熱休克蛋白70在腫瘤射頻消融治療中的作用

何澤玲，曹建彪

熱休克蛋白（heat shock protein,HSP）是一類廣泛存在于原核細胞和真核細胞中高度保守的蛋白質(zhì)。機體在受到物理、化學(xué)或生物因素作用下可激活HSP基因，上調(diào)HSP的表達水平。HSP按其相對分子質(zhì)量不同可分為7個家族：HSPH（HSP110）、HSPC（HSP90）、HSPA（HSP70）、DNAJ（HSP40）、HSPB（small HSP）、HSPD/E（HSP60/HSP10）及CCT（TriC）[1]。其中，HSP70作為HSP家族中最重要最保守的一族，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切。近年來，射頻消融術(shù)（radiofrequency ablation,RFA）作為腫瘤治療的革命性手段一直處于微創(chuàng)領(lǐng)域的前沿。研究表明HSP70表達水平與RFA治療腫瘤的療效、預(yù)后具有高度相關(guān)性[2]。本文就HSP70相關(guān)基礎(chǔ)研究及其在腫瘤RFA治療前后的作用進行綜述。

1 HSP70概述

1.1 HSP70結(jié)構(gòu) HSP70結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其編碼的基因在原核生物與真核生物中同源性達40%～60%。不同來源的真核生物，其基因序列同源性差異甚微，是生物物種進化中一段高度保守的氨基酸序列。人類HSP70家族部分相關(guān)基因定位于第1、5、6、9、14及21號染色體上。HSP70的一級結(jié)構(gòu)可分為3個結(jié)構(gòu)域：近氨基端的ATP結(jié)合區(qū)，氨基酸序列高度保守，具有ATP酶活性；中心的多肽結(jié)合區(qū)，可修復(fù)受損蛋白，結(jié)合新生肽鏈；近羧基端結(jié)構(gòu)域，功能尚未明確，可能影響HSP70 mRNA翻譯水平，從而影響HSP70多肽蛋白的合成與功能[3]。

1.2 HSP70與腫瘤 HSP70家族擁有眾多成員，廣泛分布于細胞內(nèi)不同部位。其中人類HSP70家族至少包括13種同源蛋白，分別命名為HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L、HSPA2、HSPA5、HSPA6、HSPA7、HSPA8、HSPA9、HSPA12A、HSPA12B、HSPA13、HSPA14等 亞 型[1]。 人 類HSP70按其在細胞內(nèi)存在部位主要分為誘導(dǎo)型、結(jié)構(gòu)型、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)型、線粒體型4類。其中，誘導(dǎo)型HSP70（HSPA1A），在正常細胞中不表達或低水平表達，但應(yīng)激狀態(tài)下在細胞核和細胞漿內(nèi)表達水平可急劇增高，其生理功能主要是參與蛋白質(zhì)折疊，促進細胞凋亡。HSPA1A還可能與腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切，據(jù)報道其參與并激活NK細胞從而發(fā)揮抗腫瘤及減少腫瘤細胞擴散的作用[4-5]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)型HSP70（HSPA5），主要分布于細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，在正常細胞中僅有少量表達，其作用是參與新生蛋白的轉(zhuǎn)位、折疊、裝配過程。結(jié)構(gòu)型HSP70（HSPA8），是細胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)性蛋白，分布于細胞的胞核與胞質(zhì)內(nèi)，在應(yīng)激狀態(tài)下其表達水平可明顯增加。線粒體型HSP70（HSPA9），主要位于細胞線粒體內(nèi)，在正常細胞中微量表達，具有引導(dǎo)蛋白質(zhì)合成、折疊及移位的作用。

HSP70家族亞型生物學(xué)特性復(fù)雜，功能多樣。研究發(fā)現(xiàn)與腫瘤疾病相關(guān)的HSP70亞型有：①HSPA1B，免疫組織化學(xué)顯示HSPA1B在多種腫瘤及其轉(zhuǎn)移灶中均有異常表達，如乳腺癌、膀胱癌、腎細胞癌[6-8]。另外，它可能與遺傳性肥胖和心血管疾病之間存在某種潛在關(guān)聯(lián)性[9-10]。②HSPA2，在正常生理條件下存在于細胞質(zhì)中，受冷、熱及炎癥等刺激后可轉(zhuǎn)移到細胞核或核仁中，以保護腫瘤細胞核仁和中心體的完整性[11]，與肺癌、肝癌、胰腺癌等疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[12-14]。③HSPA6（HSP70B′），僅作用于壓力細胞中，其與HSPA1A在人類結(jié)腸癌早期細胞保護中起協(xié)同作用[15]。④HSPA12A，它的表達對消化道腫瘤可能有診斷價值。據(jù)文獻報道，HSPA12A的變異是胃癌的保護因素，即穩(wěn)定細胞膜結(jié)構(gòu)，維持正常生理功能[16]。但研究者發(fā)現(xiàn)在肝癌患者中，與HSPA12A表達水平低的患者相比，表達水平較高的患者生存期較短，具體機制不詳[17]。⑤HSPA13，是一種含有氨基端而缺乏羧基端蛋白結(jié)合域的微粒體蛋白。遺傳學(xué)分析表明HSPA13是胃癌的敏感候選基因[18-19]，通過與各種蛋白結(jié)合參與腫瘤的增殖分化并抑制凋亡誘導(dǎo)配體介導(dǎo)的細胞凋亡程序。⑥HSPA14，是一種很好的Th1極化佐劑[20]，有助于抗腫瘤免疫反應(yīng)，如HSPA14可與樹突狀細胞（dendritic cells,DCs）表面的Toll樣受體4直接結(jié)合，激活MAPK和NF-κB通路，上調(diào)CD40、CD80、CD86表達，促進TNF-α、IL-1β、IL-12p70的生成[21]。上述表明，HSP70家族亞型對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、增殖分化、侵襲轉(zhuǎn)移及免疫細胞的激活均具有重要意義。

