Sprouty在肿瘤中的研究进展

王珂　综述　王国兴　审校



Sprouty在肿瘤中的研究进展

王珂综述王国兴审校

摘要Sprouty蛋白是受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）等信号通路的抑制因子。Sprouty蛋白家族在多种肿瘤组织中表达降低，导致RTK等信号通路失去正常的抑制，造成肿瘤细胞异常增殖，从而促进肿瘤的发生及发展，因而Sprouty成为当前肿瘤靶向治疗的研究热点。本文就Sprouty与肿瘤发生、发展关系及其在肿瘤中的研究进展进行综述。

关键词Sprouty蛋白信号通路肿瘤

作者单位：天津医科大学肿瘤医院妇科肿瘤科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市肿瘤防治重点实验室（天津市300060）

Sprouty蛋白是一种能够反向抑制受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）等信号通路的重要生物分子，在肿瘤的发生、发展中具有重要作用，因此成为目前肿瘤靶向治疗的研究热点。近年来的研究表明，在多种肿瘤组织中，Sprouty蛋白家族的表达被抑制［1-3］，从而导致RTK等信号通路异常，使细胞失去正常的抑制，并可进一步引起细胞异常增生及新生血管形成，最终导致肿瘤的发生与发展，因此Sprouty蛋白在肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移及凋亡等过程中发挥重要作用［4-5］。本文就Sprouty与肿瘤发生、发展关系及其在肿瘤中的研究进展进行综述。

1 Sprouty蛋白的结构功能及作用的分子机制

1.1 Sprouty蛋白的结构及功能

1998年Hacohen等［6］首次在果蝇气管分化过程中发现了Sprouty蛋白，其为Ras/丝裂原活化蛋白激酶（Ras/ mitogen activated protein kinase，Ras/MAPK）信号通路特异性的抑制蛋白。在哺乳动物中发现Sprouty蛋白的4种亚型，分为Sprouty1、Sprouty2、Sprouty3、Sprouty4，在结构上具有较强的相似性。Sprouty的功能主要来源于其结构域，Sprouty蛋白的C末端富含半胱氨酸，具有较强的保守性，定位于胞膜的靶区域，也是Sprouty蛋白的靶结构域，这段序列的差异造成了4种Sprouty亚型发挥着不同功能［7］；而N末端却有较强的变异性，其c-Cbl结合域包含1个富含酪氨酸残基/丝氨酸的SRM区，这是区别Sprouty亚型的主要区域，4种亚型即根据N末端的差异而命名。其中Sprouty2基因具有高度保守性，定位于13q31.1，其编码的蛋白包含315个氨基酸残基，对RTK信号途径起着最强的抑制作用，高于其他亚型，因而成为目前研究的热点［8］。

1.2 Sprouty蛋白作用的分子机制

在多细胞生物中，RTK控制着细胞的增殖、分化、迁移、存活，细胞中信号的级联反映在多个水平上，均由正向、负向因子相互合作和制约，如果出现任何失衡，都可能导致生长发育的缺陷，或导致肿瘤的发生。Sprouty蛋白是一系列RTK信号通路的配体诱导抑制因子的一员。Sprouty蛋白对MAPK/ERK和RTK信号通路有反馈抑制作用，但Sprouty对于MAPK/ERK的具体阻断点以及Sprouty如何引起RTK通路的信号下调，机制尚不清楚，仍存在争议。研究表明［9］，Sprouty是RTK诱导的MAPK信号通路的负性调节蛋白，MAPK信号途径可以被EFG、FGF、PDGF、VEGF等诱导，这些配体与RTK结合导致受体的酪氨酸自体磷酸化，从而激活MAPK激酶，MAPK激酶激活ERK1、ERK2，并将RTK信号传递给多个磷酸化的蛋白分子，其中包括细胞核中的翻译分子。Sprouty蛋白的存在使这条信号通路被阻断，从而使MAPK/ERK和RTK信号通路无法发挥其生物学效应。

