Cystatin C與惡性腫瘤的關(guān)系

何琳莉，文 彬

(川北醫(yī)學(xué)院病理教研室，四川 南充 637000)

半胱氨酸蛋白酶抑制劑最早是由Anastasi等[1]在雞蛋清中分離得到的一種小分子蛋白質(zhì)，因其對半胱氨酸蛋白酶有抑制作用[2]而得名，依據(jù)其分子結(jié)構(gòu)主要分為三大超家族：Ⅰ型stefis，也稱胞內(nèi)Cystatin，大多分布于細胞內(nèi)，主要包括stefin A和stefin B等。Ⅱ型Cystatins，屬于分泌型蛋白，廣泛分布于生物體液中，由大約120個氨基酸組成，主要包括Cystatin C、D、E、F、S、M等。Ⅲ型激肽原家族，其大部分為血漿中的激肽原。其家族成員中都至少具有一個包含一個疏水的楔形結(jié)構(gòu)的Cystatin結(jié)構(gòu)域，此結(jié)構(gòu)被認為是半胱氨酸蛋白酶抑制劑與半胱氨酸蛋白酶活性部位結(jié)合及發(fā)揮其抑制作用的基礎(chǔ)[3]。

1 Cystatin C的結(jié)構(gòu)與分布

半胱氨酸蛋白酶抑劑家族第二超家族成員的Cystatins C 是一種包含120個氨基酸的非糖化、低分子量的堿性蛋白質(zhì)。由位于22號染色體短臂1區(qū)1帶的管家基因CST3基因編碼。因此，人體幾乎所有組織的有核細胞都可以持續(xù)而恒定的產(chǎn)生Cystatin C，包括腎、肝、胰、腸、胃、肺和胎盤。Cystatin C主要分布于細胞外液，如血液、唾液、腦脊液、精液和尿液等[4]。其在血漿中的濃度約1.16 μg/mL，羊水中的濃度與其相近[5]。在腦脊液中濃度最高，約為血液中的5.5 倍，在精液中濃度也較高，約為5.1 μg/mL，乳汁中含量也較豐富，在尿液中的濃度最低。Cystatin C分泌及排泄不受體表面積、肌肉量、飲食、年齡、性別、炎癥和腫瘤等因素影響。

2 Cystatin C與惡性腫瘤的關(guān)系

浸潤及轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的特征性表現(xiàn)，腫瘤細胞能產(chǎn)生多種水解酶(如半胱氨酸蛋白酶，無花果蛋白酶等)降解細胞外基質(zhì)，破壞宿主黏膜屏障，促使腫瘤細胞穿透基底膜向深層組織浸潤及遠處轉(zhuǎn)移[6-9]。許多研究報道，半胱氨酸蛋白酶B(Cathepsin B)在多種腫瘤組織及腫瘤患者血清中表達增高[10-12]，將Cathepsin B cDNA 轉(zhuǎn)錄到腫瘤細胞中，可使腫瘤細胞轉(zhuǎn)移能力增強，而敲除腫瘤細胞中的CathepsinB基因或者干擾Cathepsin B RNA轉(zhuǎn)錄可降低腫瘤侵襲能力[13-15]。Cystatin C被認為是半胱氨酸蛋白酶Cathepsin B 最主要的抑制劑，同時對Cathepsin K、L、H等也有抑制作用，它通過與半胱氨酸蛋白酶結(jié)合，形成酶—抑制劑復(fù)合物，從而阻止半胱氨酸蛋白酶對間質(zhì)組織及基底膜的破壞作用，抑制腫瘤細胞的侵襲能力[16-18]。

