热休克蛋白70在肿瘤射频消融治疗中的作用

何泽玲，曹建彪

热休克蛋白（heat shock protein,HSP）是一类广泛存在于原核细胞和真核细胞中高度保守的蛋白质。机体在受到物理、化学或生物因素作用下可激活HSP基因，上调HSP的表达水平。HSP按其相对分子质量不同可分为7个家族：HSPH（HSP110）、HSPC（HSP90）、HSPA（HSP70）、DNAJ（HSP40）、HSPB（small HSP）、HSPD/E（HSP60/HSP10）及CCT（TriC）[1]。其中，HSP70作为HSP家族中最重要最保守的一族，与肿瘤的发生、发展关系密切。近年来，射频消融术（radiofrequency ablation,RFA）作为肿瘤治疗的革命性手段一直处于微创领域的前沿。研究表明HSP70表达水平与RFA治疗肿瘤的疗效、预后具有高度相关性[2]。本文就HSP70相关基础研究及其在肿瘤RFA治疗前后的作用进行综述。

1 HSP70概述

1.1 HSP70结构 HSP70结构复杂，其编码的基因在原核生物与真核生物中同源性达40%～60%。不同来源的真核生物，其基因序列同源性差异甚微，是生物物种进化中一段高度保守的氨基酸序列。人类HSP70家族部分相关基因定位于第1、5、6、9、14及21号染色体上。HSP70的一级结构可分为3个结构域：近氨基端的ATP结合区，氨基酸序列高度保守，具有ATP酶活性；中心的多肽结合区，可修复受损蛋白，结合新生肽链；近羧基端结构域，功能尚未明确，可能影响HSP70 mRNA翻译水平，从而影响HSP70多肽蛋白的合成与功能[3]。

1.2 HSP70与肿瘤 HSP70家族拥有众多成员，广泛分布于细胞内不同部位。其中人类HSP70家族至少包括13种同源蛋白，分别命名为HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L、HSPA2、HSPA5、HSPA6、HSPA7、HSPA8、HSPA9、HSPA12A、HSPA12B、HSPA13、HSPA14等 亚 型[1]。 人 类HSP70按其在细胞内存在部位主要分为诱导型、结构型、内质网型、线粒体型4类。其中，诱导型HSP70（HSPA1A），在正常细胞中不表达或低水平表达，但应激状态下在细胞核和细胞浆内表达水平可急剧增高，其生理功能主要是参与蛋白质折叠，促进细胞凋亡。HSPA1A还可能与肿瘤的发生关系密切，据报道其参与并激活NK细胞从而发挥抗肿瘤及减少肿瘤细胞扩散的作用[4-5]。内质网型HSP70（HSPA5），主要分布于细胞内质网腔内，在正常细胞中仅有少量表达，其作用是参与新生蛋白的转位、折叠、装配过程。结构型HSP70（HSPA8），是细胞内的结构性蛋白，分布于细胞的胞核与胞质内，在应激状态下其表达水平可明显增加。线粒体型HSP70（HSPA9），主要位于细胞线粒体内，在正常细胞中微量表达，具有引导蛋白质合成、折叠及移位的作用。

HSP70家族亚型生物学特性复杂，功能多样。研究发现与肿瘤疾病相关的HSP70亚型有：①HSPA1B，免疫组织化学显示HSPA1B在多种肿瘤及其转移灶中均有异常表达，如乳腺癌、膀胱癌、肾细胞癌[6-8]。另外，它可能与遗传性肥胖和心血管疾病之间存在某种潜在关联性[9-10]。②HSPA2，在正常生理条件下存在于细胞质中，受冷、热及炎症等刺激后可转移到细胞核或核仁中，以保护肿瘤细胞核仁和中心体的完整性[11]，与肺癌、肝癌、胰腺癌等疾病的发生和发展密切相关[12-14]。③HSPA6（HSP70B′），仅作用于压力细胞中，其与HSPA1A在人类结肠癌早期细胞保护中起协同作用[15]。④HSPA12A，它的表达对消化道肿瘤可能有诊断价值。据文献报道，HSPA12A的变异是胃癌的保护因素，即稳定细胞膜结构，维持正常生理功能[16]。但研究者发现在肝癌患者中，与HSPA12A表达水平低的患者相比，表达水平较高的患者生存期较短，具体机制不详[17]。⑤HSPA13，是一种含有氨基端而缺乏羧基端蛋白结合域的微粒体蛋白。遗传学分析表明HSPA13是胃癌的敏感候选基因[18-19]，通过与各种蛋白结合参与肿瘤的增殖分化并抑制凋亡诱导配体介导的细胞凋亡程序。⑥HSPA14，是一种很好的Th1极化佐剂[20]，有助于抗肿瘤免疫反应，如HSPA14可与树突状细胞（dendritic cells,DCs）表面的Toll样受体4直接结合，激活MAPK和NF-κB通路，上调CD40、CD80、CD86表达，促进TNF-α、IL-1β、IL-12p70的生成[21]。上述表明，HSP70家族亚型对肿瘤的发生、发展、增殖分化、侵袭转移及免疫细胞的激活均具有重要意义。

