絨毛蛋白在腫瘤診療中的應用價值

趙偉天，王萬祥，楊帆

內蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院肝膽胰脾外科，呼和浩特 010050

細胞骨架結構是真核細胞中一種復雜的蛋白質網架結構，主要由肌動蛋白、微管蛋白、細胞角蛋白及肌絲蛋白來維持功能[1]，從而影響細胞分裂、分化、遷移及凋亡等多種生理活動[2-3]，近年來，與其生物學相關的研究報道也越來越多。肌動蛋白結合蛋白（actin-binding protein，ABP）是細胞骨架結構中一種重要蛋白，如絨毛蛋白（villin）可通過調控肌動蛋白細絲的聚合和降解（解聚）來影響肌動蛋白的動力學[4]，對正常細胞運動及腫瘤細胞侵襲、轉移有十分重要的意義。迄今為止，多項研究證實，villin在多種腫瘤的診療過程中有重要價值。本文對villin在腫瘤診療過程中的應用價值進行綜述。

1 villin的來源與功能

villin存在于人類第2號染色體q35～36區(qū)，由25 000個堿基組成，是以單體形式出現(xiàn)的酸性多肽，分子量為95 kD[5]。villin是上皮細胞特異性Ca2+調節(jié)的一種常見的肌動蛋白修飾蛋白[6]，其在肌動蛋白成核、肌動蛋白細絲組裝、肌動蛋白封頂和切斷中發(fā)揮重要作用，是一種覆蓋肌動蛋白、切割肌動蛋白、核化肌動蛋白和捆綁肌動蛋白的蛋白質[7]。villin可以通過肌動蛋白的動力變化調節(jié)細胞的存活和遷移，在炎癥和腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，尤其是在正常上皮至腫瘤的轉化過程中異常表達。胃腸道、腎臟和泌尿生殖系統(tǒng)上皮細胞被證實存在大量的villin，其在調節(jié)細胞形態(tài)和細胞特異性上皮抗凋亡方面有一定作用[8]。villin中一個小的羧基末端結構域稱為頭端，具有結合放線絲的能力，它的氨基末端核心保留了受鈣離子調控的肌動蛋白切斷、封頂和成核功能[9]。此外，villin核心部位還保留了幾個配體結合位點，相關位點所產生的生物學效應也受其調節(jié)，包括磷脂酰肌醇4，5-雙磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）結合位點、溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）結合位點、酪氨酸磷酸化位點[10-12]。

磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）是一種含肌醇的甘油磷脂[13]，其通過與多種不同的蛋白質進行相互作用來參與肌動蛋白動力學、信號轉導、細胞內轉運、膜動力學及細胞-基質黏附等多種細胞功能[14]。PIP2的主要功能是使具有抑制肌動蛋白聚合能力的相關ABP失活。villin中已有3個PIP2結合位點，分別為PB1、PB2和PB5[15]，PIP2與villin的結合使PB1、PB2結構域功能喪失，抑制了villin的肌動蛋白封頂和切斷活性，提高了villin所結合的肌動蛋白絲的黏度，促進了肌動蛋白絲間的結合和交聯(lián)，增強了外周肌動蛋白結構和細胞骨架結構的穩(wěn)定[16]。F-肌動蛋白絲在形態(tài)上雖沒有明顯變化，但出現(xiàn)了更多的分支及交聯(lián)情況，增強了肌動蛋白的聚合能力[10-17]，減少了肌動蛋白的斷裂，促使外周細胞骨架結構的生長和穩(wěn)定，促使肌動蛋白束可以更好地支持和穩(wěn)定質膜的突起和內陷。