2 Sprouty蛋白在肿瘤发生发展中的作用

2.1 Sprouty蛋白与肝癌

近年来，许多研究证实了Sprouty在癌细胞的形成、迁移、浸润、存活能力中有重要作用，并且可以作为癌症的独立预后因子［2，4-5，8］。研究表明，Sprouty1、Sprouty2 及Sprouty4蛋白在肝癌组织中的表达比正常组织显著降低，Sprouty3蛋白在肝硬化组织中的表达明显低于正常组织，同时Sprouty2蛋白的表达与肿瘤的分期呈负相关，在有无血管、淋巴管浸润的肝癌组织中，Sprouty2蛋白的表达具有显著性差异［3］。Fong等［10］研究发现，肝癌细胞中的Sprouty2转录和蛋白表达水平比正常肝脏细胞、肝硬化细胞明显下降。该研究在肝癌组织中发现，Sprouty2蛋白的表达明显低于肝硬化组织，Sprouty2蛋白在肝硬化组织中的高表达可延缓肝癌的发生，在肝癌NIH3T3细胞系中，敲除Sprouty2基因，能引起细胞轻度异常增生，肝癌细胞中Sprouty2的作用与抑制肝细胞生长因子引起的刺激细胞增殖及抑制ERK通路的激活相关，Sprouty2表达降低时引起肝细胞过度增殖、ERK通路过度激活，最终导致肝癌发生。

2.2 Sprouty蛋白与乳腺癌

Faratian等［11］研究表明，在乳腺癌组织中，Sprouty2的表达明显低于正常乳腺上皮组织，其低表达与HER-2的高表达相关，并可作为影响不同病理类型的乳腺癌预后的独立因素，Sprouty2低表达预示着预后不佳及死亡的高风险。该研究发现Sprouty2是通过与PTEN蛋白发挥协同作用抑制PI3K信号通路，从而阻止其下游蛋白发挥其生物学效应。郭翔宇等［12］在乳腺癌MCF-7细胞中通过shRNA技术降低Sprouty2蛋白的表达，发现Sprouty2表达降低能引起乳腺癌细胞的异常增生，包括细胞生长加快、侵袭能力增强，提示Sprouty2是一个乳腺癌潜在的治疗靶点和预后指标。该研究还发现Sprouty2是通过抑制基质金属蛋白酶家族（matrix metallopro⁃teinase，MMP）信号通路发挥其作用。Vanas等［13］则发现Sprouty4蛋白在乳腺癌组织中发挥与Sprouty2蛋白类似的作用，其表达降低同样能促进癌细胞的增殖和侵袭。

2.3 Sprouty蛋白与妇科恶性肿瘤

2005年Haimov-Kochman等［14］通过RT-PCR和免疫组织化学染色证明在人类正常卵巢粒层、黄体细胞存在Sprouty2表达。Jiang等［15］对卵巢颗粒细胞的研究中发现，FGF2通过ERK1/2和AKT信号途径上调Sprouty1、2、4基因表达水平，PKC信号途径活化对FGF2上调Sprouty1、Sprouty4 mRNA的表达有重要作用，而Sprouty2则主要由细胞内的钙进行调控。以上均说明Sprouty在卵巢细胞的生长中有重要作用。2012年 Moghaddam等［16］首次报道了卵巢癌与Sprouty表达的关系，分别检测了7种卵巢癌细胞系中Sprouty1和Sprouty2的蛋白及基因表达水平，发现不同卵巢癌细胞系中Sprouty1和Sprouty2的蛋白表达水平是不同的，同时RT-PCR结果显示Sprouty蛋白表达水平与mRNA水平可能不一致，这为后来的卵巢癌与Sprouty的相关研究奠定了基础。通过对99例卵巢癌患者的癌组织和癌旁组织行免疫组织化学检测发现，Sprouty2和Sprouty4在卵巢癌组织中表达明显低于癌旁组织，且Sprouty2表达水平与磷酸化ERK/ERK、Ki-67、肿瘤分期、细胞分化、复发和治疗后是否再次出现腹水呈负相关。同时该研究还表明，患者Sprouty2低表达组中总生存期和无进展生存期低于Sprouty2高表达组，并首次证明Sprouty2在卵巢癌的预后中有重要评估作用，Sprouty2可以作为一个生存率和复发率的独立预后因子［17］。该研究小组在体外实验中证实［18］，在SKOV-3细胞系中转染入Sprouty1基因，细胞的生长和增殖明显受抑，细胞的迁移、浸润、修复能力明显下降，可使细胞在有丝分裂过程中停滞于G2/M期，从而抑制细胞过度增殖，并且抑制ERK和AKT通路的活化。但阻止肿瘤的发生的具体机制有待进一步探索及研究。

Velasco等［19］发现健康者和子宫内膜癌患者的子宫内膜在不同月经周期中Sprouty2表达水平不同，Sprouty2可能参与了子宫内膜中腺体结构的形成。该研究的136例子宫内膜癌患者中，20%患者Sprouty2完全缺失，并且子宫内膜癌患者Ⅲ期和Ⅳ期的Sprouty2表达水平最低，另外Sprouty2的表达水平与细胞增殖指数Ki-67的表达呈负相关，所以推论Sprouty2可能通过调节细胞增殖参与抑制子宫内膜细胞的癌变过程，且Sprouty2蛋白的表达水平降低与DNA的甲基化有关。期待更多的体内、体外实验能更精确地解释Sprouty在其他妇科肿瘤中的作用，充分发挥其抑癌因子的作用。

