熱休克蛋白70在肝細胞癌中的表達意義

司 薇，徐 丹

北華大學(xué)附屬醫(yī)院，吉林 吉林 132011

肝細胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是全世界最多見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率逐年增加，致死率高，一般認為其發(fā)生與原癌基因激活和/或抑癌基因抑制有關(guān)［1］。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的不斷進步，手術(shù)及介入治療等方面已取得了巨大進展，但是，大多數(shù)HCC患者就診時已是病程中晚期，療效及預(yù)后差，復(fù)發(fā)率高，因此，提高HCC的早期診斷率，對延長肝癌患者的生存時間尤為重要。盡管已有多種生物學(xué)標志物應(yīng)用于HCC的臨床診斷，但臨床實踐效果并不十分理想，甲胎蛋白（alpha-fetoprotein，AFP）作為肝癌的特征性蛋白，是目前臨床用于診斷HCC最主要的生物學(xué)指標之一，但單一的標志物缺乏充足的敏感性和特異性［2］。近年來，隨著對熱休克蛋白70（Heat shock protein70，HSP70）的研究，發(fā)現(xiàn)HCC 組織中存在不同程度的HSP70表達，并且其表達水平與HCC 治療和預(yù)后有著密切的關(guān)聯(lián)，HSP70 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中的作用也逐漸成為研究熱點，為此，本文就HSP70 與HCC 的關(guān)系展開綜述。

1 HSP70的概述

關(guān)于HSPs的研究最早始于1962年，F(xiàn)eruccio Ritossa［3］在果蠅蛹化過程中短暫升高環(huán)境溫度，發(fā)現(xiàn)其唾液腺染色體（polytene chromosome）某些部位出現(xiàn)新的膨突，復(fù)溫一段時間后這些新生的膨突消失，此過程被稱為“熱休克反應(yīng)（HSR）”，這種非致命性應(yīng)激反應(yīng)實質(zhì)上是細胞的自我保護機制，避免機體遭受嚴重損害。此后，Tusseres［4］在Ritossa 實驗的基礎(chǔ)上從熱休克果蠅唾液腺細胞中發(fā)現(xiàn)一組新的蛋白質(zhì)，即命名為“熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）”。諸多實驗已證明［5］，幾乎所有生物體均可在應(yīng)激條件下產(chǎn)生HSPs，除了熱應(yīng)激以外，在疾病（如炎癥、腫瘤）、環(huán)境變化（如暴露于毒物、輻射、化療）、缺氧、營養(yǎng)缺乏、饑餓等條件下均可誘導(dǎo)HSPs的表達。 HSPs根據(jù)分子量分為不同的家族，其中屬HSP70 研究較為深入，HSP70 具有諸多生物學(xué)功能，可作為分子伴侶，具有增強細胞耐受性、緩解細胞損傷、免疫調(diào)節(jié)、抗凋亡、抗氧化等重要功能［6］。

2 HSP70的生物學(xué)功能

2.1 分子伴侶

蛋白質(zhì)在折疊和組裝過程中需要分子伴侶的參與，分子伴侶本身并不參與折疊，而是通過與不穩(wěn)定構(gòu)象的蛋白質(zhì)有控制的結(jié)合、釋放和穩(wěn)定，從而減少不正確的折疊，促進多肽鏈完成合成及運輸［7］。1986 年，Pelham［8］提出關(guān)于HSPs 是一種分子伴侶，且其中HSP70 是重要的一族的理論。HSP70 的N 端的結(jié)構(gòu)域具有ATP 酶活性，可以結(jié)合未折疊多肽鏈的疏水區(qū)，以穩(wěn)定處于未折疊狀態(tài)下的蛋白質(zhì)；C 末端的疏水結(jié)構(gòu)可與新生肽鏈相結(jié)合，幫助蛋白分子在折疊酶的作用下完成正確折疊，并完成轉(zhuǎn)運。在非天然蛋白折疊過程中，HSP70 可幫助其重折疊或加速降解，從而保持蛋白質(zhì)原有的功能。HSP70 參與著蛋白質(zhì)整個合成及轉(zhuǎn)運的過程，并可識別并修正、去除錯配及變性的蛋白質(zhì)，有助于穩(wěn)定蛋白質(zhì)的內(nèi)環(huán)境，對維持細胞的正常生理功能具有重要作用［9-10］。