LPA是一種小分子生物活性磷脂，正常由活化的血小板、成纖維細胞、間皮細胞和脂肪細胞產生。villin可以激活LPA受體（LPA receptor，LPAR）1～6，并調節(jié)各種細胞的生物學行為，如細胞增殖、細胞保護、傷口愈合等，并參與血管穩(wěn)態(tài)、骨骼和基質重塑、淋巴細胞運輸和免疫調節(jié)等過程[18-19]。LPA需與細胞內的其他因子相互作用才能發(fā)揮作用，其可以直接與villin相互作用，表明villin也是潛在的可以調控LPA生物學作用的靶點[20]。LPA可與PIP2競爭相同的villin結合位點，但對肌動蛋白所產生的功能與PIP2不同，LPA也可以與PB1、PB2、PB5位點結合，且親和力比PIP2更高[11]。villin與LPA結合可以抑制肌動蛋白的成核能力、解聚活性及封頂功能，LPA能作為抑制villin介導的細胞內肌動蛋白動態(tài)變化的調節(jié)因子。此外，LPA對vil-lin的酪氨酸磷酸化具有促進功能，從而引起villin的構象變化[21]。

磷酸化的villin可以通過不同的機制改變肌動蛋白的構象，包括降低與F-肌動蛋白結合的親和力，抑制現(xiàn)有肌動蛋白核的聚合或切斷原有的肌動蛋白絲以產生新的肌動蛋白核，從而調節(jié)細胞的運動，在細胞遷移中發(fā)揮重要作用[22-23]。villin的肌動蛋白核化和肌動蛋白切斷能力明顯依賴于一個或多個酪氨酸殘基的磷酸化，villin氨基末端的某個區(qū)域是磷酸化的位置，該區(qū)域主要的磷酸化位點Tyr-60、Tyr-81和Tyr-256，在細胞遷移中發(fā)揮重要作用[12,24]，這些磷酸化位點中的任何一個突變都會抑制villin聚合肌動蛋白絲的能力，此外，Tyr-286位點磷酸化還可促進villin肌動蛋白的解聚[25]，使細胞保持較高濃度的未聚合肌動蛋白，肌動蛋白的解聚也可以產生新的用于形成肌動蛋白絲的帶刺末端。當villin磷酸化及其肌動蛋白封頂能力激活時，可以幫助封蓋帶刺末端以保持細絲長度，從而促進具有推進能力的短絲的生成，并有效推動質膜運動，進而影響細胞遷移過程。對villin磷酸化位點的干預，也是一種控制細胞遷移、延緩疾病進展的手段。

2 villin在腫瘤診療過程中的應用

細胞遷移中最關鍵的過程是肌動蛋白的快速聚合和沿細胞運動方向的偽足的形成。肌動蛋白結合蛋白通過促進肌動蛋白細絲的聚合和降解（解聚）來影響肌動蛋白絲的生物動力學，包括創(chuàng)建新的聚合位點、產生分支并使肌動蛋白絲相互交聯(lián)、穩(wěn)定肌動蛋白結構、阻斷游離末端以及促進球狀單體的傳遞[26-27]。

villin作為一種ABP，可以通過切斷肌動蛋白絲產生新的末端和頭端，促進肌動蛋白絲之間的交聯(lián)以延長肌動蛋白絲的長度，覆蓋肌動蛋白絲的頭端或末端以限制其生長，靶向調節(jié)肌動蛋白絲的長度[24-25,28]。villin的酪氨酸磷酸化也增強了肌動蛋白的切斷活性，促進新的帶刺末端的產生。villin也可以增強表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）誘導的細胞運動，經EGF處理后，表達villin的細胞比不表達villin的細胞遷移得更快，表明villin可以促進基底細胞和生長因子刺激的細胞遷移。villin參與了致癌過程的初始步驟，其誘導的細胞遷移和侵襲可能在腫瘤細胞擴散中發(fā)揮重要作用。下文對villin在結直腸癌、胃癌、肺癌、胰腺癌、腸道轉移性癌診療中的應用價值進行總結。

