受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究

何秀貞

摘 要：唾液酸轉(zhuǎn)移酶的過(guò)表達(dá)和細(xì)胞表面唾液酸化能改變細(xì)胞的許多特性，如：免疫防御、細(xì)胞粘附、細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲能力等。唾液酸轉(zhuǎn)移酶與腫瘤轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后息息相關(guān)。但是，唾液酸轉(zhuǎn)移酶參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制依然是科學(xué)家們的一大難題。該文試圖圍繞著受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究這一課題，著重探討Integrins、EGFR、Fas、TNFR1這四種受體的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究。通過(guò)該文的研究，認(rèn)為腫瘤細(xì)胞發(fā)生行為學(xué)變化的分子機(jī)制是和腫瘤細(xì)胞內(nèi)某種受體唾液酸化息息相關(guān)的，甚至是多種受體唾液酸化共同作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：唾液酸化 腫瘤機(jī)制 Integrins EGFR Fas TNFR1

中圖分類號(hào)：R73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（c）-0128-03

唾液酸化與腫瘤的相關(guān)性研究早有報(bào)道。Huang S[1]等人認(rèn)為腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出不同于正常組織的生物學(xué)特性很大程度上取決于細(xì)胞表面異常的糖基化，特別是唾液酸化。唾液酸轉(zhuǎn)移酶基因的調(diào)控原件可能成為特殊信號(hào)通路的靶點(diǎn)，在腫瘤細(xì)胞中上調(diào)唾液酸轉(zhuǎn)移酶可能暗示著一些特殊的信號(hào)通路被激活[1-2]。異常的唾液酸化對(duì)于腫瘤來(lái)說(shuō)是非常常見(jiàn)和重要的，包括與癌變，腫瘤細(xì)胞的粘附，遷移，侵襲，腫瘤轉(zhuǎn)移，血管生成、耐藥和耐輻射等方面。然而，唾液酸化參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制依然是個(gè)謎，究其原因是唾液酸化作用底物的了解太少。為此，該文綜合了當(dāng)前最新的關(guān)于唾液酸作用底物方面的研究。

1 Integrins的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

Integrins是一種介導(dǎo)細(xì)胞粘附至ECM的跨膜蛋白，以異二聚體的形式存在，Integrins不僅介導(dǎo)細(xì)胞粘附至細(xì)胞外基質(zhì)，還調(diào)控控制細(xì)胞骨架的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，因此Integrins在細(xì)胞遷移和侵襲中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。[3]早在2003年Seales EC[4]等人就證明唾液酸轉(zhuǎn)移酶ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化水平并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞遷移。另外，Lee HJ等人研究發(fā)現(xiàn)電離輻射能增加ST6GalⅠ的表達(dá)量和某些糖蛋白唾液酸化水平[5]。在輻射暴露的刺激下，ST6GalⅠ的表達(dá)量的增加和Integrinβ1唾液酸化的增加是穩(wěn)定的。SW480結(jié)腸癌細(xì)胞（最初呈現(xiàn)ST6GalⅠ低表達(dá)）中過(guò)表達(dá)ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化，而轉(zhuǎn)染唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/針對(duì)ST6GalⅠ短發(fā)夾RNA抑制唾液酸化能扭轉(zhuǎn)ST6GalⅠ過(guò)表達(dá)的作用。另外，ST6GalⅠ過(guò)表達(dá)細(xì)胞株在輻射暴露的刺激下能增加克隆形成生存能力和降低輻射誘導(dǎo)的caspase3的激活和細(xì)胞死亡。然而，用唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/針對(duì)ST6GalⅠ短發(fā)夾RNA去除唾液酸化能恢復(fù)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡?？傊椛浔┞赌苷T導(dǎo)ST6GalⅠ的表達(dá)，導(dǎo)致Integrinβ1等糖蛋白的唾液酸化水平的增加，并且蛋白唾液酸化的增加有助于細(xì)胞耐輻射[6]。電離輻射和ST6GalⅠ過(guò)表達(dá)將增加結(jié)腸癌細(xì)胞SW480粘附至纖連蛋白，并且通過(guò)激活paxillin和AKT促進(jìn)細(xì)胞生存。相反，ST6GalⅠ或paxillin的敲除能降低輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞粘附并增加細(xì)胞死亡水平。這些結(jié)果都暗示著：Integrinβ1唾液酸化可能通過(guò)Integrinβ1介導(dǎo)的paxillin和AKT的激活在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞粘附中發(fā)揮重要作用[7]。Isaji T[8]等人也證明Integrinβ1Ⅰ型域（Mu3）的N-糖基化對(duì)于Integrinβ1的表達(dá)和生物學(xué)功能是至關(guān)重要的，輻射誘導(dǎo)Integrinβ1唾液酸化能增加蛋白穩(wěn)定性以及細(xì)胞粘附和遷移能力。當(dāng)用磺胺類查耳酮化合物靶向抑制Integrinβ1唾液酸化，輻射誘導(dǎo)的Integrinβ1唾液酸化被抑制，且輻射誘導(dǎo)的粘附和遷移也被抑制?？傊?，ST6GalI誘導(dǎo)的Integrinβ1唾液酸化的增加對(duì)于輻射介導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的粘附和遷移來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的。這些結(jié)果表明，ST6GalⅠ能誘導(dǎo)Integrinβ1唾液酸化及其下游信號(hào)通路的激活，從而影響腫瘤細(xì)胞的遷移、粘附等生物學(xué)功能。

