金属硫蛋白在泌尿系肿瘤的表达和对耐药性的影响

白 岚，李翠兰

金属硫蛋白（metallothionein，MT）自发现至今，已表明它与多种复杂疾病和机体的免疫调节有关，与多种肿瘤的细胞增殖、分化、肿瘤侵袭及耐药有关；肿瘤组织中MT的表达水平与肿瘤的发生、进展、预后密切相关［1］。本文就MT的结构与功能及其在泌尿系统肿瘤表达的有关研究进行综述如下。

1 MT 概述

1.1 MT的结构与功能 人体中的MT基因定位于染色体16q13，MT主要有MT1～4四种亚型。根据分子量、结合的金属离子、编码的基因、染色体、结合的原子、氨基酸等，MT亚型主要分为两类，主要类别MT－1和MT－2，在哺乳动物中普遍存在，以肝脏和肾脏最高，含有独一无二的结构能结合7个二价金属离子，如锌和镉。次要类别MT－3和MT－4，主要存在于一些特殊的细胞中，MT－3主要分布于中枢神经系统和男性生殖系统，MT－4主要位于皮肤、消化道等器官的角质细胞和复层鳞状上皮细胞中。哺乳动物的MT含有61个氨基酸，通过2个结构域可以同时与必需的金属元素结合如锌和铜，同时也能结合有毒的金属元素如镉和汞，α结构域靠近C端，通过11个半胱氨酸残基结合4个金属离子，而β结构域靠近N端，可通过9个半胱氨酸结合3个金属原子［2］。

MT的主要功能是与金属离子结合后，可作为金属储备库，促进金属离子在细胞间的转运，保护细胞免受氧化物的损伤，拮抗电离辐射、参与应激反应；调节免疫功能，调控机体生长发育和细胞代谢等功能。

1.2 MT的表达及作用机制 MT－1和 MT－2是MT的主要存在形式，在大部分器官组织中均有表达，可被细胞因子、激素、细胞毒素、金属离子等诱导产生［2］。它们对MT表达的调控主要表现在转录水平上。MT基因的5’启动区至少存在2个调控片段，即金属反应元件和糖皮质激素反应元件。在某些肿瘤中Ha－ras癌基因处于激活状态，从而作用于MT基因启动区的调控片段，导致了MT表达的增加。而 MT－3、MT－4对这些诱导物质不敏感，体内主要有2种形式的MT蛋白，金属结合型和游离型。通常游离型MT只是暂时存在于非肿瘤细胞中，但有研究表明在大鼠的许多肿瘤中有高表达的游离型MT存在［3］。有报道MT的存在能影响一些癌基因与抑癌基因的表达，改变信号转导促进肿瘤细胞增殖［4］。MT可能通过以下潜在的途径影响肿瘤的形成：①促进肿瘤细胞增殖；②抑制肿瘤细胞凋亡；③影响肿瘤新生血管的形成；④调节金属的致癌和抑癌效应；⑤使肿瘤细胞获得性耐药［5］。

2 MT在泌尿系肿瘤的表达

2.1 在泌尿系移行上皮细胞癌的表达 MT在膀胱癌中的表达结果不一，有学者认为与肿瘤分级无关，也有认为与分级有关。Hinkle等［6］研究认为在膀胱移行细胞癌中MT表达随病理分级的增高而增高，MT高表达的患者预后较差。在原位癌及高分化癌中有MT表达，在分化不良病变及低分级病变中表达较少，在分化较差的病例中表达明显。也有学者认为MT表达与肿瘤分期、分级、淋巴结转移无关，但与预后密切相关，MT高表达者手术后容易复发且生存期短［7］。 甄红霞等［8］研究认为分化低和浸润深者MT阳性率更高。在MT亚型研究中，正常膀胱组织和癌组织均有 MT－2A，MT－1X 表达，MT－1X在癌组织中表达高于正常组织，而MT－2A在二者表达相差不多。在正常膀胱、炎性组织及相关发育不良组织均未有MT－3表达，而在原位癌，高、中、低分化膀胱癌中均有MT－3表达，在高分化癌及原位癌中表达明显［3］。

