王鳳記 王慶寶
(山東省寄生蟲(chóng)病防治研究所,山東 濟(jì)寧 272033)
組織因子途徑抑制物-2(tissue factor pathway inhibitor-2,TFPI-2)也稱(chēng)胎盤(pán)蛋白-5,又稱(chēng)為基質(zhì)相關(guān)性絲氨酸蛋白酶抑制劑,它是絲氨酸蛋白酶抑制物超家族成員之一,含有kunitz型結(jié)構(gòu)域,是一種蛋白酶抑制劑。最初由Jandial和Horne在雙胞胎妊娠者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)這種蛋白,對(duì)其進(jìn)行研究并命名為胎盤(pán)蛋白-5。研究發(fā)現(xiàn),胎盤(pán)蛋白-5氨基酸順序與人組織因子途徑抑制物高度同源,且兩者性質(zhì)相似,又將其命名為組織因子途徑抑制物-2。人類(lèi)的TFPI-2蛋白質(zhì)序列最初由Spercher研究后公布,但TFPI-2的立體結(jié)構(gòu)仍不清楚,還需進(jìn)一步的研究?,F(xiàn)就近年來(lái)關(guān)于TFPI-2與消化道惡性腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展分述如下。
成熟TFPI-2分子有213個(gè)氨基酸組成,由5個(gè)部分構(gòu)成,含有一個(gè)富含堿性氨基酸的C端和一個(gè)富含酸性氨基酸的N端,還包括3個(gè)相連的Kunitz結(jié)構(gòu)域[1],并且每個(gè)結(jié)構(gòu)域中含有3對(duì)二硫鍵。其中,第1個(gè)結(jié)構(gòu)域與TFPI-1的同源性高達(dá)45%。但第3個(gè)結(jié)構(gòu)域與TFPI-1相似性最高,為53% ;還知第2結(jié)構(gòu)域的同源性為35%。TFPI-2對(duì)蛋白水解酶的抑制作用通過(guò)Kunitz結(jié)構(gòu)域?qū)崿F(xiàn)的,主要是由于第1個(gè)結(jié)構(gòu)域能與Pl殘端與蛋白水解酶的蛋白袋結(jié)構(gòu)結(jié)合。第1個(gè)結(jié)構(gòu)域的三維立體結(jié)構(gòu)呈Kuntiz蛋白酶抑制劑折疊結(jié)構(gòu),它含有Arg20到Phe33雙帶β-sheet,也包括Trp48到Ala54的α-螺旋結(jié)構(gòu)。核心區(qū)域具有高度的保守性,由3對(duì)二硫鍵與一定的二級(jí)結(jié)構(gòu)組成。在Leu19至Tyr33的結(jié)合環(huán)中,第1個(gè)結(jié)構(gòu)域與纖維蛋白酶的活性位點(diǎn)有關(guān)。第1個(gè)結(jié)構(gòu)域,在接近纖維蛋白酶活性位點(diǎn)的P1殘基最重要。由于第1個(gè)結(jié)構(gòu)域纖維蛋白酶復(fù)合物多了2個(gè)氫鍵,因此兩者更加牢固的結(jié)合。由于TPFI-2與惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān),這一點(diǎn)將有助于為臨床尋找抑制腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的藥物。
人類(lèi)的多種細(xì)胞表達(dá)并分泌TFPI-2,已知上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞含有TFPI-2。還發(fā)現(xiàn)人體包皮內(nèi)的成纖維膠原、新生角質(zhì)化細(xì)胞生成TFPI-2,臍靜脈、新生表皮微血管的內(nèi)皮細(xì)胞也有表達(dá)。在健康人體循環(huán)血液中TPFI-2含量非常低,健康男性血液中為0.19~0.75μɡ/L,均值是0.43μɡ/L;非妊娠女性血液中為0.20~0.90μɡ/L,均值為0.49μɡ/L,其含量與月經(jīng)周期無(wú)關(guān)。妊娠女性體內(nèi),血液中TFPI-2含量明顯升高。在精漿及卵泡液中,也含有少量的TFPI-2。在精漿中,TFPI-2與精子的活性有關(guān);在卵泡液中,TFPI-2參與與卵泡的破裂過(guò)程。另外發(fā)現(xiàn),肝素顯著影響血液中TPFI-2的含量,使用小劑量肝素后,血液中hTFPI-2升高10~40倍,這說(shuō)明TFPI-2可能與內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生結(jié)合,當(dāng)注入肝素時(shí),TFPI-2大量釋放入血[2]。研究還發(fā)現(xiàn),肝素、硫酸軟骨素與精氨酸相互作用影響TFPI-2的定位,已知70~75% TFPI-2與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合,25~30% TFPI-2與細(xì)胞相結(jié)合,在條件培養(yǎng)基中,TFPI-2含量?jī)H僅0~2%。