2 HSP70在RFA治疗肿瘤中的作用

RFA是在医学影像技术的引导下对肿瘤靶向定位，采用交流电摩擦加热，当局部温度达到60 ℃及以上时导致细胞凝固性坏死的一种治疗方法，该方法具有微创、安全、简便和易于多次施行的特点。RFA可在瘤体细胞与血管上皮细胞局部引起组织凝固，从而形成反应带阻断肿瘤血供或阻止肿瘤转移。此外，RFA治疗的热效应还可促进机体应激反应，促进HSP70表达水平升高，刺激机体免疫细胞参与应激性反应，达到抑制肿瘤增殖、转移的目的。

2.1 RFA治疗对HSP70的影响 正常生理情况下，HSP70在人体处于低表达或无表达状态，当发生炎症或肿瘤时，相关组织或血清中均有异常表达[22-26]。有资料显示肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）患者在进行RFA治疗前，肿瘤细胞及其邻癌组织HSP70呈异常表达，且HSP70异常表达程度与肿瘤大小、恶性程度、血管浸润、淋巴结转移相关[27-28]，这可能与HSP70通过某种机制增强了肿瘤细胞的抗凋亡能力有关[29]，如阻止线粒体细胞色素C的释放，下调procaspase-9活性或抑制凋亡体形成，也可能是与抑制c-Jun氨基末端激酶磷酸化过程有关[30-31]，但仍须进一步研究证实。

目前多数研究证实，RFA治疗肿瘤后相关组织细胞及血清中HSP70水平较治疗前均有显著增加[32-34]。不同学者的结果不一致，Schueller等[35]研究证实：HCC患者在治疗前后肿瘤细胞核内HSP70均无表达，肿瘤细胞质和细胞膜上有10%HSP70的表达，而经过RFA治疗后肿瘤细胞质和细胞膜HSP70表达水平上升为80%。Bhardwaj等[36]对25处不同位置的肝脏肿瘤进行RFA治疗，分析其治疗后不同时段（0、4、24 、48 h及2周后）肿瘤周围组织的HSP70表达水平。结果显示：RFA术后4 h肿瘤周围组织中HSP70逐渐升高，24 h达到峰值。而且，与正常肝组织比较，距离肿瘤组织越近、周围血管直径越大的肿瘤周围组织，其HSP70升高越快，表达水平越高。Hinz等[37]对结肠癌肝转移患者采用肝脏切除术和RFA治疗后的血清HSP70进行比较研究发现，HSP70仅在RFA治疗后有一过性显著升高，而肝脏切除术后患者与治疗前比较血清HSP70表达水平无明显变化，且HSP70表达水平与肿瘤凝固坏死程度之间没有相关性。Teng等[38]使用Medline（1991—2010）对抗肿瘤免疫力、HSP70、RFA、肝癌、胰腺癌和其他相关主题词进行文献检索，结果显示RFA治疗肝癌和胰腺癌可以诱导HSP70表达水平上升，从而影响机体的各种免疫过程。Haen等[39]检测HCC患者RFA术前、术后1 d、1个月、2～3个月血清中HSP70的变化，发现RFA术后1 d达到最高峰值，之后逐渐下降到较低水平。而长达49个月的随访发现，9例RFA术后1 d HSP70增加1倍以上患者中，6例生存（67%），3例死亡，最短生存期为13个月。尽管病例数较少，但结果表明RFA术后1 d血清HSP70表达水平高的患者，预后较好。有文献报道肿瘤组织的大小与免疫细胞活性的变化具有相关性，当肿瘤直径≤4 cm时，RFA治疗后边缘CD8+T细胞表达增加，而＞4 cm的肿瘤RFA治疗前后无明显改变[40]。研究结果显示，患者肿瘤直径≤4 cm，RFA治疗后其免疫细胞功能显著增强，短期治疗预后较好。RFA治疗使肿瘤变性坏死，体内肿瘤抑制因子的减少有利于机体整体免疫功能的恢复，且由于存在凝固瘤免疫复合物促使机体形成免疫记忆，有利于HCC患者的预后。还有研究人员发现RFA术后患者HSP70水平升高的同时常伴有CD8+T细胞、IL-6、IL-8等同步升高[41]。RFA治疗后，升高的HSP70及坏死细胞释放的多种分子可诱导DCs的激活和成熟，促进抗原提呈，激活细胞免疫和体液免疫，增强机体免疫，能更好地协助RFA治疗发挥抗肿瘤作用。

