王英鵬,楊曉峰
1山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,太原 030000
2山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院泌尿外科,太原 030000
膀胱癌是泌尿系統(tǒng)第二大惡性腫瘤和第二常見致死原因[1]。根據(jù)臨床病理特征,可將膀胱癌分為非肌層浸潤性膀胱癌(non-muscle invasive bladder cancer,NMIBC)及肌層浸潤性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer,MIBC),其中,MIBC是膀胱癌患者腫瘤特異性死亡的主要原因[2-3]。雖然NMIBC患者的生存率比MIBC高,但30%~50%的NMIBC患者都會(huì)復(fù)發(fā),10%~20%的復(fù)發(fā)將進(jìn)展為MIBC[4]。因此,尋找新的有效標(biāo)志物來預(yù)測(cè)膀胱癌的治療效果和預(yù)后具有重要的臨床意義。蛋白質(zhì)比基因和RNA轉(zhuǎn)錄物能更好地反映細(xì)胞行為,蛋白質(zhì)分子功能的改變與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程有著密不可分的關(guān)系。因此,對(duì)人膀胱癌組織樣本進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析成為尋找生物標(biāo)志物的一種可行方法。尋找有效可用的生物標(biāo)志物,不僅要發(fā)現(xiàn)標(biāo)志物與膀胱癌預(yù)后的關(guān)系,更要探索該標(biāo)志物在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制,才能更好地去指導(dǎo)臨床?,F(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物在膀胱癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
CAPG是凝溶膠蛋白/絨毛蛋白家族的成員,它與肌動(dòng)蛋白結(jié)合,并以鈣依賴的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)。已經(jīng)確定,細(xì)胞質(zhì)中的CAPG影響細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。在正常情況下,推測(cè)CAPG對(duì)細(xì)胞具有冗余效應(yīng),該蛋白的失活僅顯示細(xì)胞功能的輕微缺陷。在病理?xiàng)l件下,CAPG通過調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白絲的周轉(zhuǎn)來控制細(xì)胞侵襲[5]。
目前,關(guān)于CAPG與腫瘤臨床療效及預(yù)后關(guān)系的報(bào)道逐漸增多,在許多其他腫瘤領(lǐng)域,肌動(dòng)蛋白調(diào)節(jié)蛋白被認(rèn)為是潛在靶點(diǎn),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CAPG的表達(dá)水平與人膠質(zhì)細(xì)胞瘤[6]、肝細(xì)胞肝癌[7]等腫瘤的遷移性和侵襲性呈正相關(guān),高CAPG表達(dá)預(yù)示著腫瘤患者的不良預(yù)后。然而關(guān)于CAPG在膀胱癌中的臨床意義及與預(yù)后關(guān)系的報(bào)道還很少。一項(xiàng)包括113例患者的研究表明,膀胱癌及癌旁組織中CAPG表達(dá)水平明顯高于正常膀胱組織,且CAPG蛋白和CAPGmRNA高表達(dá)與腫瘤大小、TNM分期、腫瘤分級(jí)和無復(fù)發(fā)生存期顯著相關(guān)[8]。而Lyu等[9]的研究發(fā)現(xiàn),CAPG過表達(dá)與T分期及M分期無關(guān),但與家族史、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和病理分級(jí)相關(guān),這可能與兩項(xiàng)研究采用的蛋白質(zhì)分析方法不一樣相關(guān)。基于這兩項(xiàng)研究及以下CAPG在膀胱癌中的作用機(jī)制,可以相信CAPG不僅是潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物,也可作為治療膀胱癌的可能靶點(diǎn)。