2.2 調(diào)節(jié)免疫

在機體發(fā)生免疫反應(yīng)時，HSP70 可以與細胞內(nèi)多種抗原多肽結(jié)合，并以HSP-多肽復(fù)合物的形式被高效地呈遞到MHC-I通路上，在此過程中抗原片段穩(wěn)定性的維持、轉(zhuǎn)運均有賴于HSP70的參與，從而協(xié)助機體免疫系統(tǒng)有效識別抗原并啟動特異性免疫反應(yīng)；同時，HSP70 也可以直接刺激抗原呈遞細胞、巨噬細胞產(chǎn)生多種細胞因子（如IL-1、IL-12、TNF-α、GM-CSF 等），還可激活T 淋巴細胞，對維持機體抗炎、抗腫瘤免疫均具有重要意義［11］。但HSP70具有免疫雙重性，因其本身也具有細胞因子的作用，故可誘導(dǎo)先天性免疫的啟動，從而誘發(fā)感染及多種自身免疫性疾病［12］。故如何使HSP70 在免疫調(diào)控過程中的作用偏向有利一面應(yīng)予以重視。

2.3 抗細胞凋亡

細胞凋亡是生命體不可或缺的程序，具有維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要作用［13］。細胞凋亡存在多種途徑，其中以內(nèi)在（線粒體）途徑和外在（死亡受體）途徑為主要的凋亡過程，當(dāng)機體在某些不良應(yīng)激條件下，會導(dǎo)致細胞凋亡的失控而引發(fā)疾病，為避免機體受到嚴重損傷，HSP70 通過多種方式發(fā)揮抗細胞凋亡作用［14］。HSP70 在內(nèi)在途徑中，可作為負調(diào)節(jié)因子，在前線粒體階段抑制應(yīng)激信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而阻斷不同水平的細胞凋亡；在線粒體階段，又可通過阻斷Bax 染色體的易位及插入，從而阻止線粒體膜透化以及細胞色素c 等凋亡因子的釋放；而在線粒體后階段，HSP70 則通過抑制Caspase-3 活化來發(fā)揮抗凋亡作用［15］。在外在途徑，HSP70 一方面通過與死亡受體結(jié)合，抑制死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物（DISC）形成，另一方面又通過抑制Fas介導(dǎo)的細胞凋亡，從而保護細胞免受應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷［16］。此外，HSP70 還可以通過穿孔素/顆粒酶途徑對細胞凋亡產(chǎn)生影響［17］。

3 HSP70與HCC的診斷

3.1 HSP70在HCC中的異常表達

HSP70 在正常細胞中位于胞漿，受細胞周期調(diào)控，呈不表達或低水平表達，但在應(yīng)激或惡性細胞中便聚集于核內(nèi)，合成急劇升高，呈過量表達［18］。研究者們發(fā)現(xiàn)肝癌細胞中存在高表達的HSP70， HU 等［19］通過HCC 異種移植模型，將殺傷細胞與高表達的HSP70溶瘤細胞聯(lián)合，發(fā)現(xiàn)其抗腫瘤作用顯著高于殺傷細胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)或溶瘤腺病毒溶瘤細胞效應(yīng)，這提示HSP70與HCC存在某種特殊的相關(guān)性。在腫瘤微環(huán)境下，HSP70 既可以誘導(dǎo)CD3+T淋巴細胞表達，增強細胞免疫功能，發(fā)揮抗腫瘤作用；同時，HSP70 又能提高腫瘤細胞的免疫逃逸能力，減少機體對腫瘤細胞的殺傷，促進惡性細胞的增殖及抗凋亡［20］。腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程極為復(fù)雜，生物體內(nèi)的致癌過程伴隨著HSP70表達水平的變化，HSP70能否成為HCC 新的生物學(xué)指標物，并為其治療提供有力幫助，值得進一步探討［21］。