2.4 Sprouty蛋白与其他恶性肿瘤

在黑色素瘤中，更具侵袭性的黑色素表型与Sprouty1 和Sprouty2基因同时缺失呈正相关［20］。此外，在前列腺癌、肺癌、结肠癌、淋巴瘤、甲状腺癌中均检测到了Sprouty蛋白各个亚型的表达下降或缺失，使RTK等信号通路逃避抑制而被过度激活，造成肿瘤细胞异常增殖，促进了肿瘤的发生及发展［2，21-24］。

3 Sprouty蛋白在肿瘤表达变化的机制

Sprouty蛋白表达下降的具体机制目前尚不明确，主要有DNA甲基化、组蛋白去乙酰化和杂合子丢失等3种理论，但仍存在争议。Fong等［10］发现在肝癌细胞培养基中加入DNA甲基化转移酶抑制剂后，Sprouty2蛋白的表达并未升高，同时该研究未发现任何微卫星标记存在杂合子丢失现象，结果显示在肝癌细胞中Sprouty2蛋白表达下调并不是由于基因启动子区域甲基化或杂合子丢失引起。同样Lo等［25］研究表明，在乳腺癌中Sprouty2蛋白表达下调并不是由于启动子甲基化或组蛋白去乙酰化引起。这种表达下调可能由Sprouty基因上游区的转录因子发生改变导致，也可能由多种转录因子之间复杂的相互作用引起，有待进一步研究［9］。

4 结语

Sprouty可作为抑制RTK通路激活的重要负向调节因子，从而避免细胞的过度增生和新生血管形成，预防肿瘤细胞的发生、迁移、浸润。特定的Sprouty蛋白对器官的形成、分化、发育有重要作用，丢失Sprouty或Sprouty不表达，不仅导致细胞正常生理功能的缺陷，也可导致肿瘤细胞的发生。目前Sprouty在肿瘤不同病理类型、不同分化的肿瘤细胞中的表达仍有待更多的研究来确定，通过对Sprouty蛋白调控机制的进一步探索可为肿瘤治疗开辟新的途径。

参考文献

[1] So WK, Cheng JC, Fan Q, et al.Loss of Sprouty2 in human high-grade serous ovarian carcinomas promotes EGF-induced E-cadherin downregulation and cell invasion[J].FEBS Lett, 2015, 589(3):302-309.

[2] Macià A, Gallel P, Vaquero M, et al.Sprouty1 is a candidate tumorsuppressor gene in medullary thyroid carcinoma[J].Oncogene, 2012, 31(35):3961-3972.

[3] Sirivatanauksorn Y, Sirivatanauksorn V, Srisawat C, et al.Differential expression of sprouty genes in hepatocellular carcinoma[J].J Surg Oncol, 2012, 105(3):273-276.

[4] Edwin F, Patel TB.A novel role of Sprouty 2 in regulating cellular apoptosis[J].J Biol Chem, 2008, 283(6):3181-3190.

[5] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Wei AQ, et al.Sprouty 1 predicts prognosis in human epithelial ovarian cancer[J].Am J Cancer Res, 2015, 5(4):1531-1541.

[6] Hacohen N, Kramer S, Sutherland D, et al.Sprouty encodes a novel antagonist of FGF signaling that patterns apical branching of the drosophila airways[J].Cell, 1998, 92(2):253-263.

[7] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Morris DL.The developing story of Sprouty and cancer[J].Cancer Metastasis Rev, 2014, 33(2-3):695-720.

[8] Rathmanner N, Haigl B, Vanas V, et al.Sprouty2 but not Sprouty4 is a potent inhibitor of cell proliferation and migration of osteosarcoma cells[J].FEBS Lett, 2013, 587(16):2597-2605.

[9] Murphy T, Hori S, Sewell J, et al.Expression and functional role of negative signalling regulators in tumour development and progression [J].Int J Cancer, 2010, 127(11):2491-2499.

[10] Fong CW, Chua MS, McKie AB, et al.Sprouty 2, an inhibitor of mitogenactivated protein kinase signaling, is down-regulated in hepatocellular carcinoma[J].Cancer Res, 2006, 66(4):2048-2058.

[11] Faratian D, Sims AH, Mullen P, et al.Sprouty 2 is an independent prognostic factor in breast cancer and may be useful in stratifying patients for trastuzumab therapy[J].PLoS One, 2011, 6(8):e23772.

