血小板反应蛋白2在恶性肿瘤中作用的研究进展

马郏俊延，芮天楠，张永胜

1.苏州大学附属第二医院 病理科，江苏 苏州 215004；2.苏州大学 苏州医学院 临床医学系，江苏 苏州 215123

血小板反应蛋白(thrombospondins,THBSs)是一个基质细胞钙结合糖蛋白家族,由5种基质细胞蛋白组成,分为两个结构亚群,即三聚体亚组A(THBS1和THBS2)和五聚体亚组B(THBS3、THBS4和THBS5)。THBSs能够与细胞外基质和细胞表面的多种生长因子、受体、基质分子或蛋白酶等相互作用,介导细胞外基质组装、细胞与基质相互作用,参与调节多个生物学过程,包括组织重塑、血管生成、细胞增殖、细胞凋亡和肿瘤发生,其机制极其复杂[1]。THBS2在多种恶性肿瘤的发生、发展和转移中起着非常重要的调控作用,针对THBS2水平的研究对治疗癌具有很大的前景。因此,本文就THBS2在实体瘤中作用的研究进展进行综述,以期为肿瘤的诊断、治疗及预后提供新的研究思路。

1 THBS2概述

人类THBS2基因位于第6号染色体长臂2区7带(6q27)上,由1172个氨基酸组成。THBS2以三聚体形式合成和分泌,包括N端层黏连蛋白G样结构域、vWF前胶原样结构域、3个1型备解素样重复序列、3个EGF样Ⅱ型重复序列、7个Ⅲ型重复序列和一个羧基末端凝集素样结构域[2]。THBS2在正常成体组织中表达较低,主要存在于真皮、软骨、骨和血管中,对于纤维结缔组织形成、血管生长、软骨再生与分化有着重要作用[3]。在肿瘤组织中,THBS2可能是N6-甲基腺苷 (m6A) RNA甲基化酶FTO的直接靶基因,敲低FTO后可抑制癌细胞的体外迁移和侵袭能力[4]。因此,THBS2可能通过去甲基化方式活化,继而促进癌细胞的迁移与侵袭。

2 THBS2在肿瘤中作用的研究进展

在肿瘤细胞中,敲低THBS2 可抑制 CD47 和 MMP-2 的表达。在基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)家族中,MMP-2可促进肿瘤增殖、侵袭以及血管生成[5]。在癌组织中,CD47的表达与巨噬细胞浸润相关[6],其上调可抑制抗原呈递细胞吞噬作用和肿瘤抗原交叉呈递,负调节机体抗肿瘤免疫[7]。因此,THBS2可能通过影响CD47介导的信号通路、增强MMP表达,重塑肿瘤微环境,以此促进肿瘤增殖、迁移与侵袭。然而,THBS2除了通过以上方式影响恶性肿瘤进展,在不同肿瘤中,还有其特殊的生物学作用及机制。

2.1 结直肠癌

在结直肠癌中,THBS2的表达上调,其高表达与B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的免疫浸润显著相关,并可促进结直肠癌细胞增殖、侵袭和迁移[8]。THBS2高表达的结直肠癌患者的总生存期和无病进展期显著缩短,与肿瘤预后不良相关[9]。

致病机制方面,THBS2还可能通过TLR4/HIF-1α、PI3K/AKT、WNT/β-catenin 等信号通路对结直肠癌的发生发展及侵袭转移进行调控。在THBS2/TLR4/HIF-1α信号通路中,THBS2可通过与Toll样受体4(Toll-like receptors 4, TLR4)相互作用来上调HIF-1α的蛋白质水平以及GLUT1、HK2、ALDOA、PKM2和LDHA等基因mRNA的表达来增强结直肠癌细胞的糖酵解能力,而通过siRNA阻断HIF-1α能够逆转结直肠癌细胞糖酵解能力并促进糖酵解酶表达上调[10]。因此,THBS2/TLR4信号轴可促进HIF-1α衍生的糖酵解,并最终促进结直肠癌恶性进展。PI3K/AKT信号通路则是结直肠癌中最常被激活的信号转导通路之一[11],研究通过GO和KEGG分析发现,THBS2可能在结直肠癌中参与调控PI3K/AKT信号通路,但具体机制并未明晰[12]。WNT/β-catenin通路主要参与细胞发育和再生的控制,以及组织稳态,研究通过敲除THBS2后WNT/β-连环蛋白信号转导的活性降低,说明THBS2可能通过WNT/β-catenin 信号通路来实现对结直肠癌的调节[8]。结合以上研究,THBS2有望成为结直肠癌研究的方向以及临床治疗的新靶点。

