骨唾液酸蛋白在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

李振連 康小玲 李輝斌 廖燕霞 彭大云 郜紅藝

1廣東祈福醫(yī)院病理科，廣州 511495；2廣東省婦幼保健院病理科，廣州 511442

骨唾液酸蛋白（bone sialoprotein，BSP）是一種非膠原磷酸化糖蛋白，是小整合素結(jié)合配體N 連接糖蛋白（small integrin binding ligand N-linked glycoproteins，SIBLINGs）家族的成員。早期被認(rèn)為僅存在于骨骼、牙骨質(zhì)、牙本質(zhì)和礦化的軟骨中，主要調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的分化［1］。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)在軟組織器官中也發(fā)揮作用，BSP 在乳腺癌［2-3］、前列腺癌［4］、多發(fā)性骨髓瘤［5］、結(jié)直腸癌［6］、高級(jí)別膠質(zhì)瘤［7］、甲狀腺乳頭狀癌［8］、食管鱗狀細(xì)胞癌［9］、非小細(xì)胞肺癌［10］等惡性腫瘤中的表達(dá)水平升高，表明其具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的能力。Loosen 等［11］認(rèn)為血清BSP 水平的升高可預(yù)測(cè)胰腺腺癌患者的長(zhǎng)期病死率?，F(xiàn)將近幾年國(guó)內(nèi)外關(guān)于BSP 的生物學(xué)特性及BSP與惡性腫瘤的相關(guān)性報(bào)道綜述如下。

BSP的生物學(xué)特性

BSP 是SIBLINs 家族的一份子，SIBLINs 蛋白家族是分泌型鈣結(jié)合磷蛋白的一個(gè)亞家族，其他成員還有骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、牙本質(zhì)唾液磷蛋白（dentin salivary phosphoprotein，DSPP）、牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1（dentin matrix protein 1，DMP1）和基質(zhì)細(xì)胞外磷酸糖蛋白（matrix extracellular phosphoglycoprotein，MEPE），經(jīng)歷糖基化、硫酸化、磷酸化和唾液酸化后獲取生物活性，以旁分泌或自分泌方式與許多不同的蛋白質(zhì)家族結(jié)合，包括整合素［通過(guò)精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arg-gly-asp，RGD）和非 RGD 基序］和其他細(xì)胞表面蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶 （matrix metalloproteinase，MMP）家族成員和補(bǔ)體因子 H（complement factor H，CFH），促進(jìn)細(xì)胞的黏附、遷移和擴(kuò)散［12］。

1.BSP的結(jié)構(gòu)

BSP 是由整合素結(jié)合唾液酸蛋白（integrins bind sialate proteins，IBSP）基因編碼的一個(gè)高度糖基化和磷酸化蛋白，富含唾液酸，基因位于4q2l，由7 個(gè)外顯子組成，分子量70～80 kD，核心蛋白33～34 kD，其中谷氨酸和甘氨酸占33%。BSP 分子含有3 個(gè)功能性結(jié)構(gòu)：N 末端、中間結(jié)構(gòu)域及C末端，在電子顯微鏡下呈“球-線”結(jié)構(gòu)，C端為蛋白質(zhì)缺乏聚糖的小球形，N 端為蛋白質(zhì)高度糖基化的線狀結(jié)構(gòu)。BSP 在溶解狀態(tài)下是伸展、易曲的無(wú)定形結(jié)構(gòu)，沒(méi)有α 螺旋和β折疊，可以同時(shí)與不同的分子結(jié)合［13］。

