Pentraxin 3在腫瘤中作用的研究進展

賈圣陶，張慧鯤綜述，谷峰，2，馬勇杰審校

（天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院1.腫瘤細胞生物學實驗室，2.乳腺病理科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，乳腺癌防治教育部重點實驗室，天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津300060）

腫瘤是一種影響人類身心健康的重大疾病。2018年，全球新增1 810萬例腫瘤患者以及960萬死亡病例[1]。腫瘤的進展受多種因素的影響，現(xiàn)階段，越來越多的研究表明，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）密切相關(guān)。

TME由細胞成分（如腫瘤細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞）和其他非細胞成分（如細胞外基質(zhì)、細胞因子、趨化因子）組成[2]，與正常組織微環(huán)境有顯著差異，在腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、耐藥和血管生成中發(fā)揮重要作用。近年的研究顯示，TME中炎癥因子在腫瘤中表達異常，是導致腫瘤細胞遺傳異質(zhì)性的重要原因之一。五聚蛋白3（PTX3）是一種重要的炎癥與天然免疫的生物標志物，作為一種參與急、慢性炎癥和天然免疫的炎癥因子[3]，其在腫瘤進展中也發(fā)揮重要作用。由于炎癥因子在腫瘤進展中的作用機制尚未闡明，總結(jié)炎癥因子PTX3在不同腫瘤中的作用，不僅對于探究其機制尋找腫瘤治療的新靶點有重要提示作用，而且對于探明炎癥在腫瘤中作用也有十分重要的意義。

1 PTX3的結(jié)構(gòu)與生理功能

Pentraxin蛋白家族分為長亞型與短亞型。與定位在1號染色體上的同家族短亞型C反應蛋白（CRP）和血清淀粉樣蛋白P組分（SAP）的基因不同，長亞型五聚蛋白3（PTX3）基因位于3q25號染色體上，由3個外顯子組成，前兩個外顯子編碼PTX3蛋白的信號肽和N-端結(jié)構(gòu)域，第3個外顯子編碼C-端結(jié)構(gòu)域，PTX3啟動子區(qū)域含有多個轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，包括Pu1、核因子（NF）-κB、Sp1、核因子白細胞介素6（NF-IL6）和激活蛋白（AP）-1，這些也是PTX3表觀遺傳調(diào)控的位點[4]。PTX3蛋白的N-端結(jié)構(gòu)域上包含有成纖維細胞生長因子（FGF）2、腫瘤壞死因子α誘導蛋白6（TSG6）、纖溶酶原、纖維蛋白等多個蛋白的結(jié)合位點；C-末端結(jié)構(gòu)域上的兩個半胱氨酸殘基參與形成PTX3蛋白復雜的四級結(jié)構(gòu)；C-端結(jié)構(gòu)域在Asn220上有一個單一的N-糖基化位點，被復合型低聚糖完全占據(jù)[5]。

PTX3的蛋白結(jié)構(gòu)促使其形成復雜的相互作用網(wǎng)絡并介導其多效性。PTX3可與某些抗原結(jié)合并增強吞噬細胞活性，促進機體天然免疫；PTX3與補體蛋白C1q結(jié)合，通過調(diào)節(jié)凋亡細胞的清除來限制炎癥條件下的組織損傷，并促進多種炎癥因子的釋放，從而激活和調(diào)節(jié)補體級聯(lián)反應；Factor H是補體的主要可溶性抑制劑，PTX3與其結(jié)合可以防止補體過度激活，在組織損傷的炎癥中發(fā)揮重要作用；此外，PTX3蛋白質(zhì)糖基化后可以與P-選擇素相互作用，減少嗜中性白細胞募集從而調(diào)節(jié)炎癥[6]。FGFs的多個成員，能夠誘導內(nèi)皮細胞的血管生成表型，并在體內(nèi)引起強烈的新血管生成反應，PTX3的N-端結(jié)構(gòu)可以結(jié)合多種FGFs，抑制FGFs與其受體的相互作用，進而抑制FGF依賴的血管生成反應[5]。

2 PTX3在腫瘤中的作用及機制

近年研究顯示，PTX3不僅參與正常的生理功能，而且與腫瘤進展相關(guān)。PTX3的高表達在多種腫瘤中為預后較差的標志，但其抗血管生成作用又可以抑制某些腫瘤的惡性進展，PTX3的兩面性表明其在腫瘤中的作用可能依賴于腫瘤類型、細胞來源和腫瘤微環(huán)境。如表1所示，對PTX3在多種腫瘤中的作用初步進行總結(jié)，后續(xù)又對其機制進行了詳細描述。