人類(lèi)的TFPI-2基因位于7q22,長(zhǎng)約7Kb,包括5′非編碼區(qū)、3′非編碼區(qū),還含有結(jié)構(gòu)基因。有的在5′非編碼區(qū),發(fā)現(xiàn)多個(gè)順式作用元件,它們調(diào)控基因表達(dá)。在-312bp到-81bp處,還發(fā)現(xiàn)2個(gè)SP1和3個(gè)AP1潛在結(jié)合位點(diǎn),AP1上調(diào)某些細(xì)胞TFPI-2的表達(dá),在不同的腫瘤細(xì)胞中,SP1調(diào)控TFPI-2表達(dá)量。在人類(lèi)許多惡性腫瘤細(xì)胞中,常常發(fā)現(xiàn)編碼TFPI-2基因的缺失。在膠質(zhì)瘤細(xì)胞、食管癌細(xì)胞、胰腺癌細(xì)胞的研究中,發(fā)現(xiàn)TFPI-2基因表達(dá)沉默同時(shí)伴有啟動(dòng)子區(qū)域異常甲基化。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),TFPI-2基因的CpG島含有核心啟動(dòng)子,位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近,CpG島由富含CpG雙核甘酸序列構(gòu)成,出現(xiàn)CG雙核苷酸數(shù)目大于60%。在幾乎所有類(lèi)型的內(nèi)皮細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)有TFPI-2表達(dá),在皮膚毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中,TFPI-2表達(dá)量最高;凝血酶上調(diào)TFPI-2的表達(dá),TNF-α、PMA、內(nèi)毒素等炎癥因子也有相似的作用。另外,在許多高度惡性的腫瘤細(xì)胞中,TFPI-2的表達(dá)量很低;而在惡性程度低的腫瘤細(xì)胞中,TFPI-2表達(dá)量往往較高。另有研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路,多種誘導(dǎo)因子調(diào)節(jié)TFPI-2的表達(dá)的。
惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程,一般經(jīng)過(guò)癌前期、原位癌及浸潤(rùn)癌三個(gè)階段,經(jīng)過(guò)多步驟完成,由多種基因參與的過(guò)程。根據(jù)Hanahan和Weinberg的理論,正常細(xì)胞發(fā)生癌變時(shí),必須獲得下面六種能力:①細(xì)胞無(wú)限生長(zhǎng)的能力;②細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)自給能力;③細(xì)胞對(duì)外界生長(zhǎng)信號(hào)的調(diào)控不敏感;④細(xì)胞逃避誘導(dǎo)凋亡的能力;⑤細(xì)胞發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的能力;⑥持續(xù)的血管生成能力。
4.1TFPI-2抑制腫瘤的侵襲﹑轉(zhuǎn)移 惡性腫瘤發(fā)生侵襲與轉(zhuǎn)移時(shí),能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜。腫瘤細(xì)胞分泌多種絲氨酸蛋白酶,參與細(xì)胞外基質(zhì)的降解,成為腫瘤細(xì)胞發(fā)生浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移關(guān)鍵點(diǎn)。TFPI-2作為一種廣譜的絲氨酸蛋白酶抑制物,TFPI-2抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的機(jī)制,總結(jié)如下:1)TFPI-2能夠抑制腫瘤新生血管形成,作用機(jī)制包括:①TFPI-2抑制金屬蛋白酶及纖溶物的活性;②TFPI-2對(duì)血管生成因子的負(fù)性調(diào)節(jié)作用。在惡性腦膜瘤、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤、纖維肉瘤等研究中,TFPI-2能夠抑制新生血管的形成,因此TFPI-2能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),降低腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力[3]。