2.1 結直腸癌

據(jù)統(tǒng)計，結直腸癌是除肺癌、乳腺癌外，全球發(fā)病率（10.0%）、病死率（9.4%）排名第三的惡性腫瘤[29]。雖然目前的診療手段對結直腸腺癌的檢出率較高，但對惡性程度較高的結直腸癌的診斷仍相對困難，且針對villin的相關生物學作用在結直腸癌診療過程中的應用研究較少。有研究顯示，多原發(fā)結直腸癌（multiple primary colorectal carcinoma，MPPCC）的發(fā)病率為9.4%～27.8%[30]，結直腸浸潤性微乳頭狀癌（colorectal invasive micropapillary carcinoma，IMPC）在進展過程中有較高的侵襲性及轉移風險，腫瘤TNM分期處于晚期較多，預后也較差[31-32]。一項研究納入222例結直腸腺癌患者，術后病理結果顯示，215例患者villin呈陽性表達[33]。另一項檢測villin表達情況的研究結果顯示，81例結腸癌患者中有77例患者的villin呈陽性表達，90例IMPC患者中有88例患者的villin呈陽性表達[34]。由此可見，villin是診斷結直腸癌較為敏感的指標，對villin表達與結直腸癌相關危險因素的關系進行統(tǒng)計分析，可能為結直腸癌的診療提供新思路。

2.2 胃癌

胃癌目前仍是全球范圍內常見的腫瘤之一，據(jù)統(tǒng)計胃癌每年新發(fā)病例超過100萬例，死亡病例約76.9萬例，每13例因腫瘤死亡的患者中就有1例胃癌患者，其發(fā)病率在全球惡性腫瘤中排名第五，病死率排名第四，且男性的發(fā)病率是女性的2倍[29]。國外有研究對67例原發(fā)性胃癌患者進行免疫組化分析，其中52例患者villin呈陽性表達[33]。國內也有研究指出，villin的表達與胃癌的分化程度相關，60例胃腺癌患者中，中高分化胃腺癌患者的villin陽性表達率最高，低分化胃腺癌患者的villin陽性表達率最低[35]。提示villin是一種很好的腫瘤標志物，有助于預測胃癌患者的分化程度，且細胞異型性增加時，上皮細胞會發(fā)生紊亂，維持微絲結構的成分減少，villin的表達強度也隨之增加。這為胃癌患者的診療過程中根據(jù)villin表達評估胃癌分化程度及預后情況，并針對其相應靶點盡早進行治療提供了一種可以嘗試的手段。

2.3 肺癌

肺癌是全球范圍內男性發(fā)病率最高的惡性腫瘤，在女性中的發(fā)病率僅次于乳腺癌，且肺癌的病死率居惡性腫瘤首位[29]。對于原發(fā)性肺癌、結直腸腺癌的肺轉移以及肺癌的特殊分型肺腸型腺癌（pulmonary enteric adenocarcinoma，PEAC）的臨床鑒別相對困難，但villin的使用似乎對鑒別肺癌的原發(fā)情況也有意義。一項對50例原發(fā)性肺腺癌患者的研究指出，術后病理結果診斷為原發(fā)性肺腺癌的50例患者中，29例患者的villin呈陽性表達[33]，雖然villin診斷原發(fā)性肺腺癌的靈敏度不如診斷胃腸道腫瘤高，但另一項針對PEAC的相關研究中，研究者對19例患者的病理切片進行villin表達強度分析，結果有17例患者的villin呈陽性表達[37]，并且該研究推測，針對PEAC患者，villin的陽性表達率高于其他腸道腫瘤標志物[38]，其主要原因可能是PEAC的腫瘤細胞中存在大量的微絨毛，而villin主要在上皮細胞的刷狀緣微絨毛中表達[39-40]。在診斷PEAC的過程中，villin聯(lián)合CK7鑒別診斷原發(fā)性肺腺癌、結直腸腺癌肺轉移的靈敏度和特異度均較高。對原發(fā)性肺癌、腸道轉移性肺癌及PEAC的鑒別診斷中，應用villin聯(lián)合相關敏感標志物，無疑可以提高疾病的正確檢出率，并通過對villin表達與腫瘤發(fā)生的相關危險因素進行統(tǒng)計分析，運用villin的相關生物學作用靶點進行早期干預，也是一種臨床診療思路。

