骨膜蛋白在非小细胞肺癌中作用的研究进展

沈其晓，于化鹏

(南方医科大学珠江医院，广州510280)

·综述·

骨膜蛋白在非小细胞肺癌中作用的研究进展

沈其晓，于化鹏

(南方医科大学珠江医院，广州510280)

骨膜蛋白是一种细胞外基质蛋白，在组织器官发育和修复过程中起重要作用。在非小细胞肺癌(NSCLC)组织中，骨膜蛋白是由邻近癌细胞的基质细胞所产生。骨膜蛋白在NSCLC中的作用机制可能是与整合素相互作用，通过激活PI3-K/AKt、AKt/PKB、FAK信号通路来促进上皮间质转化、血管生成、肿瘤浸润及转移，并诱导癌细胞对铂类化疗药物产生耐药性。骨膜蛋白可作为NSCLC预后的生物标志物，骨膜蛋白抑制剂或其表达调控序列可能成为NSCLC预防和治疗的研究方向之一。

骨膜蛋白；非小细胞肺癌；整合素；上皮间质转化；细胞凋亡

非小细胞肺癌(NSCLC)是最常见的肺癌类型，肿瘤微环境在其发生发展中起重要作用。肿瘤微环境主要由细胞外基质、化学物质(如细胞因子、蛋白酶等)及细胞成分(肿瘤细胞、成纤维细胞、炎症细胞、血管及淋巴管内皮细胞等)组成。骨膜蛋白是一种细胞外基质蛋白，可促进肿瘤浸润及转移，是NSCLC预后判断的指标之一。现就骨膜蛋白在NSCLC中的作用及临床应用综述如下。

1 骨膜蛋白的结构

骨膜蛋白最早是从成骨细胞系MC3TC-E1Cdna文库中克隆出一种骨黏附分子。骨膜蛋白由三部分组成，其N端是界面蛋白质结构域，中间是4个串联的成束蛋白1结构域，C端是拼接的结构域。EMI结构域(富含半胱氨酸的N端)能够结合胶原蛋白1和纤维连接蛋白；成束蛋白1结构域能够结合韧黏素C和骨形态发生蛋白1；C端可进行选择性剪切，形成5种不同的骨膜蛋白异构体，均具有细胞黏附的功能。

骨膜蛋白是一种独特的、高度保守的细胞外基质蛋白，其与昆虫轴突导向蛋白成束蛋白1(FAS1)具有高度同源性[1]，与βigH3、MBP-70及骨膜素样因子(PLF)等蛋白分子同属于成束蛋白家族，在细胞黏附和转移过程中具有重要作用。研究表明，肿瘤微环境中的骨膜蛋白在细胞信号转导、细胞与细胞之间黏附及转移过程中具有重要作用[2]。它通过与不同的细胞表面受体尤其是整合素结合，通过各种信号通路促进癌细胞生存、上皮间质转化、浸润、诱导血管生成及肿瘤转移[3]。

2 骨膜蛋白在NSCLC组织中的表达

近年研究报道，骨膜蛋白在不同类型的肿瘤组织中过度表达，如NSCLC、结肠癌、乳腺癌、卵巢癌、头颈部肿瘤及胰腺癌。NSCLC中骨膜蛋白mRNA相对于正常肺组织表达上调，并且与腺细胞亚群和较高的肿瘤分级有关[4]。Sasaki等[5]报道，NSCLC患者血清骨膜蛋白水平(化学荧光法测定)与正常对照组无统计学差异，但NSCLC患者术后血清骨膜蛋白水平较术前明显下降；通过原位杂交技术发现，骨膜蛋白基因在邻近肺鳞癌细胞周围的基质细胞中高度表达，而在肿瘤细胞中无表达，表明骨膜蛋白是由邻近癌细胞的基质细胞产生而并非肿瘤细胞本身产生的。Morra等[4]发现，间质细胞离肿瘤细胞越近，其骨膜蛋白表达越高，提示骨膜蛋白参与了肿瘤的浸润过程。

3 骨膜蛋白在NSCLC中的作用机制

3.1 骨膜蛋白与整合素的相互作用 转化生长因子β(TGF-β)和骨形态发生蛋白2(BMP-2)能诱导骨膜蛋白表达增加。由于TGF-β能促进上皮间质转化和肿瘤转移，骨膜蛋白可能作为效应器介导某些肿瘤细胞中TGF-β的促肿瘤转移活性。在NSCLC的发生发展过程中，骨膜蛋白可能通过与整合素相互作用，激活一系列信号通路，从而获得上皮间质转化、血管生成、耐缺氧凋亡等肿瘤生物特性。

整合素与特定细胞外基质蛋白相互作用刺激细胞生存，包括MAP激酶级联中的细胞外信号调节激酶1和2(ERK1/2)及磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)[6]。研究证实，磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3-K/AKt)是细胞生存和增殖的重要信号通路[7]。AKt作为细胞外和细胞内信号转导的主节点，是由PI3-K正调控。无论是在正常细胞还是肿瘤细胞中，AKt在细胞生长、运动及生存中都起着至关重要的作用。PI3-K/AKt通路在肿瘤发生过程中促进上皮间质化和血管生成。人类恶性肿瘤信号通路的改变最常发生在PI3-K/AKt通路。在结直肠癌中，骨膜蛋白与整合素作用激活PI3-K/AKt通路来促进癌细胞生存，并诱导癌细胞对5-氟尿嘧啶(5-FU)产生耐药性[8]。通过激活PI3-K/AKt通路，TGF-α和bFGF可上调骨膜蛋白表达，促进A549肺癌细胞株在缺氧环境中的生存[9]。