2)TFPI-2誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡,研究發(fā)現(xiàn),TFPI-2能夠抑制細(xì)胞增殖,TFPI-2還能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子與細(xì)胞凋亡受體結(jié)合,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。在發(fā)生腫瘤細(xì)胞凋亡時(shí),發(fā)現(xiàn)凋亡蛋白BAX高表達(dá),同時(shí)XIAP、抗凋亡蛋白Bcl-2低表達(dá),發(fā)揮其抗腫瘤效應(yīng)[4,5,6]。3)TFPI-2能夠抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的活性,由多種蛋白聚糖構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì),在細(xì)胞生長(zhǎng)分化中,在細(xì)胞發(fā)生黏附遷移時(shí)均起重要作用;并且其內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,需要生長(zhǎng)因子、蛋白水解酶及其抑制劑間的動(dòng)態(tài)平衡。TFPI-2與基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑結(jié)構(gòu)相似,通過(guò)多價(jià)螯和作用,氨基末端自由氨基上Zn+活化位點(diǎn)可與MMPs及proMMP-2發(fā)生結(jié)合,抑制絲氨酸蛋白酶及基質(zhì)金屬蛋白酶與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合,降低對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的降解作用。可見(jiàn)TFPI-2能夠抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解,在腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移時(shí),發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用[7]。4)在TF-FⅦα復(fù)合物的形成中,TFPI-2起抑制作用。腫瘤組織表達(dá)組織因子,組織因子與FⅦα結(jié)合,形成TF-FⅦα復(fù)合物,使腫瘤患者呈高凝狀態(tài),腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力增加。組織因子途徑抑制劑對(duì)這種效應(yīng)有抑制作用,在TF-FⅦα復(fù)合物介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑中,TFPI-2發(fā)揮重要作用,抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。5)TFPI-2能夠抑制細(xì)胞外周蛋白,TFPI-2結(jié)合補(bǔ)體gC1qR,調(diào)節(jié)蛋白酶、激肽原的活性,在腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移時(shí)發(fā)揮重要作用[8]。關(guān)于TFPI-2的其他生物學(xué)作用,總結(jié)以下:①TFPI-2參與纖維蛋白溶解調(diào)控,TFPI-2能夠調(diào)控多種絲氨酸蛋白酶,參與纖溶與凝聚過(guò)程。纖溶酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶的活性能夠被重組TFPI-2抑制,重組TFPI-2也抑制血漿激肽釋放酶和XIa凝血因子的活性。②TFPI-2能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖,成纖維細(xì)胞、表皮角質(zhì)形成細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞合成并分泌TFPI-2。Choi等[9]用野生型R24Q∕KD1和KD1突變體處理芥子氣類(lèi)似物損傷的皮膚,發(fā)現(xiàn)給予這兩種蛋白后,傷口愈合明顯加快,wt-KD1作用更為明顯。Shibuya等[10]利用蛋白質(zhì)組學(xué)方法,對(duì)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞用TFPI-2處理,前后對(duì)比研究蛋白的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)TFPI-2可上調(diào)MDM2、C-myc和轉(zhuǎn)錄因子E2F3的表達(dá),通過(guò)調(diào)控Rb∕E2F、p53 及有絲分裂原活化蛋白激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,TFPI-2促進(jìn)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞增殖。