王居鵬綜述，任麗審校

（1.天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院檢驗科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心；天津市“腫瘤防治”重點實驗室；天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津 300060；2天津中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院檢驗科，天津 300250）

角蛋白（keratin）也被稱為細胞角蛋白（cytokeratin，CK），是上皮細胞的中間絲（intermediate filament，IF）形成蛋白，在上皮細胞和內皮細胞中表達。作為細胞骨架蛋白，角蛋白可維持細胞和組織結構的完整性，保護上皮細胞免受機械和非機械應激源的傷害[1]。此外，它還參與調控細胞信號轉導，影響細胞周期及調控細胞相關蛋白的合成，與細胞的分裂、運動、分化、凋亡等過程相關，其異常表達可導致相應惡性腫瘤的發(fā)生。角蛋白18（keratin 18，K18）是構成細胞中間絲蛋白的主要成分之一，在大多數(shù)器官的正常上皮細胞中表達，但在正常鱗狀上皮中不表達。研究表明，在115種腫瘤類型中至少有90種（78.3%）偶見K18陽性；37種（31.9%）常見K18陽性，包括肺腺癌、前列腺癌、結腸癌、胰腺癌以及卵巢癌等[2]。本文現(xiàn)就K18的結構、分布、功能及其在腫瘤診療的作用作一綜述。

1 K18的結構和分布

哺乳動物共有54種角蛋白，包括28種Ⅰ型角蛋白和26種Ⅱ型角蛋白。Ⅰ型角蛋白相對分子質量小，呈酸性，除了K18，所有Ⅰ型角蛋白的基因均被定位在染色體17q；而Ⅱ型角蛋白相對分子質量較大，呈堿性，其基因被定位在染色體12q[3]。一般來說，大多數(shù)的Ⅰ型角蛋白會和一個特定的Ⅱ型角蛋白以細胞類型或組織特異性的方式形成不同的異源二聚體。所有的角蛋白都由一個長約310～315殘基的α-螺旋中央結構域（被稱為“桿”）和位于N末端和C末端大小不一、高度可變的非螺旋結構域（分別稱為“頭”和“尾”）組成[4]，其分子大小、等電點、免疫原性的不同與末端結構域的大小不同相關。K18屬于Ⅰ型酸性角蛋白，由位于染色體12q13.13的基因編碼，mRNA長度1 407 bp，含8個外顯子，可編碼430個氨基酸，相對分子量為48 058。

K18和其絲狀配偶體-角蛋白8（K8）是最常見的中間絲家族成員，兩者是胚胎發(fā)育過程中表達的第一對蛋白。K18和K8主要表達于單層上皮組織，如胃腸道、乳腺、肺等[5]，而成人肝細胞，只表達K18和K8[3]。

2 K18的功能

K18是構成細胞骨架的結構蛋白，對組織的完整性起著至關重要的作用，同時可調節(jié)細胞分裂、遷移、分化和凋亡。

2.1 調節(jié)細胞有絲分裂 細胞周期階段之間的單向過渡受可逆磷酸化和蛋白質水解控制，在細胞進入、通過、退出有絲分裂的過程中，可發(fā)生超過32 000次蛋白磷酸化/脫磷酸化[6]。角蛋白的磷酸化發(fā)生在它們的N端結構域和C端結構域，這兩個位置最具異質性，也最可能影響組織特定功能。Ser-52和Ser-33是K18的兩個主要磷酸化位點。中心粒復制是細胞有絲分裂過程中的重要過程，S期中心粒復制開始，G2期中心粒成熟，有絲分裂期中心粒分離，在有絲分裂結束時，子代中心粒與原中心粒脫離。磷酸化的Ser-52以細胞周期依賴性的方式聚集在原中心粒的近端，在細胞周期的S期和G2/M期動態(tài)增加，在保持原-子代中心粒的緊密結合中發(fā)揮關鍵作用[7]。研究表明，Ser-33磷酸化調控K18與14-3-3蛋白的結合，可能部分調節(jié)肝細胞有絲分裂進程，與有絲分裂期間14-3-3蛋白的核再分布有關，過表達Ser-33小鼠的肝部分切除不影響肝臟再生，但可導致有絲分裂停止，出現(xiàn)異常的有絲分裂[8]。

