热休克蛋白在肝癌中的研究进展

柴多建，张生彬

(1.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特；2.内蒙古包钢医院 肝胆外科，内蒙古 包头)

1 热休克蛋白概述

1962 年意大利科学家Ferruccio Ritossa 于果蝇中发现，当细胞暴露于高温环境中时，转录活性增加，致使某些蛋白质增加，这一现象叫作热休克反应(heat shock response，HSR)[1]。Tissieres 等发现，温度升高时会伴随着一类蛋白质的表达增加，同时其他蛋白质的合成受到抑制，将这种新增加的蛋白质称为HSP[2]。HSP 的分类很多，根据分子量不同可分为HSPl00、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40 及 小 分 子HSP[3]。HSP 具有高度的保守性，不同物种之间同源性非常高[4]。HSP调节细胞免疫功能。当病原体侵入机体后，由于应激反应而产生大量HSP，释放到细胞外发挥免疫调节作用。HSP 也可刺激细胞产生炎症因子，减少炎性渗出保护细胞[5]。此外，在一些转移或侵袭性肿瘤中，也可检测到HSP 的过度表达。

2 肝癌概述

2018 年肝癌成为全球第六大常见癌症，也是全球癌症死亡的第四大原因[6]。原发性肝癌的病因及发病机制尚不完全清楚，目前认为其发病是多因素、多步骤的复杂过程，受环境和饮食双重因素影响。肝癌的发病与乙型肝炎、丙型肝炎及黄曲霉素、亚硝胺类物质、饮食等密切相关。继发性肝癌可通过不同途径，如随血液、淋巴液转移或直接浸润肝脏而形成疾病。肝癌在病理上分为肝细胞性肝癌、胆管细胞癌及混合型肝癌，其中肝细胞性肝癌占原发性肝癌的90%，在病理形态上则有块状型、结节型、弥漫型。肝癌并发症较多，包括肝性脑病、上消化道出血、肝癌结节破裂、继发感染等，且其并发症致死率较高。部分病人甚至以并发症为首要症状就诊。肝癌对放化疗不敏感，常用治疗方法包括手术切除、肝移植及介入治疗。肝癌治疗性切除是最有效的方法之一，虽然目前的技术手段可以切除较大的肿瘤，但术后残留肝的肝功能成为决定手术成功的关键。研究发现，HSP90、HSP70 及HSP27 与肝癌的关系密切，以下我们将重点讨论两者的关系。

3 肝癌与热休克蛋白

3.1 HSP90 与肝癌

3.1.1 HSP90 与肝癌的相关性

HSP90 是ATP 依赖性分子伴侣，在哺乳动物中，不同的HSP90 亚型具有不同的亚细胞定位。HSP90α 和HSP90β 亚型在细胞质中表达，HSP90β 在细胞核中表达，TRAP1 在线粒体中表达，GRP94/Gp96 在内质网中表达[7]。HSP90 在肝癌组织中高表达。郭晓东等通过免疫组织化学Envision 二步法发现肝癌组织中HSP90α 阳性表达率明显高于癌旁组织及正常肝脏组织[8]。Zhou Y 等发现在肝癌中，HSP90α 高表达患者的转移率比低表达的患者高[9]。HSP90 可以诱导肝癌细胞中PKM2 的Thr-328 磷酸化，能够维持PKM2 的稳定性，调节糖酵解、线粒体呼吸、增殖和凋亡，HSP90 以这种PKM2 依赖的方式促进肝癌细胞的糖酵解和增殖，抑制细胞凋亡[10]。Leng AM 等人发现HSP90 抑制剂抑制HSP90 活性，降低survivin，cyclin D1 和NF-κB 的水平，增加p53 蛋白水平，从而导致凋亡增加[11]。HIF-1α 和HSP90α 参与肝细胞癌的发生、发展，并起协同作用，可能作为判断肝细胞癌预后的指标[8]。Liu Xin 等发现HIF-1α 的上调表达阻断了HSP90-siRNA 诱导的肝癌细胞在体内外的生长阻滞和凋亡。提示HSP90 可作为一种预后标志物，并证实HSP90 表达阴性的患者3 年生存率更高[12]。可见HSP90 与肝癌的发生发展及预后密切相关。