Hippo信號(hào)通路是一種高度保守的發(fā)育通路,其核心是由哺乳動(dòng)物Hippo同系物巨噬細(xì)胞刺激蛋白1/2(macrophage stimulating 1/2,MST1/2)和大腫瘤抑制基因1/2(large tumor suppressor 1/2,LATS1/2)組成的激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng),在限制器官大小、腫瘤抑制、組織再生和干細(xì)胞自我更新方面發(fā)揮著重要作用[10]。Lyu等[9]首次在膀胱癌中發(fā)現(xiàn)CAPG過表達(dá)使Hippo信號(hào)通路核心組分LATS1和其共激活因子單極紡錘體-結(jié)合蛋白1(mps one binder kinase activator protein 1,MOB1)去磷酸化,導(dǎo)致Hippo信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失活,進(jìn)一步引起Hippo信號(hào)通路下游效應(yīng)物Yes-相關(guān)蛋白(Yes-associated protein,YAP)磷酸化降低,YAP移位入核并起到轉(zhuǎn)錄共激活因子的作用。另一方面,移位入核的YAP可與轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)相關(guān)結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子(TEA do-main transcription factor,TEAD)結(jié)合并激活致癌基因,從而引起膀胱癌。同時(shí)發(fā)現(xiàn)YAP抑制劑維替泊芬可抑制體內(nèi)的YAP移位入核,抑制腫瘤生長。然而目前調(diào)節(jié)Hippo通路的上游信號(hào)在很大程度上是未知的。已經(jīng)表明的是,影響F-肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的各種操作可以調(diào)節(jié)Hippo通路[11]。因此CAPG是否還可以通過F-肌動(dòng)蛋白或其他因素抑制Hippo信號(hào)通路還需要進(jìn)一步探索。
EMT是上皮細(xì)胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程,是導(dǎo)致靜止上皮細(xì)胞獲得作為單細(xì)胞遷移和侵襲能力的重要過程,其在各種人類疾病,尤其是在腫瘤中具有關(guān)鍵作用[12-13]。Lyu等[9]在探索CAPG在膀胱癌中作用機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn),在CAPG高表達(dá)時(shí),間充質(zhì)標(biāo)志物(波形蛋白和N-鈣黏蛋白)的表達(dá)上調(diào),上皮標(biāo)志物(E-鈣黏蛋白和β-連環(huán)蛋白)的表達(dá)下調(diào),并通過體內(nèi)及體外細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)證實(shí)了CAPG可作為EMT的誘導(dǎo)因子,增強(qiáng)膀胱癌的遷移及侵襲能力。這為CAPG作為潛在的膀胱癌預(yù)后生物標(biāo)志物提供了一定的證據(jù)。但該研究僅是發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象,并未深入探究CAPG是通過何種途徑來誘導(dǎo)EMT。目前關(guān)于CAPG與膀胱癌臨床療效及預(yù)后關(guān)系的報(bào)道還很少,單獨(dú)或者聯(lián)合其他預(yù)后標(biāo)志物輔助臨床醫(yī)師做出正確的預(yù)后判斷還需大量且深入的研究來提供證據(jù)支持。
hnRNP-F屬于hnRNP家族的RNA結(jié)合蛋白,其功能涉及RNA代謝和基因表達(dá)調(diào)控的多個(gè)步驟,例如可變剪接、mRNA穩(wěn)定化、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后修飾[14]。hnRNP-F被證明在包括膀胱癌在內(nèi)的許多腫瘤中發(fā)揮致癌作用[15]。