2.1 異常表達的Cystatin C促進惡性腫瘤的發(fā)展

目前，在多種惡性腫瘤中檢測到Cystatins C低表達。Wegiel等[19]收集了448例前列腺組織標本(包含前列腺癌組織與良性前列腺組織)，通過免疫組織化學(xué)方法檢測其中Cystatin C，結(jié)果顯示，前列腺癌標本中Cystatin C的表達明顯低于良性前列腺組織，并且Cystatin C低表達的癌組織中，MMP2的表達升高，兩者呈顯著的負相關(guān)性。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)，將已敲除Cystatin C基因的siRNA轉(zhuǎn)染前列腺癌細胞系PC3之后，PC3細胞侵襲性顯著增加，推測Cystatin C可能對維持細胞正常行為有重要作用。Strojan等[ 20]研究了Cystatin C 在頭頸部鱗癌中的表達情況，結(jié)果顯示Cystatin C在癌組織中的平均水平要比癌旁組織中低，同時還發(fā)現(xiàn)Cystatin C的表達量與組織來源有關(guān)，喉部腫瘤及其對應(yīng)的癌旁組織中Cystatin C平均水平，均要高于非喉部腫瘤及其對應(yīng)的癌旁組織，且隨腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移程度增加，Cystatin C水平也越低。Kolwijck等[21]檢測了肺癌以及結(jié)、直腸癌患者血清中Cathepsin B-Cystatin C復(fù)合體后發(fā)現(xiàn)，Cathepsin B-Cystatin C復(fù)合體在肺癌患者體內(nèi)水平要顯著低于健康人和非癌癥的肺部疾病患者。在結(jié)、直腸癌患者血清中，腫瘤臨床分期(Dukes分期)越晚，Cathepsin B-Cystatin C復(fù)合體水平也越低。由此可見，隨著腫瘤的進展，Cystatin C表達可能減少，而Cathepsin B表達增多，兩者表達的失衡在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起了重要作用。這些研究結(jié)果都表明Cystatin C的低表達參與了惡性腫瘤的進展。然而，Zeng等[22]采用免疫組化方法檢測食管癌組織中Cystatin C表達情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在食管癌組織中Cystatin C呈陽性反應(yīng)，且Cystatin C在食管癌組織中的平均水平明顯高于癌旁正常組織。王蕾等[23]對胃腸道腫瘤組織中Cystatin C含量進行定量檢測也獲得相似研究結(jié)果，胃腸道腫瘤中Cystatin C表達明顯高于良性組織，且Cystatin C表達增高與腫瘤的惡性程度相關(guān)。惡性腫瘤組織出現(xiàn)的Cystatin C表達升高，可能是由于機體反饋調(diào)節(jié)機制的作用，隨著腫瘤的惡性進展，腫瘤組織中半胱氨酸蛋白酶B表達增加，活性增強，會反饋性地引起Cystatin C表達的增多，而增加的Cystatin C抑制了半胱氨酸蛋白酶B的活性，以降低腫瘤細胞的浸潤能力。

2.2 Cystatin C在惡性腫瘤治療中的作用

Kopitz等[24]建立纖維肉瘤的肺轉(zhuǎn)移模型，將Cystatin C通過腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)小鼠肝、肺中，使其過度表達，再注入人纖維肉瘤細胞，形成實驗性肝、肺轉(zhuǎn)移，在Cystatin C過度表達組，肺轉(zhuǎn)移可顯著減少。轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)是一種多功能的細胞因子，具有調(diào)控幾乎所有細胞分化，遷移，增殖、及凋亡的能力[25-26]。Tian等[27]通過構(gòu)建Cystatin C 的真核表達載體，轉(zhuǎn)染乳腺癌細胞4T1，以研究Cystatin C對TGF-β致癌作用的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cystatin C能有效抑制TGF-β信號傳導(dǎo)，減少其對新生血管生成及細胞增殖的刺激作用，從而使癌細胞4T1生長受限。在體外實驗研究中也發(fā)現(xiàn)，人腦膠質(zhì)母細胞瘤細胞株經(jīng)轉(zhuǎn)染cystatin C cDNA之后，其腫瘤細胞侵襲能力均有不同程度降低。這些研究結(jié)果表明，Cystatin C在惡性腫瘤基因治療中有一定的應(yīng)用前景。另一些研究則表明，Cystatin C可作為腫瘤化療后療效觀察及腎功能監(jiān)測的指標。Poteryaeva等[28]檢測了淋巴肉瘤小鼠血漿及腫瘤組織的Cystatin C 水平，發(fā)現(xiàn)其均有小程度降低，經(jīng)環(huán)磷酰胺化療后，腫瘤體積縮小，同時隨小鼠生存期延長，Cystatin C的表達有所升高，表明腫瘤組織和血漿中的Cystatin C 測定有助于預(yù)測腫瘤的生長速度和抗腫瘤治療的效果評估。B?lke等[29]檢測52例頭頸部腫瘤患者的Cystatin C和肌酐血清水平，已知其中17例患者腎功能不全。結(jié)果顯示，在進行鉑類藥物化療過程中，Cystatin C能比血肌酐更靈敏的反應(yīng)腎小球率過濾的損害，是比肌酐更好的腫瘤患者及化療過程中腎功判斷的指標。

