骨唾液酸蛋白在恶性肿瘤中的研究进展

李振连 康小玲 李辉斌 廖燕霞 彭大云 郜红艺

1广东祈福医院病理科，广州 511495；2广东省妇幼保健院病理科，广州 511442

骨唾液酸蛋白（bone sialoprotein，BSP）是一种非胶原磷酸化糖蛋白，是小整合素结合配体N 连接糖蛋白（small integrin binding ligand N-linked glycoproteins，SIBLINGs）家族的成员。早期被认为仅存在于骨骼、牙骨质、牙本质和矿化的软骨中，主要调节成骨细胞的分化［1］。后来研究发现在软组织器官中也发挥作用，BSP 在乳腺癌［2-3］、前列腺癌［4］、多发性骨髓瘤［5］、结直肠癌［6］、高级别胶质瘤［7］、甲状腺乳头状癌［8］、食管鳞状细胞癌［9］、非小细胞肺癌［10］等恶性肿瘤中的表达水平升高，表明其具有促进肿瘤细胞增殖和转移的能力。Loosen 等［11］认为血清BSP 水平的升高可预测胰腺腺癌患者的长期病死率。现将近几年国内外关于BSP 的生物学特性及BSP与恶性肿瘤的相关性报道综述如下。

BSP的生物学特性

BSP 是SIBLINs 家族的一份子，SIBLINs 蛋白家族是分泌型钙结合磷蛋白的一个亚家族，其他成员还有骨桥蛋白（osteopontin，OPN）、牙本质唾液磷蛋白（dentin salivary phosphoprotein，DSPP）、牙本质基质蛋白1（dentin matrix protein 1，DMP1）和基质细胞外磷酸糖蛋白（matrix extracellular phosphoglycoprotein，MEPE），经历糖基化、硫酸化、磷酸化和唾液酸化后获取生物活性，以旁分泌或自分泌方式与许多不同的蛋白质家族结合，包括整合素［通过精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arg-gly-asp，RGD）和非 RGD 基序］和其他细胞表面蛋白、基质金属蛋白酶 （matrix metalloproteinase，MMP）家族成员和补体因子 H（complement factor H，CFH），促进细胞的黏附、迁移和扩散［12］。

1.BSP的结构

BSP 是由整合素结合唾液酸蛋白（integrins bind sialate proteins，IBSP）基因编码的一个高度糖基化和磷酸化蛋白，富含唾液酸，基因位于4q2l，由7 个外显子组成，分子量70～80 kD，核心蛋白33～34 kD，其中谷氨酸和甘氨酸占33%。BSP 分子含有3 个功能性结构：N 末端、中间结构域及C末端，在电子显微镜下呈“球-线”结构，C端为蛋白质缺乏聚糖的小球形，N 端为蛋白质高度糖基化的线状结构。BSP 在溶解状态下是伸展、易曲的无定形结构，没有α 螺旋和β折叠，可以同时与不同的分子结合［13］。

2.BSP的功能

BSP 的C 端含有一个高度保守的RGD 氨基酸序列，是整合素avβ3 的最佳配基，参与整合素介导的信号传导通路。BSP通过RGD序列与成骨细胞和破骨细胞表面的avβ3结合，将细胞黏附到细胞外基质（ECM）中的胶原a2链上，使破骨细胞内的Ca2+浓度短暂升高，加速骨分解［14］。BSP与avβ3以及基质金属蛋白酶2（MMP2）形成三分子复合物，加速ECM分解。此外，BSP 还参与血管生成和体液免疫，avβ3 在处于病理状态的血管增生内皮细胞中高表达；BSP 与avβ3 结合后再与补体因子H 形成复合物参与体液免疫［15］。BSP 的N末端含有聚谷氨酸，它与羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）结合，双重调节组织的钙化，使HA 聚集形成晶体暴露在溶解的骨表面，促进与αVβ3的结合［16］。

BSP与恶性肿瘤

恶性肿瘤的发生及转移需要获得维持增殖信号传导、逃避生长抑制因子、抵抗细胞死亡、实现复制永生、诱导/进入脉管系统、激活侵袭和转移、重编程细胞代谢和避免免疫破坏这8 种能力，在此过程中，肿瘤细胞与细胞外基质、血管内皮细胞、血小板等特异性结构相互作用［17］。BSP 在多种恶性肿瘤中的表达高于其对应的正常组织，表明BSP 与肿瘤的发生、侵袭及转移密切相关。

1.BSP在恶性肿瘤发展中的作用

体细胞突变理论（somatic mutation theory，SMT）是目前肿瘤发展被广泛接受的理论，即体细胞的功能基因以某种方式改变，增加细胞循环或生存，突变在发育和衰老过程中不可避免且不可逆地积累，导致肿瘤进行性发展［18］。大多数突变的细胞在生存竞争中被淘汰，只有小部分适应后逆向分化，成为肿瘤起始细胞进而改变原始细胞信号模式，促进上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），影响微环境［19］。在肿瘤发生发展过程中，ECM 发生质或量的改变都会引起微环境的改变。BSP 是由骨基质和肿瘤细胞分泌的存在于ECM 中的磷酸化和糖基化大分子蛋白质，与多种结合伴侣相互作用，将细胞与ECM 联系起来，在肿瘤细胞黏附、ECM降解、侵袭、转移、血管生成和免疫反应中发挥显著作用。