TPX2是一種微管相關(guān)蛋白,參與細(xì)胞周期并主要在G1/S期轉(zhuǎn)換的增殖細(xì)胞中表達(dá)[16-17],并被證明可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白D1和p21的表達(dá),在包括膀胱癌在內(nèi)的各種腫瘤中發(fā)現(xiàn)TPX2顯著異常表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[18]。hnRNP-F和TPX2蛋白之間的關(guān)系由Li等[19]首次報(bào)道,指出TPX2是hnRNP-F介導(dǎo)的膀胱癌細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程所必需的。TPX2是hnRNP-F的下游靶標(biāo),二者表達(dá)水平呈正相關(guān)且可物理結(jié)合。二者結(jié)合后使細(xì)胞周期相關(guān)蛋白D1表達(dá)增加和p21表達(dá)降低,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的G1/S期轉(zhuǎn)換,加速腫瘤細(xì)胞周期進(jìn)程和細(xì)胞增殖。但該研究僅通過體外細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)證明了hnRNP-F在膀胱癌中促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖,并未通過小鼠腫瘤模型來證明hnRNP-F在體內(nèi)膀胱癌中是否存在同樣的情況。但在接下來的一項(xiàng)研究中證實(shí)了hnRNP-F在體內(nèi)可加速腫瘤生長和轉(zhuǎn)移[22]。
Snail1是EMT轉(zhuǎn)錄激活因子的核心組分之一,在EMT過程中廣泛表達(dá),是EMT的關(guān)鍵標(biāo)志物[20]。目前,人們普遍認(rèn)為Snail1是一種轉(zhuǎn)錄因子,通過直接抑制E-鈣黏蛋白基因(一種維持上皮表型所必需的基因)來啟動(dòng)EMT[21]。Li等[22]首次證實(shí)hnRNP-F高表達(dá)可誘導(dǎo)EMT。在包括103例患者的隊(duì)列研究中,利用免疫組化法(immunohistochemistry,IHC)證明了hnRNP-F的高表達(dá)與膀胱癌患者高臨床T分期及預(yù)后不良有關(guān),并建立了正交各向異性轉(zhuǎn)移裸鼠模型,表明hnRNP-F在體內(nèi)可加速腫瘤生長和轉(zhuǎn)移,同時(shí)發(fā)現(xiàn)hnRNP-F與Snail1表達(dá)水平呈正相關(guān),而其他EMT轉(zhuǎn)錄激活因子表達(dá)水平與hnRNP-F無關(guān)。進(jìn)一步研究證實(shí)hnRNP-F與Snail1mRNA的3'-非翻譯區(qū)(3'-untranslated region,3'-UTR)結(jié)合顯著增加了Snail1mRNA的穩(wěn)定性,促進(jìn)了Snail1蛋白的表達(dá),Snail1蛋白觸發(fā)EMT,增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力。
在各種腫瘤中,活化的PI3K磷酸化并激活A(yù)KT,AKT在廣泛的細(xì)胞調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,如細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和代謝[23-24]。FOXO1是PI3K/AKT下游的分子,可被磷酸化抑制[25]。研究表明,與非腫瘤性膀胱黏膜組織相比,膀胱癌組織中FOXO1表達(dá)降低,并且FOXO1與良好的預(yù)后相關(guān),并被認(rèn)為是膀胱癌中的腫瘤抑制因子[26-28]。Li等[29]通過京都基因和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)途徑分析發(fā)現(xiàn),hnRNP-F與PI3K/AKT通路顯著相關(guān),且發(fā)現(xiàn)hnRNP-F是FOXO1的直接下游靶標(biāo),二者表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。未磷酸化的FOXO1與hnRNP-FmRNA啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合可顯著抑制hnRNP-F的表達(dá),同時(shí)腫瘤細(xì)胞的增殖能力受到顯著抑制。但是當(dāng)前的研究受到一些限制,首先,該研究結(jié)果是在人膀胱癌細(xì)胞系EJ和UMUC-3中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),需要通過體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。其次,該研究未考慮遺傳多態(tài)性因素。因此并不能排除可能影響關(guān)聯(lián)的可能性。