3.2 骨膜蛋白促进上皮间质转化 上皮间质转化是一种重要的形态转化过程，不仅在胚胎发育过程中起重要作用，而且促进早期肿瘤转化为侵袭性恶性肿瘤。上皮间质转化的分子机制涉及多种蛋白分子的表达、分布和(或)功能异常，包括骨膜蛋白、波形蛋白、整合素、基质金属蛋白及钙黏蛋白。骨膜蛋白被认为是通过靶向串扰表皮生长因子受体(EGFR)及细胞膜上的整合素，持续激活蛋白激酶信号通路(AKt/PKB通路)和整合素信号通路(FAK通路)来促进肿瘤细胞上皮间质转化过程[10]。Hu等[11]研究认为，骨膜蛋白是前列腺癌细胞由TGF-β诱导上皮间质转化过程中的重要介质。整合素连接激酶(ILK)是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，当骨膜蛋白激活ILK后，它能直接使AKt磷酸化从而激活AKt信号通路，促进EMT过程[12, 13]。在肝细胞癌中，ILK激活AKt信号通路，不仅促进上皮间质化过程，还诱导肝癌细胞抗辐射性和耐药性的产生[14]。通过沉默ILK基因表达，发现AKt磷酸化减少，并能抑制甲状腺癌细胞转移[15]。此外，骨膜蛋白也能通过激活AKt信号通路诱导颅咽管瘤细胞的上皮间质化过程[16]。因此，骨膜蛋白可以通过激活AKt信号通路促进上皮间质化，并增强肿瘤细胞的生物活性。

3.3 骨膜蛋白抑制NSCLC缺氧凋亡 研究表明，在缺氧环境中，低氧诱导因子1(HIF-1)直接激活一系列参与肿瘤重要生物学特征的基因[17]。TGF-β作为低氧诱导因子之一，可上调成骨母细胞骨膜蛋白表达。NSCLC中骨膜蛋白在低氧环境中表达上调，主要是由缺氧诱导基因TGF-α和bFGF通过RTK/PI3-K通路激活，并进一步作为第二轮信号引发刺激AKt/PKB通路，从而促进肿瘤生长和抑制癌细胞凋亡[9]。因此，骨膜蛋白激活的信号通路能够抑制缺氧作用引起的细胞凋亡。

4 骨膜蛋白对NSCLC预后的判断价值

Takanami等[18]通过免疫组织化学法测定NSCLC中骨膜蛋白的表达，发现高水平骨膜蛋白患者肿瘤进展快且预后差。Sasaki等[5]通过Cox比例风险回归模型发现，肿瘤分期和血清骨膜蛋白水平是NSCLC的独立预后因素；并发现NSCLC合并骨转移患者与无骨转移患者的骨膜蛋白表达水平无统计学差异，其原因在于肺癌合并骨转移是以骨溶解为主，因此骨膜蛋白水平不受肿瘤是否骨转移影响。Wu等[19]发现，骨膜蛋白在NSCLC中由尼古丁基因调控，通过沉默尼古丁基因抑制骨膜蛋白表达,发现能够减少细胞增殖、增加对铂类化疗药物敏感性和抑制肿瘤浸润。Ryner等[20]研究认为，骨膜蛋白基因、赖氨酰氧化酶基因、成纤维细胞激活蛋白基因是癌周组织中3种主要的上调基因，它们与临床中化疗药物耐药性的产生有关。Hu等[21]建立对铂类耐药的A549细胞系模型，发现骨膜蛋白通过激活STAT3及AKt信号通路、上调存活素来诱导癌细胞对铂类化疗药物的耐药。上述研究表明，骨膜蛋白可作为NSCLC预后的生物标志，高表达骨膜蛋白患者预后差，并且可通过一系列信号通路诱导癌细胞对铂类药物产生耐药性。

5 骨膜蛋白的应用前景

根据骨膜蛋白在NSCLC中的作用机制，骨膜蛋白抑制剂或其表达调控序列可能作为NSCLC预防和治疗的研究方向之一。第一，研究一个可以阻断骨膜蛋白和其受体整合素之间相互作用的分子：骨膜蛋白主要通过FAS1-2结构域与整合素ανβ3、ανβ5相互作用而产生一系列生物效应。Orecchia等[22]应用杂交瘤技术生产针对骨膜蛋白FAS1-2结构的单克隆抗体(OC-20)，在体内实验中发现OC-20能抑制肿瘤生长和血管生成；Michaylira等[23]在乳腺癌多瘤病毒T抗原的小鼠模型中发现，骨膜蛋白在原发肿瘤部位及肺转移部位表达上调，无骨膜表达的实验组与野生型对照组相比，肺转移灶数量明显减少，并且通过使用骨膜蛋白单克隆抗体发现肿瘤干细胞转移能力下降；Zhu等[24]在有骨膜蛋白表达的卵巢癌小鼠模型中使用特定抗骨膜蛋白单克隆抗体(MZ-1)，发现MZ-1能够抑制癌细胞的增殖、浸润及转移。第二，研究能够下调骨膜蛋白表达的分子：Wu等[19]通过siRNA沉默A549细胞株的骨膜蛋白基因，发现能够减少肿瘤细胞的增殖、转移，并能增加铂类化疗药物的敏感性；Sung等[25]发现，骨膜蛋白通过激活AKt通路来增强卵巢癌细胞对铂类化疗药物的敏感性，并使用AKt拮抗剂证实能增加多种卵巢癌细胞株的化疗敏感性。迄今为止，骨膜蛋白单克隆抗体及下调骨膜蛋白的干扰RNA技术在NSCLC中的相关应用研究较少，需要更多实验来证明其有效性。

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