骨橋蛋白在腎癌中表達的相關研究

王鳳龍(綜述)，周林玉(審校)

(安徽醫科大學附屬省立醫院泌尿外科，合肥230001)

骨橋蛋白(osteopontin，OPN)在類骨質中由基質細胞產生的骨特異的、含唾液酸的蛋白質，在細胞和基質之間起橋連作用。自從1979年OPN被發現以來，一直是人們關注的熱點。其作為一種新的細胞因子，在人體中發揮著重要的作用。多項研究顯示OPN能促進腫瘤的發生、發展及浸潤［1-3］。

1 OPN的歷史

1979年Senger等［4］首次報道了與惡性轉化有關的一種含RGD整合素結合區的磷酸化糖蛋白，將其稱之為轉化相關性磷酸蛋白。后來Franzen等［5］從骨基質和牙齒中分離出了一種磷酸化蛋白，其特性與轉化相關性磷酸蛋白相類似，人們將其命名為OPN。

2 OPN的基因定位及結構

人的OPN基因定位在染色體4q13，是單一編碼基因蛋白，8 kb大小，由7個外顯子和6個內含子所組成。由大約300個氨基酸所組成，相對分子量為44×103，富含天冬氨酸和絲氨酸殘基。一級結構中含有特異性的RGD序列，是一種黏附序列，在與其主要受體如整合素等的結合中起重要作用，從而增強細胞與細胞、細胞與基質之間的黏附。

3 OPN的受體

OPN被凝血酶切割后，一段可以直接和CD44v6受體結合，而另一段可以與整合素受體相結合［6-7］。整體為α和β兩個不同的亞基組成的糖蛋白受體，OPN借助于RGD序列與其結合，參與調控細胞的趨化、遷移、吸附，以及多種細胞內的信號轉導通路。研究認為OPN可以和不同的整合素受體在不同的細胞中激活相同或者不同的信號轉導通路［6］。CD44是一種跨膜糖蛋白，參與介導細胞與基質，細胞與細胞間的相互作用。人類的CD44基因根據外顯子的表達方式不同可以分為標準型CD44(CD44S)，即僅含組成型外顯子的CD44轉錄子;和拼接CD44(CD44V)，為10個變異體外顯子的選擇性拼接。CD44是作為OPN的受體與其相互作用是非RGD依賴的。OPN與CD44結合通過磷脂酶C-γ/蛋白激酶C/磷脂酰肌醇3激酶/蘇氨酸激酶信號途徑，而引起抗凋亡、黏附等作用。OPN與CD44相互作用，通過Rac介導的通路可以增強H-Ras-V12轉化細胞的腫瘤發生。而使用CD44阻斷劑可抵抗這一作用［8］。對體外HepG2細胞株研究發現，OPN不僅與CD44v6結合，而且還調控CD44v6受體的表達，并調控細胞的遷移［9］。

4 OPN生物學功能

OPN廣泛存在于人體多種組織，如骨、軟骨、胃、乳腺、腎臟、前列腺、結直腸等，正常體液中也有少量的OPN。OPN的生理學功能主要有以下幾個方面:①介導細胞的黏附。通過RGD與非依賴RGD序列與細胞表面的多種整合素受體相結合，并通過與細胞外基質結合參與細胞的黏附、遷移等。②通過誘導血管內皮細胞的遷移，上調血管內皮生長因子受體功能，促進內皮芽生，而誘導新生血管的形成。③調節鈣化組織的形成與重建。④免疫應答。在細胞免疫應答過程中，OPN是重要的也是最早期起作用的細胞因子，可加強Th1并抑制Th2的表達;OPN還可以通過巨噬細胞的趨化，誘導產生白細胞介素12，從而產生炎性反應和免疫反應。⑤抑制細胞凋亡。OPN可通過與細胞表面的相關分子結合，活化核因子κB，從而抑制細胞的凋亡。⑥通過與整合素之間相互作用，參與細胞的信號轉導。

5 OPN在腫瘤的作用機制

5．1 促進新生血管的生成 腫瘤豐富的血供與新生血管的形成關系密切，在腫瘤的侵襲過程中OPN與血管通透性因子/血管內皮生長因子發揮協同作用，促進血管內皮細胞的增生，誘導新血管形成，從而促進腫瘤細胞的生長。Cui等［10］用OPN基因穩定轉染人類肺癌細胞株SBC-3，并分別將轉染組與非轉染組細胞注入裸鼠體內，結果轉染組裸鼠體內腫瘤顯著增長及新生血管形成顯著增高。OPN可通過引起內皮細胞遷移、抗凋亡以及血管腔形成來誘導腫瘤血管生成。研究發現外源性和腫瘤源性OPN都可發揮作用，在血管內皮生長因子依賴腫瘤血管生成中OPN的作用尤其重要［11］。OPN在腫瘤的進展中可能發揮兩種關鍵作用:①促使腫瘤細胞表達血管內皮生長因子;②使血管內皮生長因子刺激新生血管形成。