③TFPI-2保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。已知血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)TFPI-2,在動(dòng)脈粥樣硬化組織中,也發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞表達(dá)TFPI-2,TFPI-2的表達(dá)與基質(zhì)金屬蛋白酶水平有關(guān),在斑塊破裂和基質(zhì)降解區(qū)TFPI-2含量很低;在動(dòng)脈發(fā)生粥樣硬化時(shí),TFPI-2與VIIa凝血因子復(fù)合物結(jié)合,TFPI-2滅活VIIa凝血因子復(fù)合物,降低凝血酶生成,直接抑制纖溶酶,間接抑制MMP,阻斷MMP降解細(xì)胞外基質(zhì)的作用[11,12]。
4.2TFPI-2促進(jìn)腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移 研究發(fā)現(xiàn)TFPI-2對(duì)原癌基因c-fos,癌基因c-myc、mdm-2有誘導(dǎo)作用,TFPI-2影響視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合蛋白的表達(dá)。TFPI-2在血管平滑肌細(xì)胞中,TFPI-2有絲裂原的作用,平滑肌細(xì)胞中DNA合成增加,TFPI-2激活絲裂原蛋白激酶,TFPI-2使平滑肌細(xì)胞中原癌基因c-fos的表達(dá),TFPI-2對(duì)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合蛋白的表達(dá)也有一定的調(diào)節(jié)作用。c-myc影響腫瘤細(xì)胞增殖分化,mdm-2對(duì)抑癌基因p53負(fù)性調(diào)節(jié)作用,它們的表達(dá)影響腫瘤的發(fā)生[13,14]。
4.3TFPI-2與消化道惡性腫瘤 TFPI-2是一種糖蛋白,由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌,是外源性凝血途徑的特異性抑制劑,是人體內(nèi)重要的生理性抗凝物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)TFPI-2在發(fā)揮抗凝作用的同時(shí), 還在腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移過(guò)程中有重要作用,對(duì)傷口愈合、新生血管生成及動(dòng)脈粥樣硬化也有一定的作用。在腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移時(shí),TFPI-2發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。在消化道惡性腫瘤中,其研究進(jìn)展如下。
4.3.1TFPI-2與胰腺癌 胰腺癌是惡性程度很高的腫瘤之一,是發(fā)病率較高的消化道惡性腫瘤。死亡率在因癌死亡病例的第4位,胰腺癌發(fā)病率呈逐年增加的趨勢(shì)。因早期診斷較困難,解剖部位復(fù)雜,手術(shù)切除率低,術(shù)后易復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,預(yù)后較差。Sato等[15]通過(guò)微陣列技術(shù)研究,發(fā)現(xiàn)在正常胰腺組織中,TFPI-2高表達(dá), 在高侵襲性胰腺癌細(xì)胞株中,TFPI-2未表達(dá)。在TFPI-2表達(dá)缺失的胰腺癌細(xì)胞株,發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子區(qū)CpG島發(fā)生甲基化,用佛波醇酯處理后,部分甲基化的胰腺癌細(xì)胞株TFPI-2的表達(dá)增加。在體外實(shí)驗(yàn)時(shí),使TFPI-2的表達(dá)恢復(fù),胰腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)明顯緩慢,胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移能力明顯下降。有人在胰腺癌患者胰液標(biāo)本中,發(fā)現(xiàn)甲基化的TFPI-2基因;而在胰腺良性病變胰液標(biāo)本中,未檢測(cè)到甲基化的TFPI-2基因,與Jiang等[16]的報(bào)道一致。湯志剛也報(bào)告[17],TFPI-2的表達(dá)與胰腺癌組織學(xué)分級(jí)及其臨床分期有關(guān),中、低分化的胰腺癌組織中TFPI-2陽(yáng)性表達(dá)率低于高分化的胰腺癌組織,Ⅲ、Ⅳ期的胰腺癌組織TFPI-2的表達(dá)亦低于Ⅰ、Ⅱ期胰腺癌組織。因此,TFPI-2基因有望對(duì)胰腺癌診斷提供非常重要的科學(xué)依據(jù),將來(lái)對(duì)胰腺癌的分子靶向治療發(fā)揮著重要作用。
