金屬硫蛋白在泌尿系腫瘤的表達和對耐藥性的影響

白 嵐，李翠蘭

金屬硫蛋白（metallothionein，MT）自發現至今，已表明它與多種復雜疾病和機體的免疫調節有關，與多種腫瘤的細胞增殖、分化、腫瘤侵襲及耐藥有關；腫瘤組織中MT的表達水平與腫瘤的發生、進展、預后密切相關［1］。本文就MT的結構與功能及其在泌尿系統腫瘤表達的有關研究進行綜述如下。

1 MT 概述

1.1 MT的結構與功能 人體中的MT基因定位于染色體16q13，MT主要有MT1～4四種亞型。根據分子量、結合的金屬離子、編碼的基因、染色體、結合的原子、氨基酸等，MT亞型主要分為兩類，主要類別MT－1和MT－2，在哺乳動物中普遍存在，以肝臟和腎臟最高，含有獨一無二的結構能結合7個二價金屬離子，如鋅和鎘。次要類別MT－3和MT－4，主要存在于一些特殊的細胞中，MT－3主要分布于中樞神經系統和男性生殖系統，MT－4主要位于皮膚、消化道等器官的角質細胞和復層鱗狀上皮細胞中。哺乳動物的MT含有61個氨基酸，通過2個結構域可以同時與必需的金屬元素結合如鋅和銅，同時也能結合有毒的金屬元素如鎘和汞，α結構域靠近C端，通過11個半胱氨酸殘基結合4個金屬離子，而β結構域靠近N端，可通過9個半胱氨酸結合3個金屬原子［2］。

MT的主要功能是與金屬離子結合后，可作為金屬儲備庫，促進金屬離子在細胞間的轉運，保護細胞免受氧化物的損傷，拮抗電離輻射、參與應激反應；調節免疫功能，調控機體生長發育和細胞代謝等功能。

1.2 MT的表達及作用機制 MT－1和 MT－2是MT的主要存在形式，在大部分器官組織中均有表達，可被細胞因子、激素、細胞毒素、金屬離子等誘導產生［2］。它們對MT表達的調控主要表現在轉錄水平上。MT基因的5’啟動區至少存在2個調控片段，即金屬反應元件和糖皮質激素反應元件。在某些腫瘤中Ha－ras癌基因處于激活狀態，從而作用于MT基因啟動區的調控片段，導致了MT表達的增加。而 MT－3、MT－4對這些誘導物質不敏感，體內主要有2種形式的MT蛋白，金屬結合型和游離型。通常游離型MT只是暫時存在于非腫瘤細胞中，但有研究表明在大鼠的許多腫瘤中有高表達的游離型MT存在［3］。有報道MT的存在能影響一些癌基因與抑癌基因的表達，改變信號轉導促進腫瘤細胞增殖［4］。MT可能通過以下潛在的途徑影響腫瘤的形成：①促進腫瘤細胞增殖；②抑制腫瘤細胞凋亡；③影響腫瘤新生血管的形成；④調節金屬的致癌和抑癌效應；⑤使腫瘤細胞獲得性耐藥［5］。

2 MT在泌尿系腫瘤的表達

2.1 在泌尿系移行上皮細胞癌的表達 MT在膀胱癌中的表達結果不一，有學者認為與腫瘤分級無關，也有認為與分級有關。Hinkle等［6］研究認為在膀胱移行細胞癌中MT表達隨病理分級的增高而增高，MT高表達的患者預后較差。在原位癌及高分化癌中有MT表達，在分化不良病變及低分級病變中表達較少，在分化較差的病例中表達明顯。也有學者認為MT表達與腫瘤分期、分級、淋巴結轉移無關，但與預后密切相關，MT高表達者手術后容易復發且生存期短［7］。 甄紅霞等［8］研究認為分化低和浸潤深者MT陽性率更高。在MT亞型研究中，正常膀胱組織和癌組織均有 MT－2A，MT－1X 表達，MT－1X在癌組織中表達高于正常組織，而MT－2A在二者表達相差不多。在正常膀胱、炎性組織及相關發育不良組織均未有MT－3表達，而在原位癌，高、中、低分化膀胱癌中均有MT－3表達，在高分化癌及原位癌中表達明顯［3］。

