Galectin-4与肿瘤相关性的研究进展*

王李秦，魏绪仓

(1.西安医学院，西安 710068；2.陕西省人民医院血液病研究室，西安 710068)

目前发现的半乳凝集素(galectins)共有15个家族成员，广泛存在于各种生物体内，包括脊椎动物、无脊椎动物，甚至原生生物中[1]。每个galectin都含有1个或2个糖识别结构域(CRD)，根据CRD组成的不同可将galectins分为3个亚家族：①原型galectin：含有一个CRD，包括galectin-1，2，5，7，10，11，13，14，15；②串联重复型galectin：含两个不同但同源的CRDs，包括galectin-4，6，8，9，12；③嵌合型galectin：只有Galectin-3，它含有一个C末端的单一CRD结构域和一个长的N末端结构域。其中，galectin-4广泛表达于各种正常组织和肿瘤组织中，参与多种生理和病理过程，如细胞增殖、凋亡、黏附、信号转导、免疫应答、炎症反应的激活及前体mRNA剪接作用的调节[2-5]。本文将从galectin-4的生物学特性开始探讨，阐明它与各系统肿瘤之间的关系。

1 galectin-4的生物学特性

galectin-4属于串联重复型galectin，是一个32KDa的糖蛋白，隶属于动物外源凝集素家族。galectin-4由β-半乳糖苷与2个保守的结构域组成，这也是第一个发现的在一个多肽链中有两个糖识别域的半乳凝集素亚家族成员。正如串联重复型galectin的特点，这2个识别域不同但却同源的结构域分别为：CRD1(N端)和CRD2(C端)，每个CRD大约有130个氨基酸残基，它们的平均分子量在16-17kDa，这些残基富含脯氨酸和甘氨酸，并且对组织蛋白酶敏感[6]。但是所有的氨基酸序列只有40%一致[7]，这导致两个CRD的黏连特异性完全不同，因此可以结合不同的配体。在基因层面，galectin-4是由单基因LGALS4编码的，与蛋白质一致[8-9]。

galectin-4这个难溶的细胞成分稳定存在于细胞膜的微绒毛上，帮助细胞进行脂质转运及在低蛋白环境中生存。因其在细胞间及细胞膜上的这种稳定性，它的表达一直被当作上皮细胞分化的标记[10-11]。尽管galectin大部分成员均经过非经典途径向胞外分泌，但体外研究表明galectin-4可能参与了顶端膜泡运输[12]，因此，即使它不像其它绝大多数galectin成员一样具有特异的定位序列，但也可在细胞质及细胞核中发现它的踪影[13]。

在健康的个体中，galectin-4主要表达于胃肠道的上皮细胞腔内，其作为一种先天性免疫介质，具有杀菌活性[14]。但目前发现其只能杀死可表达血型抗原的大肠埃希菌(E.Coli)，对其他不表达血型抗原的细菌并没有杀伤作用。这种杀伤作用是通过CRD2结构域介导的，反应迅速，同时没有补体依赖性，E.Coli可能会产生针对这些抗原的自身特异性抗体，最终导致免疫紊乱。众所周知，ABO血型的形成是一种自然免疫抑制的过程，而E.Coli的表面抗原与人血型B抗原相同，我们已经知道galectin-4上的CRD2可以与B血型的碳水化合物紧密结合[15]，因此推测galectin-4可能是通过与E.Coli表面的碳水化合物结合来破坏膜的完整性和细菌的运动，从而直接将其杀死[16]。然而，galectin-4的杀菌效力并不是特异针对血型B抗原，还对另一种大肠埃希菌表达的表面碳水化合物α-1，3-半乳糖有杀菌作用[14]，这倒提示我们对其病原体的免疫作用可能都是以识别表明碳水化合物为前提的。

而galectin-4在肠道炎症中的作用却存在很大争议。目前的实验性结肠炎模型研究大致分为两组[17]：体细胞突变型结肠炎与野生型结肠炎。galectin-4一方面可通过直接刺激体细胞突变型结肠炎模型中的CD4+T细胞产生白介素-6(IL-6)[18]，另一方面可以通过与免疫突触的结合来与CD4+T细胞相互作用，通过激活蛋白激酶C(PKC)相关途径来刺激IL-6的产生。IL-6是众所周知的炎性细胞因子，在黏膜屏障受损或黏膜损伤的情况下可加剧肠道炎症。此外，IL-6还可通过激活STAT3信号通路来增加B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)和B细胞淋巴瘤(Bcl-xl)的表达，从而抑制CD4+T细胞的凋亡，进而加快炎症进展[19-21]。但PACLIK等[22]却发现在野生型结肠炎模型中galectin-4可以与T细胞表面的CD3抗原表位结合，通过钙蛋白酶依赖的方式促进T细胞的凋亡并减少包括IL-6，IL-8，IL-10和IL-17细胞因子的分泌，从而改善炎症。最近发现一种可诱导的肠炎相关的糖蛋白(CAG)可能是肠道发生炎症时galectin-4的配体[23]。然而，具体哪些配体与galectin-4有特异性的结合，以及galectin-4在肠道炎症中的作用还需要进一步的研究来确定。

