血管生成素樣蛋白4在腫瘤生長與轉移中的作用研究進展

鄭茜文 綜述，毛熙光 審校

腫瘤的發生、發展、分化、侵襲與轉移是多因子作用的結果，腫瘤的侵襲與轉移是導致患者死亡的主要原因。新生血管形成在腫瘤侵襲和轉移過程中起關鍵作用，血管生成素樣蛋白4（angiopoietin-like protein 4,ANGPTL4）是新發現的一種分泌型蛋白，它與血管生成、脂類代謝和葡萄糖代謝密切相關，是血管生成素樣蛋白（angiopoietin-like proteins,ANGPTLs）家族的一個成員。該家族包括7個蛋白，分別命名為血管生成素樣蛋白1～7。它們擁有和血管生成素（angiopoietins,Angs）家族類似的結構，其分別在炎癥、代謝及腫瘤生長和轉移中發揮著不同的作用［1］。本文就ANGPTL4 的生物學特性、其在腫瘤生長、轉移中的可能作用以及潛在的臨床應用價值做一綜述。

1 ANGPTL4的生物學特性

1.1 ANGPTL4 的結構特點 在2000 年，Kim 等［2］首先采用RACE 技術從人胎盤cDNA 文庫中分離出了一個新基因，該基因的mRNA 在肝臟中呈特異性高表達，后來該基因被命名為血管生成素樣蛋白4（ANGPTL4）。人的ANGPTL4 基因定位在19p13.3，

有7 個外顯子和6 個內含子，基因cDNA 全長為1943bp，開放閱讀框含1218bp，編碼406個氨基酸，預計分子量為45.2kDa［3］。ANGPTL4 結構特點為存在一個高度疏水的信號肽，氨基端為一個螺旋卷曲結構域，羧基端為一個大的血管生成素類纖維蛋白原。該羧基端的結構域在Angs和ANGPTLs家族普遍存在。

1.2 ANGPTL4的功能 天然全長的ANGPTL4以二聚體或者四聚體復合物的形式存在，但可通過蛋白水解過程生成氨基端卷曲的螺旋片段ANGPTL4（nANGPTL4）和羧基端類纖維蛋白結構域ANGPTL4（cANGPTL4）［4］。Lei等［4］采用肝癌細胞系Huh7來觀察ANGPTL4 的水解過程，發現ANGPTL4 的水解過程由前蛋白轉化酶（proproteinconvertases,PC）介導，進一步研究還發現前角蛋白轉化酶家族中的多個因子當作用于肝癌細胞系Huh7 時，結果均顯示ANGPTL4 的斷裂位點為-RRXR-處［4］，但其具體水解斷裂的機制尚不清楚。

研究發現，全長的ANGPTL4 能通過結合硫酸乙酰肝素蛋白多糖抑制因缺血缺氧損傷的周圍血管內皮細胞的遷移和脈管的形成［5］，而水解分裂后的nANGPTL4 則通過與脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase,LPL）的結合來抑制ANGPTL4s低聚體的活性［6］，水解分裂后的cANGPTL4 片段則可以結合并激活整合素β1和β5，通過FAK/PAK信號通路來調節角化細胞遷移［7］。另一項研究還發現cANGPTL4 通過結合并激活整合素α5β1 介導的Rac1/PAK 信號通路減弱細胞與細胞間的聯系，隨后cANGPTL4 與內皮細胞鈣粘蛋白和claudin-5結合并作用于血管內皮細胞連接處，破壞血管內皮細胞屏障功能［8］。這些功能在腫瘤的發生發展中有著重要的作用。由于ANGPTL4 及其水解片段功能的多樣性，使得它在腫瘤中的作用機制十分復雜，尤其羧基端類纖維蛋白原區域是腫瘤發生過程中一個重要的調節子，但全長的ANGPTL4 和nANGPTL4 能否通過直接刺激細胞內信號來影響腫瘤的發生發展目前尚不清楚。

