Cathepsin D與惡性腫瘤的關系

王亞飛 綜述，程愛蘭 審校

(南華大學腫瘤研究所，湖南 衡陽421001)

侵襲、轉移是惡性腫瘤患者死亡的主要原因。腫瘤侵襲、轉移的一個必要條件為腫瘤細胞侵犯并穿過基底膜及細胞外基質所組成的屏障。組織蛋白酶D(Cathepsin D)是一種天冬氨酸溶酶體蛋白水解酶，活化的Cathepsin D 催化降解基底膜和細胞外基質，以利于腫瘤細胞移動并穿過細胞外基質和血管壁進入血液循環(huán)，在腫瘤的侵襲、轉移中發(fā)揮重要作用。目前有關Cathepsin D 在腫瘤轉移中的研究不斷深入，本文就Cathepsin D 與多種惡性腫瘤侵襲、轉移之間的研究進展進行綜述。

1 Cathepsin D 概述

Cathepsins 是一類腫瘤侵襲、轉移相關的酶。根據(jù)活化氨基酸部位不同分為半胱氨酸(B、C、H、F、K、L、O、S、V 和W)天冬氨酸(D 和E)和絲氨酸(G)［1］。Cathepsin D 是Cathepsins 家族中的一員，最初以相對分子質量為52 000的天冬氨酸蛋白酶原的形式合成于粗面內(nèi)質網(wǎng)，然后迅速被轉移到核內(nèi)體，形成具有活性的相對分子質量為48 000 的單鏈中間產(chǎn)物，最后在酸性的溶酶體內(nèi)完全活化，形成包括相對分子質量為34 000 重鏈和相對分子質量為14 000 輕鏈的有催化活性的蛋白［2］。Cathepsin D 主要表達于血管內(nèi)皮細胞和纖維母細胞，是一種具有多種功能的蛋白水解酶，參與調(diào)節(jié)細胞凋亡、細胞增殖、細胞基質退化和血管生成等［3］，可以直接或通過激活其他蛋白水解酶，如Cathepsin B、H 和L，間接降解細胞外基質［4］。

2 Cathepsin D 在惡性腫瘤組織中的表達

2.1 Cathepsin D 與鼻咽癌 研究［5］發(fā)現(xiàn)，Cathepsin D 在高轉移鼻咽癌5-8F 細胞系高表達，低轉移鼻咽癌6-10B 細胞系中低表達，通過慢病毒介導shRNA 抑制Cathepsin D 表達，可明顯減弱鼻咽癌5-8F 細胞系的侵襲能力。2008年Cheng 等［6］應用激光捕獲顯微切割結合蛋白質組學技術篩選鼻咽癌和正常鼻咽黏膜上皮組織差異表達蛋白，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 在鼻咽癌組織中表達下調(diào)。在后續(xù)的研究中，程愛蘭等［7］用免疫組化S-P 法發(fā)現(xiàn)鼻咽癌分化越低，Cathepsin D 下調(diào)越明顯，伴有淋巴結轉移鼻咽癌組織中的表達高于無淋巴結轉移鼻咽癌組織。Liu 等［8］為探討NESG1 在鼻咽癌中發(fā)揮抑制作用的機制，用蛋白質組學方法，鑒定出26 種NESG1 調(diào)節(jié)表達異常蛋白，其中包括Cathepsin D。NESG1 又名CCDC19，是作者課題組前期克隆合成的鼻咽癌潛在抑制基因，NESG1 低表達促進鼻咽癌侵襲、轉移。NESG1 調(diào)節(jié)Cathepsin D 表達下調(diào)，認為NESG1 可能通過下調(diào)Cathepsin D 發(fā)揮抑癌作用。以上研究表明Cathepsin D 的異常表達與鼻咽癌的侵襲、轉移有關。

2.2 Cathepsin D 與乳腺癌 Cathepsin D 在乳腺癌細胞中高表達、高分泌，是乳腺癌不良預后的分子標志物［9］。乳腺癌過表達Cathepsin D 增強轉移潛能，預后差［10］。Jacobson-Raber 等［11］通過免疫組化S-P 法研究分子標志物Cathepsin D、Ki-67 與E-cadherin 在早期乳腺癌中的預后價值，發(fā)現(xiàn)E-cadherin 和Cathepsin D 聯(lián)合檢測預后比三者聯(lián)合檢測準確率高，E-cadherin 和Cathepsin D 沒有單獨預測預后的價值，聯(lián)合過表達Cathepsin D 和低表達E-cadherin 為乳腺癌治療提供幫助。Dian 等［12］用免疫組化染色檢測早期乳腺癌組織、復發(fā)和轉移組織中Cathepsin D 的表達情況，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 均表達上調(diào)，上調(diào)程度相近，認為可能是樣本量不夠大，需要加大樣本量。

2.3 Cathepsin D 與胰腺導管腺癌 胰腺導管腺癌占胰腺癌中的95%。Park 等［13］用大量臨床樣本評估胰腺導管腺癌組織中多種分子標志物的表達，結果發(fā)現(xiàn)，Cathepsin D、基質金屬蛋白酶-7 在胰腺導管腺癌組織中顯著上調(diào)，聯(lián)合CA19-9、Cathepsin D、基質金屬蛋白酶-7 診斷胰腺導管腺癌的敏感性為88%，CA19-9單獨檢測敏感性為74%。這說明Cathepsin D 與多種腫瘤標志物聯(lián)合檢測可提高疾病診斷的敏感性。

