酸性分泌蛋白與腎癌的研究進展

楊庭廣（綜述），劉 通（審校）

（南昌大學a.研究生院醫學部2009級；b.第一附屬醫院泌尿外科，南昌330006）

腎腫瘤的發病率和病死率在全身腫瘤中占約2%，在腎惡性腫瘤中腎細胞癌（rena cell carcinoma，RCC）約占85%，全球每年大約有200 000人死于腎癌，而且發病率和病死率仍在不斷增加［1］。由于腎癌對各種放療和化療藥物均不敏感，使得晚期和轉移患者的生存率很不樂觀。當前，腎癌的診斷主要依靠手術后病理檢查，尚無有效的檢查方法能發現早期的轉移灶。大約有30%患者在診斷出腎癌時都發生了不同程度的轉移，而一旦發生晚期轉移，總體5年生存率不足20%，這也是腎癌總體生存率不高的主要原因之一［2］。新近研究發現半胱氨酸的酸性分泌蛋白（SPARC）在惡性腫瘤的發生、發展中扮演重要的角色，為腎癌的診斷、轉移灶的早期發現提供了新的手段，進而為腫瘤治療提供了新的途徑［3］。本文就其分子結構、生物學功能、相應機制、表達調節及與腫瘤的發生、發展、侵襲和轉移的關系等作以下綜述。

1 SPARC的分子結構

SPARC即富含半胱氨酸的酸性蛋白，又被稱作骨連接蛋白、基底膜40蛋白（BM40）或43K蛋白，廣泛分布于從線蟲到脊椎動物的各種組織中［4］，是相對分子量32 000的鈣離子結合糖蛋白，它們都有Fs、EC高度保守的結構域。SPARC基因定位于人類第9號染色體、小鼠的第11號染色體［5］。人類SPARC的基因編碼由298～304個氨基酸組成的蛋白質［4］，骨連接蛋白基因都是單拷貝的基因類型。骨連接蛋白的表達活性廣泛分布在各種類型的組織細胞中，在具有侵襲性的惡性腫瘤中則呈高度表達［6］。在結構上把SPARC分為4個區域：Ⅰ區（3～51AA），高度酸性，能以較低的親和力與5～8個Ca2＋結合，由于親和力較低，Ⅰ區的a螺旋可能對Ca2＋濃度的物理通量敏感；Ⅱ區（52～132AA），含有l0個Cys，2個Cu2＋結合位點和GHK序列，后兩者與細胞增殖的調節有關［7］；Ⅲ區（133～227 AA），表現為一系列延伸的a螺旋片段，并具有外源性蛋白酶的敏感位點，靠近氨基端的域；Ⅳ區為羧基末端，含有1個EF環，能與1個Ca2＋以高親和力結合，其中EF參與SPARC與膠原、內皮細胞的鈣依賴性結合。后來的研究證明，只有Ⅲ區和Ⅳ區合在一起才能完成鈣離子依賴性的Ⅳ型膠原蛋白結合功能，此區域釋放的活性肽作用于內皮細胞，抑制內皮細胞的增殖［4］。

2 SPARC分布及分泌調節

體內多種組織細胞均可分泌SPARC蛋白，它在體內分布很廣，如骨、軟骨、皮膚、卵巢癌、腎癌等多種腫瘤及正發育和重建的組織細胞，如腎小球臟層上皮細胞和壁層上皮細胞等，大多數SPARC是一種分泌蛋白，在細胞質合成后，進入高爾基體，在信號肽的引導下，分泌到胞外［8］。但有些細胞，尤其是體外培養的細胞，經免疫組化證實SPARC可存在于核周及胞質。SPARC的合成與分泌受到多種細胞因子的調節，有實驗表明：與胞外基質降解有關的IL－1、TGF－B、PKGF、IGF－1可刺激SPARC的合成，某些細胞分泌SPARC還可受到鉛、熱應激等因素的調節［9］。