2 EGFR的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

近來(lái)，在所有的膜糖蛋白中，有酪氨酸激酶活性的表皮生長(zhǎng)因子受體EGFR已經(jīng)成為抗腫瘤藥物研發(fā)目標(biāo)之一。EGFR屬于EGFR家族，它通過(guò)與配體EGF結(jié)合誘導(dǎo)受體二聚體化，并激活不同的下游信號(hào)蛋白進(jìn)行細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而啟動(dòng)酪氨酸激酶活性來(lái)指導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、分化和凋亡。

近來(lái)，Lillehoj EP[9]等研究發(fā)現(xiàn)，人類原發(fā)性小腸氣道和A549上皮細(xì)胞都能表達(dá)唾液酸酶NEU1，NEU1的過(guò)表達(dá)能降低EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化高達(dá)40%，增加MUC1介導(dǎo)的粘附和激活ERK信號(hào)通路；相反地，NEU1的缺失能增加EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化，降低MUC1介導(dǎo)的粘附和抑制ERK信號(hào)通路。Liu YC[10]等人研究發(fā)現(xiàn)，在CL1-5細(xì)胞中過(guò)表達(dá)唾液酸轉(zhuǎn)移酶和在CL1-5和A549細(xì)胞中過(guò)表達(dá)α1，3-巖藻糖基化轉(zhuǎn)移酶，在EGF的刺激下能抑制EGFR的二聚體化和磷酸化，這種調(diào)節(jié)作用在唾液酸酶和巖藻糖苷酶處理后得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。唾液酸化和巖藻糖基化的增加能降低EGFR介導(dǎo)的肺癌細(xì)胞的侵襲能力。另外，在EGF的刺激下，相比CL1-0細(xì)胞，CL1-5細(xì)胞有更高的唾液酸化和巖藻糖基化水平，并導(dǎo)致更低的EGFR二聚體化和酪氨酸磷酸化水平。另一方面，不管是細(xì)胞實(shí)驗(yàn)還是體外實(shí)驗(yàn)，用唾液酸酶將唾液酸從EGFR上去除后，EGF處理將增加EGFR的二聚體化；體外實(shí)驗(yàn)用巖藻糖基酶預(yù)處理EGFR導(dǎo)致相同的結(jié)果即EGFR二聚體化的增加。這些結(jié)果證明唾液酸化和末端ɑ1，3-巖藻糖基化能抑制肺癌細(xì)胞EGFR的激活，以及這些修飾能影響EGFR介導(dǎo)的信號(hào)通路和細(xì)胞行為。

Jung-Jin Park[5-7]等人通過(guò)構(gòu)建ST6Gal I敲除的SW480結(jié)腸癌細(xì)胞株和ST6Gal I過(guò)表達(dá)的SW480結(jié)腸癌細(xì)胞株，與SW480細(xì)胞相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ST6Gal I能誘導(dǎo)人原發(fā)性大腸癌EGFR的唾液酸化。不管是體內(nèi)腫瘤移植實(shí)驗(yàn)還是體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，α2，6-唾液酸化的降低都能促進(jìn)細(xì)胞的增殖和腫瘤生長(zhǎng)。另外，ST6Gal Ⅰ敲除能增加EGF誘導(dǎo)的EGFR的磷酸化并激活下游細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶ERK信號(hào)。更重要的是，EGFR的酪氨酸激酶抑制劑吉非替尼的抗腫瘤作用在ST6Gal I敲除細(xì)胞中顯著增加。相反地，在ST6Gal I過(guò)表達(dá)細(xì)胞中，吉非替尼引起的細(xì)胞死亡顯著降低[11]?？偟膩?lái)說(shuō)，這些結(jié)果為ST6Gal I介導(dǎo)EGFR唾液酸化在腫瘤細(xì)胞增殖和對(duì)化療藥物敏感性中的作用提供了一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)。

