富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白在肺癌和肺纤维化中的研究进展

丁星，吴晓梅

(哈尔滨医科大学附属第二医院呼吸科，哈尔滨 150000)

富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(secreted protein acidic and rich in cysteine，SPARC)是一种酸性分泌蛋白质，编码基因位于人类染色体5q31.3-32，包括10个外显子，全长25.9 kb，为单拷贝基因，在各种生物中70%的氨基酸序列同源。SPARC的基因高度保守，尽管它表达的蛋白被称为分泌糖蛋白，但在细胞表面和胞内也表达，表达水平在胚胎发育期升高，而在正常成人组织中却减少。值得注意的是，其在皮肤、肠道和腺体组织等上皮细胞中的表达水平升高，在组织损伤和炎症以及肿瘤相关异常生长期则发挥组织再生和修复作用[1]。研究表明，癌症、纤维化、青光眼和糖尿病等慢性疾病患者SPARC水平升高[2]。然而，它在以炎症和组织重构为特征的其他肺部疾病如哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)中的作用却鲜为人知。本文综述了SPARC在肺癌和肺纤维化中的作用，以及它可能导致哮喘和COPD的潜在机制，并探讨了SPARC在靶向治疗方面的潜在价值。

1 SPARC和肺癌

1.1 SPARC在非小细胞肺癌组织中的表达

肺癌的5年生存率很低，目前仍是16%[3]。它依据病理类型可分为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)和小细胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)。NSCLC较常见，大约占全部肺癌患者的85%[3]。SPARC基因在NSCLC组织中有不同程度的表达，主要在肿瘤相关基质尤其是成纤维细胞的细胞质和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)中表达。尽管在肿瘤组织中SPARC基因极少表达，但它的表达控制包括成纤维细胞、免疫细胞、脉管系统和ECM在内的肿瘤相关基质，而肿瘤与其周围基质间的相互作用对肿瘤的生长、分化、侵袭和转移都至关重要，它决定肿瘤的侵袭性[4]。SPARC对NSCLC肿瘤的生长和侵袭至关重要，可能通过肿瘤-基质间的相互作用实现，但目前没有研究证实SPARC在SCLC中的作用。

1.2 SPARC与NSCLC预后

SPARC与NSCLC的预后也息息相关，SPARC基因表达活跃的患者整体存活差。基质内SPARC的表达往往与肿瘤坏死、酸性、乏氧、氧化应激相关联，而这些是侵袭肿瘤的特征。

NSCLC早期发生的转移是使患者死亡的主要因素，而且术后复发率非常高，约40%[5]。SPARC已被证明为NSCLC细胞侵袭的关键物质，一种在NSCLC组织中表达上调的锌指转录因子(kruppel-like factor，KLF)snail通过SPARC依赖方式促进肺上皮细胞A549侵袭[6,7]。研究表明，snail可上调转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表达和激活促分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein，MAP)激酶，从而激活促分裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activted protein kinase kinase,eMEK)/细胞外信号调控激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)信号通路使得SPARC表达来增强细胞的侵袭性[6]。有研究表明，当SPARC表达被KLF4抑制时，细胞侵袭被抑制。当SPARC表达恢复时，KLF4转染的A549细胞则恢复侵袭能力[8]。

脉管系统对于肿瘤的生长和转移也必不可少，因为它们为肿瘤的生长提供必需的氧气和营养，并促进肿瘤细胞转移到远处器官[5]。SPARC高度表达于小而不成熟的血管，说明它对于血管的成熟很重要，脉管系统一旦发展起来后也许它就不再被需要。研究表明，基质SPARC的表达与成熟肿瘤内血管的高密度有关，而与整体血管密度或血管生成因子如血管表皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的表达却不相关，提示SPARC在新血管形成中的作用较小。

2 SPARC和肺纤维化

2.1 SPARC在人肺纤维化中的作用机制

肺纤维化是肺实质疾病导致呼吸功能不全的终末阶段，最常见的形式是特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)，其低倍镜下表现呈斑片状分布，主要累及胸膜下及肺实质，间质炎症、纤维化和蜂窝肺改变轻重不一，新旧病变交杂分布，病变间可见正常肺组织，特点是过量的ECM沉积和不可逆的肺结构破坏[9]。研究表明，SPARC只在IPF患者的肺组织中表达，而在健康受试者中不表达。在IPF患者肺组织中，SPARC主要参与纤维化的最初阶段。相比未患IPF者，IPF患者肺纤维母细胞持续表达SPARC[10]。这些发现为SPARC参与IPF发病机制提供了强有力的支持。