2.BSP的功能

BSP 的C 端含有一個(gè)高度保守的RGD 氨基酸序列，是整合素avβ3 的最佳配基，參與整合素介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路。BSP通過(guò)RGD序列與成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞表面的avβ3結(jié)合，將細(xì)胞黏附到細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中的膠原a2鏈上，使破骨細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度短暫升高，加速骨分解［14］。BSP與avβ3以及基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP2）形成三分子復(fù)合物，加速ECM分解。此外，BSP 還參與血管生成和體液免疫，avβ3 在處于病理狀態(tài)的血管增生內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)；BSP 與avβ3 結(jié)合后再與補(bǔ)體因子H 形成復(fù)合物參與體液免疫［15］。BSP 的N末端含有聚谷氨酸，它與羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）結(jié)合，雙重調(diào)節(jié)組織的鈣化，使HA 聚集形成晶體暴露在溶解的骨表面，促進(jìn)與αVβ3的結(jié)合［16］。

BSP與惡性腫瘤

惡性腫瘤的發(fā)生及轉(zhuǎn)移需要獲得維持增殖信號(hào)傳導(dǎo)、逃避生長(zhǎng)抑制因子、抵抗細(xì)胞死亡、實(shí)現(xiàn)復(fù)制永生、誘導(dǎo)/進(jìn)入脈管系統(tǒng)、激活侵襲和轉(zhuǎn)移、重編程細(xì)胞代謝和避免免疫破壞這8 種能力，在此過(guò)程中，腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)、血管內(nèi)皮細(xì)胞、血小板等特異性結(jié)構(gòu)相互作用［17］。BSP 在多種惡性腫瘤中的表達(dá)高于其對(duì)應(yīng)的正常組織，表明BSP 與腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

1.BSP在惡性腫瘤發(fā)展中的作用

體細(xì)胞突變理論（somatic mutation theory，SMT）是目前腫瘤發(fā)展被廣泛接受的理論，即體細(xì)胞的功能基因以某種方式改變，增加細(xì)胞循環(huán)或生存，突變?cè)诎l(fā)育和衰老過(guò)程中不可避免且不可逆地積累，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)行性發(fā)展［18］。大多數(shù)突變的細(xì)胞在生存競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰，只有小部分適應(yīng)后逆向分化，成為腫瘤起始細(xì)胞進(jìn)而改變?cè)技?xì)胞信號(hào)模式，促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），影響微環(huán)境［19］。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，ECM 發(fā)生質(zhì)或量的改變都會(huì)引起微環(huán)境的改變。BSP 是由骨基質(zhì)和腫瘤細(xì)胞分泌的存在于ECM 中的磷酸化和糖基化大分子蛋白質(zhì)，與多種結(jié)合伴侶相互作用，將細(xì)胞與ECM 聯(lián)系起來(lái)，在腫瘤細(xì)胞黏附、ECM降解、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成和免疫反應(yīng)中發(fā)揮顯著作用。

1.1.BSP 與惡性腫瘤的侵襲 侵襲是腫瘤細(xì)胞從原發(fā)灶脫離，主動(dòng)移動(dòng)侵入周圍組織的過(guò)程。過(guò)程中涉及到的細(xì)胞黏附分子包括整合素、選擇素、免疫球蛋白超家族、鈣黏素等，整合素是參與幾乎所有腫瘤進(jìn)展過(guò)程的主要細(xì)胞黏附受體，BSP 的RGD 序列與整合素家族中的αvβ3識(shí)別結(jié)合，增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞與ECM 的黏附能力，有利于腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)灶。腫瘤細(xì)胞從原發(fā)灶脫落后，借助表面的受體和ECM 的黏附分子特異性結(jié)合，ECM 被降解形成小孔隙，腫瘤細(xì)胞借助孔隙穿過(guò)ECM［20］。