2.2 調節(jié)細胞遷移Ser-29、Ser-30和Ser-48是K18上的糖基化位點，它們和K18的磷酸化位點Ser-52和Ser-33可增加K18的溶解度，并調節(jié)其穩(wěn)定性和纖維組成。Kakade等[9]研究發(fā)現(xiàn)，Ser-30糖基化修飾促進Ser-33的磷酸化，以此可調節(jié)K18的功能，影響細胞遷移過程。Yusuke等[10]的研究中，可通過敲除細胞中K18基因來增加細胞的集體遷移速度。Wang等[11]研究提示，K18是微管蛋白的上游信號，微管蛋白聚集會抑制細胞轉移，siRNA敲除k18基因可抑制微管蛋白的表達，增加癌細胞的轉移。

2.3 調節(jié)細胞凋亡和細胞死亡 血液循環(huán)中K18片段的含量與上皮細胞的凋亡、自噬、壞死、死亡形式相關。細胞凋亡過程中，K18被活化的半胱天冬酶3、7和9裂解產生一個含有特異的Asp396新抗原表位的片段，被稱為M30片段[12]，是細胞凋亡的標志物。而細胞死亡時，不會發(fā)生這種改變。細胞壞死時，釋放的完整K18蛋白或新表位蛋白片段稱為M65，是細胞壞死的標志物?？梢酝ㄟ^死亡腫瘤細胞釋放的K18的分子形式來判斷細胞死亡的類型（細胞凋亡或是壞死），通過檢測M30和M65的含量，估計凋亡和壞死細胞死亡的相對數(shù)量[13]。Vatsalya等[14]研究證實，與谷草轉氨酶（AST）、谷丙轉氨酶（ALT）和AST：ALT比值相比，血清K18水平與肝細胞死亡數(shù)量和肝臟疾病嚴重程度之間的相關性更強。死亡受體（death receptor，DRs）5是一種細胞表面受體，可介導腫瘤壞死相關的凋亡信號，Bozza等[15]的研究表明，K8/K18可負向調控DR5蛋白的穩(wěn)定性和表達，從而限制腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）誘導的細胞凋亡。

3 K18在腫瘤診療的研究應用

3.1 診斷和鑒別腫瘤K18通常在單層腺上皮及假復層上皮中表達，可用于診斷來源于單層腺上皮、間皮、移行上皮的腫瘤，目前也在一些鱗狀細胞癌中發(fā)現(xiàn)K18的高表達。目前，K18已在多個系統(tǒng)的腫瘤中作為診斷性標志物得到應用，能夠有效幫助診斷、鑒別惡性腫瘤和良性腫瘤。

3.1.1 消化系統(tǒng)腫瘤 消化系統(tǒng)包括消化管和消化腺，消化管連接多種消化器官，均有發(fā)生腫瘤的可能。研究報道，原發(fā)性胃癌患者血清K18水平顯著高于正常健康體檢者，K18水平能夠作為胃癌的診斷性標志物[16]。Chen等[17]分析450例胃腺癌組織樣本中K18的表達水平，也發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中K18的表達水平顯著升高。宋麗娜等[18]研究顯示，K18在大腸癌組織的表達量高于癌旁組織，且主要表達在細胞質。Kilic-Baygutalp等[19]發(fā)現(xiàn)，晚期食管鱗狀細胞癌組血清K18水平顯著高于健康對照組。

大多數(shù)肝細胞癌發(fā)生在慢性肝病的環(huán)境中，如肝炎病毒感染或酗酒導致肝硬化和肝臟受損的患者中[20]。K18在肝細胞癌中過表達，可通過蛋白激酶B（Akt）、Raf等信號蛋白以及應激活化蛋白激酶，改變細胞增殖和遷移信號通路，參與調控肝細胞癌的發(fā)展，被認為是肝細胞癌的腫瘤標志物。Elalfy等[21]的研究中，肝癌患者M30水平顯著高于健康受試者或肝硬化代償患者。人類肝細胞癌株可分為兩種基因表達亞型S1和S2型，Golob-Schwarzl等[22]的研究中，K8/K18比值較高的肝細胞癌細胞株在S1型中更常見，S1型腫瘤具有TGF-β/WNT和核β-CATENIN激活，上皮-間充質轉化（epithelial–mesenchymal transition，EMT）的分子特征，術后早期腫瘤復發(fā)率高。

