Cathepsin D与恶性肿瘤的关系

王亚飞 综述，程爱兰 审校

(南华大学肿瘤研究所，湖南 衡阳421001)

侵袭、转移是恶性肿瘤患者死亡的主要原因。肿瘤侵袭、转移的一个必要条件为肿瘤细胞侵犯并穿过基底膜及细胞外基质所组成的屏障。组织蛋白酶D(Cathepsin D)是一种天冬氨酸溶酶体蛋白水解酶，活化的Cathepsin D 催化降解基底膜和细胞外基质，以利于肿瘤细胞移动并穿过细胞外基质和血管壁进入血液循环，在肿瘤的侵袭、转移中发挥重要作用。目前有关Cathepsin D 在肿瘤转移中的研究不断深入，本文就Cathepsin D 与多种恶性肿瘤侵袭、转移之间的研究进展进行综述。

1 Cathepsin D 概述

Cathepsins 是一类肿瘤侵袭、转移相关的酶。根据活化氨基酸部位不同分为半胱氨酸(B、C、H、F、K、L、O、S、V 和W)天冬氨酸(D 和E)和丝氨酸(G)［1］。Cathepsin D 是Cathepsins 家族中的一员，最初以相对分子质量为52 000的天冬氨酸蛋白酶原的形式合成于粗面内质网，然后迅速被转移到核内体，形成具有活性的相对分子质量为48 000 的单链中间产物，最后在酸性的溶酶体内完全活化，形成包括相对分子质量为34 000 重链和相对分子质量为14 000 轻链的有催化活性的蛋白［2］。Cathepsin D 主要表达于血管内皮细胞和纤维母细胞，是一种具有多种功能的蛋白水解酶，参与调节细胞凋亡、细胞增殖、细胞基质退化和血管生成等［3］，可以直接或通过激活其他蛋白水解酶，如Cathepsin B、H 和L，间接降解细胞外基质［4］。

2 Cathepsin D 在恶性肿瘤组织中的表达

2.1 Cathepsin D 与鼻咽癌 研究［5］发现，Cathepsin D 在高转移鼻咽癌5-8F 细胞系高表达，低转移鼻咽癌6-10B 细胞系中低表达，通过慢病毒介导shRNA 抑制Cathepsin D 表达，可明显减弱鼻咽癌5-8F 细胞系的侵袭能力。2008年Cheng 等［6］应用激光捕获显微切割结合蛋白质组学技术筛选鼻咽癌和正常鼻咽黏膜上皮组织差异表达蛋白，发现Cathepsin D 在鼻咽癌组织中表达下调。在后续的研究中，程爱兰等［7］用免疫组化S-P 法发现鼻咽癌分化越低，Cathepsin D 下调越明显，伴有淋巴结转移鼻咽癌组织中的表达高于无淋巴结转移鼻咽癌组织。Liu 等［8］为探讨NESG1 在鼻咽癌中发挥抑制作用的机制，用蛋白质组学方法，鉴定出26 种NESG1 调节表达异常蛋白，其中包括Cathepsin D。NESG1 又名CCDC19，是作者课题组前期克隆合成的鼻咽癌潜在抑制基因，NESG1 低表达促进鼻咽癌侵袭、转移。NESG1 调节Cathepsin D 表达下调，认为NESG1 可能通过下调Cathepsin D 发挥抑癌作用。以上研究表明Cathepsin D 的异常表达与鼻咽癌的侵袭、转移有关。

2.2 Cathepsin D 与乳腺癌 Cathepsin D 在乳腺癌细胞中高表达、高分泌，是乳腺癌不良预后的分子标志物［9］。乳腺癌过表达Cathepsin D 增强转移潜能，预后差［10］。Jacobson-Raber 等［11］通过免疫组化S-P 法研究分子标志物Cathepsin D、Ki-67 与E-cadherin 在早期乳腺癌中的预后价值，发现E-cadherin 和Cathepsin D 联合检测预后比三者联合检测准确率高，E-cadherin 和Cathepsin D 没有单独预测预后的价值，联合过表达Cathepsin D 和低表达E-cadherin 为乳腺癌治疗提供帮助。Dian 等［12］用免疫组化染色检测早期乳腺癌组织、复发和转移组织中Cathepsin D 的表达情况，发现Cathepsin D 均表达上调，上调程度相近，认为可能是样本量不够大，需要加大样本量。

2.3 Cathepsin D 与胰腺导管腺癌 胰腺导管腺癌占胰腺癌中的95%。Park 等［13］用大量临床样本评估胰腺导管腺癌组织中多种分子标志物的表达，结果发现，Cathepsin D、基质金属蛋白酶-7 在胰腺导管腺癌组织中显著上调，联合CA19-9、Cathepsin D、基质金属蛋白酶-7 诊断胰腺导管腺癌的敏感性为88%，CA19-9单独检测敏感性为74%。这说明Cathepsin D 与多种肿瘤标志物联合检测可提高疾病诊断的敏感性。

