異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發生發展中的作用及檢測進展

邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學醫學院附屬醫院血液兒科，山東 青島 266003)

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·綜述·

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發生發展中的作用及檢測進展

邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學醫學院附屬醫院血液兒科，山東 青島 266003)

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質糖基化異常——糖蛋白糖鏈結構或糖基轉移酶活性的變化而形成的，蛋白質翻譯后加工修飾異常與疾病發生、發展存在密切關系，而在多種多樣的蛋白質翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，糖基化生物合成狀態比蛋白質的改變能更有效地提示疾病狀態。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測使腫瘤在發生早期即可作出診斷，并為疾病進展的動態監測提供可能。

異常糖鏈糖蛋白；腫瘤；腫瘤檢測；綜述

隨著基因組學、蛋白質組學的發展，越來越多研究表明，蛋白質翻譯后加工修飾異常與疾病發生、發展存在密切關系，而在多種多樣的蛋白質翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，約50%以上蛋白質是糖基化修飾的[1]。在細胞表面及細胞間早期相互作用的分泌物中都發現了糖蛋白，糖基化生物合成狀態比蛋白質的改變能更有效地提示疾病狀態[2]。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測使腫瘤在發生早期即可作出診斷，并為疾病進展的動態監測提供可能。

1 異常糖鏈糖蛋白概述

糖蛋白是一類由一個或多個寡糖鏈與蛋白質的多肽骨架共價相連構成的結合蛋白。糖蛋白是由蛋白質糖基化修飾形成的，糖鏈隨著新合成肽鏈的延長與肽鏈的特定位點結合，促使肽鏈折疊、聚合成具有正確空間構象的糖蛋白。

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質糖基化異常——糖蛋白糖鏈結構或糖基轉移酶活性的變化而形成的。在腫瘤細胞中，異常糖鏈糖蛋白有多種表現形式：特定結構糖鏈表達量的差異、不完整糖鏈結構的出現、糖前體的解聚及新糖鏈的出現等[3]。細胞發生癌變時，細胞的聚糖鏈發生變化(最常見的是N-鏈聚糖分支的增加)產生多種異常糖鏈糖蛋白，并釋放到體液中。糖鏈變化都有其腫瘤特異性，幾乎每種腫瘤都有各自特征性的糖鏈變化。如在肝癌中，巖藻糖基化修飾增加及平分型N-乙酰氨基乳糖修飾增加等[4]。細胞癌變時發生特異性糖鏈變化現象，使腫瘤早期檢測成為可能。

2 異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發生發展中的作用

腫瘤的發生、轉移、免疫逃避及耐藥機制復雜，涉及多種癌基因、抑癌基因、黏附分子及細胞因子等，其確切機制尚未完全清楚。眾多研究表明，異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發生、轉移、免疫逃避及耐藥等有關，并介導腫瘤耐藥，在腫瘤發生發展過程中具有重要作用。

2.1異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發生

腫瘤的發生常由原癌基因激活或抑癌基因失活等多基因突變所致，異常糖鏈糖蛋白即是癌基因產物，可通過多種信號轉導通路調節腫瘤發生。研究表明，人類表皮生長因子受體基因-2(Her-2/neu基因)異常激活(過度表達或基因突變)后，其產物p185發生自身磷酸化形成異常糖鏈糖蛋白，并磷酸化其他底物，引起下游信號傳導，導致細胞增殖、癌變，在乳癌及肺癌中等惡性腫瘤中均有過量表達[5]。Ser149是P53的糖基化修飾位點，且該位點的糖基化修飾可抑制COP9信號小體對Thr155位點的磷酸化修飾，進而抑制P53的泛素化降解(泛素化降解為細胞內蛋白質降解重要途徑)。P53通過Ser149形成正確的糖鏈糖蛋白避免被泛素化降解，從而實現抑制腫瘤增殖。P53糖基化修飾異常形成異常糖鏈糖蛋白導致P53的缺陷或失活，導致腫瘤形成[6]。

2.2異常糖鏈糖蛋白與腫瘤轉移

異常糖鏈糖蛋白細胞膜表達的腫瘤細胞易發生轉移，其原因與異常糖鏈糖蛋白細胞膜表達的腫瘤細胞其表面黏附分子表達異常，造成同型腫瘤細胞間黏附性降低有關，使腫瘤細胞與腫瘤細胞、腫瘤細胞與其周圍間質細胞及細胞外基質之間結合能力下降，導致腫瘤細胞從原發灶脫離，造成腫瘤轉移。腫瘤細胞Ras-Raf-Mapk信號轉導途徑激活增強N-乙酰葡萄糖胺轉移酶Ⅴ(GnT-Ⅴ)活性，使E-鈣黏附素的β-1,6-N乙酰葡聚糖表達增多，從而使腫瘤細胞間黏附性減低，易使腫瘤細胞脫離原發病灶而轉移；另外，整聯蛋白是介導細胞與細胞外基質相互作用的重要細胞表面受體，腫瘤細胞膜上整聯蛋白β-1,6-N乙酰葡萄糖胺分支結構表達增加形成的異常糖鏈糖蛋白，增強腫瘤細胞能動性及侵襲性[7]。

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤新生血管形成密切相關，如分泌糖蛋白骨橋蛋白(OPN)，通過與整合素或CD44受體結合觸發磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3-K)、NF-κB等信號傳導途徑，可促進血管內皮生長因子(VEGF)等產生，作用于血管內皮細胞，促進其增殖、遷移、黏附、趨化、凋亡等并降解細胞外基質，為血管內皮細胞在局部組織中延伸形成血管提供基礎。新生血管的形成不僅為腫瘤細胞增殖提供營養，更為腫瘤細胞轉移提供通道，是腫瘤轉移過程中重要的一步，在胃癌、肝癌等許多腫瘤病人體內OPN分泌和表達異常增多[8]。