肺成纤维细胞抑制凋亡是IPF的一个基本特征，其中肺泡Ⅱ型上皮细胞的反复损伤导致修复介质持续聚集。此外，定植的成纤维细胞增殖、分化成肌成纤维细胞，这些肌成纤维细胞抑制细胞凋亡，从而维持ECM，导致纤维疤痕发展及肺泡功能丧失[9,10]。研究人员已经发现肺成纤维细胞中SPARC的表达导致下游β-连环蛋白激活，并增加纤溶酶原激活物抑制物-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)的表达，从而抑制纤溶酶原诱导的细胞凋亡。SPARC的过度表达潜在地促使PAI-1表达的组织纤维化，抑制肌成纤维细胞聚集[11]。

TGF-β在人类的肺成纤维细胞中诱导SPARC表达[12]。受损伤后由肺泡Ⅱ型上皮细胞、巨噬细胞和肌成纤维细胞分泌的TGF-β是促纤维化的一个媒介。它通过调停成纤维细胞分化成肌成纤维细胞聚集，刺激胶原、纤连蛋白等的生成抑制基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、纤溶酶原活化剂和参与ECM流动的弹性蛋白酶的活性来促进肺纤维化[9,11,13]。这表明SPARC可能是一个 TGF-β诱导纤维化反应的下游效应器。TGF-β和SPARC都能够诱导PAI-1的表达，但是否TGF-β以SPARC依赖的方式诱导PAI-1表达尚未确定[11,14]。此外，TGF-β在活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成中扮演着重要角色[15]。相比健康人，来源于IPF患者的肺成纤维细胞有产生ROS的内在能力，而SPARC可介导TGF-β诱导这些细胞产生过氧化氢[12]。因此，未来可研究TGF-β/SPARC信号是否为促纤维化和氧化反应的一个重要轴线。

2.2SPARC在博来霉素诱导的IPF小鼠模型中的角色

博来霉素诱导小鼠IPF与肺内SPARC的高水平表达相关，SPARC主要在肺损伤部位的成纤维细胞质中表达。博来霉素暴露缺乏SPARC的小鼠纤维化和胶原蛋白水平较低[16]。然而，Savani等[17]的研究表明胶原蛋白沉积和纤维化水平增高的博来霉素暴露缺乏SPARC的小鼠肺泡结构仍受到破坏，但原因尚不清楚。Sangaletti等[16]的研究也表明了SPARC在间质炎症中的作用，他们发现缺乏SPARC的小鼠能够防止博来霉素诱导纤维化，但却出现更强的炎症，表明SPARC在降低炎症反应方面起作用。该研究还发现嵌合体小鼠纤维母细胞源性的SPARC通过促进成熟的、富功能性的胶原纤维生成来诱导纤维化，而白细胞源性的SPARC通过减少潜在的炎症反应来减弱纤维化，机制可能是纤维母细胞源性的SPARC介导肺损伤后的纤维化，而白细胞源性的SPARC后期起减弱炎症反应的作用。而Savani等[17]报道SPARC增高纤维化水平的同时会增加炎症反应，因此，SPARC的细胞特异性和时间行为以及它们如何影响疾病仍需进一步探索，可能是由于它在不同细胞类型以及不同疾病阶段的表达水平差异造成。

总之，SPARC是一种ECM相关蛋白质，尽管不对ECM起作用，但在细胞基质连接处介导相互作用，在细胞连接处管理细胞黏附、增殖和分化。因此，细胞微环境的扰动可能与SPARC的表达和活性相伴而生。如在呼吸道疾病哮喘和COPD中，TGF-β是将哮喘和COPD联系起来的中介，通过不同的机制在两种情况下协调重塑[18]。因此，TGF-β和SPARC之间的作用可能是研究的一个重要领域。最新研究结果表明，患有严重哮喘患者的肺巨噬细胞中的SPARC家族成员卵泡抑素样蛋白1(follistatin like protein 1，FSTL1)表达增加，并且FSTL1能诱发哮喘老鼠模型的气道重塑[19]。高迁移率族蛋白框1(high mobility group box 1，HMGB1)诱导SPARC在气道上皮细胞表达[20]。而HMGB1被确认是气道上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和ECM合成的中介，这也暗示慢性气道疾病中HMGB1与SPARC之间有潜在联系[21,22]。SPARC的这些作用可能为治疗开辟了新道路，未来研究人员应该探索SPARC在涉及气道重塑的不同结构细胞中的表达和活性，例如气道上皮细胞、成纤维细胞和气管平滑肌细胞，以及参与气道炎症反应的免疫细胞和炎症细胞。

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(编辑: 王彩霞)