薛 蓮,周建榮
(重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院耳鼻咽喉科 400016)
親環(huán)素家族(cyclophilins,Cyps)最先被認為是環(huán)胞素A(cyclosporine A,CsA)的胞內結合蛋白,是由一組具有肽基脯氨酰順反異構酶活性(peptidyl-prolyl cis-trans isomeras,PPI-ase)的蛋白質所組成,目前,已知人類中有7大類16種親環(huán)素蛋白。親環(huán)素A(cyclophiline A,CypA)是親環(huán)素家族中重要的一員,是最早被發(fā)現(xiàn)的親環(huán)素,也是 Handschumacher在1984年從小牛胸腺中最早被提純的親環(huán)素。CypA在病毒感染、T細胞功能、肌肉分化、免疫抑制等方面起著重要的作用。近年來,大量研究表明,CypA與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著必然的聯(lián)系。本文就CypA在頭頸部腫瘤中作用的相關進展及作用機制作一綜述。
CypA是相對分子質量約為18×103的胞質蛋白質,在原核生物和真核生物中廣泛表達,估計占胞內總蛋白質的0.1%~0.4%。CypA具有親環(huán)素家族的典型特征,其二級結構包含8條反向平行的β折疊片段,2個α螺旋和一些無規(guī)則卷曲;2個α螺旋圍繞在由β折疊構成的桶型結構兩端,成為桶狀疏水性核心[1]。
CypA具有PPIase活性,對于含有脯氨酸的蛋白質空間結構的形成具有催化作用,同時PPIase也起分子伴侶作用。CypA不僅促進蛋白的正確折疊,也參與錯疊蛋白質的修復,如在細胞遇到諸如熱損傷或者紫外線照射等不良刺激時,CypA可參與損傷蛋白的修復[2]。CypA除了在腫瘤的形成過程中有重要作用,同時在人類免疫缺陷病毒、病毒感染、動脈粥樣硬化及類風濕關節(jié)炎等免疫性疾病以及炎癥反應中充當重要的角色。
2.1 CypA與CD147的相互作用 CD147是一種高度糖基化的跨膜糖蛋白,屬免疫球蛋白超家族成員。基質金屬蛋白酶(MMPs)的產生受多種因素的影響,包括細胞外基質金屬蛋白酶誘導物細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子(EMMPRIN)/CD147。CD147表達于多種腫瘤細胞的表面,刺激鄰近成纖維細胞產生MMPs,同時上調內皮細胞缺氧誘導因子-2α(HIF-2α)、血管內皮生長因子(VEGF)和血管內皮生長因子受體-2(VEGFR-2)水平,直接調節(jié)血管新生過程,促進腫瘤浸潤和轉移[3]。Takahashi等[4]通過明膠酶譜分析發(fā)現(xiàn) CypA 刺激EMMPRIN在頭頸部鱗狀細胞癌(HNSCC)細胞株中的表達,進而誘導 MMP-9的上調。并通過3-(4,5-二甲基-2-烴基)-2,5-二苯基溴化染色法發(fā)現(xiàn),CypA誘導的HNSCC細胞增殖,而順鉑誘導的細胞凋亡。同時EMMPRIN的功能阻斷抗體使腫瘤的高侵襲力減弱。這進一步證實了CypA通過與EMMPRIN的相互作用,促進頭頸部腫瘤的形成。
2.2 CypA與抑癌基因、缺氧誘導因子的相互作用 p53和HIF-1α在腫瘤發(fā)生過程中是最重要的調節(jié)因子。腫瘤細胞中p53或HIF-1α控制CypA的正向調節(jié)。他們激活多種與轉錄基因相關的新生血管生成,腫瘤形成、轉移、缺氧環(huán)境適應性及其他的促癌事件。雖然沒有直接證據(jù)證實CypA使p53因子激活或失活,但運用比較氨基酸密碼標記的量蛋白質組學質譜顯示CypA的超表達和p53促使細胞凋亡二者之間存在必然聯(lián)系[5]。抑癌基因p53誘導細胞凋亡,使CypA呈正向調節(jié),激活的p53調節(jié)CypA的轉錄[6]。CypA的PPIase PIN 1與p53的富含脯氨酸結構域(PRD)直接相互作用,CypA的PPI-ase活性使激活的PIN1-p53穩(wěn)定,激活 Bcl-2、Mdm-2等,這些基因與細胞存亡、細胞周期調節(jié)密切相關[7]。同樣可以設想CypA的PPIase活性可能穩(wěn)定抑癌基因p53。CypA可能在HIF-1α與腫瘤發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。缺氧條件下,HIF-1α誘導激活CypA的啟動子包括缺氧反應原件(HRE)。CypA的調節(jié)與兩個重要的轉錄因子p53和 HIF-1α密切相關,這可能給腫瘤發(fā)展過程中了解CypA的功能提供了一個新思路。