DDX31是DEAD盒蛋白7(DEAD-box protein 7,DBP7)的人類同源物,其最初作為新的ATP依賴性RNA解旋酶在啤酒糖酵母基因組數(shù)據(jù)庫(BLAST)中被鑒定出來[30]。然而迄今為止,對(duì)DDX31的生物學(xué)功能還知之甚少。p53蛋白由抑癌基因腫瘤蛋白 p53(tumor protein p53,TP53)編碼,TP53突變后,mutp53不僅失去了野生型p53(wild typep53,wtp53)的腫瘤抑制功能,而且還通過調(diào)節(jié)剩余的wtp53或獨(dú)立于wtp53獲得促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的功能[31]。
Daizumoto等[32]對(duì)77例膀胱癌組織標(biāo)本進(jìn)行p53和DDX31的IHC分析,結(jié)果顯示,pT分期和病理分級(jí)與DDX31表達(dá)顯著相關(guān),而與p53無關(guān),并且DDX31和p53蛋白均高表達(dá)的膀胱癌患者預(yù)后明顯差于DDX31低表達(dá)且p53蛋白高表達(dá)的患者,在膀胱癌病例中,特別是MIBC,細(xì)胞質(zhì)中DDX31的高表達(dá)和p53的高表達(dá)對(duì)應(yīng)著顯著較差的預(yù)后。這些發(fā)現(xiàn)提示著DDX31和p53的組合可能是膀胱癌預(yù)后的預(yù)測(cè)指標(biāo)。
Daizumoto等[32]在不伴TP53突變的人膀胱癌SW780細(xì)胞系中觀察到,DDX31低表達(dá)較DDX31高表達(dá)有更高的凋亡特異性p53靶基因(p53upregulated modulator of apoptosis,PUMA)和EI24自噬相關(guān)跨膜蛋白(EI24 autophagy associated transmembrane protein,PIG8)的表達(dá),抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。該團(tuán)隊(duì)并未探究其機(jī)制,但結(jié)合該團(tuán)隊(duì)之前在DDX31與腎細(xì)胞癌方面的研究[33],DDX31可能是通過與核磷脂 1(nucleophosmin 1,NPM1)相互作用來穩(wěn)定wtp53蛋白水平,并且還直接與wtp53結(jié)合,從而抑制PUMA和EI24基因誘導(dǎo)的膀胱癌細(xì)胞凋亡。
紅細(xì)胞膜蛋白條帶4.1樣4B(erythrocyte membrane protein band 4.1 like 4B,EPB41L4B)在具有高遷移潛能的腫瘤細(xì)胞(如轉(zhuǎn)移性黑色素瘤)中上調(diào),并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[34]。核DDX31、mutp53、Sp1轉(zhuǎn)錄因子(Sp1 transcription factor,SP1)形成復(fù)合物使mutp53獲得腫瘤促進(jìn)功能,結(jié)合并增強(qiáng)其靶基因EPB41L4B的表達(dá),從而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞侵襲和遷移。
NCL是一種多功能穿梭蛋白,存在于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和某些類型的細(xì)胞表面,且DDX31、磷酸核仁素(p-NCL)和EGFR形成的三聯(lián)體與結(jié)腸癌的轉(zhuǎn)移有關(guān)[35]。EGFR/AKT信號(hào)通路的激活參與了膀胱癌細(xì)胞的侵襲行為[36]。Daizumoto等[32]在伴有TP53突變的人膀胱癌UM-UC-3細(xì)胞系中觀察到,DDX31、p-NCL、EGFR形成三聯(lián)體,起到了穩(wěn)定EGFR的作用,從而促進(jìn)EGFR/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的EGF配體非依賴性組成激活,并導(dǎo)致伴有TP53突變的MIBC細(xì)胞進(jìn)展。并且該團(tuán)隊(duì)制備了DDX31肽,可明顯抑制DDX31-NCL復(fù)合物的形成,成功抑制了小鼠體內(nèi)腫瘤的生長??梢奃DX31肽是治療晚期MIBC的一種有效藥物。
FTO是一種常見的N6-甲基腺嘌呤(m6A)去甲基化酶,F(xiàn)TO的高表達(dá)與肥胖關(guān)系密切[37],而且已被證明在胃癌、宮頸鱗狀細(xì)胞癌和膀胱癌中具有促癌活性[38-40]。