2 HSP70在RFA治療腫瘤中的作用

RFA是在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的引導(dǎo)下對腫瘤靶向定位，采用交流電摩擦加熱，當(dāng)局部溫度達到60 ℃及以上時導(dǎo)致細胞凝固性壞死的一種治療方法，該方法具有微創(chuàng)、安全、簡便和易于多次施行的特點。RFA可在瘤體細胞與血管上皮細胞局部引起組織凝固，從而形成反應(yīng)帶阻斷腫瘤血供或阻止腫瘤轉(zhuǎn)移。此外，RFA治療的熱效應(yīng)還可促進機體應(yīng)激反應(yīng)，促進HSP70表達水平升高，刺激機體免疫細胞參與應(yīng)激性反應(yīng)，達到抑制腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移的目的。

2.1 RFA治療對HSP70的影響 正常生理情況下，HSP70在人體處于低表達或無表達狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生炎癥或腫瘤時，相關(guān)組織或血清中均有異常表達[22-26]。有資料顯示肝細胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）患者在進行RFA治療前，腫瘤細胞及其鄰癌組織HSP70呈異常表達，且HSP70異常表達程度與腫瘤大小、惡性程度、血管浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)[27-28]，這可能與HSP70通過某種機制增強了腫瘤細胞的抗凋亡能力有關(guān)[29]，如阻止線粒體細胞色素C的釋放，下調(diào)procaspase-9活性或抑制凋亡體形成，也可能是與抑制c-Jun氨基末端激酶磷酸化過程有關(guān)[30-31]，但仍須進一步研究證實。

