FBLN-5與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

馮星星，吉 奇，李雙蓮，俞可欣，陸佳露，周 進(jìn)，湯在祥

(蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部，江蘇 蘇州 215123)

惡性腫瘤是引起人類死亡的主要原因之一，其發(fā)生發(fā)展受到一系列復(fù)雜因素的調(diào)控。FBLN-5是一種胞外基質(zhì)糖蛋白，是人類纖維蛋白家族(FBLN家族)中近年來備受關(guān)注的成員之一，其與血管修復(fù)、創(chuàng)口愈合、細(xì)胞增殖黏附、腫瘤發(fā)生發(fā)展等密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)FBLN-5受到缺氧、TGF-β、HIF-1等因素的調(diào)控，在多種腫瘤中均異常表達(dá)，提示其在癌細(xì)胞增殖、侵襲、遷移等方面發(fā)揮著重要作用。本文將對FBLN-5的結(jié)構(gòu)功能特點與其在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的調(diào)控作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

細(xì)胞生長受到細(xì)胞內(nèi)外信號的調(diào)控，表觀遺傳學(xué)的改變等可以使細(xì)胞擺脫生長限制，進(jìn)行自主增殖。失控的細(xì)胞可以導(dǎo)致人類諸多疾病，如腫瘤的形成及進(jìn)展。Fibulin(FBLN)家族，即人類纖維蛋白家族，是結(jié)締組織中彈性纖維的重要組成部分，維持結(jié)締組織和基底膜的形成和穩(wěn)定；同時也可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外信號通路，影響細(xì)胞黏附、遷移或增殖等[1-2]。FBLN表達(dá)異常與惡性腫瘤進(jìn)展密切相關(guān)，如FBLN-3可能是肺癌、卡波西肉瘤等腫瘤的抑制因子[3],低表達(dá)的FBLN-5與結(jié)腸癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等不良預(yù)后特征顯著相關(guān)等[4]。許多研究均表明FBLN-5與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，本文將對FBLN-5的結(jié)構(gòu)功能特點和其在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的調(diào)控作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 FBLN-5的結(jié)構(gòu)功能特點

FBLN-5亦稱為DANCE、EVEC，是FBLN家族的一員[5]，是一含448個氨基酸的糖蛋白，包含了6個cbEGF樣模序以及C端的Fibulin結(jié)構(gòu)域，其cbEGF樣結(jié)構(gòu)域以鈣依賴的方式與彈性蛋白原結(jié)合，幫助維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，并介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。Fibulin組件包含了特有的整合素結(jié)合RGD基序，能介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞黏附，并與細(xì)胞表面的整合素αvβ3、αvβ5和α9β1結(jié)合。有研究表明FBLN-5在乳腺癌細(xì)胞中的抗腫瘤作用是依賴其RGD基序?qū)崿F(xiàn)的[2,6]。此外，F(xiàn)BLN-5可通過C端Fibulin組件與載脂蛋白A和賴氨酸氧化酶樣1(LOXL1)相互作用。總之，F(xiàn)BLN-5的結(jié)構(gòu)使其能與多種ECM和分泌蛋白相互作用[3]。

FBLN-5在發(fā)育過程中廣泛表達(dá)，成年后顯著減少，但其能在受損血管和其他病理條件下重新激活[5-7]。FBLN-5 在多種人類惡性腫瘤中都存在表達(dá)水平異常，且具有組織特異性，具體取決于細(xì)胞類型和細(xì)胞環(huán)境。FBLN-5主要由血管平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，上皮來源的腫瘤細(xì)胞基本上不產(chǎn)生FBLN-5[1,7-9]。另外，F(xiàn)BLN-5能直接與原彈性蛋白結(jié)合，便于形成彈性纖維，對血管的發(fā)育和修復(fù)具有重要作用，還能促進(jìn)創(chuàng)口愈合，并與細(xì)胞的增殖、運動和侵襲有關(guān)[8]。研究表明，F(xiàn)BLN-5缺乏或突變的小鼠具有碎片化和紊亂的彈性纖維，會導(dǎo)致皮膚松弛、血管異常、盆腔器官脫垂等表現(xiàn)[5,9-10]。人類黃斑變性也與FBLN-5的錯義突變相關(guān)[1]。