Zhou等[41]對(duì)20例膀胱癌組織標(biāo)本進(jìn)行了IHC分析,指出在膀胱癌組織中FTO的表達(dá)水平較正常尿路上皮組織顯著提高,并鑒定了人膀胱癌細(xì)胞系(T24、5637)中的FTO高表達(dá),同時(shí)指出FTO的表達(dá)與TNM分期相關(guān)且FTO高表達(dá)患者的T分期較高。Tao等[40]對(duì)144例膀胱癌組織標(biāo)本進(jìn)行IHC分析后也給出了相似意見,指出FTO高表達(dá)的膀胱癌患者的總體生存率降低,F(xiàn)TO蛋白表達(dá)與膀胱癌患者的吸煙情況、病理分期和pT分期顯著相關(guān)。但是Wen等[42]給出了不同意見,其分析了30例膀胱癌組織與正常對(duì)照組之間FTOmRNA的表達(dá),發(fā)現(xiàn)FTOmRNA在膀胱尿路上皮癌組織中顯著下調(diào),蛋白質(zhì)印跡分析顯示與正常膀胱上皮細(xì)胞系相比,膀胱癌細(xì)胞系(5637、T24)中FTO表達(dá)降低,并且FTO在Ⅱ~Ⅳ期膀胱癌中的表達(dá)水平顯著下調(diào)。這可能與標(biāo)本來源以及細(xì)胞培養(yǎng)基不同有關(guān),相較前兩項(xiàng)研究的細(xì)胞培養(yǎng)基,后者在胎牛血清培養(yǎng)基中添加了1%青霉素和鏈霉素。
RNA甲基化修飾占所有RNA修飾的60%以上,m6A是mRNA和長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA)水平上最常見的修飾之一。這種修飾的異常調(diào)節(jié)與許多惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[43]。Zhou等[39]通過體外細(xì)胞系實(shí)驗(yàn)及小鼠腫瘤模型證實(shí)了FTO高表達(dá)可促進(jìn)腫瘤組織的生長,而miRNA-576的高/低表達(dá)明顯逆轉(zhuǎn)了FTO低/高表達(dá)對(duì)細(xì)胞增殖和集落形成能力的影響,證明了二者存在直接關(guān)系。miRNA-576可與CDK6mRNA的3'-UTR結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合,抑制CDK6的表達(dá),而CDK6過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖并降低DNA修復(fù)能力[34],從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。
MALAT1廣泛表達(dá)于人類正常組織,并在惡性腫瘤組織及血漿中出現(xiàn)異常表達(dá),幾乎參與基因調(diào)控過程的各個(gè)層面。越來越多的研究表明,MALAT1在肝細(xì)胞肝癌、非小細(xì)胞肺癌、胃癌、宮頸癌、膀胱癌以及結(jié)腸癌等多種腫瘤組織中表達(dá)量升高[44],與惡性腫瘤的發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲、預(yù)后等密切相關(guān)。Tao等[40]首次闡述了FTO基于其去甲基化的能力減少M(fèi)ALAT1mRNA 5'-末端的m6A修飾,從而延長MALAT1mRNA的半衰期,促進(jìn)了膀胱癌進(jìn)展。并且當(dāng)抑制小鼠腫瘤中的FTO,可發(fā)現(xiàn)腫瘤組織的生長明顯受到限制。同時(shí)發(fā)現(xiàn)了miRNA-384模擬物可抑制MALAT1的表達(dá),明顯延長小鼠存活時(shí)間,但并未進(jìn)行miRNA-384在高表達(dá)狀態(tài)下是否仍存在相同結(jié)果的研究。
近年來,關(guān)于蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物與膀胱癌關(guān)系的研究日益增多,也證實(shí)了很多蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物與膀胱癌預(yù)后相關(guān)。但目前,臨床判斷膀胱癌患者的預(yù)后依然是根據(jù)腫瘤大小、TNM分期、病理學(xué)分級(jí)及是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等來進(jìn)行粗略預(yù)測(cè),尚未開始大規(guī)模應(yīng)用生物標(biāo)志物來判斷患者的預(yù)后,其原因可能是因?yàn)榘螂装┊愘|(zhì)性較強(qiáng)。綜上所述,可以看到膀胱癌組織中的蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物可以存在多種不同作用機(jī)制,同時(shí),一種生物標(biāo)志物可以存在多種不同的作用機(jī)制,這可能是利用生物標(biāo)志物判斷預(yù)后效果較差的原因之一。存在多種不同致癌路徑也可能與腫瘤異質(zhì)性相關(guān)。隨著分子生物學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展,會(huì)對(duì)了解蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物在膀胱癌中的作用及改善患者預(yù)后提供極大幫助。