2 ANGPTL4與腫瘤

近年來，通過研究ANGPTL4 在人體腫瘤中的表達和轉錄調節，揭示了ANGPTL4在炎癥和缺氧環境下對腫瘤生長的影響，以及血管新生在侵襲和轉移中的重要作用。

2.1 ANGPTL4與腫瘤的生長

2.1.1 炎癥條件下 越來越多的證據表明炎癥在腫瘤發生發展過程中具有促進腫瘤生長的作用。腫瘤的微環境和創口的微環境十分相似，包括大量的生長因子和促炎癥反應脂質介導子，如前列腺素類［9］。環氧化物酶-2（cyclooxygenase type2,COX-2）是一種限速酶，它把花生四烯酸轉化成前列腺素類化合物。在炎癥中，COX-2 的表達被激活的巨噬細胞上調，這一過程可增加前列腺素類化合物的合成，從而調節多種免疫細胞的行為［10］。Kim 等［11］研究發現COX-2 的表達在近50%的結直腸腺瘤和85%的結直腸腺癌中被提高，而結直腸癌中發現最豐富的前列腺素E2（prostaglandinE2,PGE2）和COX-2 的腫瘤促進功能密切相關。該研究顯示了PGE2 和缺氧在促進結直腸癌細胞增殖中具有協同作用，共同增強ANGPTL4表達和cANGPTL4 分泌，并發現cANGPTL4 導致了活體外和活體內的結直腸癌細胞異常增殖。究其原因，可能是cANGPTL4 誘導了NADPH 氧化酶介導的氧化還原反應，通過改變O2-和H2O2的比例來增加腫瘤細胞的活性［12］。因此，在結直腸癌細胞中ANGPTL4的水解片段對腫瘤的生長起主要作用的是cANGPTL4，而不是全長的ANGPTL4或者nANGPTL4。

2.1.2 缺氧環境下 在腫瘤生長過程中，腫瘤細胞增生迅速，造成腫瘤微環境始終處于相對缺氧狀態。缺氧的環境引發病理血管再生，形成新的血管以提供足夠的氧氣和營養，排除代謝產物，從而支持腫瘤的存活［13］。研究發現，ANGPTL4 的表達與缺氧誘導的轉錄因子1α（Hypoxia-inducible transcription factor 1α,HIF-1α）的表達高度相關，當HIF-1α引起機體缺氧效應時，缺氧狀態越明顯，ANGPTL4 的表達量越高，表明ANGPTL4 可能是缺氧環境下腫瘤血管新生的一個重要調節因子［14］。也有研究表明ANGPTL4 具有減弱血管新生的作用。Ito 等［15］發現ANGPTL4 作為一個抗血管新生因子，抑制了血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）促內皮細胞增殖的作用，而VEGF是血管新生的重要因子。當其觀察在小鼠角膜新生血管化的通透性時，發現ANGPTL4也可大大削弱VEGF介導的角膜新生血管形成，而單獨應用ANGPTL4于腫瘤組織時未觀察到腫瘤組織新生血管的消退現象。基于上述研究結果，表明ANGPTL4 在血管新生中所起作用與所處環境和表達組織不同可能存在差異，究其原因可能與ANGPTL4在不同組織中具有不同的信號調控通路有關系。

2.2 ANGPTL4 與腫瘤的侵襲和轉移 腫瘤轉移是指惡性腫瘤細胞擴散到遠處的器官，通常是腫瘤發展中的最后一步。轉移是導致多數癌癥患者死亡的主要原因，是一個復雜的、多步驟的過程。腫瘤細胞首先侵入周圍的組織，然后穿過淋巴管和血管系統的血管內皮進行轉移，其一般具有很高的攻擊性和抗癌耐藥性。研究發現，全長的ANGPTL4 可抑制VEGF 介導的新生血管形成及其滲透性［15-16］。研究發現ANGPTL4 通過上調肝臟血管內皮細胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1）激活VCAM-1/整合素β1 信號通路，促進其內皮細胞逆向轉移并引起肝癌細胞向肺部轉移，從而形成新的轉移瘤［17］。同時，Huang 等［18］研究發現c ANGPTL4 與整合素α5β1作用來激活Rac/PAK信號途徑，以減弱內皮細胞之間的鏈接，導致血管通透性增強，共同促進癌細胞向肺部轉移。ANGPTL4 在癌癥轉移組織中的高表達，表明其可能在腫瘤轉移過程中起重要作用，從而認為ANGPTL4是腫瘤轉移過程中的一個決定性介導因子。