表1 PTX3蛋白在不同腫瘤中的作用

2.1 PTX3參與調(diào)控腫瘤細胞遷移、侵襲及轉(zhuǎn)移 PTX3可能受NF-κB、缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）、c-Jun等轉(zhuǎn)錄因子以及PI3K/Akt信號通路的調(diào)控在多種腫瘤中高表達，并通過調(diào)控MMP家族、EMT相關(guān)蛋白的表達，從而促進腫瘤細胞的遷移侵襲及肺轉(zhuǎn)移。同時，PTX3作為骨代謝的關(guān)鍵分子，可以促進成骨細胞中破骨細胞分化因子（RANKL）的產(chǎn)生，進而促進骨溶解導致骨轉(zhuǎn)移。

多項研究顯示，轉(zhuǎn)錄因子NF-κB調(diào)控PTX3的高表達，從而促進腫瘤細胞的遷移侵襲。此外，HIF-1α、c-Jun等轉(zhuǎn)錄因子以及PI3K/Akt等信號通路也參與調(diào)控PTX3的高表達。在頭頸癌中，表皮生長因子（EGF）通過PI3K/Akt和NF-κB通路誘導PTX3高表達。同時，EGF誘導c-Jun與PTX3啟動子上的AP1位點結(jié)合，在NF-κB的協(xié)同下調(diào)控PTX3高表達，導致腫瘤細胞遷移、侵襲能力增強[25]。在研究肺癌對吉西他濱（GEM）的耐藥性過程中發(fā)現(xiàn)，GEM誘導活性氧簇介導的Akt和細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）通路的激活并進一步促進了GEM調(diào)控的NFκB和HIF-1α的核移位激活，在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控PTX3的高表達從而促進肺癌細胞侵襲[7]。此外，在缺氧條件下，乳腺癌細胞中也會出現(xiàn)HIF-1α和NF-κB的核移位激活，誘導包括PTX3在內(nèi)的多種炎癥因子的表達，促進細胞的侵襲和遷移[18]。在原發(fā)性乳腺腫瘤中，PTX3高表達可促進腫瘤細胞的侵襲性，同時，PTX3在侵襲性乳腺癌組織及細胞中表達更高[17，19]。在胃癌中，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）誘導NF-κB激活增加了PTX3的表達，不僅促進了腫瘤細胞的遷移而且促進了巨噬細胞的募集及其隨后與腫瘤細胞的相互作用，從而促進胃癌轉(zhuǎn)移；此外，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）與其受體原肌球蛋白受體激酶B（TrkB）的結(jié)合也可以增加PTX3表達，從而促進胃癌細胞的遷移及骨轉(zhuǎn)移[26]。

PTX3在腫瘤細胞中主要通過調(diào)控EMT相關(guān)蛋白而促進細胞的遷移、侵襲。在探究代謝疾病與腫瘤風險之間的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，油酸通過激活頭頸部鱗狀細胞癌中的Akt/NF-κB通路，誘導PTX3表達和分泌，并通過PTX3/vimentin信號軸促進腫瘤細胞的遷移、侵襲，從而增強腫瘤的轉(zhuǎn)移能力[20]。CCAAT/增強子結(jié)合蛋白δ（CEBPD）在腫瘤微環(huán)境中的激活與腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移、侵襲、獲得性耐藥和干性有關(guān)，CEBPD作為轉(zhuǎn)錄因子直接調(diào)控PTX3的表達，PTX3高表達可以促進乳腺癌細胞的成球能力，抑制E-鈣黏蛋白（E-cadherin）表達，增加N-鈣黏蛋白（Ncadherin）、Twist1和Snail2的mRNA表達水平，進而提高腫瘤細胞的遷移和侵襲能力[21]。在頭頸癌及宮頸癌中均發(fā)現(xiàn)降表達PTX3時腫瘤細胞活力及集落形成能力受到抑制，細胞周期停滯在G2/M期，MMP-1、MMP-2、MMP-9和尿激酶型纖溶酶原激活劑（uPA）蛋白表達降低，腫瘤細胞的遷移、侵襲能力及小鼠體內(nèi)異種移植瘤的生長和肺轉(zhuǎn)移潛力均受到抑制，相反，PTX3的過表達增強了宮頸癌細胞在體內(nèi)和體外的增殖和侵襲[12，25]。黑色素瘤中，PTX3表達與EMT和炎癥反應呈正相關(guān)，細胞學實驗發(fā)現(xiàn)，PTX3會觸發(fā)NF-κB抑制蛋白激酶/NF-κB（IKK/NF-κB）信號通路，從而促進EMT因子TWIST1的表達，誘導腫瘤細胞遷移、侵襲[24]。此外，PTX3作為骨代謝的關(guān)鍵角色，它與成骨細胞分化和骨骼狀態(tài)有關(guān)，TNF-α可進一步增強其表達，PTX3高表促進腫瘤細胞的遷移、巨噬細胞的趨化并增加成骨細胞中RANKL的產(chǎn)生與破骨細胞（OC）的形成，從而促進胃癌及乳腺癌的溶骨性骨轉(zhuǎn)移[19，26]。

