癌癥時腫瘤相關胰蛋白酶抑制劑研究的進展

王繼貴

(中南大學湘雅二醫院檢驗科，湖南長沙410011)

·綜述·

癌癥時腫瘤相關胰蛋白酶抑制劑研究的進展

王繼貴

(中南大學湘雅二醫院檢驗科，湖南長沙410011)

腫瘤相關的胰蛋白酶抑制劑(TATI)，也叫著絲氨酸肽酶抑制劑Kazal 1型(SPINK1)，在胰腺，胰分泌的胰蛋白酶抑制劑(PSTI)，它們都能抑制胰蛋白酶和其他絲氨酸蛋白酶。在許多癌癥時，血清TATI水平升高，因此，能用作一種腫瘤診斷生物標志物和評估預后。

腫瘤相關胰蛋白酶抑制劑；癌；生物標志物

TATI是從卵巢癌病人中首先鑒定的，后來證實它同胰腺分泌的PSTI是相同的，基于它同其他蛋白酶抑制劑的關系，TATI也被叫作絲氨酸肽酶抑制劑Kazal 1型(SPINK1)，實際上，TATI、PSTI和SPINK 1是同一種物質。TATI以高濃度出現在胰腺和胰液中，在胰腺中，TATI的主要作用是防御胰蛋白酶過早地激活。在健康人群中，血清TATI的參考濃度約為3～16μg/L，循環中TATI的半壽期為6～8min。在健康對象中，肝可能是TATI的主要來源，其他如腦、脾、肺、腎、胃、小腸、12指腸、結腸、膽囊、尿道、卵巢和前列腺也可檢出TATI[1]。

1 TATI的生理生化特性

位于5號染色體的SPINK1基因編碼79個氨基酸的TATI多肽。成熟的TATI含56個氨基酸、多肽鏈內含三個二硫鍵，分子量為6242Da。

TATI的主要功能是在胰腺中抑制胰蛋白酶的過早激活。TATI抑制胰蛋白酶是可逆的，當持續保溫時，胰蛋白酶裂解TATI中的肽鍵，導致TATI-胰蛋白酶復合物迅速解離。在體外，TATI生理濃度可抑制血纖維蛋白激酶、尿激酶、組織纖維蛋白溶酶原激活劑、精子酵素和顆粒酶A。

TATI在胃的黏液分泌孔穴細胞中表達，胃TATI可保護胃黏液層和表面下的上皮細胞，抵制返流的胰蛋白酶的有害作用。

Ozaki等[2]報告TATI和表皮生長因子(EGF)有類似的結構，TATI不僅在正常人胰腺腺泡細胞中表達，也在各種胰腺導管腫瘤中表達。TATI結合到表皮生長因子受體(EGFR)上以激活它的下游信號傳輸，通過EGFR/促細胞分裂劑激活蛋白激酶小瀑布，促進胰腺癌細胞的增殖。

Valsecchi等[3]報告在胰腺導管腺癌時，有30.4%的病例表達表皮生長因子受體(EGFR)且同淋巴結轉移有關(P=0.038)；有53%的病例表達胰島素樣生長因子1受體(IGF-1R)，且同腫瘤的較高級別有關(P=0.033)。表達有EGFR和IGF-1R者，病人總的生存期顯著縮短，因此認為在腫瘤和基質細胞中表達EGFR和IGF-1R者是一個重要的預后因素。這些研究表明TATI行使它的生長因子活性。

絲氨酸蛋白酶抑制劑Kazal 1型(SPINK 1)是一種炎性蛋白，在許多癌癥時它的水平升高，SPINK 1可抑制絲氨酸蛋白酶依賴的細胞凋亡。Lu等[4]最近報告用抗-SPINK1抗體免疫共沉淀絲氨酸蛋白酶和顆粒酶A(Gzm A)，后者是在免疫監視期間，一種由細胞毒T淋巴細胞和自然殺傷細胞分泌的溶細胞小顆粒，且SPINK1可抑制Gzm A誘導的細胞凋亡。該研究提示：SPINK1過表達可防止Gzm A介導的免疫殺傷。因此，確立癌細胞對身體的免疫監視系統的耐受性，抑制SPINK1的過表達，能夠恢復這些細胞對由Gzm A觸發的凋亡死亡的易感性。這個發現表明，通過抑制SPINK1的過表達，可恢復Gzm A介導的免疫殺傷，克服癌細胞對身體免疫監視系統的耐受性是可能的。