2.3異常糖鏈糖蛋白與腫瘤免疫逃避

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤細胞表面表達可介導免疫逃避。在一項前列腺癌的研究中顯示，腫瘤細胞的MHC配體上NKG2D結合位點異常糖鏈糖蛋白表達，可削弱NK細胞對腫瘤細胞的識別及殺傷功能，具體機制可能為：①腫瘤細胞脫落大量可溶性MHC相關配體，封閉腫瘤細胞自然殺傷細胞受體(NKG2D)，并使其表達下調；②腫瘤細胞膜通過局限化表達NKG2D配體及使自然殺傷細胞受體滯留在細胞內而減少其在膜表面的表達；③腫瘤細胞自然殺傷細胞受體經多聚N-乙酰半乳糖胺和半乳凝集素修飾后產生異常糖鏈糖蛋白，減弱其與NK細胞受體相互作用[9-10]。NKG2D不僅在所有的NK細胞上表達，在CD8+T細胞、活化的巨噬細胞等表面也有表達，亦可介導腫瘤逃避CD8+T細胞、活化的巨噬細胞等免疫殺傷，其作用機制可能相同。此外，許多腫瘤細胞惡性轉化中細胞膜表面黏蛋白表達增多和異常糖基化，形成帶負電荷的異常糖鏈糖蛋白外衣，可能導致了腫瘤免疫逃避。一項體外細胞實驗證明，黏蛋白異常糖基化產生異常糖鏈糖蛋白，是導致腫瘤細胞逃避NK細胞介導的抗體依賴的細胞毒效應及細胞毒性T淋巴細胞介導細胞殺傷作用的重要因素[11]。

2.4異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥有關，如位于7號染色體上多藥耐藥基因1(MDR1)產物P-糖蛋白(P-gp)的表達增多可致腫瘤對多種化療藥耐藥，影響病人預后[12]；P-gp還可促使藥物在細胞內再分布，集聚于藥物不相關的細胞期內，進一步降低作用靶點的藥物濃度，導致耐藥[13]。此外，P-gp通過抑制Caspase的激活來調節由多種因素誘導的細胞凋亡途徑，特別是依賴Caspase激活凋亡途徑，產生凋亡耐受性MDR。

3 異常糖鏈糖蛋白檢測

異常糖蛋白檢測主要流程包括異常糖鏈糖蛋白的分離與富集、糖基化位點鑒定、糖鏈結構及數量分析等。異常糖鏈糖蛋白的分離與富集原理是基于異常糖鏈糖蛋白的識別及肽鏈理化性質的不同。凝集素親和法、酰肼化學反應法及硼酸法等是基于某些物質對異常糖鏈糖蛋白的特異識別不同來分離、富集異常糖鏈糖蛋白的方法[14]。電泳法及親水作用法是基于糖鏈理化性質的不同實現異常糖鏈糖蛋白的分離、富集[14-15]。

糖基化位點鑒定、糖鏈結構及數量等信息分析常用的方法有質譜分析法及核磁共振波譜法(NMR)等。近年來隨著質譜技術的發展，采用液相色譜-電噴霧質譜結合蛋白酶解和糖苷酶解的方法為糖蛋白的分析提供了快速、靈敏的檢測手段。聯機技術如毛細管電泳-質譜聯用(CE-MS)和Chip-MS等不需要經過較多的分離純化步驟直接將微量樣品進行分析，可更加有效地獲得相關糖鏈的結構信息。NMR是利用原子核對射頻輻射的吸收不同，從而對各種物質成分、結構進行定性分析的方法，是能提供糖鏈結構方面的所有信息的最重要技術之一[15-16]。

質譜法價格昂貴且檢測后相應的數據處理尚需繼續完善及NMR對樣品要求較高等因素限制了它們的臨床應用，而基于凝集素親和原理的異常糖鏈糖蛋白檢測系統已廣泛應用于臨床。該系統為定性檢測，不能有效提示腫瘤負荷與檢測結果間的關系，且存在一定的假陽性。但該系統檢測靈敏度高，操作簡單，檢查周期短，價格相對低廉，特別適于腫瘤篩查。采集末梢血檢查，創傷小，可減少病人痛苦，尤其適用于兒童腫瘤的篩查及治療監測。

4 展望

腫瘤的早期發現、早期治療，對改善病人預后具有重要意義。異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發生的早期即可釋放入血，通過檢測異常糖鏈糖蛋白發現腫瘤的方法明顯早于影像學和細胞組織學檢查方法，使腫瘤早期發現、早期治療成為可能。隨著檢測技術的逐漸成熟，異常糖鏈糖蛋白檢測將廣泛應用于普通人群的腫瘤篩查及腫瘤病人治療過程中的動態監測。

目前，腫瘤的治療方法主要有手術、化療及放療，效果欠佳。而異常糖鏈糖蛋白與腫瘤形成、轉移等密切相關，隨著異常糖鏈糖蛋白、糖基轉移酶的結構及功能研究的進展，以此為基礎分子的靶向治療將成為可能。如阻斷異常糖基化，或將成為治療腫瘤及防治轉移的新策略。

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(本文編輯 厲建強)

2014-06-23；

2014-09-16

邴振(1987-)，男，在讀碩士研究生。

盧愿(1965-)，女，博士，副主任醫師，碩士生導師。

R73

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1008-0341(2015)02-0245-03