[12] Guo XY, Sun T, Wang Y, et al.Relationship between the molecular mechanismof Sprouty2 and proliferation and migration in MCF-7 cells [J].Progress Modern Biomedicine, 2013, 13(26):5119-5123.[郭翔宇,孙涛,王妍,等.Sprouty2蛋白与人乳腺癌MCF-7细胞增殖与迁徙的关系[J].现代生物医学进展,2013,13(26):5119-5123.]

[13] Vanas V, Mühlbacher E, Kral R, et al.Sprouty4 interferes with cell proliferation and migration of breast cancer-derived cell lines[J].Tumor Biol, 2014, 35(5):4447-4456.

[14] Haimov-Kochman R, Ravhon A, Prus D, et al.Expression and regulation of Sprouty-2 in the granulosa-lutein cells of the corpus luteum[J].Mol Hum Reprod, 2005, 11(8):537-542.

[15] Jiang ZL, Ripamonte P, Buratini J, et al.Fibroblast growth factor-2 regulationof Sproutyand NR4Agenesinbovineovariangranulosacells [J].J Cell Physiol, 2011, 226(7):1820-1827.

[16] Moghaddam SM, Amini A, Wei AQ, et al.Initial report on differential expression of sprouty proteins 1 and 2 in human epithelial ovarian cancer cell lines[J].J Oncol, 2012, 2012:3733826.

[17] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Wei AQ, et al.Sprouty 2 protein, but not Sprouty 4, is an independent prognostic biomarker for human epithelial ovarian cancer[J].Int J Cancer, 2015, 137(3):560-570.

[18] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Ehteda A, et al.The expression of the Sprouty 1 protein inversely correlates with growth, proliferation, migration and invasion of ovarian cancer cells[J].J Ovarian Res, 2014, 7:61.

[19] Velasco A, Pallares J, Santacana M, et al.Promoter hypermethylation and expression of sprouty 2 in endometrial carcinoma[J].Hum Pathol, 2011, 42(2):185-193.

[20] Liu Z, Liu X, Cao W, et al.Tumor-specifically hypoxia-induced therapy of SPRY1/2 displayed differential therapeutic efficacy for melanoma[J].Am J Cancer Res, 2015, 5(2)792-801.

[21] Holgren C, Dougherty U, Edwin F, et al.Sprouty-2 controls c-Met expression and metastatic potential of colon cancer cells: sprouty/c-Met upregulation in human colonic adenocarcinomas[J].Oncogene, 2010, 29(38):5241-5253.

[22] Assinder SJ, Beniamen D, Lovicu FJ.Cosuppression of Sprouty and Sprouty- related negative regulators of FGF signalling in prostate cancer: a working hypothesis[J].Biomed Res Int, 2015, 2015:827462-827471.

[23] Sutterlüty H, Mayer CE, Setinek U, et al.Down-regulation of Sprouty2 in non-small cell lung cancer contributes to tumor malignancy via extracellular signal-regulated kinase pathway-dependent and -independent mechanisms[J].Mol Cancer Res, 2007, 5(5):509-520.

[24] Schutzman JL, Martin GR.Sprouty genes function in suppression of prostate tumorigenesis[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2012, 109(49): 20023-20028.

[25] Lo TL, Yusoff P, Fong CW, et al.The ras/mitogen-activated protein kinase pathway inhibitor and likely tumor suppressor proteins, sprouty 1 and sprouty 2 are deregulated in breast cancer[J].Cancer Res, 2004, 64(17):6127-6136.

（2016-02-14收稿）

（2016-03-28修回）

Research progress on Sprouty protein in tumor

Ke WANG, Guoxing WANG
Correspondence to: Guoxing WANG; E-mail: wangguoxing@126.com
Department of Gynecological Oncology, Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital, National Clinical Research Center for Cancer, Tianjin Key Laboratory of Cancer Prevention and Treatment, Tianjin 300060, China

AbstractThe Sprouty protein can inhibit cell proliferation and induce apoptosis by specific interventions in the signaling pathways of tumor cells, such as receptor tyrosine kinase signaling pathway.The Sprouty protein, which is often associated with abnormal cell proliferation and transformation, is down-regulated in many tumors, stimulating the initiation and progression of tumors.The Sprouty protein exhibits potential for developing effective treatment against cancer.This paper reviews research progress on Sprouty protein in tumor.

Keywords:Sprouty protein, signaling pathway, tumor

doi:10.3969/j.issn.1000-8179.2016.08.162

通信作者：王国兴wangguoxing@126.com

作者简介

王珂专业方向为妇科肿瘤的手术、放化疗及靶向治疗。

E-mail：wangketj1968@163.com