2.4 Cathepsin D 与神经系统肿瘤 rab27A 与Cathepsin D 共同表达于溶酶体内，rab27A 参与溶酶体内物质转运和分泌。Liu 等［14］发现通过RNAi 将rab27A转染胶质瘤细胞后，抑制溶酶体分泌Cathepsin D，神经胶质瘤细胞的侵袭受抑制，认为抑制蛋白酶从肿瘤细胞溶酶体胞吐，为治疗恶性肿瘤的有效手段。Pigac等［15］通过用免疫组化染色对65 例神经上皮肿瘤研究发现，间质细胞表达Cathepsin D 的阳性率与生存率相关，间质细胞中高表达Cathepsin D，肿瘤分级高，指出Cathepsin D 可能是人胶质瘤进展的独立预后因子，推测恶性肿瘤细胞不仅产生和分泌多种蛋白分解酶，还刺激宿主细胞产生Cathepsin D。

2.5 Cathepsin D 与肺腺癌 前期研究［16］发现Cathepsin D 表达在肺腺癌组织中显著升高。Mimae等［17］在后续研究中对150 例肺腺癌组织做免疫组化染色，发现Cathepsin D 表达阳性的肿瘤比Cathepsin D表达阴性的肿瘤分化差，单变量分析提示Cathepsin D阳性肺腺癌预后差，Cathepsin D 表达越强，恶性程度越高，分化越差，认为Cathepsin D 的表达可能与肺腺癌的预后有关，在鳞状上皮为主的侵袭性腺癌组织中无Cathepsin D 表达。另有研究［18］表明，预后不良的肺腺癌中，Cathepsin D 在肿瘤间质细胞中表达阳性，在肿瘤实质细胞中无表达。

2.6 Cathepsin D 与前列腺癌 Pruitt 等［19］应用免疫组化染色、Western blot 和组织重组技术，发现正常前列腺间质组织中低表达Cathepsin D，在前列腺癌间质细胞中表达明显上调，并且诱发临近上皮细胞恶变，提示Cathepsin D 是促前列腺癌变的肿瘤间质细胞相关调节蛋白，Cathepsin D 可能作为旁分泌调节因子促进前列腺癌变。亦有研究［20］报道Cathepsin D 在人前列腺癌间质细胞中表达阳性是患者生存时间短、易复发的原因。

2.7 Cathepsin D 与浆液性卵巢癌 Chai 等［21］应用免疫组化技术检测49 例浆液性卵巢癌、50 例良性浆液性卵巢肿瘤组织中Cathepsin D 的表达，发现Cathepsin D 在卵巢癌组织中的表达水平明显高于良性卵巢肿瘤，高表达Cathepsin D 患者生存时间长，预后好，可能是由于恶性肿瘤细胞增多、细胞分化差时，蛋白酶活性丧失。Cathepsin D 在细胞分化中起重要作用，细胞增殖快，则对化疗敏感，因此，浆液性卵巢癌上皮细胞中高表达Cathepsin D 时预后好。同时发现，上皮细胞表达Cathepsin D 与间质细胞表达Cathepsin D相关，免疫组化染色发现上皮细胞不表达Cathepsin D，但间质细胞表达Cathepsin D。

2.8 Cathepsin D 与结直肠癌 Chu 等［22］用蛋白质组学结合质谱鉴定PRL-3 促结肠癌转移的相关蛋白，发现Cathepsin D 在高转移Lovo-PRL-3 细胞中下调。Kirana 等［23］的研究得出相反的结论，其在研究中发现，Cathepsin D 在转移癌组织中表达明显高于原发肿瘤，Cathepsin D 在原发肿瘤晚期的患者高表达，转移组织中Cathepsin D 高表达。这可能与研究方法、实验条件有关。Theodoropoulos 等［24］报道，在60 例结直肠癌患者中，Cathepsin D 在肿瘤间质细胞表达阳性，在肿瘤实质细胞表达阴性，预后不良，提示Cathepsin D在间质细胞表达阳性可能是肿瘤发生发展的重要标志。

2.9 Cathepsin D 与胃癌 Cho 等［25］用Western blot分析发现，Cathepsin D 在胃癌组织中表达下调，进一步进行Loss-of-function 分析法结合siRNA 抑制候选基因，发现Cathepsin D 在胃癌细胞中参与对顺铂的药物抵抗。

3 结语

Cathepsin D 在不同的恶性肿瘤组织中表达水平不同，可能与蛋白酶表达的组织特异性有关。Cathepsin D 在多种恶性肿瘤间质细胞中表达，将研究重心由肿瘤上皮细胞转移到肿瘤微环境也许可以为Cathepsin D 在恶性肿瘤中的研究提供新的方向。现在已经明确Cathepsin D 在多种恶性肿瘤的侵袭、转移中发挥重要作用，但是具体的作用机制还有待于进一步研究，相信随着研究的深入，Cathepsin D 必将为人类所彻底了解，为预防和治疗肿瘤的侵袭、转移提供新的思路。

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