3 SPARC在腫瘤發生、發展過程中的作用

3.1 SPARC調節細胞增殖的作用

腫瘤是多基因改變、多步驟發生的一類全身性疾病，主要表現為細胞周期失常所引起的增殖過度或凋亡受阻，SPARC對調節細胞增殖作用包括抑制增殖和促進增殖兩方面。在抑制增殖方面可單獨發揮作用，它能被細胞分泌到基質中，主要是通過調節細胞因子的活性，影響細胞的增殖。有研究表明，SPARC可使細胞周期停止在 G1中期［10］；另外SPARC還可抑制經血管內皮生長因子（FVEG）、血小板衍生因子（PDGF）、成纖維細胞生長因子（bFGF）及胎牛血清等刺激的內皮細胞、平滑肌細胞、系膜細胞及成纖維細胞的增殖，這種功能僅限于特定細胞。另一方面，細胞周期的完成是一個極為復雜的過程，該過程中的異常將引起子細胞表型的改變，由于蛋白在結構和功能上的特殊性，不同肽段具有不同功能，SPARC可被纖維蛋白溶酶水解產生一個銅離子結合肽（K）GHK，能刺激血管生成和細胞生長，從而促進腫瘤細胞的增殖以及遷移［11］。

3.2 SPARC抗細胞黏附作用

細胞之間的黏附主要是通過細胞外基質（ECM）蛋白受體、支撐結構及相關的信號轉導復合物之間的相互作用形成的［12］。體內絕大部分ECM糖蛋白具有促進細胞黏附，使細胞骨架重排的作用，但是SPARC不同，它通過提高基質金屬蛋白酶（MMPs）和降低纖維蛋白溶酶原活化抑制因子（PAI－1）的水平溶解細胞黏著斑，誘導黏著的細胞變圓，減少局部黏附，促進細胞骨架（肌動蛋白）重排，提高內皮細胞通透性，損害屏障功能。基質金屬蛋白酶（SPARC主要作用于 MMP－2和 MMP－9）是一個依賴鋅離子的肽鏈內切酶基因家族，目前已發現7種，幾乎可以降解ECM的所有成分。MMP－2以酶原形式分泌，被激活后形成Ⅳ型膠原酶，一方面降解、破壞靠近腫瘤表面的BM和ECM，使瘤細胞沿著缺失的BM向周圍組織浸潤，促進腫瘤侵襲和轉移［13］；另一方面則通過毛細血管內生、新生血管形成等促進腫瘤侵襲和轉移并可誘導腫瘤細胞產生堿性成纖維細胞生長因子，進而促進血管形成和腫瘤生長。MMP－9也稱明膠酶或Ⅳ型膠原酶，可降解Ⅲ、Ⅳ、V型膠原、明膠等多種底物起作用，而IV型膠原構成基膜的主要支架，導致腫瘤生長［14］。Pal－1屬于絲氨酸蛋白酶抑制物超家族，Pal－1通過對PA的抑制作用而減少纖溶酶原的激活，可以抑制纖溶酶對ECM的降解，保護基底膜不被血漿來源的蛋白水解酶所降解，從而穩定基底膜［15］。SPARC可通過多種機制相互作用而影響MMPs與TIMPs的表達和分布，除直接提高MMPs外，還能誘導侵襲性腫瘤細胞產生MMP－2，因此其在腫瘤發生發展及侵襲過程中起著非常重要的作用［16］。

3.3 SPARC啟動子區的甲基化

近幾年來，基因的甲基化成為研究熱門。有研究認為，SPARC啟動子區的高度甲基化是導致其低表達、具有致癌作用的主要原因。非小細胞肺癌細胞株及組織中SPARC甲基化率為55%和69%，是導致SPARC表達缺失的主要原因［17］。尿路上皮腫瘤如膀胱癌也出現SPARC的甲基化，而且SPARC的甲基化所導致的SPARC失活與膀胱癌進展相關［18］。由此可見SPARC的甲基化是導致其低表達、具有致癌作用的主要原因，在多數腫瘤的發生發展中發揮重要作用，SPARC可能起著抑癌基因的作用［19］。