2.2 HSP70调节与疾病转归 HSP70的表达与调节对疾病的转归起重要的作用，肿瘤患者发病初期局部组织和血液中的HSP70可不同程度的升高，与正常对照组比较有明显的差异，RFA治疗后HSP70可进一步一过性上升，这种暂时的升高对增强患者的免疫功能和疾病的恢复是十分有利的。但长期的HSP70升高则不利于疾病的治疗。因此有研究者利用药物干预HSP70的表达水平，以改善治疗效果。Yang等[42]在RFA治疗肿瘤时加入槲皮素和阿霉素，研究经RFA治疗HSP70一过性上升后逐渐下降的速度对肿瘤生长和生存期的影响。槲皮素是一种下调HSP70脂质体调节剂，阿霉素为抗肿瘤药。研究将实验分为3组，分别为RFA组、RFA加槲皮素组及RFA加槲皮素加阿霉素组。结果发现RFA加槲皮素组较RFA组的实验动物生存期明显延长，而RFA加槲皮素加阿霉素组生存期最长。由此表明，通过额外添加抗肿瘤辅助药物阿霉素可明显提高实验动物生存期。而RFA加槲皮素组，加快了HSP70一过性上升后下降的速度，使肿瘤生长速度减缓，动物生存期延长。由此推断改变RFA治疗后HSP70表达水平可能会对肿瘤的治疗和预后产生影响，研究者可以采用多种相关药物治疗，提高RFA治疗后的消融效果。随后研究又发现RFA治疗后短期内HSP70的增加可促进肿瘤细胞的凋亡，但HSP70长时期处于高水平状态，对动物的生存不利[43-44]。该研究结果显示引入槲皮素调节剂，可改变AP-1传导通路，使其RFA治疗后HSP70表达水平下降，下游效应器HSF1功能减低，下游效应器功能蛋白AP-1失活，进而导致癌细胞死亡增加。AP-1是一个新的信号传导通路，它包括AP-1-HSF1/HSP70网络系统，且易受槲皮素等调节剂的影响，增强抗肿瘤治疗效果。因此，针对HSP70在RFA治疗肿瘤后相关传导通路进行调节，可改变HSP70的表达水平，以更好地发挥抗肿瘤的临床效果。

3 结论与展望

HSP70作为一种新的肿瘤生物标志物在临床诊断和治疗中展现出广阔的应用前景。在肿瘤发病初期，患者的组织和血清中HSP70常有异常表达，这对于肿瘤的早期诊断具有十分重要的意义[45]。大量的研究证实，肿瘤的发生、发展是一个多病因、多因素及各种信号传导通路参与的病理生理学过程，采用多种方法干预或阻止肿瘤的形成过程是治疗的关键[46]。临床资料显示，RFA治疗后，肿瘤患者HSP70可表现为一过性升高，这对于抑制肿瘤细胞的增殖与转移十分有益。然而通过加快HSP70升高后的下降速度，亦可延长患者生存期[47]。因此，针对肿瘤的治疗，患者HSP70的表达水平是一个复杂的影响因素，采用新的分子靶向药物，或联合多种药物以调节HSP70在肿瘤患者机体表达水平以更好地增强抗肿瘤免疫治疗效果是一个不可忽略的环节。而如何选取合适的药物调节机体内HSP70表达水平，以增强肿瘤RFA治疗效果将是一个需要深入研究的课题。

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