2 TATI的試驗方法

1978年Eddeland等首先報告TATI的定量免疫試驗，該試驗是用單向免疫擴散和放射自顯影相結合的技術，但是這個試驗的敏感度不高，僅0.2mg/L。隨著放射免疫試驗(RIA)的發展，應用家兔抗TATI抗血清能測定血清和尿中低濃度的TATI。第一個基于單克隆抗體的TATI試驗是雙抗體酶免疫試驗(EIA)，敏感度可達10ng/L，與RIA法相關良好，相關系數r=0.980(n=20)，直線回歸方程為：Y=1.09X+4.6。

1993年Osman等報告時間分辨免疫熒光試驗(TR-IFMA)測定TATI。該法是兩次“Sandwich”型時間分辨免疫熒光試驗，單克隆抗體固定在聚苯乙烯微條孔的壁上，多克隆抗體試劑用螯合銪標記，通過疏水作用色譜純化標記抗體,將鏈霉親和素/生物素(SAB)系統組入到免疫熒光試驗(IFMA)技術中。在包被有鏈霉親和素的孔中加生物素化的單克隆抗體和血清或尿標本到孔中，保溫1.5h后，洗滌，加多克隆銪標記的示蹤抗體；保溫1h后洗滌，測定銪熒光。檢測低限為0.05μg/L，平均回收率為101%，該法所需單克隆抗體用量很低，僅為標準免疫熒光試驗(IFMA)用量的1/50。

Janeiro等[5]比較研究了RIA、ELISA和TRIFMA三個試驗，認為所有這三個試驗都適宜測定臨床標本中的血清TATI。標本來自于195例健康人血清，測定范圍和不精密度分別為：ELISA：0.8～45μg/L，不精密度＜9.1%；TR-IFMA：0.13～150μg/L，＜12.5%。兩個試驗同RIA均相關良好。敏感度TRIFMA最高，為0.13μg/L，其次為ELISA0.80μg/L；RIA為7μg/L。血清標本中TATI是穩定的，貯于+ 4℃和-20℃可保存4周；貯于-80℃可保持8周，成人中參考限有年齡差別，18～70歲組95%參考限為5.2～15.3μg/L；＞70歲組為7.5～21.3μg/L。文獻報告健康個體中血清TATI的濃度摘要見表1。

表1 健康個體血清TATI參考值

3 癌組織中的TATI

TATI是Huhtala在1982年首先在黏液性卵巢癌病人的尿中發現的，隨后對TATI的表達已有廣泛的研究。在各種癌癥病人的體液、癌組織和細胞培養液中都可檢出。

Patschan等[1]報告在沒有癌的病人中，膀胱上皮100%表達TATI，而膀胱癌病人，隨著腫瘤階段的進展，TATI表達降低，90%有淋巴結轉移的膀胱癌病人TATI表達降低或沒有TATI表達。

最近，Paju等[6]在研究中發現，在前列腺癌時，TATI和胰蛋白酶原在癌組織中頻繁地共表達。在高級別的前列腺癌時，組織表達TATI顯著增加，且同不良預后有關。

Soon等[7]免疫組化研究顯示，SPINK1在正常乳腺中是缺乏的，在早期和晚期乳腺癌組織中存在，在雌激素受體陽性(ER+)的乳腺癌時，SPINK1的表達同不良生存后果有關。SPINK1誘導擴散，然而，下調SPINK1，導致細胞死亡。此外，SPINK1過表達的細胞，對藥物誘導的凋亡具有抵抗力。這是由于降低了半胱天冬酶-3(caspse-3)水平之故。SPINK1的這些效應可被中和抗體所取消，提示在乳腺癌時SPINK1是一種潛在的有望實現的治療靶。

Lee等[8]報告在258例單病灶原發性肝細胞癌(HCC)病人中有176例(68%)TATImRNA過表達。研究認為：TATI過表達是促進細胞生長的有利因素，有增進腫瘤轉移的可能，導致有門靜脈侵犯的晚期HCC。過表達是一個不依賴于HCC階段的預后因素，且是腫瘤早期復發的一個有用指針。有可能用TATI、AFP和骨橋蛋白作為聯合標志物，用于HCC階段分級和預測早期復發。