2.2 胰腺癌

在胰腺癌中,THBS2的表达升高主要局限于基质,癌相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)在癌前病变中表达THBS2,而且在基因工程小鼠模型中,其水平随着疾病的进展而逐渐增加,并与肿瘤的进展和不良预后相关联[13]。早期诊断方面,THBS2/CA19-9的联合血浆表达能够准确区分胰腺癌患者与胰腺良性疾病和健康人[14],且优于单独使用CA19-9进行诊断[15],而在转移性胰腺癌的诊断中,单独的THBS2水平升高可以识别出生存期较短的患者[16]。因此,THSB2有望成为胰腺癌早期诊断的标志物以及转移性胰腺癌患者的预后生物标志物,为临床胰腺癌治疗的早期诊断及预后评估提供方向。

致病机制方面,胰腺癌细胞可通过分泌TGF-β1激活CAFs,经p-Smad2/3途径诱导THBS2表达。CAFs衍生的THBS2与膜受体整合素αvβ3/CD36结合,并激活胰腺癌细胞的MAPK途径,以促进体外和体内的肿瘤生长和黏附,抑制整合素αvβ3/CD36、MEK和JNK可以拯救THBS2诱导的恶性表型[13]。以上研究表明,TGF-β1-THBS2-整合素αvβ3/CD36-MAPK级联形成一个复杂的反馈回路,介导胰腺癌细胞-CAFs的相互作用,提示THBS2可能作为一个新的治疗靶点来阻断肿瘤-微环境的交流。

2.3 肺癌

在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)中,THBS2高表达,并在NSCLC的发生和发展中起促癌基因的作用,通过介导免疫细胞浸润加重疾病[17]。此外,利用THBS2稳定敲除的细胞株进行研究,发现THBS2敲除可以降低基质金属蛋白酶-13(MMP-13)的表达和肿瘤细胞的迁移和侵袭。同时,免疫组化和TCGA数据分析也表明,肺癌标本中THBS2 mRNA和蛋白的表达明显升高,而且THBS2与MMP-13的表达均和肺癌的预后不良密切相关[18]。以上研究均提示血清THBS2可能成为肺癌的一个潜在生物标志物,可用于NSCLC的早期诊断。

致病机制方面,THBS2还可通过整合素αvβ3/FAK/Akt/NF-κB、circ_002012/THBS2、circ_0007580/miR-598/THBS2等多个通路介导肺癌细胞迁移和侵袭。THBS2可通过介导整合素αvβ3/FAK/Akt/NF-κB信号转导促进MMP-13的表达进而促进肺癌细胞迁移和侵袭[18]。其次,circ_0020123的下调可抑制NSCLC细胞的增殖、迁移和促进凋亡,而THBS2可通过上调逆转circ_0020123对NSCLC细胞的影响。circ_0020123也可通过下调miR590-5p以调控THBS2的表达,并以此来增强NSCLC细胞的增殖、迁移和抑制凋亡[19]。此外,miR-598具有与THBS2的3′UTR结合位点并且circ_0007580可通过抑制miR-598调节THBS2的表达,以此影响肺癌进展[20]。此外,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)衍生的外泌体可以将miR-598递送到NSCLC细胞中,其中miR-598特异性靶向并结合THBS2的mRNA以抑制其翻译过程[21]。因此,含有miR-598的MSCs衍生外泌体可以抑制THBS2对NSCLC细胞增殖、迁移和侵袭的促进作用,减缓NSCLC进展,有望为临床治疗NSCLC提供新的思路与方法。因此,THBS2可能是一个很有前途的治疗肺癌的新靶标。

2.4 胃癌

在胃癌中,THBS2的表达明显上调,并显著影响胃癌患者的总生存期和无病生存期。而胃癌组织中THBS2表达量越高,巨噬细胞、NK细胞、树突状细胞、嗜酸性粒细胞浸润越多,Th17细胞、T辅助细胞、NK CD56 Bright细胞浸润越少[22],说明THBS2与胃癌的不良预后和免疫浸润也密切相关,有望成为今后胃癌早期诊断以及预后评估的新靶点。