腎盂癌組織中MT的表達高于正常腎盂組織，MT的表達隨著病理學分級、臨床分期的增加而增加，MT 陽性表達組預后較差［9］。

2.2 MT在腎腫瘤的表達 MT－1并不是在腎臟所有的結構中都有表達，而是特異分布于腎臟的泌尿小管，包括腎小管和集合管。MT－1在小鼠腎臟近端小管、遠端小管和集合管的細胞定位不同，可能決定了其在腎臟各結構中發揮的作用是不同的［10］。在腎細胞癌中各種亞型的表達不一，MT－2A表達上調而MT－1A和MT－1G 表達下調，MT－3在腎細胞癌和腎小管中都有表達［11］。有學者認為MT在腎癌組織中的染色強度與組織學類型、分期及預后無明顯相關性，但與腫瘤細胞核病理分級反向相關；MT染色范圍與組織學類型、核分級、病理分期無關，但與患者預后反向相關［12］。肉瘤MT表達高于透明細胞癌、乳頭狀瘤、嫌色細胞癌［13］。 慈健等［14］研究認為MT在腎癌組織中的陽性表達率低于正常腎組織，MT表達與腎癌病理分級、臨床分期、淋巴結轉移、Ki－67反向相關，MT陽性組術后5年生存率較高。

在腎母細胞瘤中瘤體組織MT的表達主要分布在腎小管狀結構中，瘤巢表達較少。術前化療組瘤體MT的表達高于術前未化療組，瘤體組織中MT陽性表達患者預后優于陰性表達者。腎母細胞瘤的發生對MT的表達可能有誘導機制，尤其對瘤體周圍腎組織，而瘤體MT的表達可能不利于術前化療，同時術前化療可以誘導瘤體MT的表達。患者預后與瘤體組織MT表達呈正相關［15］。

2.3 MT在前列腺癌中的表達 與正常前列腺組織和前列腺增生（BPH）相比，MT在前列腺癌（PCa）中的表達增加，通過分析臨床與病理資料，MT表達與術前血清PSA水平、年齡無關，而與Gleason分級、臨床分期有關，且MT陰性表達組預后較好，其表達與 VEGF表達呈正相關［16，17］。在某些特殊因素影響，如缺氧條件下MT在PCa中表達增加，在雄激素去勢治療后PCa中MT過表達［18］。在MT亞型研究中，應用雄激素、鎘及砷治療后，MT－1/2 and MT－3 在前列腺癌LNCaP細胞中的表達增高，免疫組化顯示在前列腺癌細胞系（PC－3）中，MT－3過度表達主要位于細胞核中。MT－3過表達提示MT－3是雄激素上調基因，可以使 PC－3 細胞增殖、侵襲力增強［19］。而前列腺癌MT－1h低表達者預后較差［20］。通過比較α－甲基酰基輔酶A消旋酶（AMACR）、MT－1A和2A、血清PSA水平發現，在mRNA水平，與無腫瘤組織PNT1A相比，22Rv1前列腺癌細胞MT－2A、PSA和AMACR表達明顯增高，而MT－1A表達水平無顯著性升高。在蛋白表達水平游離PSA和總PSA水平改變非常明顯，AMACR蛋白表達增高但差異無統計學意義。與mRNA表達水平相反，腫瘤細胞MT表達明顯降低。MT作為腫瘤標志物來說對于PCa不如PSA靈敏，MT與Gleason評分的聯系不如AMACR的相關性強［21］。

3 MT表達與腫瘤耐藥

耐藥性是影響腫瘤化療療效的主要因素。由于MT富含半胱氨酸殘基使其具有親核特性，有保護細胞免受親電性抗癌藥細胞毒的作用。在非小細胞肺癌組織中MT表達患者術后生存期明顯短于不表達者，MT表達和耐藥蛋白GST－π、TopoII表達無相關性［22］。 Saga 等［23］研究結果發現 MT 可導致 C3H小鼠接種MBT2膀胱癌細胞對順鉑耐藥，在腫瘤產生獲得性耐藥過程起一定的作用。在前列腺癌中MT可與VEGF起協同作用，促進腫瘤血管內皮細胞增生及新生血管生成［16］，并對腫瘤血管周圍細胞有保護作用，使化療藥物不能向血管周圍組織擴散，從而使療效降低。MT－3過表達使N－myc的下游調節基因Ndrg1和maspin基因表達下降，使阿霉素抑制PC－3細胞增殖的能力減弱。MT－3基因敲除后Ndrg1和maspin基因在LNCaP細胞中表達升高［19］。應用鋅治療前列腺癌后MT表達上調，治療后癌細胞對順鉑或放射線的敏感性降低。對放化療患者應用外源性鋅金屬硫蛋白制劑，發現外源性鋅金屬硫蛋白對放化療引起的T細胞損傷有保護作用，對放化療引起的不良反應有一定的減輕，但對放化療的療效及預后無明顯影響［24］。

綜上所述，MT在泌尿系腫瘤生成過程中發揮一定的作用，利用MT對腫瘤的影響開發新型抗腫瘤藥物，通過對術后病理組織MT表達的檢測，將有利于選擇適當的放療、化療方案，實現腫瘤的個體化治療。

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