2.4 胰腺癌

雖然胰腺癌的發(fā)病率較乳腺癌、肺癌、結直腸癌等腫瘤低，但其死亡率、5年生存率及預后情況都相對較差，且亞洲地區(qū)新發(fā)病例占全球胰腺癌新發(fā)病例的47.1%[29]，對胰腺癌及其分型進行早期診斷、早期干預是治療胰腺癌的重要環(huán)節(jié)。一項檢測40例胰腺導管腺癌患者villin表達情況的研究指出，術后病理結果診斷為胰腺導管腺癌的40例患者中，24例患者的villin呈陽性表達[33]。此外，在胰腺癌的癌前病變如胰腺導管內乳頭狀黏液性腫瘤（intraductal papillary mucinous neoplasm of the pancreas，IPMN）的臨床診斷中也有較高的診斷價值。IPMN是一種胰腺囊性腫瘤，是胰腺癌的癌前病變，有較高的惡性轉化的可能。有研究指出，在手術干預的IPMN患者中，有超過50%的病例侵襲程度較高，預后也較差，對于侵襲程度較低或尚未發(fā)生侵襲的IPMN患者，全胰腺切除術后患者的長期生存率較高[36]，且IPMN進展較為緩慢，這也為胰腺癌的早期干預提供了機會。根據(jù)IPMN的分型，腸型IPMN患者的生存率較胃型IPMN低，惡性程度也更高，預后更差[41]。一項分析40例術后診斷為IPMN患者villin表達情況的研究指出，腸型IPMN患者的villin陽性表達率高于胃型IPMN[42]。上述研究表明，在考慮胰腺癌或癌前病變的患者中，villin的表達水平與患者的預后密切相關。目前通過villin的相關靶點對胰腺癌或癌前病變進行早期干預的手段較少，這也為villin與胰腺癌關系的相關研究提供了一種新思路，有助于胰腺癌的早期診斷及早期治療。

2.5 腸道轉移性癌

肝臟及卵巢是消化系統(tǒng)腫瘤常見的轉移部位，villin是腸上皮細胞分化和腸道轉移性腺癌的腫瘤標志物，其在腫瘤診斷中發(fā)揮重要的輔助作用[43]。一項對40例原發(fā)性肝癌和40例腸道轉移性肝癌進行免疫組化檢測的研究指出，40例原發(fā)性肝癌患者中僅5例患者villin呈陽性表達，40例腸道轉移性肝癌患者中33例患者的villin呈陽性表達[44]，這為肝癌的鑒別診斷提供了可供選擇的診斷方法。另一項對45例原發(fā)性卵巢癌和15例腸道轉移性卵巢癌的患者進行免疫組化分析的研究結果表明，45例原發(fā)性卵巢癌患者中，僅4例患者的villin呈陽性表達，15例腸道轉移性卵巢癌患者的villin呈陽性表達[45]，當腫瘤出現(xiàn)遠處轉移時，其惡性程度相對較高，腫瘤分期也相對較晚，通常情況下villin的陽性表達率也隨之升高。villin的表達情況對消化道腫瘤的遠處轉移具有評估價值，針對villin的相關作用靶點及早對轉移病灶進行干預，可進一步使原發(fā)病灶獲得允許進行更多治療手段的條件，甚至使原本不能行手術切除的晚期腫瘤患者經過轉化治療后達到能夠行手術切除的水平。雖然目前相關研究較少，但也不乏為一種臨床診療思路。

3 小結與展望

villin是一種多功能的肌動蛋白調節(jié)蛋白，其對評估常見腫瘤如結直腸癌、肺癌、胃癌、胰腺癌及腸道腫瘤轉移性癌的檢出、預后評估提供了一種評估方法。了解villin與PIP2、LPA結合后所產生的生物效應、villin酪氨酸磷酸化后對肌動蛋白細胞骨架結構的調控，能夠進一步對腫瘤患者進行早期的干預和治療。雖然目前有多種潛在的藥物靶點已經可以用來治療多種疾病，但關于villin的預防及治療手段十分有限，挖掘villin的治療靶點、探索腫瘤進展過程中針對villin改善患者預后的干預方式、篩選適用疾病及適用人群將成為未來的研究方向。