3.1 CypA與喉癌 馮明亮等[8]應用免疫組織化學染色技術對41例LSCC組織及配對癌旁正常組織石蠟標本進行CypA和鈣粒蛋白-8(MRP-8)的檢測,發(fā)現(xiàn)CypA在LSCC及喉部正常組織中的表達差異有顯著性,在腫瘤組織中超標達,其強陽性及中度陽性表達例數(shù)較正常組織高。然而CypA的表達與患者年齡、性別、病理分化程度及頸淋巴結轉移無明顯相關性。MRP-8在在LSCC中的表達低于喉部正常組織,且隨著癌組織分化程度的降低而下降。
3.2 CypA與口腔癌 Huang等[9-10]應用免疫組織化學技術研究發(fā)現(xiàn),CypA和過氧化物酶基因(PRDX6)在舌鱗狀上皮癌黏膜組織中超表達。CypA 和 CD147的增加與 HIF-1α、VEGF-A和 VEGF-C的表達有關。在 CypA、CD147、HIF-1α和VEGF-C超表達的患者整體存活情況較差(P<0.05)。因此,CypA及PRDX6的表達可能與腫瘤形成息息相關,并可能對舌鱗狀上皮癌的預后有預測價值,同時可能成為其潛在的治療靶點。
3.3 CypA與食管癌 Qi等[11]在蛋白質組學研究中發(fā)現(xiàn),食管鱗狀上皮癌中CypA超表達。這可能與食管癌的發(fā)生、發(fā)展、轉移、侵襲等有關。
3.4 CypA與腦膠質細胞瘤 Amanda等[12]在兒童彌漫內在腦橋膠質瘤(DIPG)的研究中,應用質譜法及Sequest公式對包括患兒腦脊液、血清、尿液、正常組織及其腫瘤腦組織中蛋白質進行鑒定,628種蛋白質被鑒定出來。其中,腦脊液蛋白組學顯示CypA超表達,并通過蛋白印跡分析及免疫組織化學分析得到了證實。在腦脊液免疫組織化學染色的研究中發(fā)現(xiàn),腫瘤特異性表達蛋白質可能與腦干膠質瘤有關。而在臨床中,尿液及血清中物質的檢測更具有操作性,所以,檢測血清及尿液中CypA的表達,可能作為評估治療效果及DIPG復發(fā)的標志物。
3.5 CypA與鼻咽癌 涂永生等[13]在辛伐他汀對鼻咽癌細胞株CNE2細胞增殖和細胞周期的作用的研究中發(fā)現(xiàn),辛伐他汀不僅抑制鼻咽癌細胞株CNE2細胞增殖,同時蛋白免疫印跡顯示CypA蛋白表達受到抑制。這可能為今后在腫瘤藥物治療研究中,直接抑制CypA表達以達到治療目的,提供了一個新思路。
CypA是一種廣泛表達于胞液中的蛋白質,具有PPIases活性。CypA的主要功能是輔助蛋白質的正確折疊。CypA的分子伴侶特性通過保持蛋白的動態(tài)平衡防止細胞受各種刺激的影響,不同種類的刺激如熱、氧化應激或抗癌藥物刺激細胞產生原始應力蛋白。近10年來,在多種頭頸部腫瘤中發(fā)現(xiàn)了CypA的表達,提出了CypA在腫瘤形成、轉移、侵襲等方面的作用,特別是在CypA與細胞凋亡機制、分子信號、主要致癌分子或細胞相關蛋白的相互作用。當然有許多重要問題還沒有得到解決。CypA的正向調控對于癌癥患者的生存是否起著重要的作用,如果CypA水平隨腫瘤分級的增加而提高,并且明確它和惡性腫瘤有相關性,那么CypA可能作為一個潛在的標記物。CypA高表達對腫瘤放化療有影響,對聯(lián)合抗癌治療有指導意義。在腫瘤細胞中,負向調節(jié)或抑制CypA活性為化療藥物的發(fā)展提供了依據(jù)。特異性化學藥物抑制CypA的藥理靶點,通過阻滯細胞周期或細胞凋亡導致某些腫瘤細胞的生長抑制。腫瘤細胞可能對CypA的細胞保護功能有過度的依耐性,而使某些腫瘤成為特異化學藥抑制劑的靶點而正常的細胞不受影響。已有的研究結果提示,在一些腫瘤尤其在肺癌、胰腺癌中,以CypA為靶點的抑制藥物治療有望改善患者的預后。那么在以后對頭頸部腫瘤的診斷、治療中,對CypA也可以提出了一個藥物發(fā)展的新要求。
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