5．2 促進細胞的趨化，轉移及黏附 OPN是一種重要的趨化因子，可引起巨噬細胞、T細胞和樹突狀細胞的趨化和遷移，其引發細胞的遷移同時還需要多種多種生長因子受體激活的協同作用。另外，其作為腫瘤進展的一種啟動因子，可以為各種腫瘤預后不良的指示器［12］。

5．3 促進細胞外基質的降解 細胞外基質的降解是腫瘤浸潤的關鍵環節之一。Gong等［13］利用OPN小干擾RNA(siRNA)分別瞬時、穩定轉染胃癌細胞株BGC-823，與未轉染組和空白質粒組進行比較，轉染組的OPN表達明顯下調。進一步實驗證明了OPN表達下調可以降低基質金屬蛋白酶2和人尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinase type plasminogen activator，uPA)的表達從而減弱細胞外基質降解，抑制胃癌的生長、浸潤和轉移能力。

5．4 抑制細胞的凋亡 腫瘤細胞有很強的抗凋亡作用。OPN不僅可通過激活磷脂酰肌醇3激酶/AKt通路抑制細胞的凋亡［14］，也可與內皮細胞整合素υβ3結合阻止細胞凋亡。OPN還能通過抑制一氧化氮合酶，阻止炎性細胞的氧爆發，尤其是阻止激活的巨噬細胞產生一氧化氮，從而提高腫瘤細胞的生存力。

6 OPN與腎癌

多項研究認為OPN能夠通過促使細胞的趨化、黏附、血管生成、抑制凋亡等，從而促進腫瘤的發展［15-17］。Yeatman等［18］通過對12 000個基因篩選，確定OPN可為臨床首選的腫瘤標志物。而在腎癌中，國內徐松濤等［19］用免疫組織化學的方法研究了57例腎癌的患者，結果顯示OPN在腎癌組織中表達明顯高于正常腎組織，并隨著病理分期的增加表達增高。國外Matusan等［20］利用免疫組織化學的方法對171例腎透明細胞癌組織中OPN的表達進行了研究，結果顯示OPN的表達與腫瘤大小、福爾曼核分級、病理分期、Ki-67增殖指數等相關，OPN表達陽性者預后明顯低于低表達者。Matu?an-Ilija?等［21］利用免疫組織化學及聚合酶鏈反應方法分別檢測OPN蛋白和OPN mRNA在腎透明細胞癌中的表達，以及分析腫瘤細胞凋亡指數，結果顯示OPN能夠部分抑制腫瘤細胞的凋亡。以上均提示OPN在腎癌細胞中高表達，并能夠促進腎癌的進展，其機制可能是通過抑制細胞的凋亡，從而延長腫瘤細胞的生存期，促進血管的生成，進一步促進腫瘤細胞的生長及浸潤。OPN亦可促進腫瘤的遠處轉移，其可能機制為:細胞外基質的降解和重構在腫瘤轉移的過程中發揮非常重要的作用，而OPN導致的基質金屬蛋白酶表達增加可以使基膜的主要成分Ⅵ型膠原的降解加快，為腫瘤細胞的組織浸潤及轉移提供有利條件，促進自身向周圍遷移。在機體內環境和局部微環境適宜的情況下，形成轉移灶［22］。對OPN進行檢測可能對腎癌的診斷有所幫助，并可對判斷腎癌的進展及浸潤提供參考，對評估腫瘤的預后提供一定的幫助。此外，關于其是否可以作為腎癌基因治療的靶點，也做了很多研究。如2005年Wai等［23］通過RNA干擾技術抑制OPN的表達，發現腫瘤細胞凋亡增加，生長受到抑制。2010年Zhang等［24］利用OPN siRNA抑制人腎透明細胞癌皮膚轉移細胞中OPN的表達，結果顯示OPN被抑制后腫瘤細胞凋亡增加以及侵襲受到抑制。國內柳昊等［25］通過構建獲得OPN反義基因真核表達載體轉染人腎癌ACHN細胞，認為OPN在腎癌ACHN細胞的增殖和侵襲過程中發揮了重要作用，反義OPN基因能抑制腎癌細胞的惡性表型。所以其作為腎癌基因治療的新靶點應用于臨床是很有潛力的。

OPN作為一種新的細胞因子，在腎癌中的研究越來越顯示出其具有的重要作用及意義。雖然現在對其在腎癌中的具體作用機制還不是十分了解，但是其在腎癌發生、發展中的作用是明確的，它的表達對腎癌的病理分期、腫瘤分級及預后和進展都有著重大的意義，并可能成為腎癌基因治療中具有無限潛力的新靶點之一。

［1］ Chakraborty G，Jain S，Kundu GC．Osteopontin promotes vascular endothelial growth factor-dependent breast tumor growth and angiogenesis via autocrine and paracrine mechanisms［J］．Cancer Res，2008，68(1):152-161．