1.1.BSP 与恶性肿瘤的侵袭 侵袭是肿瘤细胞从原发灶脱离，主动移动侵入周围组织的过程。过程中涉及到的细胞黏附分子包括整合素、选择素、免疫球蛋白超家族、钙黏素等，整合素是参与几乎所有肿瘤进展过程的主要细胞黏附受体，BSP 的RGD 序列与整合素家族中的αvβ3识别结合，增强了肿瘤细胞与ECM 的黏附能力，有利于肿瘤细胞脱离原发灶。肿瘤细胞从原发灶脱落后，借助表面的受体和ECM 的黏附分子特异性结合，ECM 被降解形成小孔隙，肿瘤细胞借助孔隙穿过ECM［20］。

肿瘤的侵袭包括单细胞侵袭和集体侵袭，单细胞侵袭又分为间充质和变形虫两种类型。间充质侵袭中，ECM 的降解是关键，通过募集蛋白酶重塑ECM 并产生细胞迁移轨迹传播。变形虫侵袭则是直接通过ECM 而无需重塑，速度明显比间充质侵袭快。集体侵袭的肿瘤细胞间相互连接，前沿细胞群具有间充质侵袭能力，积极重塑ECM 并拖动跟随的细胞，通过ECM 轨迹传播［21］。间充质侵袭与集体侵袭都涉及到ECM 的降解，ECM 降解主要的水解酶是MMP，它几乎能降解所有的ECM 成分，MMP 的过度表达或活性的提高与肿瘤的生长、浸润和转移密切相关。αvβ3 可以直接与ECM 作用，也可以通过PI3K 信号通路调节MMP（尤其是MMP-2 和MMP-9）的表达，BSP 可以激化MMP-2；BSP、avβ 3 及MMP-2 也可以形成三分子复合物，促进ECM 的降解，增强肿瘤细胞侵袭的能力［22］。

1.2.BSP 与恶性肿瘤的转移 转移是指肿瘤细胞从原发灶脱落后侵入邻近的脉管，逃避免疫攻击，最终进入继发部位增殖生成新的肿瘤块，是肿瘤患者死亡的主要原因［17］。肿瘤细胞产生的集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF-1）诱导巨噬细胞产生表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF），通过旁分泌将肿瘤细胞募集到血管通透部位，使其趋化于脉管系统［23］。数百万个肿瘤细胞进入循环系统形成循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC），但只有小部分CTC 能在严重的物理剪切应力、免疫系统攻击和氧化应激中存活并在血管内增殖［24］。单核细胞通过涉及选择素、趋化因子和整合素配体的经典级联被招募到CTC 停滞的部位，分泌VEGF 来增加内皮的通透性，增强肿瘤细胞的外渗并形成播散性肿瘤细胞（disseminated tumor cells，DTC）。DTC 在很大程度上处于休眠状态，如果成功避免重复性免疫攻击，DTC 会长成明显的、临床可检测到的转移灶，代表着恶性肿瘤的最后阶段［25］。转化生长因子-β（transforming growth factor，TGF-β）在肿瘤发展早期具有抑制肿瘤生长作用，但随着肿瘤进展，逐渐转变为具有促进肿瘤早期转移的细胞因子。整合素可与TGF-β协同作用形成β3 整合素-TGF-β 受体Ⅱ型复合物，激活肿瘤细胞中的蛋白激酶（protein kinase，MAPKs）诱导EMT，BSP 与αvβ3 识别，通过TGF-β 促进肿瘤细胞的运动、迁移［26］。当肿瘤细胞成功到达靶器官时，αVβ3 与血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）相互作用促进新生血管的形成，为肿瘤细胞提供血液供应并帮助建立转移灶，而BSP是αVβ3的经典配体［16］。若肿瘤细胞到达骨组织，BSP 可激活破骨细胞，通过αvβ3 诱导MMP-2 在细胞表面积累，从而促进肿瘤细胞的溶骨性侵袭和转移。

1.3.BSP 与肿瘤血管生成 肿瘤血管的生成可使肿瘤从无血管的缓慢生长阶段进入快速增殖阶段，肿瘤微血管密度增加，肿瘤侵袭转移的潜能也增强。肿瘤中的巨噬细胞可以产生血管生成因子（如VEGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factors，FGF）和胎盘衍生生长因子（placenta derived growth factor，PlGF），αvβ3 是一种关键的血管生成相关受体，可与VEGF 结合作用，促进新生血管形成。整合素在静止的血管细胞中低表达或不表达，而在活化的血管生成内皮细胞中高表达。BSP 的RGD 序列恰是avβ3的识别位点，许多研究发现BSP是一种血管生成因子，具有调解血管内皮细胞黏附、迁移，诱导血管生成的作用。