2 FBLN-5與腫瘤的關(guān)系

惡性腫瘤細(xì)胞通常具有基因突變、抵抗凋亡、無限復(fù)制、持續(xù)的血管生成、組織浸潤和轉(zhuǎn)移等特征。FBLN-5通過調(diào)控這些特征來影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并因腫瘤微環(huán)境的不同，作為腫瘤促成劑或腫瘤抑制劑發(fā)揮作用。FBLN-5在多種腫瘤中表達(dá)經(jīng)常減少，提示其可抑制癌細(xì)胞增殖和侵襲，如肝細(xì)胞癌、乳腺癌[11]、卵巢癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、膀胱癌、肺癌、腎細(xì)胞癌[12]、子宮內(nèi)膜癌[13]、黑色素瘤[2]、星形細(xì)胞瘤[14]等。然而在某些腫瘤組織中FBLN-5表達(dá)增加，如纖維肉瘤、乳房、胰腺、成纖維細(xì)胞[2]、鼻咽癌[15]、食管癌[16]，胃癌[17]等。

2.1FBLN-5與氧化應(yīng)激：氧化應(yīng)激是指機(jī)體在遇到應(yīng)激刺激時(如缺氧)，產(chǎn)生活性氧(ROS)等高水平高活性物質(zhì)，使體內(nèi)氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡，最終導(dǎo)致人體組織損傷的過程。研究表明ROS對腫瘤有雙重效應(yīng)，其水平升高會引起脂類、蛋白質(zhì)和核酸等的氧化，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[18]。而腫瘤微環(huán)境中ROS生成的增加，能減少新生血管生成，抑制腫瘤進(jìn)展[7]。FBLN-5作為纖維蛋白家族的成員之一，與ROS的產(chǎn)生密切相關(guān)。β1整合素是纖維連接蛋白(FN)的主要受體，F(xiàn)BLN-5可通過阻斷β1整合素結(jié)合纖連蛋白的機(jī)制調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生[10]。

在FBLN-5調(diào)控ROS水平過程中，5-脂氧合酶(5-LOX)[19]、醌氧化還原酶1(Nqo1)扮演著重要的角色，前者也與腫瘤轉(zhuǎn)移和發(fā)展密切相關(guān)。ROS的誘導(dǎo)需要5-LOX，其通過纖連蛋白-整合素的結(jié)合促進(jìn)ROS產(chǎn)生。Nqo1是一種抗氧化酶，能將醌還原為對苯二酚，氧化還原循環(huán)降低了醌含量，從而減少了ROS的產(chǎn)生。FBLN-5與整聯(lián)蛋白相互作用的缺失會誘導(dǎo)Nqo1水平增高，導(dǎo)致ROS水平下降；且ROS水平與該誘導(dǎo)作用強度呈正相關(guān)[20]。

FBLN-5在腫瘤中的表達(dá)也受到缺氧、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)等因子的嚴(yán)格調(diào)控。缺氧可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中的FBLN-5，進(jìn)而保護(hù)這些細(xì)胞免受缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[7]。HIF-1是細(xì)胞缺氧反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，能作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞適應(yīng)缺氧狀態(tài)、誘導(dǎo)血管發(fā)生、促進(jìn)細(xì)胞增殖和演進(jìn)。缺氧條件下，HIF-1α水平升高，HIF-1轉(zhuǎn)錄反應(yīng)增強，致使FBLN-5水平升高。因此，F(xiàn)BLN-5是一個新的HIF-1靶基因，參與內(nèi)皮細(xì)胞對低氧應(yīng)激的適應(yīng)性反應(yīng)[21]。TGF-β是一種在許多癌癥中表達(dá)的細(xì)胞因子，在缺氧條件下，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞中TGF-β受體活性增加，激活TGF-βPI3K/Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終驅(qū)動FBLN-5的表達(dá)[7]。