3 Fas受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

最近，Swindall AF[12]發(fā)現(xiàn)死亡受體Fas的α2，6-唾液酸化能保護(hù)細(xì)胞免于Fas介導(dǎo)的凋亡。TNF家族的死亡受體（TNFRs），包括TNFR1，DR4，DR5和Fas（CD95），已經(jīng)被證實(shí)與腫瘤細(xì)胞生存高度相關(guān)。Fas死亡受體，像其他的TNFs一樣，是一種同源三聚體跨膜受體，激活多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)，其中一種是指導(dǎo)細(xì)胞凋亡。當(dāng)與配體結(jié)合后，F(xiàn)as聚集促進(jìn)胞漿蛋白和Fas胞質(zhì)尾端的結(jié)合。第一種結(jié)合至Fas尾端的蛋白是FADD，通過(guò)一種叫做死亡域的區(qū)域。一些其他的蛋白，包括procaspase 8和procaspase 10，則聚集在Fas/FADD復(fù)合物，綜合這些蛋白形成誘導(dǎo)死亡信號(hào)復(fù)合物（DISC）。這種復(fù)合物通過(guò)clathrin介導(dǎo)的內(nèi)吞作用內(nèi)在化，并允許DISC形成所需的進(jìn)一步的凋亡信號(hào)。DISC形成的提高導(dǎo)致procaspase 8的自溶裂解和激活，這將形成效應(yīng)caspase，caspase 3，并最終導(dǎo)致凋亡端點(diǎn)，如膜皺縮和DNA碎片。有趣的是，在TRAIL的治療下，ST6GalⅠ活性的差異對(duì)DR4/DR5死亡受體的功能沒(méi)有影響，提示人們ST6GalⅠ作用Fas受體是有選擇性的。以結(jié)腸癌細(xì)胞為模型構(gòu)建ST6GalⅠ敲除和過(guò)表達(dá)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)Fas的α2，6-唾液酸化能保護(hù)細(xì)胞免于FsaL和Fas激活抗體CH11刺激引起的凋亡，證據(jù)是活化的caspase-8和caspase-3減少了。作者也發(fā)現(xiàn)Fas的α2，6-唾液酸不改變CH11的結(jié)合力，而是抑制Fas誘導(dǎo)凋亡的能力，通過(guò)阻斷FADD與Fas胞漿尾部的聯(lián)系，啟動(dòng)死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物形成的一個(gè)事件。更進(jìn)一步說(shuō)，F(xiàn)as的α2，6-唾液酸化抑制Fas的內(nèi)在化作用，這是死亡信號(hào)必需的。盡管Fas活性失調(diào)是一個(gè)總所周知的機(jī)制，通過(guò)逃避凋亡，研究是第一次將Fas和特殊的唾液酸轉(zhuǎn)移酶在靈敏度方面作用聯(lián)系在一起。這個(gè)發(fā)現(xiàn)建立一個(gè)新的范例，通過(guò)Fas的α2，6-唾液酸化將抑制死亡受體功能，最終使腫瘤細(xì)胞自我保護(hù)免于凋亡。

4 TNFR1的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

最近Liu ZY[13]等描述了一種新型的凋亡信號(hào)涉及TNFR1死亡受體的α2，6唾液酸化。為了研究巨噬細(xì)胞的唾液酸化，用PMA（一種刺激巨噬細(xì)胞分化和凋亡的物質(zhì)）處理U937單核細(xì)胞的結(jié)果顯示：巨噬細(xì)胞分化誘導(dǎo)ST6Gal-I下調(diào)，導(dǎo)致受體α2，6唾液酸化的下降。而ST6Gal-I表達(dá)的增加有力地抑制PMA誘導(dǎo)的凋亡?？紤]到PMA-介導(dǎo)凋亡是通過(guò)TNFα的上調(diào)，TNFα上調(diào)激活TNFR1，然后檢測(cè)TNFR1的α2，6唾液酸化水平。增加ST6Gal-I的U973細(xì)胞呈現(xiàn)出TNFR1的唾液酸化水平的增加，并且這和TNFα刺激的凋亡減少相關(guān)。通過(guò)唾液酸苷酶或ST6Gal-I shRNA的處理，TNFR1α2，6唾液酸化的去除顯著地提高TNFα誘導(dǎo)的凋亡。結(jié)論就是，ST6Gal-I下調(diào)可能限制單個(gè)核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的壽命，以TNFR1唾液酸化不足的方式促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文綜合了當(dāng)前最新的關(guān)于α2，6唾液酸化受體與腫瘤的關(guān)系研究?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，共分為三類研究：第一類為Integrin類受體；第二類是生長(zhǎng)因子類受體；第三類是死亡受體。綜合該文的探討認(rèn)為ST6Gal1誘導(dǎo)的受體唾液酸化，從而引起腫瘤細(xì)胞的行為學(xué)變化，其內(nèi)在分子機(jī)制是由腫瘤細(xì)胞內(nèi)某種受體唾液酸化水平的增加或多種受體唾液酸化的協(xié)同作用決定的，再由該受體本身的特性決定后續(xù)的信號(hào)分子的激活?？傊?，6唾液酸化受體與腫瘤的關(guān)系研究雖然在這兩年取得了一些令人矚目的成就，但其內(nèi)在機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

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