2 galectin-4在人体不同肿瘤组织中的表达

免疫组化实验研究发现galectin-4在不同恶性肿瘤组织中均有表达。但不同恶性肿瘤中的galectin-4表达情况不一。结肠癌(colorectal cancer，CRC)是galectin-4在肿瘤方面研究最多的肿瘤。RECHRECHE等[10，24-25]发现与正常的结肠组织相比，galectin-4在CRC的表达显著降低，并且这种降低可能会促进细胞增殖、迁移和运动，从而影响肿瘤的进展和转移。之后DELACOUR等[26]又进一步发现galectin-4在原位癌中的表达要比转移性肿瘤高。这些都提示galectin-4可能具有结肠肿瘤抑制作用。细胞内的galectin-4被证实具有调节细胞增殖、凋亡、分化的作用，而胞外的galectin-4则具有介导细胞间的黏附作用[7，27]。有观点认为galectin-4对肿瘤的抑制作用可能是因为癌细胞之间以及癌细胞与邻近基质之间的黏附力减弱从而延缓了肿瘤的进展[28]，但具体机制仍需进一步的研究证实。也有研究者认为galectin-4是通过促进血管新生及免疫逃逸等途径控制肿瘤进展的[13，26，29]。目前认同度较高的两种通路学说分别为Wnt/β-连环蛋白信号通路和IL-6/NF-kB/STAT3信号通路。SATELLI等[24，30]发现galectin-4作为CRC抑制因子参与了WNT信号通路，在CRC细胞中，galectin-4通过交联Wnt信号通路蛋白(APC，轴蛋白和β-连环蛋白)，促进细胞质中β-连环蛋白的退化从而导致β-连环蛋白无法进入细胞核去激活Wnt目标基因，从而下调并抑制细胞增殖、迁移。而IL-6/NF-kB/STAT3信号通路提出，galectin-4是通过下调IL-6，同时反过来抑制CRC中的核因子κB(NF-κB)的活化和转录激活因子(STAT3)的激活[10，31]，使得血管内皮生长因子(VEGF)水平、环氧化酶-2(cox-2)和其他参与肿瘤发生相关基因下调，从而抑制肿瘤的发展[32]。总的来说，galectin-4与CRC呈负相关性，具体是哪种通路学说抑制了肿瘤的进展还有待进一步研究。

而在胰腺癌患者的组织中，BAUER等[33]发现与正常胰腺组织相比，胰腺囊性肿瘤和胰腺导管腺癌中的galectin-4明显高表达，提示其可能参与了促进胰腺肿瘤的发生、发展过程。而MAFTOUH等[34]却发现，在有galectin-4存在的胰腺癌细胞中β-连环蛋白水平在减少，这一结果也耦合了Wnt/β-连环蛋白信号通路机制。但具体在胰腺癌患者中，galectin-4的表达情况如何还需要大样本多中心的实验支持。

在肝癌患者中，CAI等[35]发现与初发型肝细胞癌患者相比，galectin-4在早期复发型/转移型肝癌患者中水平明显下降。galectin-4的低表达与肿瘤大小、微血管的浸润、恶性分化程度、晚期TNM分期和预后不良均有关。此外还发现，血清galectin-4水平可能会因为感染乙型肝炎病毒而显著升高。因此提出galectin-4表达与肝癌进展密切相关并可能成为判断肝癌患者预后的生物标志物。

在肺癌的研究中，LEMJABBAR-ALAOUI等[36]在2006年已提出吸烟诱发的肿瘤与Wnt通路发生有关，但关于galectin-4与吸烟诱发的肿瘤这两者之间是否存在关系，目前还未有定论。2013年HAYASHT等[37]通过对148例肺腺癌标本进行实验认为galectin-4可能成为肺腺癌淋巴结转移的独立预测因子之一，并与不良的临床结果相关[38-39]，但具体机制还不清楚。

在对尿路上皮癌(urothelial carcinoma，UC)患者组织研究中，WU等[39]分析了LGALS4的甲基化和基因表达及其在UC中的临床相关性和生物学功能。他们使用定量甲基化-特异性PCR法测定了79例UC患者的肿瘤样本中LGALS4的甲基化水平，得到启动子甲基化的LGALS4表达与高水平的肿瘤组织学分级和伴有淋巴结转移的T分期之间具有正相关(P≤0.001)。此外，LGALS4超甲基化是UC患者生存质量低下的独立预测因子(P<0.05)。这表明galectin-4抑制了UC的生长、迁移和侵袭。因此，galectin-4可以作为肿瘤抑制基因在UC进展中发挥作用。

3 结语

galectin-4作为半乳凝集素家族成员，近几年对其分子结构及生理功能的研究大大增加了对其在某些疾病中潜在角色的理解。虽然目前发现了它的低表达与多种肿瘤的预后不良有关，但具体机制仍不清楚。随着对其作用及机制的进一步研究，发现其与肿瘤发生发展之间的相关性，让galectin-4成为某些肿瘤诊断及判断预后的标志物是我们研究的方向。