2.4 Cathepsin D 與神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤 rab27A 與Cathepsin D 共同表達于溶酶體內(nèi)，rab27A 參與溶酶體內(nèi)物質轉運和分泌。Liu 等［14］發(fā)現(xiàn)通過RNAi 將rab27A轉染膠質瘤細胞后，抑制溶酶體分泌Cathepsin D，神經(jīng)膠質瘤細胞的侵襲受抑制，認為抑制蛋白酶從腫瘤細胞溶酶體胞吐，為治療惡性腫瘤的有效手段。Pigac等［15］通過用免疫組化染色對65 例神經(jīng)上皮腫瘤研究發(fā)現(xiàn)，間質細胞表達Cathepsin D 的陽性率與生存率相關，間質細胞中高表達Cathepsin D，腫瘤分級高，指出Cathepsin D 可能是人膠質瘤進展的獨立預后因子，推測惡性腫瘤細胞不僅產(chǎn)生和分泌多種蛋白分解酶，還刺激宿主細胞產(chǎn)生Cathepsin D。

2.5 Cathepsin D 與肺腺癌 前期研究［16］發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 表達在肺腺癌組織中顯著升高。Mimae等［17］在后續(xù)研究中對150 例肺腺癌組織做免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 表達陽性的腫瘤比Cathepsin D表達陰性的腫瘤分化差，單變量分析提示Cathepsin D陽性肺腺癌預后差，Cathepsin D 表達越強，惡性程度越高，分化越差，認為Cathepsin D 的表達可能與肺腺癌的預后有關，在鱗狀上皮為主的侵襲性腺癌組織中無Cathepsin D 表達。另有研究［18］表明，預后不良的肺腺癌中，Cathepsin D 在腫瘤間質細胞中表達陽性，在腫瘤實質細胞中無表達。

2.6 Cathepsin D 與前列腺癌 Pruitt 等［19］應用免疫組化染色、Western blot 和組織重組技術，發(fā)現(xiàn)正常前列腺間質組織中低表達Cathepsin D，在前列腺癌間質細胞中表達明顯上調(diào)，并且誘發(fā)臨近上皮細胞惡變，提示Cathepsin D 是促前列腺癌變的腫瘤間質細胞相關調(diào)節(jié)蛋白，Cathepsin D 可能作為旁分泌調(diào)節(jié)因子促進前列腺癌變。亦有研究［20］報道Cathepsin D 在人前列腺癌間質細胞中表達陽性是患者生存時間短、易復發(fā)的原因。

2.7 Cathepsin D 與漿液性卵巢癌 Chai 等［21］應用免疫組化技術檢測49 例漿液性卵巢癌、50 例良性漿液性卵巢腫瘤組織中Cathepsin D 的表達，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 在卵巢癌組織中的表達水平明顯高于良性卵巢腫瘤，高表達Cathepsin D 患者生存時間長，預后好，可能是由于惡性腫瘤細胞增多、細胞分化差時，蛋白酶活性喪失。Cathepsin D 在細胞分化中起重要作用，細胞增殖快，則對化療敏感，因此，漿液性卵巢癌上皮細胞中高表達Cathepsin D 時預后好。同時發(fā)現(xiàn)，上皮細胞表達Cathepsin D 與間質細胞表達Cathepsin D相關，免疫組化染色發(fā)現(xiàn)上皮細胞不表達Cathepsin D，但間質細胞表達Cathepsin D。

2.8 Cathepsin D 與結直腸癌 Chu 等［22］用蛋白質組學結合質譜鑒定PRL-3 促結腸癌轉移的相關蛋白，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 在高轉移Lovo-PRL-3 細胞中下調(diào)。Kirana 等［23］的研究得出相反的結論，其在研究中發(fā)現(xiàn)，Cathepsin D 在轉移癌組織中表達明顯高于原發(fā)腫瘤，Cathepsin D 在原發(fā)腫瘤晚期的患者高表達，轉移組織中Cathepsin D 高表達。這可能與研究方法、實驗條件有關。Theodoropoulos 等［24］報道，在60 例結直腸癌患者中，Cathepsin D 在腫瘤間質細胞表達陽性，在腫瘤實質細胞表達陰性，預后不良，提示Cathepsin D在間質細胞表達陽性可能是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要標志。

2.9 Cathepsin D 與胃癌 Cho 等［25］用Western blot分析發(fā)現(xiàn)，Cathepsin D 在胃癌組織中表達下調(diào)，進一步進行Loss-of-function 分析法結合siRNA 抑制候選基因，發(fā)現(xiàn)Cathepsin D 在胃癌細胞中參與對順鉑的藥物抵抗。

3 結語

Cathepsin D 在不同的惡性腫瘤組織中表達水平不同，可能與蛋白酶表達的組織特異性有關。Cathepsin D 在多種惡性腫瘤間質細胞中表達，將研究重心由腫瘤上皮細胞轉移到腫瘤微環(huán)境也許可以為Cathepsin D 在惡性腫瘤中的研究提供新的方向?，F(xiàn)在已經(jīng)明確Cathepsin D 在多種惡性腫瘤的侵襲、轉移中發(fā)揮重要作用，但是具體的作用機制還有待于進一步研究，相信隨著研究的深入，Cathepsin D 必將為人類所徹底了解，為預防和治療腫瘤的侵襲、轉移提供新的思路。

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