李振連 康小玲 李輝斌 廖燕霞 彭大云 郜紅藝

1廣東祈福醫(yī)院病理科，廣州 511495；2廣東省婦幼保健院病理科，廣州 511442

骨唾液酸蛋白（bone sialoprotein，BSP）是一種非膠原磷酸化糖蛋白，是小整合素結(jié)合配體N 連接糖蛋白（small integrin binding ligand N-linked glycoproteins，SIBLINGs）家族的成員。早期被認為僅存在于骨骼、牙骨質(zhì)、牙本質(zhì)和礦化的軟骨中，主要調(diào)節(jié)成骨細胞的分化［1］。后來研究發(fā)現(xiàn)在軟組織器官中也發(fā)揮作用，BSP 在乳腺癌［2-3］、前列腺癌［4］、多發(fā)性骨髓瘤［5］、結(jié)直腸癌［6］、高級別膠質(zhì)瘤［7］、甲狀腺乳頭狀癌［8］、食管鱗狀細胞癌［9］、非小細胞肺癌［10］等惡性腫瘤中的表達水平升高，表明其具有促進腫瘤細胞增殖和轉(zhuǎn)移的能力。Loosen 等［11］認為血清BSP 水平的升高可預(yù)測胰腺腺癌患者的長期病死率?，F(xiàn)將近幾年國內(nèi)外關(guān)于BSP 的生物學特性及BSP與惡性腫瘤的相關(guān)性報道綜述如下。

BSP的生物學特性

BSP 是SIBLINs 家族的一份子，SIBLINs 蛋白家族是分泌型鈣結(jié)合磷蛋白的一個亞家族，其他成員還有骨橋蛋白（osteopontin，OPN）、牙本質(zhì)唾液磷蛋白（dentin salivary phosphoprotein，DSPP）、牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1（dentin matrix protein 1，DMP1）和基質(zhì)細胞外磷酸糖蛋白（matrix extracellular phosphoglycoprotein，MEPE），經(jīng)歷糖基化、硫酸化、磷酸化和唾液酸化后獲取生物活性，以旁分泌或自分泌方式與許多不同的蛋白質(zhì)家族結(jié)合，包括整合素［通過精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arg-gly-asp，RGD）和非 RGD 基序］和其他細胞表面蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶 （matrix metalloproteinase，MMP）家族成員和補體因子 H（complement factor H，CFH），促進細胞的黏附、遷移和擴散［12］。

1.BSP的結(jié)構(gòu)

BSP 是由整合素結(jié)合唾液酸蛋白（integrins bind sialate proteins，IBSP）基因編碼的一個高度糖基化和磷酸化蛋白，富含唾液酸，基因位于4q2l，由7 個外顯子組成，分子量70～80 kD，核心蛋白33～34 kD，其中谷氨酸和甘氨酸占33%。BSP 分子含有3 個功能性結(jié)構(gòu)：N 末端、中間結(jié)構(gòu)域及C末端，在電子顯微鏡下呈“球-線”結(jié)構(gòu)，C端為蛋白質(zhì)缺乏聚糖的小球形，N 端為蛋白質(zhì)高度糖基化的線狀結(jié)構(gòu)。BSP 在溶解狀態(tài)下是伸展、易曲的無定形結(jié)構(gòu)，沒有α 螺旋和β折疊，可以同時與不同的分子結(jié)合［13］。

2.BSP的功能

BSP 的C 端含有一個高度保守的RGD 氨基酸序列，是整合素avβ3 的最佳配基，參與整合素介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路。BSP通過RGD序列與成骨細胞和破骨細胞表面的avβ3結(jié)合，將細胞黏附到細胞外基質(zhì)（ECM）中的膠原a2鏈上，使破骨細胞內(nèi)的Ca2+濃度短暫升高，加速骨分解［14］。BSP與avβ3以及基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP2）形成三分子復(fù)合物，加速ECM分解。此外，BSP 還參與血管生成和體液免疫，avβ3 在處于病理狀態(tài)的血管增生內(nèi)皮細胞中高表達；BSP 與avβ3 結(jié)合后再與補體因子H 形成復(fù)合物參與體液免疫［15］。BSP 的N末端含有聚谷氨酸，它與羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）結(jié)合，雙重調(diào)節(jié)組織的鈣化，使HA 聚集形成晶體暴露在溶解的骨表面，促進與αVβ3的結(jié)合［16］。