腫瘤的侵襲包括單細(xì)胞侵襲和集體侵襲，單細(xì)胞侵襲又分為間充質(zhì)和變形蟲(chóng)兩種類型。間充質(zhì)侵襲中，ECM 的降解是關(guān)鍵，通過(guò)募集蛋白酶重塑ECM 并產(chǎn)生細(xì)胞遷移軌跡傳播。變形蟲(chóng)侵襲則是直接通過(guò)ECM 而無(wú)需重塑，速度明顯比間充質(zhì)侵襲快。集體侵襲的腫瘤細(xì)胞間相互連接，前沿細(xì)胞群具有間充質(zhì)侵襲能力，積極重塑ECM 并拖動(dòng)跟隨的細(xì)胞，通過(guò)ECM 軌跡傳播［21］。間充質(zhì)侵襲與集體侵襲都涉及到ECM 的降解，ECM 降解主要的水解酶是MMP，它幾乎能降解所有的ECM 成分，MMP 的過(guò)度表達(dá)或活性的提高與腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。αvβ3 可以直接與ECM 作用，也可以通過(guò)PI3K 信號(hào)通路調(diào)節(jié)MMP（尤其是MMP-2 和MMP-9）的表達(dá)，BSP 可以激化MMP-2；BSP、avβ 3 及MMP-2 也可以形成三分子復(fù)合物，促進(jìn)ECM 的降解，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞侵襲的能力［22］。

1.2.BSP 與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移是指腫瘤細(xì)胞從原發(fā)灶脫落后侵入鄰近的脈管，逃避免疫攻擊，最終進(jìn)入繼發(fā)部位增殖生成新的腫瘤塊，是腫瘤患者死亡的主要原因［17］。腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF-1）誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF），通過(guò)旁分泌將腫瘤細(xì)胞募集到血管通透部位，使其趨化于脈管系統(tǒng)［23］。數(shù)百萬(wàn)個(gè)腫瘤細(xì)胞進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)形成循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell，CTC），但只有小部分CTC 能在嚴(yán)重的物理剪切應(yīng)力、免疫系統(tǒng)攻擊和氧化應(yīng)激中存活并在血管內(nèi)增殖［24］。單核細(xì)胞通過(guò)涉及選擇素、趨化因子和整合素配體的經(jīng)典級(jí)聯(lián)被招募到CTC 停滯的部位，分泌VEGF 來(lái)增加內(nèi)皮的通透性，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的外滲并形成播散性腫瘤細(xì)胞（disseminated tumor cells，DTC）。DTC 在很大程度上處于休眠狀態(tài)，如果成功避免重復(fù)性免疫攻擊，DTC 會(huì)長(zhǎng)成明顯的、臨床可檢測(cè)到的轉(zhuǎn)移灶，代表著惡性腫瘤的最后階段［25］。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor，TGF-β）在腫瘤發(fā)展早期具有抑制腫瘤生長(zhǎng)作用，但隨著腫瘤進(jìn)展，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写龠M(jìn)腫瘤早期轉(zhuǎn)移的細(xì)胞因子。整合素可與TGF-β協(xié)同作用形成β3 整合素-TGF-β 受體Ⅱ型復(fù)合物，激活腫瘤細(xì)胞中的蛋白激酶（protein kinase，MAPKs）誘導(dǎo)EMT，BSP 與αvβ3 識(shí)別，通過(guò)TGF-β 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、遷移［26］。當(dāng)腫瘤細(xì)胞成功到達(dá)靶器官時(shí)，αVβ3 與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）相互作用促進(jìn)新生血管的形成，為腫瘤細(xì)胞提供血液供應(yīng)并幫助建立轉(zhuǎn)移灶，而B(niǎo)SP是αVβ3的經(jīng)典配體［16］。若腫瘤細(xì)胞到達(dá)骨組織，BSP 可激活破骨細(xì)胞，通過(guò)αvβ3 誘導(dǎo)MMP-2 在細(xì)胞表面積累，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的溶骨性侵襲和轉(zhuǎn)移。