3.2 HSP70與HCC的早期診斷

由于HCC早期缺乏特征性癥狀，對其早期確診非常困難。甲胎蛋白（AFP）是目前臨床用于診斷HCC 最主要的生物學(xué)指標，但近年來，有國外學(xué)者認為單以AFP 作為診斷指標陽性率低，敏感性、特異性不理想［22］。隨著HSP70的研究深入，其是否能夠成為協(xié)助HCC早期診斷的指標已成為熱點。很多國內(nèi)外學(xué)者早已經(jīng)為此進行了實驗研究，Gehrmann 等［23］對無肝臟疾病、慢性肝炎、肝硬化和HCC的患者進行分組對比，發(fā)現(xiàn)與無肝病組相比較，其余三組血清HSP70 的表達程度明顯升高，其中HCC 組最高。Wang 等［24］利用免疫組化法，分別對80 例HCC、30 例早期HCC、30 例慢性肝炎、30 例肝硬化和30 例正常肝臟組織進行檢測，同樣發(fā)現(xiàn)血清HSP70在HCC中表達程度明顯高于其他組。Ojima 等［25］對40 例患者切除的66 個模糊的小結(jié)節(jié)性病變的細胞異型程度和間質(zhì)侵犯程度進行評估，并檢測HSP70 的表達水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在10 例低級別不典型增生性結(jié)節(jié)（LGDN）、10 例高級別不典型增生結(jié)節(jié)（HGDN）、46例早期HCC標本中，HSP70 表達水平呈明顯的遞增趨勢。綜上，HCC 組織中高表達HSP70與其發(fā)生發(fā)展都有著密切的關(guān)聯(lián)，根據(jù)HSP70 在不同肝臟組織細胞中表達水平的明顯差異性，表明HSP70 可能成為HCC 早期診斷的生物學(xué)標志物之一，對提高HCC的早期診斷率有著重要意義。

3.3 HSP70與HCC的鑒別診斷

肝硬化中的肝細胞結(jié)節(jié)為異質(zhì)性病變，逐步分為良性再生結(jié)節(jié)、低度增生異型結(jié)節(jié)、高度增生異型結(jié)節(jié)和HCC，由于肝細胞形態(tài)存在很大的重疊性和相似性，特別是在高度異型增生性病變與高分化HCC之間，這導(dǎo)致某些非典型HCC 的鑒別診斷變得十分困難［26］。日本學(xué)者Chuma 等［27］對良性病變、早期HCC、進展期HCC 肝組織中的12600 個基因進行分析，發(fā)現(xiàn)HSP70 是其中表達最豐富的上調(diào)基因，與早期HCC 相比較，進展期HCC 中HSP70表達程度明顯升高；與良性肝組織相比，在早期HCC中有明顯過表達現(xiàn)象，說明HSP70在良惡性腫瘤中表達水平明顯不同。Lagana 等［28］鑒于HCC 與肝細胞腺瘤（HCA）之間存在組織學(xué)重疊而難以區(qū)分，故選擇30 例HCC 和18 例HCA 進行對比分析，發(fā)現(xiàn)HSP70 在HCC 中的14 例呈高水平表達，而在全部HCA 中均無表達，提示HSP70 有助于HCC 和HCA 的鑒別診斷。Shin 等［29］收集了392 份HCC 和120 份非腫瘤性肝組織樣本，利用免疫組化法在392 例HCC 樣本中的282 例（71.9%）中觀察到HSP70 染色陽性，并且分析顯示HSP70 表達與無瘤生存時間存在相關(guān)性。Yang等［30］同樣認證了HSP70 是可作為鑒別早期肝癌、癌前病變和非腫瘤性肝病的有效生物學(xué)標志物。

4 HSP70與HCC的治療及預(yù)后

4.1 HSP70與HCC的射頻消融治療

射頻消融術(shù)（radiofrequency ablation，RFA）是目前用于臨床治療HCC的較為常見的方法，并居于腫瘤微創(chuàng)醫(yī)療手段的前沿。RFA 的原理是通過對腫瘤組織加熱，從而導(dǎo)致腫瘤細胞的凝固性壞死，此方法具有對機體創(chuàng)傷小、簡便，且術(shù)后腫瘤若有殘留，可再次應(yīng)用等優(yōu)點［31］。研究證實［32］，經(jīng)RFA 治療后的組織及血清中的HSP70 表達均較治療前明顯上升，且其表達程度與腫瘤大小、分級、分期明顯相關(guān)。

Schueller 等［33］發(fā)現(xiàn)HCC 經(jīng)RFA 治療后，在腫瘤細胞質(zhì)及腫瘤細胞表面，HSP70的表達水平較治療前增加8倍。Hinz等［34］通過ELISA法分別對18例結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的病例，在僅行RFA 治療、或RFA 聯(lián)合肝切除治療、或僅行肝切除治療前后的血清HSP70水平測定和比較，發(fā)現(xiàn)有RFA治療的病例血清HSP70 表達程度顯著高于單獨肝切除組。Haen等［35］對22例接受RFA治療的肝、腎和肺原發(fā)性或繼發(fā)性惡性腫瘤的患者血清HSP70 進行評估，并建立20 例僅接受診斷性肝組織活檢的血清對照組，結(jié)果顯示，在RFA 術(shù)后1 天血清HSP70 水平明顯上升，其中有9 例患者血清HSP70增加了兩倍以上，而對照組血清未呈現(xiàn)出類似的增加。Bhardwaj 等［36］對25 只大鼠不同位置的肝臟腫瘤應(yīng)用RFA 治療，分別在治療后的0、4、24、48 h 和2 周的時間點對腫瘤周圍組織的HSP70進行免疫組化分析，結(jié)果顯示，HSP70 在4 h 逐步升高，并在24 h 達高峰，且HSP70 升高速度及表達程度與組織距腫瘤的遠近和血供成正相關(guān)。表明RFA 治療可以誘導(dǎo)HCC 患者血清及組織的中HSP70 表達，從而促進腫瘤抗原呈遞、增強細胞的免疫原性及誘導(dǎo)抗腫瘤免疫，促進RFA 更好的發(fā)揮抗腫瘤作用［37］。