［2］ El-Tanani MK，Campbell FC，Crowe P．BRCA1 suppresses osteopontin—mediated breast cancer［J］．J Biol Chem，2006，281(36):26587-26601．

［3］ Rudland PS，Platt Higgins A，El Tanani M，et al．Prognostic signifi—cance of the metastasis-associated protein osteopontin in human breast cancer［J］．Cancer Res，2002，62(12):3417-3427．

［4］ Senger DR，Wirth DF，Hynes RO．Transformed mammalian cells secret specific proteins and phosphoproteins［J］．Cell，1979，16(4):885-893．

［5］ Franzen A，Heinegrand D．Isolation and characterization of two sialoproteins present only in bone calcified matrix［J］．Biochem J，1985，232(3):715-724．

［6］ Sodek J，Ganss B，McKee MD．Osteopontin［J］．Crit Rev Oral Biol Med，2000，11(3):279-303．

［7］ Wai PY，Kuo PC．The role of osteopontin in tumor metastasis［J］．J Surg Res，2004，121(2):228-241．

［8］ Teramoto H，Castellone MD，Malek RL，et al．Autocrine activation of an osteopontin-CD44-Rac pathway enhances invasion and transformation by H-RasV12［J］．Oncogene，2005，24(3):489-501．

［9］ Gao C，Guo H，Downey L，et al．Osteopontin-dependent CD44v6 expression and cell adhesion in HepG2 cells［J］．Carcinogenesis，2003，24(12):1871-1878．

［10］ Cui R，Takahashi F，Ohashi R，et al．Abrogation of the interaction between osteopontin and alphavbeta3 integrin reduces tumor growth of human lung cancer cells in mice［J］．Lung Cancer，2007，57(3):302-310．

［11］ Chakraborty G，Jain S，Kundu GC．Osteopontin promotes vascular endothelial growth factor-dependent breast tumor growth and angiogenesis via autocrine and paracrine mechanisms［J］．Cancer Res，2008，68(1):152-161．

［12］ Rangaswami H，Bulbule A，Kundu GC．Osteopontin:role in cell signaling and cancer progression［J］．Trends Cell Biol，2006，16(2):79-87．

［13］ Gong M，Lu Z，Fang G，et al．A small interfering RNA targeting osteopontin as gastric cancer therapeutics［J］．Cancer Lett，2008，272(1):148-159．

［14］ Lin YH，Yang-Yen HF．The osteopontin-CD44survival signal involves activation of the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt signaling pathway［J］．J Biol Chem，2001，276(49):46024-46030．

［15］ Rittling SB，Chambers AF．Role of osteopontin in tumour progression［J］．Br J Cancer，2004，90(10):1877-1881．

［16］ Hirama M，Takahashi F，Takahashi K，et al．Osteopontin overproduced by tumor cells acts as a potent angiogenic factor contributing to tumor growth［J］．Cancer Lett，2003，198(1):107-117．

［17］ Cook AC，Tuck AB，McCarthy S，et al．Osteopontin induces multiple changes in gene expression that reflect the six"hallmarks of cancer"in a model of breast cancer progression［J］．Mol Carcinogenesis，2005，43:225-236．

［18］ Yeatman TJ，Chambers AF．Osteopontin and colon cancer progression［J］．Clin Exp，2003，20(1):85-90．

［19］ 徐松濤，王競，范波．OPN在腎癌組織中表達的相關研究［J］．中華實用醫學雜志，2009，22(9):513-515．

［20］ Matusan K，Dordevic G，Stipic D，et al．Osteopontin expression correlates with prognostic variables and survival in clear cell renal cell carcinoma［J］．J Surq Oncol，2006，94(4):325-331．

［21］ Matu?an-Ilija? K，Damante G，Fabbro D，et al．Osteopontin expression correlates with nuclear factor-κB activation and apoptosis downregulation in clear cell renal cell carcinoma［J］．Pathol Res Pract，2011，207(2):104-110．

［22］ Thalmann GN，Sikes RA，Devoll RE，et al．Osteopontin:possible role in prostate cancer progression［J］．Clin Can Res，1999，5(8):2271-2277．

［23］ Wai PY，Mi Z，Guo H，et al．Osteopontin silencing by small interfering RNA suppresses in vitro and in vivo CT26 murine colon adenocarcinoma metastasis［J］．Carcinogenesis，2005，26:741-751．

［24］ Zhang A，Liu Y，Shen Y，et al．Osteopontin silencing by small interfering RNA induces apoptosis and suppresses invasion in human renal carcinoma Caki-1 cells［J］．Med Oncol，2010，27(4):1179-1184．

［25］ 柳昊，陳安民，郭風勁，等．OPN反義真核表達載體的構建及其對腎癌細胞增殖侵襲的影響［J］．中國癌癥雜志，2009，19(9):649-655．