骨膜蛋白在非小細胞肺癌中作用的研究進展

沈其曉，于化鵬

(南方醫科大學珠江醫院，廣州510280)

·綜述·

骨膜蛋白在非小細胞肺癌中作用的研究進展

沈其曉，于化鵬

(南方醫科大學珠江醫院，廣州510280)

骨膜蛋白是一種細胞外基質蛋白，在組織器官發育和修復過程中起重要作用。在非小細胞肺癌(NSCLC)組織中，骨膜蛋白是由鄰近癌細胞的基質細胞所產生。骨膜蛋白在NSCLC中的作用機制可能是與整合素相互作用，通過激活PI3-K/AKt、AKt/PKB、FAK信號通路來促進上皮間質轉化、血管生成、腫瘤浸潤及轉移，并誘導癌細胞對鉑類化療藥物產生耐藥性。骨膜蛋白可作為NSCLC預后的生物標志物，骨膜蛋白抑制劑或其表達調控序列可能成為NSCLC預防和治療的研究方向之一。

骨膜蛋白；非小細胞肺癌；整合素；上皮間質轉化；細胞凋亡

非小細胞肺癌(NSCLC)是最常見的肺癌類型，腫瘤微環境在其發生發展中起重要作用。腫瘤微環境主要由細胞外基質、化學物質(如細胞因子、蛋白酶等)及細胞成分(腫瘤細胞、成纖維細胞、炎癥細胞、血管及淋巴管內皮細胞等)組成。骨膜蛋白是一種細胞外基質蛋白，可促進腫瘤浸潤及轉移，是NSCLC預后判斷的指標之一?，F就骨膜蛋白在NSCLC中的作用及臨床應用綜述如下。

1 骨膜蛋白的結構

骨膜蛋白最早是從成骨細胞系MC3TC-E1Cdna文庫中克隆出一種骨黏附分子。骨膜蛋白由三部分組成，其N端是界面蛋白質結構域，中間是4個串聯的成束蛋白1結構域，C端是拼接的結構域。EMI結構域(富含半胱氨酸的N端)能夠結合膠原蛋白1和纖維連接蛋白；成束蛋白1結構域能夠結合韌黏素C和骨形態發生蛋白1；C端可進行選擇性剪切，形成5種不同的骨膜蛋白異構體，均具有細胞黏附的功能。

骨膜蛋白是一種獨特的、高度保守的細胞外基質蛋白，其與昆蟲軸突導向蛋白成束蛋白1(FAS1)具有高度同源性[1]，與βigH3、MBP-70及骨膜素樣因子(PLF)等蛋白分子同屬于成束蛋白家族，在細胞黏附和轉移過程中具有重要作用。研究表明，腫瘤微環境中的骨膜蛋白在細胞信號轉導、細胞與細胞之間黏附及轉移過程中具有重要作用[2]。它通過與不同的細胞表面受體尤其是整合素結合，通過各種信號通路促進癌細胞生存、上皮間質轉化、浸潤、誘導血管生成及腫瘤轉移[3]。

2 骨膜蛋白在NSCLC組織中的表達

近年研究報道，骨膜蛋白在不同類型的腫瘤組織中過度表達，如NSCLC、結腸癌、乳腺癌、卵巢癌、頭頸部腫瘤及胰腺癌。NSCLC中骨膜蛋白mRNA相對于正常肺組織表達上調，并且與腺細胞亞群和較高的腫瘤分級有關[4]。Sasaki等[5]報道，NSCLC患者血清骨膜蛋白水平(化學熒光法測定)與正常對照組無統計學差異，但NSCLC患者術后血清骨膜蛋白水平較術前明顯下降；通過原位雜交技術發現，骨膜蛋白基因在鄰近肺鱗癌細胞周圍的基質細胞中高度表達，而在腫瘤細胞中無表達，表明骨膜蛋白是由鄰近癌細胞的基質細胞產生而并非腫瘤細胞本身產生的。Morra等[4]發現，間質細胞離腫瘤細胞越近，其骨膜蛋白表達越高，提示骨膜蛋白參與了腫瘤的浸潤過程。

3 骨膜蛋白在NSCLC中的作用機制

3.1 骨膜蛋白與整合素的相互作用 轉化生長因子β(TGF-β)和骨形態發生蛋白2(BMP-2)能誘導骨膜蛋白表達增加。由于TGF-β能促進上皮間質轉化和腫瘤轉移，骨膜蛋白可能作為效應器介導某些腫瘤細胞中TGF-β的促腫瘤轉移活性。在NSCLC的發生發展過程中，骨膜蛋白可能通過與整合素相互作用，激活一系列信號通路，從而獲得上皮間質轉化、血管生成、耐缺氧凋亡等腫瘤生物特性。

整合素與特定細胞外基質蛋白相互作用刺激細胞生存，包括MAP激酶級聯中的細胞外信號調節激酶1和2(ERK1/2)及磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)[6]。研究證實，磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3-K/AKt)是細胞生存和增殖的重要信號通路[7]。AKt作為細胞外和細胞內信號轉導的主節點，是由PI3-K正調控。無論是在正常細胞還是腫瘤細胞中，AKt在細胞生長、運動及生存中都起著至關重要的作用。PI3-K/AKt通路在腫瘤發生過程中促進上皮間質化和血管生成。人類惡性腫瘤信號通路的改變最常發生在PI3-K/AKt通路。在結直腸癌中，骨膜蛋白與整合素作用激活PI3-K/AKt通路來促進癌細胞生存，并誘導癌細胞對5-氟尿嘧啶(5-FU)產生耐藥性[8]。通過激活PI3-K/AKt通路，TGF-α和bFGF可上調骨膜蛋白表達，促進A549肺癌細胞株在缺氧環境中的生存[9]。

