDR。

3 異常糖鏈糖蛋白檢測(cè)

異常糖蛋白檢測(cè)主要流程包括異常糖鏈糖蛋白的分離與富集、糖基化位點(diǎn)鑒定、糖鏈結(jié)構(gòu)及數(shù)量分析等。異常糖鏈糖蛋白的分離與富集原理是基于異常糖鏈糖蛋白的識(shí)別及肽鏈理化性質(zhì)的不同。凝集素親和法、酰肼化學(xué)反應(yīng)法及硼酸法等是基于某些物質(zhì)對(duì)異常糖鏈糖蛋白的特異識(shí)別不同來(lái)分離、富集異常糖鏈糖蛋白的方法[14]。電泳法及親水作用法是基于糖鏈理化性質(zhì)的不同實(shí)現(xiàn)異常糖鏈糖蛋白的分離、富集[14-15]。

糖基化位點(diǎn)鑒定、糖鏈結(jié)構(gòu)及數(shù)量等信息分析常用的方法有質(zhì)譜分析法及核磁共振波譜法(NMR)等。近年來(lái)隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，采用液相色譜-電噴霧質(zhì)譜結(jié)合蛋白酶解和糖苷酶解的方法為糖蛋白的分析提供了快速、靈敏的檢測(cè)手段。聯(lián)機(jī)技術(shù)如毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用(CE-MS)和Chip-MS等不需要經(jīng)過(guò)較多的分離純化步驟直接將微量樣品進(jìn)行分析，可更加有效地獲得相關(guān)糖鏈的結(jié)構(gòu)信息。NMR是利用原子核對(duì)射頻輻射的吸收不同，從而對(duì)各種物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的方法，是能提供糖鏈結(jié)構(gòu)方面的所有信息的最重要技術(shù)之一[15-16]。

質(zhì)譜法價(jià)格昂貴且檢測(cè)后相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理尚需繼續(xù)完善及NMR對(duì)樣品要求較高等因素限制了它們的臨床應(yīng)用，而基于凝集素親和原理的異常糖鏈糖蛋白檢測(cè)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于臨床。該系統(tǒng)為定性檢測(cè)，不能有效提示腫瘤負(fù)荷與檢測(cè)結(jié)果間的關(guān)系，且存在一定的假陽(yáng)性。但該系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，檢查周期短，價(jià)格相對(duì)低廉，特別適于腫瘤篩查。采集末梢血檢查，創(chuàng)傷小，可減少病人痛苦，尤其適用于兒童腫瘤的篩查及治療監(jiān)測(cè)。

4 展望

腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、早期治療，對(duì)改善病人預(yù)后具有重要意義。異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生的早期即可釋放入血，通過(guò)檢測(cè)異常糖鏈糖蛋白發(fā)現(xiàn)腫瘤的方法明顯早于影像學(xué)和細(xì)胞組織學(xué)檢查方法，使腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、早期治療成為可能。隨著檢測(cè)技術(shù)的逐漸成熟，異常糖鏈糖蛋白檢測(cè)將廣泛應(yīng)用于普通人群的腫瘤篩查及腫瘤病人治療過(guò)程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

目前，腫瘤的治療方法主要有手術(shù)、化療及放療，效果欠佳。而異常糖鏈糖蛋白與腫瘤形成、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，隨著異常糖鏈糖蛋白、糖基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)及功能研究的進(jìn)展，以此為基礎(chǔ)分子的靶向治療將成為可能。如阻斷異常糖基化，或?qū)⒊蔀橹委熌[瘤及防治轉(zhuǎn)移的新策略。

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(本文編輯 厲建強(qiáng))

2014-06-23；

2014-09-16

邴振(1987-)，男，在讀碩士研究生。

盧愿(1965-)，女，博士，副主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師。

R73

A

1008-0341(2015)02-0245-03