1.4.BSP 与肿瘤免疫逃逸 逃避免疫系统的识别和攻击是肿瘤增殖、侵袭及转移的关键。肿瘤细胞通过下调NK激活配体的蛋白质或表面表达，尤其是MHC I 多肽相关序列MIC A和MIC B，来逃避NK细胞的识别和杀伤，还可以分泌相同分子的可溶形式来抑制NK 细胞的免疫监视［27］。补体的旁路途径是免疫监视的一个机制，补体H 因子是BSP的结合蛋白，BSP 最初与细胞表面的整合素结合将H 因子与细胞表面隔离开，缓冲H 因子参与的补体介导的细胞裂解。BSP 可先与细胞表面的avβ3 整合素结合，再与H 因子形成复合物帮助肿瘤细胞逃避免疫攻击［15］。当肿瘤细胞进入循环系统成为CTC 时，会被血小板包裹，促进其存活、EMT和黏附，还可调节血液中的细胞毒性。αVβ3也会募集一些具有亲和力的蛋白质，保护细胞免受补体或免疫细胞的攻击，而BSP是αVβ3的经典配体。

2.BSP在恶性肿瘤中研究现状

1994 年首次提出BSP 在人乳腺癌转移组织中表达［28］。BSP 与αvβ3 结合促进乳腺癌的迁移、侵袭和转移，65%～75%的乳腺癌发生骨转移，过程中通过ECM 的降解和生长因子的释放来调节BSP 水平［2］。乳腺癌骨转移骨重塑时破骨细胞表达各种基质金属蛋白酶，参与初始腔隙形成、细胞募集、存活、ECM 降解、巨噬细胞融合和黏附及成熟。BSP可以与MMP-2 结合，干扰骨组织稳态以支持转移性生态位的产生［29］。

白细胞介素8（interleukin，IL-8）是一种细胞因子，已被证明在前列腺癌的生长和侵袭中发挥重要作用，并通过增强BSP 调控促进前列腺癌的骨转移［4］。多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）的特征在于骨髓中B 细胞衍生的浆细胞的单个克隆增殖，约75%的MM 患者存在溶骨性骨病［5］。Woitge 等［30］认为BSP 水平与骨髓浆细胞含量相关，BSP 水平正常的MM 患者比BSP 值升高的患者存活时间更长，表明BSP在MM早期诊断和治疗中起重要作用。

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）患者IBSP 表达在mRNA和蛋白质水平上显著增加，血清IBSP水平升高，术后降低，IBSP 通过Fyn/β-catenin 信号通路的异常激活来促进CRC 的生长和侵袭，IBSP 表达下调后，抑制了CRC 细胞迁移、侵袭以及EMT 过程，IBSP 可能作为CRC 诊断、治疗和预后的候选生物标志物［6］。

与正常脑组织和低级别胶质瘤组织相比，高级别胶质瘤组织中BSP mRNA 和蛋白水平均升高，提示BSP 表达与肿瘤分级呈正相关［7］。BSP 与甲状腺癌（thyroid cancer，PTC）之间的强相关性表明BSP 在钙化和肿瘤发展中的作用，BSP可能是诊断PTC的有用肿瘤标志物，但价值有限［8］。食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cancer，ESCC）组织中IBSP mRNA和蛋白的表达均增强，提示ESCC患者的不良预后，IBSP 通过调节EMT 赋予癌细胞转移特性，促进其侵袭、迁移和扩散，这在恶性转化中起重要作用，IBSP 可能是ESCC患者的一个有价值的预后标志物［9］。

小结与展望

本文主要概述了BSP 的生物学特性及近年来BSP 与恶性肿瘤的相关性研究。BSP 主要是与αvβ3、MMP-2、TGF-β、补体因子H 等相互识别作用，在肿瘤细胞黏附、基质降解、增殖、侵袭、转移、免疫逃逸和血管生成中发挥积极的作用，直接或间接介导恶性肿瘤的发展，IBSP可能作为转移性复发相关基因，说明BSP 可能作为恶性肿瘤诊断、治疗和预后评估的生物标志物。肿瘤标志物是肿瘤辅助诊断及靶向治疗的重要手段，恶性肿瘤具有不同的遗传和表型特征，目前，已知的发生体细胞变化最主要基因包括TP53、CDKN2A、PTEN、PIK3CA 和RB，驱动着不同的肿瘤进展、转移和耐药性，靶向治疗就是在细胞及分子水平上研发的具有强针对性的治疗方式［31］。

BSP 作为新兴的分子工具，虽然已经有不少的研究证明BSP 在不同的恶性肿瘤发展中发挥着重要作用，但并不全面，比如BSP 在子宫内膜癌中的表达和发挥的机制，是否参与子宫内膜癌的增殖、侵袭和转移，尚未见有相关的报道。继续更全面、更系统地研究BSP 在不同类型的恶性肿瘤转化、进展和转移中的作用机制，研究BSP 在不同肿瘤分级或分期中的表达情况，以及骨微环境生理学的改变，可能会帮助开发更好的恶性肿瘤诊断方法和治疗方案。

作者贡献声明李振连：撰写论文、查找并整理文献；康小玲：修改论文；李辉斌、廖燕霞、彭大云：文献查找及收集；郜红艺：审校论文