2.3 Cystatin C與惡性腫瘤預(yù)后的關(guān)系

Barbara等[19]研究了Cystatin C表達在前列腺癌中的臨床病理意義，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在CystatinC低表達的前列腺癌組織中，MMP2水平更高，患者總體生存期更短。Nakabavashi等[30]對Cystatin C在神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤中的預(yù)后意義進行了研究，他們通過免疫組化法檢測了57例患者的腫瘤組織中Cystatin C表達水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cystatin C表達水平低的神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤病理分級高，腫瘤更易復(fù)發(fā)，患者無病生存期更短。在動物試驗中也發(fā)現(xiàn)[31]，注射了B16F10黑色素瘤細胞的小鼠，如果Cystatin C表達過量，則其中位生存期能增加10%。然而，也有不少研究者認為高表達的Cystatin C與惡性腫瘤患者的不良預(yù)后有關(guān)。Evangelos等[32]對Cystatin C在多發(fā)性骨髓瘤中的預(yù)后意義進行了研究，他們通過乳膠顆粒增強散射免疫比濁法檢測了157例多發(fā)性骨髓瘤初診患者，28例骨髓瘤復(fù)發(fā)并通過硼替佐米治療的患者以及52名健康人群的Cystatin C血清水平，經(jīng)過多元統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)Cystatin C與乳酸脫氫酶是患者預(yù)后與生存時間的獨立影響因素，血清中兩者水平都升高的患者預(yù)后最差，兩者中一項升高者患者預(yù)后一般，兩者都降低的患者預(yù)后較好。另外，研究者還發(fā)現(xiàn)骨髓瘤復(fù)發(fā)患者的血清Cystatin C水平高于初診患者，Cystatin C可作為多發(fā)性骨髓瘤復(fù)發(fā)的潛在標志。Chen等[33]在其研究中指出，Cystatin C 與Cathepsin B血清水平均高組的患者生存率遠低于只有其中一項升高的患者及兩者血清水平都降低的患者。而在另一項關(guān)于肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)[34]，Cystatin C和Cathepsin K濃度的測定與肺癌患者的生存時間的并無明顯相關(guān)性，因此，Cystatin C尚不能獨立作為提示腫瘤患者預(yù)后的因素。

3 結(jié)語

綜上所述，Cystatin C作為半胱氨酸蛋白酶的內(nèi)源性抑制物，具有重要的調(diào)節(jié)與保護功能。半胱氨酸蛋白酶與蛋白酶抑制劑之間的表達失衡是導(dǎo)致惡性腫瘤向外浸潤和轉(zhuǎn)移的重要因素。但是，Cystatin C作為一種腫瘤標志物，它在不同類別的腫瘤或者同種類別的腫瘤在不同病理分期的表達情況各不相同，對于預(yù)后的提示作用也因具體類別而定。要明確其作用機制以及如何提高其作為腫瘤基因治療靶點的抗腫瘤療效尚有待于進一步深入研究。

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