3.1.2 HSP90 与肝癌的治疗

肿瘤细胞的生存和增殖依赖于细胞内HSP90 的活性，其过度表达导致肿瘤细胞高代谢。因此，HSP90 靶向治疗被认为是治疗癌症的潜在策略。尽管目前还没有HSP90 靶向药物被批准用于临床，但临床前研究的结果为HSP90 抑制剂在癌症中的临床试验奠定了基础。格尔丹霉素是发现的第一种HSP90 抑制剂。Banerji U 等人用GA 衍生物17-烯丙胺，17-脱甲氧基格尔丹霉素(17-AAG)治疗晚期癌症患者，治疗后24 小时内，17-AAG 在有效治疗的血药浓度和靶向抑制情况下，显示出可耐受的毒性特征，并在一定剂量水平上表现出一些临床活动的迹象[13]。17-二甲基氨基乙基氨基-17-去甲氧基格尔丹霉素(17-DMAG)作为GA 的第二代衍生物，与17-AAG 相比，具有水溶性高、生物利用度好、代谢减低、抗肿瘤能力强等优点。17-DMAG 与Hsp90 结合，并抑制其功能，最终导致Hsp90 客户蛋白降解[14]。除了以格尔丹霉素为基础的药物外，第二代HSP90 抑制剂，如NVP-AUY922，也正在进行临床前和临床研究。NVP-AUY922 是一种高效的HSP90 抑制剂，可抑制多种肿瘤细胞系的增殖。Chen Y 等人发现NVP-AUY922 诱导了一种代偿性热休克反应，刺激热休克因子1(HSF1)的转录活性，靶向HSF1 可能为增强HSP90抑制剂在肝癌中的活性提供新的途径[15]。AUY922 以剂量依赖的方式降低了肝癌细胞的增殖和生存能力，但对正常的人肝细胞则没有这种作用，可能是治疗肝癌的候选药物[16]。Samy Mohamady 等人发现含有噻吩基的二芳基吡唑类化合物对HepG2 细胞具有较高的抗增殖及凋亡活性[17]。因此，HSP90 是肝癌中一个很有前途的治疗靶点。

3.2 HSP70 与肝癌

3.2.1 HSP70 与肝癌的相关性

HSP70 是HSP 中含量最高的热应激蛋白，广泛存在于动植物和微生物中，其主要功能体现在参与免疫反应、抵抗细胞氧化及凋亡和分子伴侣，同时参与调控蛋白质的折叠修饰[18]。肝癌中HSP70 的阳性表达率显着高于肝硬化组织、慢性肝炎组织和对照组织[19]。Gehrmann 等人检测了143 例患者血清HSP70 水平，发现癌症患者血清HSP70 水平明显高于健康人、非肝病患者和肝脏炎症患者[20]。Yi Z 等人通过伤口愈合试验及Transwell 入侵和迁移分析证实HSP70/HSP70-肽复合物(HSP70-PCs)促进肝癌细胞迁移和细胞侵袭[21]。HSP70在凋亡信号转导中具有特殊的作用，主要表现在以下几个方面：通过胞质钙的衰减和溶酶体的稳定[22]、抑制Bax 激活[23]、与Apaf-1 结合并阻断功能性凋亡小体的组装来抑制细胞凋亡[24]。HSP70 被认为是早期肝癌最丰富的上调基因[25]。Wang Zhi 等人用免疫组织化学法检测HSP70 在慢性肝病不同阶段的表达及其与临床病理的关系，清楚区分肝癌和慢性肝炎、肝硬化，可以作为诊断的潜标志物；HSP70 在低分化肿瘤中高表达，显示出与分化的显着相关性，表明HSP70 是恶性肿瘤的潜在预后指标[19]。