2.2FBLN-5與血管生成：腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移依賴于新生血管形成，故其在進(jìn)展過程中經(jīng)常分泌血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等血管生成劑。FBLN-5與血管生成關(guān)系復(fù)雜，主動脈夾層中NADPH氧化酶1(NOX1)能夠負(fù)向調(diào)節(jié)FBLN-5，導(dǎo)致成熟彈性蛋白在主動脈壁的異常聚集致使疾病進(jìn)展[22]；組蛋白去乙?；?HDAC)抑制劑治療腹主動脈瘤時，通過增強SOX9對其啟動子的募集來調(diào)節(jié)FBLN-5表達(dá)，拮抗損傷血管異常重構(gòu)[23-24]。另外前列腺癌中還存在FBLN-5與MMP-16[25]等血管生成相關(guān)基因共表達(dá)的現(xiàn)象，進(jìn)一步證明FBLN-5與腫瘤血管生成相關(guān)。

FBLN-5特有的RGD基序，能與整合素結(jié)合而顯著抑制內(nèi)皮細(xì)胞的新生血管形成，而且這種作用可通過RGD基序突變?yōu)镽GE序列而顯著增強[6,24]。FBLN-5能通過拮抗堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)，降低間質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2、間質(zhì)金屬蛋白酶3的表達(dá)，提高金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)1、金屬蛋白酶組織抑制劑3的表達(dá)，抑制血管基底膜的降解，阻止血管生成[26]。FBLN-5可降低內(nèi)皮細(xì)胞對VEGF的敏感性，增強血小板反應(yīng)蛋白(TSP)-1的表達(dá)[27]；也可通過抑制VEGF對MAPKs信號系統(tǒng)刺激作用，減弱內(nèi)皮細(xì)胞活性[26]，最終抑制血管生成。Chan等人發(fā)現(xiàn)FBLN-5可能通過肝素-硫酸蛋白聚糖和整合素與內(nèi)皮細(xì)胞表面緊密結(jié)合的方式，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞中Ang-1/Tie-2受體信號而抗血管生成[5]。

uPA是尿激酶型纖溶酶原激活物，能通過纖溶酶和細(xì)胞外金屬蛋白酶等多種途徑促進(jìn)血管生成，刺激細(xì)胞遷移。Kapustin等人觀察到uPA與FBLN-5共同作用可產(chǎn)生纖溶酶，使FBLN-5與整合素結(jié)合喪失，進(jìn)而減弱FBLN-5抑制血管生成的活性、增強uPA促血管生成的活性[28]。另外FBLN-5可參與內(nèi)皮細(xì)胞對缺氧的適應(yīng)性反應(yīng)，減少缺氧條件下內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)新生血管形成[21]。

2.3FBLN-5與EMT：癌細(xì)胞的表型改變是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移和耐藥性增強的關(guān)鍵，其本質(zhì)在于腫瘤進(jìn)展過程中上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的激活。EMT是一種生物細(xì)胞的重新編程過程，發(fā)生轉(zhuǎn)化后的癌細(xì)胞能獲得更強的遷移、侵襲、抗凋亡和降解細(xì)胞外基質(zhì)的能力[29-30]。TGF-β屬于TGF-β超家族，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化，誘導(dǎo)腫瘤EMT的發(fā)生[31]。FBLN-5在人類和小鼠組織中以調(diào)節(jié)發(fā)育的形式存在，尤其在動脈、心內(nèi)膜墊組織、神經(jīng)嵴和間充質(zhì)組織等EMT活躍部位表達(dá)廣泛,因此FBLN-5可能通過調(diào)節(jié)EMT的過程來影響胚胎發(fā)育和腫瘤進(jìn)展[2]。研究發(fā)現(xiàn)EMT處理過的乳腺上皮細(xì)胞中TGF-β能誘導(dǎo)EMT發(fā)生和FBLN-5表達(dá)；同時FBLN-5表現(xiàn)出增強TGF-β對EMT的誘導(dǎo)作用和激活EMT的活性[32]。在宮頸癌中下調(diào)的FBLN-5能抑制Nogo-B誘導(dǎo)的EMT，抑制癌細(xì)胞遷移和入侵[33]。