也有少量研究發(fā)現(xiàn)PTX3抑制腫瘤細胞的遷移、侵襲能力。在膀胱癌中，腫瘤的惡性程度以及腫瘤細胞侵襲能力與PTX3蛋白表達水平之間呈負相關(guān)，PTX3高表達抑制高等級膀胱癌細胞的增殖能力，PTX3在基質(zhì)中的表達阻礙了膀胱癌的生長[29]。

2.2 PTX3參與調(diào)控腫瘤細胞的干性 CD44在各種類型的癌細胞和腫瘤干細胞中表達，與腫瘤復發(fā)和患者死亡顯著相關(guān)，可能是腫瘤惡性進展和轉(zhuǎn)移的標志物，而PTX3可能與TSG6和CD44形成復合物，從而調(diào)控腫瘤細胞干性[21]。基底樣乳腺癌（BLBC）中乳腺癌干細胞（BCSCs）的比例高于其他乳腺癌亞型，對表達活化形式PI3K的BLBC細胞進行轉(zhuǎn)錄組分析，確定了PTX3是PI3K致癌信號的關(guān)鍵靶點，它是PI3K誘導的腫瘤細胞干細胞樣特征所必需的，PTX3促進BLBC細胞干細胞樣表型，相應的發(fā)現(xiàn)在BLBC患者的腫瘤樣本中PTX3的表達較高，它是患者預后較差的指標[22]。Kampo等[23]在研究抗腫瘤鎮(zhèn)痛肽rBmK AGAP在乳腺癌中的作用機制時發(fā)現(xiàn)，PTX3可以受NF-κB和Wnt/β-catenin信號通路的調(diào)控，在乳腺癌細胞和組織中高表達，從而促進腫瘤細胞干性、遷移、侵襲和EMT過程。最新的研究顯示，PTX3在乳腺癌中可以被JNK-Jun信號通路調(diào)控，其高表達可以促進乳腺癌細胞干性，通過單細胞測序分析，在基底樣乳腺癌細胞系中過表達PTX3可以激活Hedgehog信號通路和Yes相關(guān)蛋白（YAP）信號通路。Hedgehog信號通路在控制細胞增殖、組織形成、干細胞維持和發(fā)育中具有重要作用；YAP是Hippo通路的轉(zhuǎn)錄共激活因子，Hippo通路對調(diào)節(jié)腫瘤干性十分重要，所以，PTX3可能是通過調(diào)控Hedgehog和Hippo-YAP信號通路從而促進腫瘤細胞干性[30]。

2.3 PTX3參與調(diào)控血管形成 血管生成過程是指從已有血管中生成新血管的過程，在各種生理病理中都發(fā)揮重要作用。在腫瘤進展過程中，由于需要保證有充足的養(yǎng)分支持腫瘤細胞快速增殖，腫瘤需要快速發(fā)展出新的血管網(wǎng)絡。FGFs的多個成員，能夠誘導內(nèi)皮細胞的血管生成表型，并在體內(nèi)引起強烈的血管生成反應。PTX3的N-端結(jié)構(gòu)域可以與FGFs家族的多個成員結(jié)合，主要包括FGF2和FGF8b：PTX3的N-端五肽ARPCA與FGF2結(jié)合，它是抑制FGF2生物學活性的最小序列；PTX3與FGF8b以高親和力結(jié)合，抑制FGF8b與其受體的相互作用；此外PTX3還可以與FGF6、FGF10和FGF17相互作用，抑制其與受體的相互作用，從而抑制血管生成[5]。

基于這一作用機制，PTX3可以抑制多種腫瘤的惡性進展，其中包括多發(fā)性骨髓瘤[27]、纖維肉瘤[28]、前列腺癌[5]等，PTX3在這些腫瘤中的表達可以通過抑制FGFs與受體的結(jié)合，從而抑制腫瘤的惡性進展。

綜上，PTX3在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用。PTX3可以作為肺癌、前列腺癌、胰腺癌、宮頸癌等多種腫瘤的獨立預后因子，其高表達患者預后差。PTX3高表達可能受JNK-Jun、IKK/NF-κB和Wnt等信號通路調(diào)控，從而促進EMT相關(guān)蛋白的表達，同時調(diào)控uPA、MMP-2、MMP-9等下游分子，增強腫瘤細胞的遷移、侵襲能力以及EMT過程；作為骨代謝的關(guān)鍵分子，PTX3高表達可以影響破骨細胞分化，促進乳腺癌、胃癌等的骨轉(zhuǎn)移；PTX3可能通過Hedgehog和Hippo-YAP信號通路促進腫瘤細胞干性，從而促進腫瘤的生長與惡性進展。PTX3不僅可以通過其生理功能調(diào)節(jié)補體和巨噬細胞活性，促進腫瘤的炎癥，還可以通過其N-端與FGFs結(jié)合而抑制FGFs與受體結(jié)合，抑制血管生成，從而抑制多種腫瘤的惡性進展。

結(jié)果表明，PTX3可能在腫瘤進展過程中具有不同的功能，具體取決于組織和腫瘤類型，其功能機制仍然有待進一步探究。