肾盂癌组织中MT的表达高于正常肾盂组织，MT的表达随着病理学分级、临床分期的增加而增加，MT 阳性表达组预后较差［9］。

2.2 MT在肾肿瘤的表达 MT－1并不是在肾脏所有的结构中都有表达，而是特异分布于肾脏的泌尿小管，包括肾小管和集合管。MT－1在小鼠肾脏近端小管、远端小管和集合管的细胞定位不同，可能决定了其在肾脏各结构中发挥的作用是不同的［10］。在肾细胞癌中各种亚型的表达不一，MT－2A表达上调而MT－1A和MT－1G 表达下调，MT－3在肾细胞癌和肾小管中都有表达［11］。有学者认为MT在肾癌组织中的染色强度与组织学类型、分期及预后无明显相关性，但与肿瘤细胞核病理分级反向相关；MT染色范围与组织学类型、核分级、病理分期无关，但与患者预后反向相关［12］。肉瘤MT表达高于透明细胞癌、乳头状瘤、嫌色细胞癌［13］。 慈健等［14］研究认为MT在肾癌组织中的阳性表达率低于正常肾组织，MT表达与肾癌病理分级、临床分期、淋巴结转移、Ki－67反向相关，MT阳性组术后5年生存率较高。

在肾母细胞瘤中瘤体组织MT的表达主要分布在肾小管状结构中，瘤巢表达较少。术前化疗组瘤体MT的表达高于术前未化疗组，瘤体组织中MT阳性表达患者预后优于阴性表达者。肾母细胞瘤的发生对MT的表达可能有诱导机制，尤其对瘤体周围肾组织，而瘤体MT的表达可能不利于术前化疗，同时术前化疗可以诱导瘤体MT的表达。患者预后与瘤体组织MT表达呈正相关［15］。

2.3 MT在前列腺癌中的表达 与正常前列腺组织和前列腺增生（BPH）相比，MT在前列腺癌（PCa）中的表达增加，通过分析临床与病理资料，MT表达与术前血清PSA水平、年龄无关，而与Gleason分级、临床分期有关，且MT阴性表达组预后较好，其表达与 VEGF表达呈正相关［16，17］。在某些特殊因素影响，如缺氧条件下MT在PCa中表达增加，在雄激素去势治疗后PCa中MT过表达［18］。在MT亚型研究中，应用雄激素、镉及砷治疗后，MT－1/2 and MT－3 在前列腺癌LNCaP细胞中的表达增高，免疫组化显示在前列腺癌细胞系（PC－3）中，MT－3过度表达主要位于细胞核中。MT－3过表达提示MT－3是雄激素上调基因，可以使 PC－3 细胞增殖、侵袭力增强［19］。而前列腺癌MT－1h低表达者预后较差［20］。通过比较α－甲基酰基辅酶A消旋酶（AMACR）、MT－1A和2A、血清PSA水平发现，在mRNA水平，与无肿瘤组织PNT1A相比，22Rv1前列腺癌细胞MT－2A、PSA和AMACR表达明显增高，而MT－1A表达水平无显著性升高。在蛋白表达水平游离PSA和总PSA水平改变非常明显，AMACR蛋白表达增高但差异无统计学意义。与mRNA表达水平相反，肿瘤细胞MT表达明显降低。MT作为肿瘤标志物来说对于PCa不如PSA灵敏，MT与Gleason评分的联系不如AMACR的相关性强［21］。

3 MT表达与肿瘤耐药

耐药性是影响肿瘤化疗疗效的主要因素。由于MT富含半胱氨酸残基使其具有亲核特性，有保护细胞免受亲电性抗癌药细胞毒的作用。在非小细胞肺癌组织中MT表达患者术后生存期明显短于不表达者，MT表达和耐药蛋白GST－π、TopoII表达无相关性［22］。 Saga 等［23］研究结果发现 MT 可导致 C3H小鼠接种MBT2膀胱癌细胞对顺铂耐药，在肿瘤产生获得性耐药过程起一定的作用。在前列腺癌中MT可与VEGF起协同作用，促进肿瘤血管内皮细胞增生及新生血管生成［16］，并对肿瘤血管周围细胞有保护作用，使化疗药物不能向血管周围组织扩散，从而使疗效降低。MT－3过表达使N－myc的下游调节基因Ndrg1和maspin基因表达下降，使阿霉素抑制PC－3细胞增殖的能力减弱。MT－3基因敲除后Ndrg1和maspin基因在LNCaP细胞中表达升高［19］。应用锌治疗前列腺癌后MT表达上调，治疗后癌细胞对顺铂或放射线的敏感性降低。对放化疗患者应用外源性锌金属硫蛋白制剂，发现外源性锌金属硫蛋白对放化疗引起的T细胞损伤有保护作用，对放化疗引起的不良反应有一定的减轻，但对放化疗的疗效及预后无明显影响［24］。

综上所述，MT在泌尿系肿瘤生成过程中发挥一定的作用，利用MT对肿瘤的影响开发新型抗肿瘤药物，通过对术后病理组织MT表达的检测，将有利于选择适当的放疗、化疗方案，实现肿瘤的个体化治疗。

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