3.4 SPARC促進新生血管生成

新生血管生成是腫瘤侵襲和轉移的先決條件，是腫瘤形成和在轉移灶生長的主要的限速步驟。SPARC的水解產物——鈣離子結合肽（GHK）能刺激血管生成和細胞生長，外源性的SPARC還可以降低血管生成抑制劑的濃度，促進血管生成［20］。同時SPARC還可以抑制表皮生長因子（EGF）及其受體（EGFR）、血管 VEGF及其受體（VEGFR）活性，這種作用主要通過抑制血小板源內皮細胞生長因子和增加膠原Ⅰ及膠原蛋白Ⅰ原纖維的表達，改變ECM 微環境［21－22］。

4 SPARC在腎癌中的作用

SPARC正常成人腎臟中，臟層上皮、壁層上皮、集合管、尿路上皮、動脈壁平滑肌細胞及某些間質細胞均有分布。有研究表明，SPARC在腎癌的100%肉瘤樣改變及70%的透明細胞癌的內皮細胞和纖維母細胞中表達［23］。其機制主要與MMPs有關。最近體外研究證明，腎癌 MMP－2對鼠腎癌細胞侵襲轉移起著非常重要的作用，其表達量增高大大促進了腎癌侵襲轉移潛能［16］；與此同時，MMP－2與金屬蛋白酶組織抑制物的表達比例失調是腎癌細胞侵襲轉移的另一因素。MMP除自身具有降解基質的功能外，還可抑制侵襲抑制因子Nm23H1的表達，大大促進了癌細胞侵襲轉移的能力。在腎癌侵襲轉移中上皮細胞鈣黏蛋白可降低。同時有研究表明，腎癌中MMP－9表達增高是腎癌不良預后性變量［24］。因此，SPARC在腎癌中的表達水平與分級一致，并預示著腫瘤具有更強的侵襲能力，并與預后相關。近期有研究表明，VEGF已經被作為治療腎癌的靶分子，而細胞黏附分子調控腎癌侵襲轉移的機制多數與 MMP有關［25］。

5 展望

SPARC與多種腫瘤的發生、發展及侵襲性有關，其可作為惡性腫瘤診斷與預后評價的指標之一，盡管SPARC的研究已經取得了很大的進展，但仍有許多問題沒有解決。人們取得了許多證據證明SPARC的功能是多方面、復雜的，但SPARC很多確切功能有待進一步證實。SPARC蛋白水解成不同肽段，從而使蛋白具有完全相反的功能，這一現象值得研究。在組織修復中，SPARC與細胞外基質中蛋白、生長因子的相互作用、相關信號通路的具體情況，以及如何把這些蛋白應用到醫療應用中都值得探討。此外，SPARC與腫瘤的發生發展有著密切而復雜的關系，尤其是在腫瘤的侵襲和轉移中占有重要地位。SPARC通過對腫瘤細胞的血管再生及促進腫瘤細胞凋亡，也給以后腫瘤的治療提供新的治療方法［26］。在泌尿系腫瘤中的大量研究發現，SPARC與泌尿系腫瘤的發生、發展及其生物學特性密切相關，SPARC基因突變檢測可望作為泌尿系腫瘤早期診斷的一種分子標記物以及臨床判斷預后指標［27］。然而SPARC與其他癌基因、抑癌基因之間的相互作用，與細胞凋亡及凋亡相關基因之間的相互關系，還需要深入研究。這些問題的解答將會幫助研究者們更好的了解泌尿系腫瘤的發生與發展過程，在分子水平上為認識泌尿系腫瘤發生和開展腫瘤基因診斷、基因治療打下良好的理論基礎。

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