3.2 骨膜蛋白促進上皮間質轉化 上皮間質轉化是一種重要的形態轉化過程，不僅在胚胎發育過程中起重要作用，而且促進早期腫瘤轉化為侵襲性惡性腫瘤。上皮間質轉化的分子機制涉及多種蛋白分子的表達、分布和(或)功能異常，包括骨膜蛋白、波形蛋白、整合素、基質金屬蛋白及鈣黏蛋白。骨膜蛋白被認為是通過靶向串擾表皮生長因子受體(EGFR)及細胞膜上的整合素，持續激活蛋白激酶信號通路(AKt/PKB通路)和整合素信號通路(FAK通路)來促進腫瘤細胞上皮間質轉化過程[10]。Hu等[11]研究認為，骨膜蛋白是前列腺癌細胞由TGF-β誘導上皮間質轉化過程中的重要介質。整合素連接激酶(ILK)是一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，當骨膜蛋白激活ILK后，它能直接使AKt磷酸化從而激活AKt信號通路，促進EMT過程[12, 13]。在肝細胞癌中，ILK激活AKt信號通路，不僅促進上皮間質化過程，還誘導肝癌細胞抗輻射性和耐藥性的產生[14]。通過沉默ILK基因表達，發現AKt磷酸化減少，并能抑制甲狀腺癌細胞轉移[15]。此外，骨膜蛋白也能通過激活AKt信號通路誘導顱咽管瘤細胞的上皮間質化過程[16]。因此，骨膜蛋白可以通過激活AKt信號通路促進上皮間質化，并增強腫瘤細胞的生物活性。

3.3 骨膜蛋白抑制NSCLC缺氧凋亡 研究表明，在缺氧環境中，低氧誘導因子1(HIF-1)直接激活一系列參與腫瘤重要生物學特征的基因[17]。TGF-β作為低氧誘導因子之一，可上調成骨母細胞骨膜蛋白表達。NSCLC中骨膜蛋白在低氧環境中表達上調，主要是由缺氧誘導基因TGF-α和bFGF通過RTK/PI3-K通路激活，并進一步作為第二輪信號引發刺激AKt/PKB通路，從而促進腫瘤生長和抑制癌細胞凋亡[9]。因此，骨膜蛋白激活的信號通路能夠抑制缺氧作用引起的細胞凋亡。

4 骨膜蛋白對NSCLC預后的判斷價值

Takanami等[18]通過免疫組織化學法測定NSCLC中骨膜蛋白的表達，發現高水平骨膜蛋白患者腫瘤進展快且預后差。Sasaki等[5]通過Cox比例風險回歸模型發現，腫瘤分期和血清骨膜蛋白水平是NSCLC的獨立預后因素；并發現NSCLC合并骨轉移患者與無骨轉移患者的骨膜蛋白表達水平無統計學差異，其原因在于肺癌合并骨轉移是以骨溶解為主，因此骨膜蛋白水平不受腫瘤是否骨轉移影響。Wu等[19]發現，骨膜蛋白在NSCLC中由尼古丁基因調控，通過沉默尼古丁基因抑制骨膜蛋白表達,發現能夠減少細胞增殖、增加對鉑類化療藥物敏感性和抑制腫瘤浸潤。Ryner等[20]研究認為，骨膜蛋白基因、賴氨酰氧化酶基因、成纖維細胞激活蛋白基因是癌周組織中3種主要的上調基因，它們與臨床中化療藥物耐藥性的產生有關。Hu等[21]建立對鉑類耐藥的A549細胞系模型，發現骨膜蛋白通過激活STAT3及AKt信號通路、上調存活素來誘導癌細胞對鉑類化療藥物的耐藥。上述研究表明，骨膜蛋白可作為NSCLC預后的生物標志，高表達骨膜蛋白患者預后差，并且可通過一系列信號通路誘導癌細胞對鉑類藥物產生耐藥性。

5 骨膜蛋白的應用前景

根據骨膜蛋白在NSCLC中的作用機制，骨膜蛋白抑制劑或其表達調控序列可能作為NSCLC預防和治療的研究方向之一。第一，研究一個可以阻斷骨膜蛋白和其受體整合素之間相互作用的分子：骨膜蛋白主要通過FAS1-2結構域與整合素ανβ3、ανβ5相互作用而產生一系列生物效應。Orecchia等[22]應用雜交瘤技術生產針對骨膜蛋白FAS1-2結構的單克隆抗體(OC-20)，在體內實驗中發現OC-20能抑制腫瘤生長和血管生成；Michaylira等[23]在乳腺癌多瘤病毒T抗原的小鼠模型中發現，骨膜蛋白在原發腫瘤部位及肺轉移部位表達上調，無骨膜表達的實驗組與野生型對照組相比，肺轉移灶數量明顯減少，并且通過使用骨膜蛋白單克隆抗體發現腫瘤干細胞轉移能力下降；Zhu等[24]在有骨膜蛋白表達的卵巢癌小鼠模型中使用特定抗骨膜蛋白單克隆抗體(MZ-1)，發現MZ-1能夠抑制癌細胞的增殖、浸潤及轉移。第二，研究能夠下調骨膜蛋白表達的分子：Wu等[19]通過siRNA沉默A549細胞株的骨膜蛋白基因，發現能夠減少腫瘤細胞的增殖、轉移，并能增加鉑類化療藥物的敏感性；Sung等[25]發現，骨膜蛋白通過激活AKt通路來增強卵巢癌細胞對鉑類化療藥物的敏感性，并使用AKt拮抗劑證實能增加多種卵巢癌細胞株的化療敏感性。迄今為止，骨膜蛋白單克隆抗體及下調骨膜蛋白的干擾RNA技術在NSCLC中的相關應用研究較少，需要更多實驗來證明其有效性。

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