3.1.2 呼吸系統(tǒng)腫瘤K18在肺腺癌、腺鱗癌、小細胞癌及大細胞癌中均有較高的陽性表達率，在鱗癌中無陽性表達。Zhang等[23]在101/129例（78.3%）肺癌患者檢測到K18的高表達，主要表達在癌細胞胞漿中。K18的表達與非小細胞肺癌臨床分期、淋巴結轉移、病理陽性淋巴結數(shù)及復發(fā)轉移顯著相關，可作為非小細胞肺癌的組織病理學診斷標志物，且是非小細胞肺癌進展和預后的潛在預測因子。王鈞[24]的研究也證實，在非小細胞肺癌中K18呈高表達，其表達水平與疾病總生存期和疾病無進展生存期相關。Nagashio等[25]報道，K18在肺大細胞神經內分泌癌中的表達高于小細胞肺癌，可作為鑒別兩種癌癥的診斷指標。

3.1.3 生殖、泌尿系統(tǒng)腫瘤 乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，在原發(fā)性乳腺癌中，與基礎亞型和正常 亞 型 相 比，K8/K18基 因 在LumA、LumB和HER2+腫瘤中表達顯著升高[24]。張青等[26]通過慢病毒介導K18基因沉默，可時間依賴性地抑制人乳腺癌BT549細胞的生長增殖，可促進乳腺癌細胞的凋亡。卵巢癌也是女性常見的惡性腫瘤，72例卵巢漿液性癌組織中K18的陽性表達率達100%，K18表達水平低者易出現(xiàn)淋巴結轉移，在一定程度上提示了患者預后不良[27]。

宋繼文等[28]報道膀胱移行細胞癌患者尿中K18水平明顯高于非移行細胞腫瘤和泌尿系良性疾病患者，K18可作為膀胱移行細胞癌術前鑒別判斷良惡性腫瘤的重要標志物。鄭睿等[29]對肌層浸潤性膀胱癌與非肌層浸潤性膀胱癌比較發(fā)現(xiàn)，隨著肌層浸潤性膀胱癌進展，K18的表達水平逐漸增高。Nanou等[30]的研究中，有循環(huán)腫瘤細胞存在的去勢難治性前列腺癌患者的血漿K18水平要高于健康人。3.1.4其他腫瘤Sproll等[31]通過檢測來自頭頸部鱗狀細胞癌的播散性腫瘤細胞的基因組改變分析腫瘤細胞的淋巴和血液播散途徑，在淋巴和骨髓均發(fā)現(xiàn)K18和上皮細胞黏附分子的染色體畸變。Zhou等[32]研究不同類型皮膚附件腫瘤角蛋白表達水平的差異，K18在鱗狀細胞癌的表達水平要高于基底細胞癌，在汗腺腫瘤的表達水平要高于毛囊腫瘤。

3.2 判斷腫瘤分期和預后 許多研究證實，K18的表達與腫瘤的分期及預后相關。K18表達水平的增加預示著腫瘤分期的提高，預后較差。Wang等[35]發(fā)現(xiàn)，K18在胃癌組織中的表達率（82.5%）明顯高于癌旁組織（35.7%），胃癌患者血清中K18表達增加提示預后不良，K18高表達被確定為影響胃癌患者無病生存期的獨立預后危險因素。Peduk等[34]研究認為，胃癌患者血清K18水平與病理N分期呈正相關。也有研究認為K18可作為判斷胃癌預后和術后復發(fā)的參考指標[16]。Backen等[35]對接受西地尼布進行治療的晚期膽道癌患者的K18進行檢測，K18的增加與患者總生存期較低相關。張超等[36]研究發(fā)現(xiàn)，K18在不同臨床危險度分級的前列腺癌中表達不同，隨著臨床危險度的增加，其表達水平呈現(xiàn)降低的趨勢，可作為評估前列腺癌臨床危險度分級的指標及判斷前列腺癌病情進展到去勢抵抗型前列腺癌階段（castration-resistant pros-tate cancer，CRPC）所需時間的重要參考指標之一。隨著K18表達水平的下調，進展到CRPC的時間縮短。宋繼文等[28]對膀胱移行細胞癌患者術后動態(tài)觀察，治療有效的K18表達水平較治療前明顯下降，而復發(fā)、轉移的患者K18表達水平則上升。