3.2.2 HSP70 与肝癌的治疗

近年来，肿瘤的免疫治疗受到越来越多的关注，HSP70 的高表达影响肿瘤细胞增殖及侵袭迁移，因此，其抑制剂可能成为一种抗肿瘤治疗的新方法。王广伟等研究发现HSP70-肽复合物/树突状细胞(HSP70-PC/DCs)能够有效地激活CD4+/CD8+及自然杀伤T 淋巴细胞，从而提高机体的特异性和非特异性免疫，是一种有效的激发抗肿瘤免疫反应的方式[26]。Wang H 等用HSP70 和/或乙型肝炎病毒x 抗原(HBxAg)(一种肝癌相关抗原)冲击细胞。结果表明，Hsp70/HBxAg 复合物激活的表型可促进树突状细胞(DC)的功能成熟，成熟DC刺激自体T 细胞增殖，并诱导肝癌特异性细胞毒性T 淋巴细胞，通过主要组织相容性复合体I 类机制特异性杀伤肝癌细胞，由此发现，使用DC 与Hsp70/HBxAg 复合物共同冲击的疫苗接种治疗是一种有效的免疫治疗，可能为肝癌的预防提供一种有用的途径[27]。EGCG 是一种从茶多酚中提取的HSP70抑制剂，可通过作用于不同的分子途径诱导细胞凋亡并抑制肝癌进展[28]。这些研究均表明HSP70 抑制剂对于肝癌的治疗具有重要意义。

3.3 HSP27 与肝癌

3.3.1 HSP27 与肝癌的相关性

HSP27 属于小热激蛋白(sHSP)的成员。已证实HSP27在肝癌组织中高表达。HSP27 可以通过干扰细胞凋亡途径中的关键蛋白来阻止细胞凋亡，从而发挥其细胞保护作用。在肝癌中，HSP27 的下调导致细胞核NF-κB 浓度和内源性IKK 活性显著降低，进而抑制体外细胞侵袭和迁移并诱导细胞凋亡[29]。HSP27 在肝癌侵袭转移中的作用及分子机制尚不清楚，但是研究发现HSP27 过表达通过Akt-MMP2 信号增强肝癌细胞的侵袭，而沉默HSP27 可减弱肝癌细胞在体内外的侵袭和转移[30]。Guo K 等人发现HSP27 还参与PKCβ 介导的肝癌细胞的运动和侵袭[31]。HSP27 的表达可以作为一种新的肝癌标志物，高尔基蛋白73(GP73)、HSP27 与AFP 联合检测可作为诊断肝细胞癌的重要指标[32]，此外，磷酸化的HSP27 的表达可用于HCV 中发生的肝癌的筛查和分级[33]。

3.3.2 HSP27 与肝癌的治疗

HSP27 是非ATP 依赖分子，不易受到小分子的抑制，然而，siRNA 可用于调节HSP27 的表达，从而产生促凋亡、抗转移和化疗增敏作用[34]。小分子1，3，5-三羟基-13，13-二甲基-2H-吡喃[7，6-b]蒽酮(TDP)可在体外有效刺激HSP27形成聚集体，从而抑制其伴侣活性[35]。小泛素相关修饰因子(SUMO)蛋白参与的修饰翻译增加了HSP27 含量，在原发性肝癌的进展中起着至关重要的作用，这一发现可能有助于开发潜在的肝癌治疗靶点[36]。尽管HSP27 的主要作用在于细胞保护和预后，但是，其抑制剂对于肝癌的治疗仍具有临床价值。

4 小结

HSP 的表达在肝癌的发生、发展及其预后中具有重要作用，因此，HSP 作为标志物对于肝癌的诊断及预后具有临床价值，而HSP 抑制剂对于肝癌的治疗亦有重要作用。但是，HSPs 在细胞保护作用和肿瘤转移中的分子机制仍不完全清楚，对这些基本机制关键问题的解答将加速HSPs 抑制剂在肝癌治疗中的应用。随着不断的深入研究，HSP 可能会成为新的肝癌的标志物，进一步提高肝癌的诊断和治疗。