4 癌癥時TATI作用的可能機制

在癌癥時，TATI的表達和不利預后的關系，可用下列發現來解釋，TATI對癌細胞起著生長因子的作用。TATI已顯示作為一種自分泌轉化因子可能涉及在前列腺癌的進展、侵襲和轉移播散中[9]。TATI和表皮生長因子(EGF)結構類似，它結合到EGF受體(EGFR)上激活它的下游信號傳輸。通過EGFR/促細胞分裂劑激活蛋白激酶小瀑布，刺激胰腺癌細胞的增殖[2]。

Gouyer等[10]報告在人類結腸癌細胞中，自分泌誘導侵襲和轉移，TATI作為一種自分泌轉化因子，可能涉及結腸癌進展的早期和晚期的各種情況，包括原發腫瘤的局部侵潤和轉移播散。用抗TATI單克隆抗體靶向治療，在消化道和泌尿系統中，對高級別的人體實體腫瘤有望帶來新的治療手段。

5 癌癥時血清TATI可用作一種診斷標志物

以前，TATI對于診斷胰腺、卵巢、食管和膀胱腫瘤已作過充分地研究，對于這些器官的腫瘤，TATI可考慮作為一個供選擇的標志物。此外，已發現TATI對于鑒別結腸癌和乳腺癌病人有無肝轉移是一個有用的標志物[11]。

Gaber等[12]用免疫熒光試驗研究了結直腸癌(CRC)病人血清TATI水平，發現術前血清TATI水平升高，在CRC病人中可預測不良預后，預測價值不依賴于已確定的預后參數和組織TATI表達，因此認為血清TATI對于CRC的預后評估，可能是一個有用的標志物。

Lyytinen等[13]報告：肝細胞癌是全球第六位最常見惡性腫瘤，是第三位最常見腫瘤相關性死亡原因。肝細胞癌的總累計一年生存率為60%，二年生存率為50%，5年生存率為33%，肝細胞癌的生存時間中位數是26個月。研究了144例HCC病人，用時間分辨免疫熒光試驗測定了HCC病人治療前血清樣本中TATI水平，發現血清TATI水平較低的病人總的生存率顯著高于血清TATI濃度升高的病人(P=0.003)。因此認為在HCC病人中，血清TATI濃度升高表示預后差，在評估HCC病人的預后時，是一個有用的指標。

雖然血清TATI水平對于一些癌的診斷和預后是有用的，但是在頭頸鱗癌或子宮頸鱗狀細胞癌時，血清TATI是沒有價值的。

6 癌癥時尿TATI

尿中TATI測定已有許多研究，主要是用于卵巢癌和膀胱癌，已證明在高等級的膀胱癌時，尿TATI是一個有價值的標志物；在卵巢癌時尿中TATI濃度比血清中高。

Gkialas等[14]評價了尿TATI、細胞角蛋白片段19(CYFRA21-1)、膀胱癌抗原(UBC)和細胞學檢查對檢測高級別病變的膀胱癌的價值。結果表明：尿TATI是一個有希望的腫瘤標志物，對于高級別病變的膀胱癌的檢測，它比CYFRA21-1、UBC和細胞學更敏感。

Shariat等[15]比較研究了尿TATI、核基質蛋白22(NMP22)和尿細胞學用于檢測膀胱移行細胞癌(TCC)，認為尿TATI在檢測膀胱TCC時勝過NMP22和尿細胞學。

7 小結

TATI、PSTI和SPINK1是同一物質的不同名稱，由于各作者的習慣原因，文獻中三種名稱均可見到。在許多生理和病理變化過程中，TATI顯示起著重要的作用，已完全確定它的功能是保護胰腺，防備胰腺中胰蛋白酶原過早地激活。在各種癌癥時，在病人體液、癌組織和細胞培養液中，TATI均有表達。已發現TATI對于胰腺癌、卵巢癌、食管癌和膀胱癌的診斷和預后評估是特別有價值的；但是在頭頸鱗癌和子宮頸鱗狀細胞癌時，TATI是沒有價值的。

在治療方面，TATI可能作為一個治療指標，發展人體抗-TATI單克隆抗體，可用作癌癥的治療，在乳腺癌、前列腺癌和胰腺癌的治療中有廣闊的前景。

[1]Patschan O,Shariat SF,Chade DC,et al.Association of tumor-associated trypsin inhibitor(TATI)expression with molecular markers, pathologic features and clinical outcomes of urothelial carcinoma of the urinary bladder[J].World J Urol,2012,30(6):785-794.