BSP與惡性腫瘤

惡性腫瘤的發(fā)生及轉(zhuǎn)移需要獲得維持增殖信號傳導(dǎo)、逃避生長抑制因子、抵抗細胞死亡、實現(xiàn)復(fù)制永生、誘導(dǎo)/進入脈管系統(tǒng)、激活侵襲和轉(zhuǎn)移、重編程細胞代謝和避免免疫破壞這8 種能力，在此過程中，腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)、血管內(nèi)皮細胞、血小板等特異性結(jié)構(gòu)相互作用［17］。BSP 在多種惡性腫瘤中的表達高于其對應(yīng)的正常組織，表明BSP 與腫瘤的發(fā)生、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

1.BSP在惡性腫瘤發(fā)展中的作用

體細胞突變理論（somatic mutation theory，SMT）是目前腫瘤發(fā)展被廣泛接受的理論，即體細胞的功能基因以某種方式改變，增加細胞循環(huán)或生存，突變在發(fā)育和衰老過程中不可避免且不可逆地積累，導(dǎo)致腫瘤進行性發(fā)展［18］。大多數(shù)突變的細胞在生存競爭中被淘汰，只有小部分適應(yīng)后逆向分化，成為腫瘤起始細胞進而改變原始細胞信號模式，促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），影響微環(huán)境［19］。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，ECM 發(fā)生質(zhì)或量的改變都會引起微環(huán)境的改變。BSP 是由骨基質(zhì)和腫瘤細胞分泌的存在于ECM 中的磷酸化和糖基化大分子蛋白質(zhì)，與多種結(jié)合伴侶相互作用，將細胞與ECM 聯(lián)系起來，在腫瘤細胞黏附、ECM降解、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成和免疫反應(yīng)中發(fā)揮顯著作用。

1.1.BSP 與惡性腫瘤的侵襲 侵襲是腫瘤細胞從原發(fā)灶脫離，主動移動侵入周圍組織的過程。過程中涉及到的細胞黏附分子包括整合素、選擇素、免疫球蛋白超家族、鈣黏素等，整合素是參與幾乎所有腫瘤進展過程的主要細胞黏附受體，BSP 的RGD 序列與整合素家族中的αvβ3識別結(jié)合，增強了腫瘤細胞與ECM 的黏附能力，有利于腫瘤細胞脫離原發(fā)灶。腫瘤細胞從原發(fā)灶脫落后，借助表面的受體和ECM 的黏附分子特異性結(jié)合，ECM 被降解形成小孔隙，腫瘤細胞借助孔隙穿過ECM［20］。

腫瘤的侵襲包括單細胞侵襲和集體侵襲，單細胞侵襲又分為間充質(zhì)和變形蟲兩種類型。間充質(zhì)侵襲中，ECM 的降解是關(guān)鍵，通過募集蛋白酶重塑ECM 并產(chǎn)生細胞遷移軌跡傳播。變形蟲侵襲則是直接通過ECM 而無需重塑，速度明顯比間充質(zhì)侵襲快。集體侵襲的腫瘤細胞間相互連接，前沿細胞群具有間充質(zhì)侵襲能力，積極重塑ECM 并拖動跟隨的細胞，通過ECM 軌跡傳播［21］。間充質(zhì)侵襲與集體侵襲都涉及到ECM 的降解，ECM 降解主要的水解酶是MMP，它幾乎能降解所有的ECM 成分，MMP 的過度表達或活性的提高與腫瘤的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。αvβ3 可以直接與ECM 作用，也可以通過PI3K 信號通路調(diào)節(jié)MMP（尤其是MMP-2 和MMP-9）的表達，BSP 可以激化MMP-2；BSP、avβ 3 及MMP-2 也可以形成三分子復(fù)合物，促進ECM 的降解，增強腫瘤細胞侵襲的能力［22］。