2.3 與腫瘤的潛在臨床應用價值 自ANGPTL4 發現以來，國內外關于其與各系統腫瘤的相互關系進行了大量的研究，但能否把它作為一種抗癌和抗轉移靶標仍然存在較大爭議。原因在于ANGPTL4 在腫瘤的生長和轉移中起著多方面的作用，其對腫瘤的確切影響機制尚不明確。Nakayama等［19］通過免疫組織化學技術研究發現ANGPTL4在胃腺癌中的表達升高，ANGPTL4 可以促使微血管通道形成，對胃癌細胞的增殖和生長提供充足營養，增強胃癌細胞侵襲性，并為腫瘤轉移提供途徑。Nakayama等［20］再以同樣的方法研究ANGPTL4在結直腸癌中的表達，進一步表明ANGPTL4 與腫瘤靜脈浸潤和遠處轉移有密切關系。另一項研究發現ANGPTL4 在正常乳腺上皮細胞呈高表達，而在乳腺原位癌中卻表達下降，究其原因可能與ANGPTL4 基因的5’區域的CPG 島的甲基化有關［21］。有研究者建立了一種基因改造的老鼠模型，該模型的卡波氏肉瘤中可表達一種病毒G-蛋白偶聯受體（viral G protein-coupled receptor,vGPCR），在這種模型的卡波氏肉瘤中發現ANGPTL4 的表達受vGPCR的正調節，ANGPTL4表達的增加增強了該肉瘤內皮細胞的遷移和分化，這兩者是血管新生中的重要步驟，從而促進新生血管形成。相反，當利用siRNA 抑制ANGPTL4的表達則會阻礙腫瘤新生血管的形成，降低血管滲透性，阻礙由vGPCR 介導的活體內腫瘤的發生［22-23］，故認為ANGPTL4 可能作為腫瘤研究的一種新的分子標記物。Zhang 等［24］研究發現阻礙ANGPTL4的表達可以抑制乳腺癌細胞向肺組織的擴散，進一步證實ANGPTL4 對于腫瘤的侵襲與轉移有重要作用。Zhang等［25］采用了多種方法研究280例肝癌的癌組織和癌旁組織中ANGPTL4的分布，發現癌旁組織中ANGPTL4表達更高，并且與腫瘤的分級呈正相關，這可以作為一種新的評估肝癌的生物標記，但其能否評估肝癌的預后及生存率有待進一步研究。Katanasaka等［26］的研究證實了ANGPTL4在惡性神經膠質瘤細胞中的高表達是通過ERK/c-Myc 通路被一種變異的表皮生長因子所介導，而這種變異的表皮生長因子強烈誘導新生血管的形成可能與ANGPTL4的表達有關，該研究認為ANGPTL4的表達可作為一種有效的腫瘤標志物的預測指標。韓杰等［27］通過體外穩定轉染技術,用半定量RT-PCR 和直接法ELISA 檢測發現shRNA 沉默ANGPTL4 表達對大腸癌細胞系HT29 的遷移及偽足形成有明顯抑制作用，表明ANGPTL4 在大腸癌細胞的轉移中具有重要作用。上述研究結果表明，ANGPTL4 與多種癌癥密切相關，使得ANGPTL4 具有作為生物標記、甚至是抗癌和抗轉移靶標的潛在臨床應用價值。但Hattori 等［18］關于乳腺原位癌的研究結果，卻發現ANGPTL4在正常乳腺上皮細胞中高表達，而在乳腺原位癌細胞中表達降低，這一點促使我們在考慮實際應用這種潛在價值時需要慎重。

3 小結與展望

綜上所述，目前的大量研究表明ANGPTL4 在癌癥生長和轉移過程中有著重要的作用。ANGPTL4在炎癥條件下促使腫瘤細胞異常增殖，在缺氧環境下促進腫瘤血管新生，并通過增強血管滲透性促進腫瘤的浸潤和轉移。ANGPTL4 在腫瘤中的作用是復雜的，水解后的不同片段在癌癥中作用不同，cANGPTL4可能與腫瘤關系更加密切。此外，在不同組織的腫瘤中，ANGPTL 4 表現出不同的作用，顯示出環境和組織的特異性。根據它在臨床各腫瘤中的潛在應用價值，ANGPTL4 可被作為多種癌癥類型的診斷標記物［24-27］。而能否利用ANGPTL4 的抗體作為臨床藥物來提高治療腫瘤的效果，是未來研究抗腫瘤藥物的重要方向。

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