[2]Ozaki N,Ohmuraya M,Hirota M,et al.Serine protease inhibitor Kazal type 1 promotes proliferation of pancreatic cancer cells through the epidermal growth factor receptor[J].Mol Cancer Res, 2009,7(9):1572-1581.

[3]Valsecchi ME,McDonald M,Brody JR,et al.Epidermal growth factor receptor and insulinlike growth factor 1 receptor expression predict poor survival in pancreatic ductal adenocarcinoma[J].Cancer,2012,118(14):3484-3493.

[4]Lu F,Lamontagne J,Sun A,et al.Role of the inflammatory protein serine protease inhibitor Kazal in preventing cytolytic granule granzyme A-mediated apoptosis[J].Immunology,2011,134(4):398-408.

[5]Janeiro E,Guimaraes J,Stenman UH,et al.Validation and comparison of tumor-associated trypsin inhibitor(TATI)Immunoassays [J].Clin Chim Acta,2012,413(15-16):1244-1248.

[6]Paju A,Hotakainen K,Cao Y,et al.Increased expression of tumor-associated trypsin inhibitor,TATI,prostate cancer and in androgen-independent 22Rv1 cell[J].Eur Urol,2007,52(6):1670-1679.

[7]Soon WW,Miller LD,Black MA,et al.Combined genomic and phenotype screening reveals secretory factor SPINK 1 as an invasion and survival factor associated with patient prognosis in breast cancer[J].EMBO Mol Med,2011,3(8):451-464.

[8]Lee YC,Pan HW,Peng SY,et al.Overexpression of tumour-associated trypsin inhibitor(TATI)enhances tumour growth and is asssociated with portal vein invasion,early recurrence and a stage independent prognostic factor of hepatocellular carcinoma[J].Eur J Cancer,2007,43(4):736-744.

[9]Ateeq B,Tomlins SA.Laxman B,et al.Therapeutic trageting of SPINK1 positive prostate cancer[J].Sci Transl Med,2011,3(72):72 ra 17.

[10]Gouyer V,Fontaine D,Dumont P,et al.Autocrine induction of invasion and metastasis by tumor-associated trypsin inhibitor in human colon cancer cells[J].Oncogene,2008,27(29):4024-4033.

[11]Gaber A,Johansson M,Stenman UH,et al.High expression of tumour-associated trypsin inhibitor correlates with liver metastasis and poor prognosis in colorectal cancer[J].Br J Cancer,2009,100 (10):1540-1548.

[12]Gaber A,Nodin B,Hotakainen K,et al.Increased serum levels of tumour-associated trypsin inhibitor indepedently predict a poor prognosis in colorectal cancer patients[J].BMC Cancer,2010,10: 498.

[13]Lyytinen I,Lempinen M,Nordin A,et al.Prognostic significance of tumor-associated trypsin inhibitor(TATI)and human chorionic gonadotropin-beta(hCGβ)in patients with hepatocellular carcinoma[J].Scand J Gastroenterol,2013,48(9):1066-1073.

[14]Gkialas I,Papadopoulos G,Iordanidou L,et al.Evaluation of urine tumor-assocaiated trypsin inhibitor,CYFRA 21-1,and urinary bladder cancer antigen for detection of high-grade bladden carcinoma[J].Urology,2008,72(5):1159-1163.

[15]Shariat SF,Herman MP,Casella R,et al.Urinary levels of tumorassociated trypsin inhibitor(TATI)in the detection of transitional cell carcinoma of the bladder[J].Eur Urol,2005,48(3):424-431.

R730.23，R730.43

A

1674-1129(2014)05-0540-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2014.05.018

2014-06-30；

2014-08-13)

王繼貴，1937年生，中南大學湘雅二醫院檢驗科原主任，主任檢驗師，主要研究方向為臨床生物化學。