1.2.BSP 與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移是指腫瘤細胞從原發(fā)灶脫落后侵入鄰近的脈管，逃避免疫攻擊，最終進入繼發(fā)部位增殖生成新的腫瘤塊，是腫瘤患者死亡的主要原因［17］。腫瘤細胞產(chǎn)生的集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF-1）誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF），通過旁分泌將腫瘤細胞募集到血管通透部位，使其趨化于脈管系統(tǒng)［23］。數(shù)百萬個腫瘤細胞進入循環(huán)系統(tǒng)形成循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC），但只有小部分CTC 能在嚴重的物理剪切應(yīng)力、免疫系統(tǒng)攻擊和氧化應(yīng)激中存活并在血管內(nèi)增殖［24］。單核細胞通過涉及選擇素、趨化因子和整合素配體的經(jīng)典級聯(lián)被招募到CTC 停滯的部位，分泌VEGF 來增加內(nèi)皮的通透性，增強腫瘤細胞的外滲并形成播散性腫瘤細胞（disseminated tumor cells，DTC）。DTC 在很大程度上處于休眠狀態(tài)，如果成功避免重復(fù)性免疫攻擊，DTC 會長成明顯的、臨床可檢測到的轉(zhuǎn)移灶，代表著惡性腫瘤的最后階段［25］。轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor，TGF-β）在腫瘤發(fā)展早期具有抑制腫瘤生長作用，但隨著腫瘤進展，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写龠M腫瘤早期轉(zhuǎn)移的細胞因子。整合素可與TGF-β協(xié)同作用形成β3 整合素-TGF-β 受體Ⅱ型復(fù)合物，激活腫瘤細胞中的蛋白激酶（protein kinase，MAPKs）誘導(dǎo)EMT，BSP 與αvβ3 識別，通過TGF-β 促進腫瘤細胞的運動、遷移［26］。當腫瘤細胞成功到達靶器官時，αVβ3 與血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）相互作用促進新生血管的形成，為腫瘤細胞提供血液供應(yīng)并幫助建立轉(zhuǎn)移灶，而BSP是αVβ3的經(jīng)典配體［16］。若腫瘤細胞到達骨組織，BSP 可激活破骨細胞，通過αvβ3 誘導(dǎo)MMP-2 在細胞表面積累，從而促進腫瘤細胞的溶骨性侵襲和轉(zhuǎn)移。

1.3.BSP 與腫瘤血管生成 腫瘤血管的生成可使腫瘤從無血管的緩慢生長階段進入快速增殖階段，腫瘤微血管密度增加，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的潛能也增強。腫瘤中的巨噬細胞可以產(chǎn)生血管生成因子（如VEGF）、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factors，F(xiàn)GF）和胎盤衍生生長因子（placenta derived growth factor，PlGF），αvβ3 是一種關(guān)鍵的血管生成相關(guān)受體，可與VEGF 結(jié)合作用，促進新生血管形成。整合素在靜止的血管細胞中低表達或不表達，而在活化的血管生成內(nèi)皮細胞中高表達。BSP 的RGD 序列恰是avβ3的識別位點，許多研究發(fā)現(xiàn)BSP是一種血管生成因子，具有調(diào)解血管內(nèi)皮細胞黏附、遷移，誘導(dǎo)血管生成的作用。

1.4.BSP 與腫瘤免疫逃逸 逃避免疫系統(tǒng)的識別和攻擊是腫瘤增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。腫瘤細胞通過下調(diào)NK激活配體的蛋白質(zhì)或表面表達，尤其是MHC I 多肽相關(guān)序列MIC A和MIC B，來逃避NK細胞的識別和殺傷，還可以分泌相同分子的可溶形式來抑制NK 細胞的免疫監(jiān)視［27］。補體的旁路途徑是免疫監(jiān)視的一個機制，補體H 因子是BSP的結(jié)合蛋白，BSP 最初與細胞表面的整合素結(jié)合將H 因子與細胞表面隔離開，緩沖H 因子參與的補體介導(dǎo)的細胞裂解。BSP 可先與細胞表面的avβ3 整合素結(jié)合，再與H 因子形成復(fù)合物幫助腫瘤細胞逃避免疫攻擊［15］。當腫瘤細胞進入循環(huán)系統(tǒng)成為CTC 時，會被血小板包裹，促進其存活、EMT和黏附，還可調(diào)節(jié)血液中的細胞毒性。αVβ3也會募集一些具有親和力的蛋白質(zhì)，保護細胞免受補體或免疫細胞的攻擊，而BSP是αVβ3的經(jīng)典配體。