目前多數(shù)研究證實，RFA治療腫瘤后相關(guān)組織細胞及血清中HSP70水平較治療前均有顯著增加[32-34]。不同學(xué)者的結(jié)果不一致，Schueller等[35]研究證實：HCC患者在治療前后腫瘤細胞核內(nèi)HSP70均無表達，腫瘤細胞質(zhì)和細胞膜上有10%HSP70的表達，而經(jīng)過RFA治療后腫瘤細胞質(zhì)和細胞膜HSP70表達水平上升為80%。Bhardwaj等[36]對25處不同位置的肝臟腫瘤進行RFA治療，分析其治療后不同時段（0、4、24 、48 h及2周后）腫瘤周圍組織的HSP70表達水平。結(jié)果顯示：RFA術(shù)后4 h腫瘤周圍組織中HSP70逐漸升高，24 h達到峰值。而且，與正常肝組織比較，距離腫瘤組織越近、周圍血管直徑越大的腫瘤周圍組織，其HSP70升高越快，表達水平越高。Hinz等[37]對結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移患者采用肝臟切除術(shù)和RFA治療后的血清HSP70進行比較研究發(fā)現(xiàn)，HSP70僅在RFA治療后有一過性顯著升高，而肝臟切除術(shù)后患者與治療前比較血清HSP70表達水平無明顯變化，且HSP70表達水平與腫瘤凝固壞死程度之間沒有相關(guān)性。Teng等[38]使用Medline（1991—2010）對抗腫瘤免疫力、HSP70、RFA、肝癌、胰腺癌和其他相關(guān)主題詞進行文獻檢索，結(jié)果顯示RFA治療肝癌和胰腺癌可以誘導(dǎo)HSP70表達水平上升，從而影響機體的各種免疫過程。Haen等[39]檢測HCC患者RFA術(shù)前、術(shù)后1 d、1個月、2～3個月血清中HSP70的變化，發(fā)現(xiàn)RFA術(shù)后1 d達到最高峰值，之后逐漸下降到較低水平。而長達49個月的隨訪發(fā)現(xiàn)，9例RFA術(shù)后1 d HSP70增加1倍以上患者中，6例生存（67%），3例死亡，最短生存期為13個月。盡管病例數(shù)較少，但結(jié)果表明RFA術(shù)后1 d血清HSP70表達水平高的患者，預(yù)后較好。有文獻報道腫瘤組織的大小與免疫細胞活性的變化具有相關(guān)性，當(dāng)腫瘤直徑≤4 cm時，RFA治療后邊緣CD8+T細胞表達增加，而＞4 cm的腫瘤RFA治療前后無明顯改變[40]。研究結(jié)果顯示，患者腫瘤直徑≤4 cm，RFA治療后其免疫細胞功能顯著增強，短期治療預(yù)后較好。RFA治療使腫瘤變性壞死，體內(nèi)腫瘤抑制因子的減少有利于機體整體免疫功能的恢復(fù)，且由于存在凝固瘤免疫復(fù)合物促使機體形成免疫記憶，有利于HCC患者的預(yù)后。還有研究人員發(fā)現(xiàn)RFA術(shù)后患者HSP70水平升高的同時常伴有CD8+T細胞、IL-6、IL-8等同步升高[41]。RFA治療后，升高的HSP70及壞死細胞釋放的多種分子可誘導(dǎo)DCs的激活和成熟，促進抗原提呈，激活細胞免疫和體液免疫，增強機體免疫，能更好地協(xié)助RFA治療發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.2 HSP70調(diào)節(jié)與疾病轉(zhuǎn)歸 HSP70的表達與調(diào)節(jié)對疾病的轉(zhuǎn)歸起重要的作用，腫瘤患者發(fā)病初期局部組織和血液中的HSP70可不同程度的升高，與正常對照組比較有明顯的差異，RFA治療后HSP70可進一步一過性上升，這種暫時的升高對增強患者的免疫功能和疾病的恢復(fù)是十分有利的。但長期的HSP70升高則不利于疾病的治療。因此有研究者利用藥物干預(yù)HSP70的表達水平，以改善治療效果。Yang等[42]在RFA治療腫瘤時加入槲皮素和阿霉素，研究經(jīng)RFA治療HSP70一過性上升后逐漸下降的速度對腫瘤生長和生存期的影響。槲皮素是一種下調(diào)HSP70脂質(zhì)體調(diào)節(jié)劑，阿霉素為抗腫瘤藥。研究將實驗分為3組，分別為RFA組、RFA加槲皮素組及RFA加槲皮素加阿霉素組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RFA加槲皮素組較RFA組的實驗動物生存期明顯延長，而RFA加槲皮素加阿霉素組生存期最長。由此表明，通過額外添加抗腫瘤輔助藥物阿霉素可明顯提高實驗動物生存期。而RFA加槲皮素組，加快了HSP70一過性上升后下降的速度，使腫瘤生長速度減緩，動物生存期延長。由此推斷改變RFA治療后HSP70表達水平可能會對腫瘤的治療和預(yù)后產(chǎn)生影響，研究者可以采用多種相關(guān)藥物治療，提高RFA治療后的消融效果。隨后研究又發(fā)現(xiàn)RFA治療后短期內(nèi)HSP70的增加可促進腫瘤細胞的凋亡，但HSP70長時期處于高水平狀態(tài)，對動物的生存不利[43-44]。該研究結(jié)果顯示引入槲皮素調(diào)節(jié)劑，可改變AP-1傳導(dǎo)通路，使其RFA治療后HSP70表達水平下降，下游效應(yīng)器HSF1功能減低，下游效應(yīng)器功能蛋白AP-1失活，進而導(dǎo)致癌細胞死亡增加。AP-1是一個新的信號傳導(dǎo)通路，它包括AP-1-HSF1/HSP70網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且易受槲皮素等調(diào)節(jié)劑的影響，增強抗腫瘤治療效果。因此，針對HSP70在RFA治療腫瘤后相關(guān)傳導(dǎo)通路進行調(diào)節(jié)，可改變HSP70的表達水平，以更好地發(fā)揮抗腫瘤的臨床效果。

3 結(jié)論與展望

HSP70作為一種新的腫瘤生物標志物在臨床診斷和治療中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。在腫瘤發(fā)病初期，患者的組織和血清中HSP70常有異常表達，這對于腫瘤的早期診斷具有十分重要的意義[45]。大量的研究證實，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個多病因、多因素及各種信號傳導(dǎo)通路參與的病理生理學(xué)過程，采用多種方法干預(yù)或阻止腫瘤的形成過程是治療的關(guān)鍵[46]。臨床資料顯示，RFA治療后，腫瘤患者HSP70可表現(xiàn)為一過性升高，這對于抑制腫瘤細胞的增殖與轉(zhuǎn)移十分有益。然而通過加快HSP70升高后的下降速度，亦可延長患者生存期[47]。因此，針對腫瘤的治療，患者HSP70的表達水平是一個復(fù)雜的影響因素，采用新的分子靶向藥物，或聯(lián)合多種藥物以調(diào)節(jié)HSP70在腫瘤患者機體表達水平以更好地增強抗腫瘤免疫治療效果是一個不可忽略的環(huán)節(jié)。而如何選取合適的藥物調(diào)節(jié)機體內(nèi)HSP70表達水平，以增強腫瘤RFA治療效果將是一個需要深入研究的課題。

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