致病机制方面,THBS2还可能通过外泌体途径、VEGF/PI3K/AKT信号通路以及参与间充质干细胞分化等方式直接或间接促进胃癌的发生发展。外泌体途径中,热休克因子1(heat shock factor 1, HSF1)可上调抑制素亚基βA(inhibin subunit beta A, INHBA)和THBS2,INHBA和THBS2又以HSF1依赖性方式被递送至外泌体中,来自CAFs的外泌体继而通过向胃癌细胞递送miRNA以抑制铁死亡来促进癌,并将WNT信号蛋白递送到结直肠癌细胞以诱导癌干性和化学抗性从而促进癌发生[23]。同时,THBS2的表达与胃癌患者的转移和错配修复过程密切相关,可能通过调节VEGF/PI3K/AKT信号通路来调控胃癌细胞的增殖和迁移[24]。此外,在慢性幽门螺杆菌感染的小鼠中,绿色荧光蛋白标记的间充质干细胞从浆液层迁移到黏膜层并促进胃癌的发展。MSCs通过分泌THBS2分化为泛角蛋白阳性的上皮细胞和α-平滑肌肌动蛋白阳性的CAFs[25],提示MSCs通过调控THBS2而分化为胃上皮细胞和CAFs参与慢性幽门螺杆菌相关胃癌的发展。因此,在幽门螺杆菌慢性感染早期阶段,THBS2可能有望成为胃癌的早期诊断标志物,并可能成为胃癌患者预后的潜在标志物,为临床治疗提供新的靶标。

2.5 其他肿瘤

THBS2除与以上肿瘤的发生、发展有关,还与其它一些恶性肿瘤密切相关。在肝内胆管癌(intrahepatic cholangiocarcinoma, iCCA)中,THBS2参与可溶性血管抑制环境的形成,并在过表达下减少iCCA血管形成,促进肿瘤相关淋巴管生成,促进肿瘤侵袭与转移,有望为临床治疗iCCA提供新的潜在干预措施目标[26]。THBS2还与卵巢癌患者预后相关,并可能通过参与PI3K-AKT信号通路介导卵巢癌发生发展与转移[27],为卵巢癌的治疗提供新的思路。然而,不同于其他肿瘤中THBS2的高表达,在宫颈癌与卵巢癌中,THBS2低表达更可能导致肿瘤转移[1],这表明THBS2可能在这两种癌中发挥着其他独特的作用,其具体机制有待进一步探究。

3 问题与展望

THBS2作为血小板反应蛋白家族的一员,在多种恶性肿瘤的增殖、迁移与侵袭中发挥重要作用。结直肠癌中,THBS2与结直肠癌预后不良相关,并可以通过与TLR4相互作用以及PI3K/AKT信号通路等方式参与调控癌进展,为临床提供新的治疗靶标;胰腺癌中,THBS2可作为早期诊断以及转移性胰腺癌患者的预后标志物,并可通过TGF-β1-THBS2-整合素αvβ3/CD36-MAPK级联形成反馈回路影响癌进展;肺癌中,THBS2可作为NSCLC的早期诊断标志物,可通过整合素αvβ3/FAK/Akt/NF-κB信号转导、circ_0020123以及circ_0007580的调控网络促进肺癌细胞迁移和侵袭,为临床提供肺癌治疗的新靶标;胃癌中,THBS2在胃癌组织中高表达,可通过外泌体途径、VEGF/PI3K/AKT信号通路以及调控MSCs分化影响胃癌进展,为临床提供新的治疗靶标。然而,以上大部分针对THBS2在恶性肿瘤上的研究仅停留在数据分析以及实验层面,并未进行有关以THBS2为特异靶点的治疗方法的探索和临床评价,在这一方面有待继续深入研究。此外,THBS2并非在所有肿瘤中都表现为上调,针对部分THBS2表达下调的肿瘤,如卵巢癌、宫颈癌,THBS2在其中的特殊作用也值得进一步探究。综上所述,THBS2有望成为多种癌的早期诊断、预后标志物以及多种癌临床治疗的新靶点,但其在各类肿瘤临床治疗工作中的具体应用及临床评价,还有待进一步研究。