MMP是一類鋅依賴的內(nèi)肽酶家族，能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)，也能夠誘導(dǎo)EMT啟動[31]。Twist2是EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，其過表達(dá)能誘導(dǎo)小鼠骨肉瘤FBLN-5的上調(diào)、MMP-9的下調(diào)，最終調(diào)節(jié)EMT[34]。FBLN-5通過整合素結(jié)合RGD基序機(jī)制下調(diào)MMP-7來抑制肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲[24,35]；通過抑制HMGB1/TLR4通路，調(diào)控 MMP-2、MMP-7、MMP-9的表達(dá)，進(jìn)而抑制肺癌細(xì)胞的侵襲和遷移[36]。FBLN-5過表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞中MMP-3、MMP-13下調(diào)、MMP-9上調(diào)；癌細(xì)胞的侵襲和遷移受到抑制，且FBLN-5敲除后其遷移和侵襲能力會顯著增強，提示FBLN-5可能通過MMP依賴的方式影響EMT[1]。

FBLN-5、EMT和MMP三者通過相互作用對癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制作用。但是FBLN-5也有促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的作用，如FBLN-5能通過激活FLJ10540/AKT途徑促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移[15]；敲除FBLN-5后的胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲會受到抑制[8]。所以，F(xiàn)BLN-5與腫瘤EMT和腫瘤轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系仍需進(jìn)一步的探索。

2.4FBLN-5與細(xì)胞周期：在進(jìn)化過程中，細(xì)胞形成了一套以蛋白質(zhì)的相互作用為基礎(chǔ)(如cyclin、CDK、細(xì)胞周期檢驗點等)，以信號傳遞引起一系列級聯(lián)反應(yīng)為主要過程的細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)FBLN-5可對該調(diào)控過程產(chǎn)生影響，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生進(jìn)展。FBLN-5過度表達(dá)可抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖，研究發(fā)現(xiàn)FBLN-5過表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞中，G2/M 期細(xì)胞百分比較對照組有明顯的增加，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)FBLN-5有可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白表達(dá)水平(如cyclin-B1、CDC2、CDC25C)來將細(xì)胞分裂阻滯于G2/M期[1]。張曉娟等人發(fā)現(xiàn)FBLN-5可能通過抑制HMGB1的表達(dá)及其下游的TLR4/NF-κB通路,調(diào)控cyclin D1，抑制肺癌細(xì)胞增殖[36]。FBLN-5過表達(dá)在脫氧核糖核酸合成減少的水貂肺上皮細(xì)胞中也具有抗增殖作用，但是否是通過調(diào)控細(xì)胞周期實現(xiàn)的，有待研究[6]。

3 總結(jié)和展望

細(xì)胞外基質(zhì)蛋白FBLN-5是一種糖蛋白，是細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)之間的橋梁分子，作為一種多功能分子，其在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮的作用是巨大且多樣的。它可以參與癌細(xì)胞的增殖、運動和侵襲；可以與氧化應(yīng)激、血管生成、EMT等之間形成復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。未來需要利用動物模型明確FBLN-5的上下游調(diào)節(jié)機(jī)制，需要深入探索其在不同腫瘤各個發(fā)展階段的作用；但更重要的是從臨床角度出發(fā)，努力探索FBLN-5對腫瘤的調(diào)控作用及相關(guān)機(jī)制。相信隨著研究技術(shù)和手段的發(fā)展，醫(yī)務(wù)人員對FBLN-5的了解將會更多、更清晰，F(xiàn)BLN-5很可能會成為臨床腫瘤診斷和預(yù)測預(yù)后的標(biāo)志物或腫瘤治療的新靶點，為醫(yī)務(wù)人員攻克癌癥提供更多新的思路。