4.3.2TFPI-2與肝癌 原發(fā)性肝癌是我國(guó)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,近年來(lái)其發(fā)病率有增高的趨勢(shì),死亡率占腫瘤死亡率的第2位。因惡性程度高,患者早期發(fā)生浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移,手術(shù)易復(fù)發(fā),預(yù)后較差。Neaud等發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)肝臟中的成肌纖維細(xì)胞,能夠合成分泌TFPI-2,TFPI-2增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的侵襲能力,通過(guò)肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子介導(dǎo)HGF/尿激酶/纖維蛋白溶酶途徑,TFPI-2促進(jìn)肝癌細(xì)胞的侵襲。Wong等[18]研究中,用去甲基化藥物5-Aza-dC處理原發(fā)性肝癌細(xì)胞株,可以恢復(fù)TFPI-2表達(dá)。
4.3.2TFPI-2與胃癌及結(jié)直腸癌 胃癌是我國(guó)主要的消化道惡性腫瘤之一,在全球范圍內(nèi)我國(guó)是胃癌死亡率較高的地區(qū)之一。近年來(lái),在世界范圍內(nèi)胃癌的發(fā)病率有逐漸下降的趨勢(shì),而在我國(guó)除局部地區(qū)外,還未發(fā)現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì),我國(guó)胃癌的發(fā)病率及死亡率均明顯高于世界平均水平。因胃癌早期診斷率低,術(shù)后易復(fù)發(fā),預(yù)后也很差。有人采用免疫組織化學(xué)方法,研究胃癌、結(jié)直腸癌中TFPI-2的表達(dá), 發(fā)現(xiàn)顯低于正常黏膜組織,并且隨著腫瘤惡性程度增加,TFPI-2的表達(dá)逐漸降低。在胃癌組織中,浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞增加TNF-α及內(nèi)毒素分泌,上調(diào)TFPI-2的表達(dá),保持細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移起著重要的調(diào)節(jié)作用[19]。Hisashi Takada等[20]也通過(guò)免疫組織化學(xué)與RT-PCR方法,進(jìn)一步證實(shí)了胃癌中TFPI-2的轉(zhuǎn)錄失活與啟動(dòng)子區(qū)CpG島異常甲基化有關(guān)。
4.3.4TFPI-2與食管癌 食管癌是人類(lèi)較常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一,我國(guó)是食管癌高發(fā)國(guó)家之一,死亡率僅次于胃癌。在大多數(shù)食管癌細(xì)胞株中,TFPI-2表達(dá)缺失,研究發(fā)現(xiàn)TFPI-2表達(dá)缺失與CpG島的甲基化有關(guān),用乙酰唑胺與縮酚酸肽處理食管癌細(xì)胞株,解除CpG島的甲基化,TFPI-2的表達(dá)增加。因此TFPI-2表達(dá)水平對(duì)判斷食管癌的預(yù)后可能提供有益的幫助,并且對(duì)食管癌的治療提供新的途徑。
TFPI-2作為絲氨酸蛋白酶抑制劑家族成員之一,參與消化道惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中,成為近年來(lái)分子生物學(xué)研究的新熱點(diǎn)。在消化道惡性腫瘤的研究中,對(duì)于TFPI-2的研究已經(jīng)取得明顯的進(jìn)展,仍需進(jìn)行深入的研究。TFPI-2對(duì)多種消化道惡性腫瘤有抑制效應(yīng),也能增加一些腫瘤的侵襲性?在消化道惡性腫瘤細(xì)胞中,TFPI-2是如何發(fā)生甲基化的?TFPI-2的結(jié)構(gòu)、亞型詳細(xì)情況,TFPI-2是如何分解的?對(duì)于惡性程度較高的消化道腫瘤,可否尋到治療的靶基因?隨著人們對(duì)TFPI-2的深入研究,在消化道惡性腫瘤的臨床診斷﹑治療及預(yù)防中,TFPI-2可能有美好的前景。
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