2.BSP在惡性腫瘤中研究現(xiàn)狀

1994 年首次提出BSP 在人乳腺癌轉(zhuǎn)移組織中表達［28］。BSP 與αvβ3 結(jié)合促進乳腺癌的遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，65%～75%的乳腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移，過程中通過ECM 的降解和生長因子的釋放來調(diào)節(jié)BSP 水平［2］。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移骨重塑時破骨細胞表達各種基質(zhì)金屬蛋白酶，參與初始腔隙形成、細胞募集、存活、ECM 降解、巨噬細胞融合和黏附及成熟。BSP可以與MMP-2 結(jié)合，干擾骨組織穩(wěn)態(tài)以支持轉(zhuǎn)移性生態(tài)位的產(chǎn)生［29］。

白細胞介素8（interleukin，IL-8）是一種細胞因子，已被證明在前列腺癌的生長和侵襲中發(fā)揮重要作用，并通過增強BSP 調(diào)控促進前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移［4］。多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）的特征在于骨髓中B 細胞衍生的漿細胞的單個克隆增殖，約75%的MM 患者存在溶骨性骨病［5］。Woitge 等［30］認為BSP 水平與骨髓漿細胞含量相關(guān)，BSP 水平正常的MM 患者比BSP 值升高的患者存活時間更長，表明BSP在MM早期診斷和治療中起重要作用。

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）患者IBSP 表達在mRNA和蛋白質(zhì)水平上顯著增加，血清IBSP水平升高，術(shù)后降低，IBSP 通過Fyn/β-catenin 信號通路的異常激活來促進CRC 的生長和侵襲，IBSP 表達下調(diào)后，抑制了CRC 細胞遷移、侵襲以及EMT 過程，IBSP 可能作為CRC 診斷、治療和預(yù)后的候選生物標志物［6］。

與正常腦組織和低級別膠質(zhì)瘤組織相比，高級別膠質(zhì)瘤組織中BSP mRNA 和蛋白水平均升高，提示BSP 表達與腫瘤分級呈正相關(guān)［7］。BSP 與甲狀腺癌（thyroid cancer，PTC）之間的強相關(guān)性表明BSP 在鈣化和腫瘤發(fā)展中的作用，BSP可能是診斷PTC的有用腫瘤標志物，但價值有限［8］。食管鱗狀細胞癌（esophageal squamous cancer，ESCC）組織中IBSP mRNA和蛋白的表達均增強，提示ESCC患者的不良預(yù)后，IBSP 通過調(diào)節(jié)EMT 賦予癌細胞轉(zhuǎn)移特性，促進其侵襲、遷移和擴散，這在惡性轉(zhuǎn)化中起重要作用，IBSP 可能是ESCC患者的一個有價值的預(yù)后標志物［9］。

小結(jié)與展望

本文主要概述了BSP 的生物學特性及近年來BSP 與惡性腫瘤的相關(guān)性研究。BSP 主要是與αvβ3、MMP-2、TGF-β、補體因子H 等相互識別作用，在腫瘤細胞黏附、基質(zhì)降解、增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸和血管生成中發(fā)揮積極的作用，直接或間接介導(dǎo)惡性腫瘤的發(fā)展，IBSP可能作為轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)相關(guān)基因，說明BSP 可能作為惡性腫瘤診斷、治療和預(yù)后評估的生物標志物。腫瘤標志物是腫瘤輔助診斷及靶向治療的重要手段，惡性腫瘤具有不同的遺傳和表型特征，目前，已知的發(fā)生體細胞變化最主要基因包括TP53、CDKN2A、PTEN、PIK3CA 和RB，驅(qū)動著不同的腫瘤進展、轉(zhuǎn)移和耐藥性，靶向治療就是在細胞及分子水平上研發(fā)的具有強針對性的治療方式［31］。

BSP 作為新興的分子工具，雖然已經(jīng)有不少的研究證明BSP 在不同的惡性腫瘤發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，但并不全面，比如BSP 在子宮內(nèi)膜癌中的表達和發(fā)揮的機制，是否參與子宮內(nèi)膜癌的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，尚未見有相關(guān)的報道。繼續(xù)更全面、更系統(tǒng)地研究BSP 在不同類型的惡性腫瘤轉(zhuǎn)化、進展和轉(zhuǎn)移中的作用機制，研究BSP 在不同腫瘤分級或分期中的表達情況，以及骨微環(huán)境生理學的改變，可能會幫助開發(fā)更好的惡性腫瘤診斷方法和治療方案。

作者貢獻聲明李振連：撰寫論文、查找并整理文獻；康小玲：修改論文；李輝斌、廖燕霞、彭大云：文獻查找及收集；郜紅藝：審校論文