1.3.BSP 與腫瘤血管生成 腫瘤血管的生成可使腫瘤從無(wú)血管的緩慢生長(zhǎng)階段進(jìn)入快速增殖階段，腫瘤微血管密度增加，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的潛能也增強(qiáng)。腫瘤中的巨噬細(xì)胞可以產(chǎn)生血管生成因子（如VEGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factors，F(xiàn)GF）和胎盤(pán)衍生生長(zhǎng)因子（placenta derived growth factor，PlGF），αvβ3 是一種關(guān)鍵的血管生成相關(guān)受體，可與VEGF 結(jié)合作用，促進(jìn)新生血管形成。整合素在靜止的血管細(xì)胞中低表達(dá)或不表達(dá)，而在活化的血管生成內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)。BSP 的RGD 序列恰是avβ3的識(shí)別位點(diǎn)，許多研究發(fā)現(xiàn)BSP是一種血管生成因子，具有調(diào)解血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附、遷移，誘導(dǎo)血管生成的作用。

1.4.BSP 與腫瘤免疫逃逸 逃避免疫系統(tǒng)的識(shí)別和攻擊是腫瘤增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。腫瘤細(xì)胞通過(guò)下調(diào)NK激活配體的蛋白質(zhì)或表面表達(dá)，尤其是MHC I 多肽相關(guān)序列MIC A和MIC B，來(lái)逃避NK細(xì)胞的識(shí)別和殺傷，還可以分泌相同分子的可溶形式來(lái)抑制NK 細(xì)胞的免疫監(jiān)視［27］。補(bǔ)體的旁路途徑是免疫監(jiān)視的一個(gè)機(jī)制，補(bǔ)體H 因子是BSP的結(jié)合蛋白，BSP 最初與細(xì)胞表面的整合素結(jié)合將H 因子與細(xì)胞表面隔離開(kāi)，緩沖H 因子參與的補(bǔ)體介導(dǎo)的細(xì)胞裂解。BSP 可先與細(xì)胞表面的avβ3 整合素結(jié)合，再與H 因子形成復(fù)合物幫助腫瘤細(xì)胞逃避免疫攻擊［15］。當(dāng)腫瘤細(xì)胞進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)成為CTC 時(shí)，會(huì)被血小板包裹，促進(jìn)其存活、EMT和黏附，還可調(diào)節(jié)血液中的細(xì)胞毒性。αVβ3也會(huì)募集一些具有親和力的蛋白質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞免受補(bǔ)體或免疫細(xì)胞的攻擊，而B(niǎo)SP是αVβ3的經(jīng)典配體。

2.BSP在惡性腫瘤中研究現(xiàn)狀

1994 年首次提出BSP 在人乳腺癌轉(zhuǎn)移組織中表達(dá)［28］。BSP 與αvβ3 結(jié)合促進(jìn)乳腺癌的遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，65%～75%的乳腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移，過(guò)程中通過(guò)ECM 的降解和生長(zhǎng)因子的釋放來(lái)調(diào)節(jié)BSP 水平［2］。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移骨重塑時(shí)破骨細(xì)胞表達(dá)各種基質(zhì)金屬蛋白酶，參與初始腔隙形成、細(xì)胞募集、存活、ECM 降解、巨噬細(xì)胞融合和黏附及成熟。BSP可以與MMP-2 結(jié)合，干擾骨組織穩(wěn)態(tài)以支持轉(zhuǎn)移性生態(tài)位的產(chǎn)生［29］。

白細(xì)胞介素8（interleukin，IL-8）是一種細(xì)胞因子，已被證明在前列腺癌的生長(zhǎng)和侵襲中發(fā)揮重要作用，并通過(guò)增強(qiáng)BSP 調(diào)控促進(jìn)前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移［4］。多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）的特征在于骨髓中B 細(xì)胞衍生的漿細(xì)胞的單個(gè)克隆增殖，約75%的MM 患者存在溶骨性骨?。?］。Woitge 等［30］認(rèn)為BSP 水平與骨髓漿細(xì)胞含量相關(guān)，BSP 水平正常的MM 患者比BSP 值升高的患者存活時(shí)間更長(zhǎng)，表明BSP在MM早期診斷和治療中起重要作用。