4.2 HSP70與HCC的預(yù)后

Ataide 等［38］檢測了90 例接受肝移植患者組織中HSP70 及glypican 3 等標志物的表達水平，并研究這些標志物與肝癌行肝移植治療后患者復(fù)發(fā)、預(yù)后的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)HSP70表達水平高的HCC 患者預(yù)后較差，證實了這些標記物有助于評估肝癌行肝移植的預(yù)后。Jin 等［39］對79 例HBsAg 陽性的HCC 患者體內(nèi)HSP70相互作用蛋白（CHIP）進行檢測，并分析其臨床病理數(shù)據(jù)與患者生存率的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在腫瘤組織中觀察到CHIP 染色陽性，而在非腫瘤組織中未顯現(xiàn)，并且CHIP 的高表達與腫瘤的大小明顯相關(guān)，證明CHIP 在HBV 相關(guān)的HCC 中過表達，并且與不良的生物學(xué)行為有關(guān)。Kang［40］對78例HCC 患者的肝臟組織研究發(fā)現(xiàn)，其中有29 例HSP70 呈高表達，49 例呈中低表達，并經(jīng)多變量分析得出，HSP70 的過表達與門靜脈侵犯之間存在顯著相關(guān)性。以上研究表明，HSP70 的高表達與腫瘤大小、門靜脈受侵相關(guān)，并且HSP70可能是影響HCC病人預(yù)后的不利要素。

5 HSP70與HCC的預(yù)防

Wang等［41］通過將AFP肽（FMNKFIYEI）與HSP70功能肽（TKDNNLLGRFELSG）連接，構(gòu)建了一種名為HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗，此疫苗在小鼠體內(nèi)可以產(chǎn)生強大的AFP特異性CD8+T細胞及自然殺傷細胞反應(yīng)，使已經(jīng)建立的腫瘤消退，表明新型HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗可以誘導(dǎo)針對AFP 的強保護性免疫，而有效地殺死表達AFP 的腫瘤。LAN［42］等報道了一種含AFP 和HSP70 的DNA 疫苗，可以產(chǎn)生針對AFP 陽性靶細胞的高效的AFP 特異性CTL 反應(yīng)，達到縮小HCC 瘤體和延長小鼠的壽命延長的作用。黃波等［43］研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)HSP70 腫瘤抗原肽復(fù)合物修飾的樹突狀細胞（DC）瘤苗，可刺激體內(nèi)分泌大量的IL12、TNFα、IL1β等細胞因子，特異性地抑制小鼠的腫瘤生長。相關(guān)腫瘤疫苗或制劑的研究有望成為HCC 的治療及預(yù)防的新方向。

6 小結(jié)與展望

HSP70 作為進化高度保守的蛋白質(zhì)，廣泛存在于生物體中，參與細胞的多種生命活動，具有較強大的分子伴侶、 抗凋亡、免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)功能。HCC 的發(fā)生是一個多因素、多步驟的過程，其病理特征非常復(fù)雜，作為一種新型腫瘤標志物，HSP70在HCC 早期病人血清及組織中明顯增加，這對HCC的早期診斷十分重要，并對其鑒別診斷、判斷治效及預(yù)后均起著重要作用。作為免疫佐劑，HSP70 能刺激機體發(fā)生特異性和非特異性免疫反應(yīng)，這種理化特性可用于開發(fā)腫瘤疫苗或制劑。目前，關(guān)于HSP70對腫瘤細胞的很多復(fù)雜作用機制尚未得到充分研究，對HSP70 家族仍需更深入的研究與討論。掌握并利用HSP70的生物學(xué)功能，有望成為腫瘤臨床綜合治療的一種新方法和新技術(shù)。