K18在對鱗狀細胞癌分期和預后的作用也已有多項研究報道。Kilic-Baygutalp等[19]證實血清K18水平與食管鱗狀細胞癌的腫瘤分期、疾病分期呈正相關。Safadi等[37]進行角蛋白與口腔和口咽鱗狀細胞癌的臨床和組織病理學預后的相關性分析發(fā)現(xiàn)，升高的K18與更高的分期和侵襲深度相關，且與局部復發(fā)相關。王艷婷等[38]發(fā)現(xiàn)，血清K18水平可作為喉癌預后和疾病監(jiān)測的生物標志物，中低分化程度、腫瘤分級較高、臨床分期較高的患者血清K18濃度顯著高于高分化程度、腫瘤分級較低、臨床分期較低的患者血清K18濃度，且5年期生存率高K18組顯著低于低K18組。

然而，K18在乳腺癌預后和分期中的作用還存在一定爭議。Ha等[39]研究認為，K18的缺失，促進了移植瘤的體內生長和體外侵襲性，可能是乳腺癌預后不良的一個指標。王暢[40]研究顯示，K18在癌旁組織的表達高于乳腺癌腫瘤組織，且K18的低表達與病理分期具有相關性，K18的低表達患者總生存期和無病生存期較K18的高表達患者均降低。而Yang等[41]對9項共4 857例乳腺癌相關研究進行Meta分析，表明K18可作為一種新的生物標志物來預測乳腺癌的臨床病理特征和預后，K18的高水平表達與乳腺癌患者的總生存期顯著相關，高表達K18與晚期乳腺癌的腫瘤大小、腫瘤分期和腫瘤分級呈正相關。差異可能與檢測的是血清中的K18還是癌癥組織中的K18水平有關。血清中K18的高表達與乳腺癌患者預后不良顯著相關，而組織中K18的高表達與乳腺癌患者預后良好顯著相關。血清中K18的水平反映了死亡癌細胞釋放的CK18，而組織中K18的表達水平通常反映了組織的分化狀態(tài)。

3.3 預測腫瘤轉移風險 腫瘤轉移是癌癥相關患者死亡的主要原因，因此，預測腫瘤轉移風險對癌癥患者十分重要。Elalfy等[21]研究顯示，更高的M30片段水平與肝細胞癌血管浸潤相關，血清M30片段水平超過304.5 U/L是肝細胞癌血管浸潤的獨立預測因子，應選擇腫瘤邊緣較寬的肝切除術來根治可疑肝癌。肺癌患者血清中K18水平升高對于判斷肺癌的轉移具有重要的指導意義，K18高表達與淋巴結轉移、復發(fā)轉移正相關[23]。食道癌中，有癌轉移的患者血清K18水平明顯高于無癌轉移的患者[19]，在活檢時評估患者血清K18水平可能有助于預測食管鱗狀細胞癌患者的轉移風險，而無需使用影像學技術。沉默K18基因可抑制乳腺癌細胞的運動和侵襲能力，K18可能通過EMT參與了乳腺癌細胞的侵襲運動過程，提示K18在乳腺癌細胞的侵襲轉移過程中發(fā)揮一定作用[26]。

3.4 評價腫瘤治療療效 一些研究證實，可通過檢測血清中K18水平或M30、M60來分析患者治療的有效性。Nagel等[42]探討M30和M65在預測晚期胃癌治療反應和生存中的作用，晚期胃癌患者化療期間M30水平顯著降低，而有癌轉移的患者治療后無明顯下降，治療失敗的患者第14天的M30水平顯著升高，第14天的M30被確定為治療反應的獨立預測因子。同樣，M65水平也與無效治療和無進展生存期相關。Yu等[43]對乳腺癌相關的軟腦膜轉移患者腦脊液源性循環(huán)腫瘤細胞（cerebrospinal fluidderived circulating tumor cells，CSFTCs）中K18表達水平進行監(jiān)測，隨著鞘內治療進行，CSFTCs數(shù)量和K18免疫熒光強度逐漸降低。

但Fazilat-Panah等[44]評估晚期乳腺癌患者化療期間血清中K18水平的變化，化療前后M30和M65的水平變化無統(tǒng)計學意義，M30/M65水平與新輔助化療的病理反應無相關性。林潔等[27]的研究也認為K18表達與卵巢癌患者化療效果、總生存期及無病生存期無關。

綜上所述，K18作為細胞骨架的結構蛋白，能維持組織的完整性，調節(jié)細胞分裂、遷移、分化和凋亡，在腫瘤的診斷和分型中起到重要作用，可幫助臨床診斷和鑒別腫瘤，判斷腫瘤分期，預測腫瘤轉移的風險，評價腫瘤治療的效果，評估腫瘤患者的預后，但在一些個別癌癥如乳腺癌等的作用還有一定爭議，有待進一步研究。