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）患者IBSP 表達(dá)在mRNA和蛋白質(zhì)水平上顯著增加，血清IBSP水平升高，術(shù)后降低，IBSP 通過(guò)Fyn/β-catenin 信號(hào)通路的異常激活來(lái)促進(jìn)CRC 的生長(zhǎng)和侵襲，IBSP 表達(dá)下調(diào)后，抑制了CRC 細(xì)胞遷移、侵襲以及EMT 過(guò)程，IBSP 可能作為CRC 診斷、治療和預(yù)后的候選生物標(biāo)志物［6］。

與正常腦組織和低級(jí)別膠質(zhì)瘤組織相比，高級(jí)別膠質(zhì)瘤組織中BSP mRNA 和蛋白水平均升高，提示BSP 表達(dá)與腫瘤分級(jí)呈正相關(guān)［7］。BSP 與甲狀腺癌（thyroid cancer，PTC）之間的強(qiáng)相關(guān)性表明BSP 在鈣化和腫瘤發(fā)展中的作用，BSP可能是診斷PTC的有用腫瘤標(biāo)志物，但價(jià)值有限［8］。食管鱗狀細(xì)胞癌（esophageal squamous cancer，ESCC）組織中IBSP mRNA和蛋白的表達(dá)均增強(qiáng)，提示ESCC患者的不良預(yù)后，IBSP 通過(guò)調(diào)節(jié)EMT 賦予癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移特性，促進(jìn)其侵襲、遷移和擴(kuò)散，這在惡性轉(zhuǎn)化中起重要作用，IBSP 可能是ESCC患者的一個(gè)有價(jià)值的預(yù)后標(biāo)志物［9］。

小結(jié)與展望

本文主要概述了BSP 的生物學(xué)特性及近年來(lái)BSP 與惡性腫瘤的相關(guān)性研究。BSP 主要是與αvβ3、MMP-2、TGF-β、補(bǔ)體因子H 等相互識(shí)別作用，在腫瘤細(xì)胞黏附、基質(zhì)降解、增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸和血管生成中發(fā)揮積極的作用，直接或間接介導(dǎo)惡性腫瘤的發(fā)展，IBSP可能作為轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)相關(guān)基因，說(shuō)明BSP 可能作為惡性腫瘤診斷、治療和預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物。腫瘤標(biāo)志物是腫瘤輔助診斷及靶向治療的重要手段，惡性腫瘤具有不同的遺傳和表型特征，目前，已知的發(fā)生體細(xì)胞變化最主要基因包括TP53、CDKN2A、PTEN、PIK3CA 和RB，驅(qū)動(dòng)著不同的腫瘤進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和耐藥性，靶向治療就是在細(xì)胞及分子水平上研發(fā)的具有強(qiáng)針對(duì)性的治療方式［31］。

BSP 作為新興的分子工具，雖然已經(jīng)有不少的研究證明BSP 在不同的惡性腫瘤發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，但并不全面，比如BSP 在子宮內(nèi)膜癌中的表達(dá)和發(fā)揮的機(jī)制，是否參與子宮內(nèi)膜癌的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，尚未見(jiàn)有相關(guān)的報(bào)道。繼續(xù)更全面、更系統(tǒng)地研究BSP 在不同類型的惡性腫瘤轉(zhuǎn)化、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制，研究BSP 在不同腫瘤分級(jí)或分期中的表達(dá)情況，以及骨微環(huán)境生理學(xué)的改變，可能會(huì)幫助開(kāi)發(fā)更好的惡性腫瘤診斷方法和治療方案。

作者貢獻(xiàn)聲明李振連：撰寫(xiě)論文、查找并整理文獻(xiàn)；康小玲：修改論文；李輝斌、廖燕霞、彭大云：文獻(xiàn)查找及收集；郜紅藝：審校論文