孔海波 扈玉華 徐東剛

胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGFBPs)是與Ⅰ型胰島素樣生長因子(IGF-Ⅰ)高特異性結(jié)合的一個蛋白大家族。目前已發(fā)現(xiàn)6種IGFBPs(IGFBP1～6)，其中IGFBP-3在血清中含量最為豐富，體內(nèi)約90%以上的IGF-Ⅰ與IGFBP-3結(jié)合以復(fù)合物形式存在。IGFBP-3是一種多功能蛋白，在血液循環(huán)、細(xì)胞外環(huán)境和細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著多種不同的作用。它作為血液中主要的IGF-Ⅰ結(jié)合蛋白，不但承擔(dān)著IGF-Ⅰ轉(zhuǎn)運任務(wù)，而且可以通過延長IGF-Ⅰ半衰期、限制IGF-Ⅰ與其受體(IGF-ⅠR)的結(jié)合來調(diào)控IGF-Ⅰ的生物活性。越來越多的研究表明IGFBP-3除了依賴于IGF-Ⅰ的作用外，還可以通過與其他蛋白或重要的細(xì)胞信號通路相互作用來調(diào)控細(xì)胞分裂和細(xì)胞凋亡。因此，IGFBP-3可以通過兩種主要機制即IGF-Ⅰ依賴和IGF-Ⅰ非依賴方式發(fā)揮作用，其中以非依賴IGF-Ⅰ方式在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)中發(fā)揮著重要的作用，但作用機制尚不清楚。因此，深入研究IGFPB-3的自身獨特功能將為惡性腫瘤的治療提供新思路。本文就目前IGFBP-3的功能及其在惡性腫瘤細(xì)胞中對凋亡相關(guān)信號通路作用的研究進(jìn)行綜述。

一、IGFBP-3的結(jié)構(gòu)

IGFBP-3基因定位于7p12～14，緊鄰IGFBP-1基因，mRNA長2.4kb，多肽鏈由264個氨基酸(含18個cys)組成，包含幾乎大小相等的3個結(jié)構(gòu)域即保守的N端、C端及中央可變區(qū)。IGFBP-3的一級結(jié)構(gòu)含有3個N型糖基化位點和肝素結(jié)合位點，在Ser位點上可以發(fā)生磷酸化，其氨基酸序列中還存在核定位序列(NLS)。在血液循環(huán)中IGFBP-3以不同的糖基化分子形式存在，其相對分子質(zhì)量在40～44kDa之間，成熟非糖基化的人IGFBP-3的相對分子質(zhì)量約29kDa。

1.N端保守結(jié)構(gòu)域:成熟IGFBP-3多肽，在信號肽之后蛋白的N端包括87個氨基酸殘基。IGFBP-3與IGFBPs超家族的其他成員共同分享同一個N端半胱氨酸富集區(qū)域即GCGCCXXC基序。IGFBP-3共有18個半胱氨酸殘基，其中12個位于此區(qū)域，擁有6個二硫鍵，重要的是此結(jié)構(gòu)域還包含了IGF的結(jié)合位點。雖然在N端結(jié)構(gòu)域沒有發(fā)現(xiàn)其他主要的功能基序，但是人們注意到了IGFBP-3的氨基酸殘基蛋白水解碎片是引起非依賴IGF-Ⅰ方式抑制細(xì)胞有絲分裂的原因，提示在這個區(qū)域可能含有其他活躍的亞基，但仍需要去證實。

2.中央可變區(qū):該段結(jié)構(gòu)域位于N端結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域之間，擁有95個氨基酸，與其他IGFBPs有不到15%的相似序列。但重要的是IGFBPs翻譯后修飾(糖基化和磷酸化)在該可變區(qū)，而不是N端或C端結(jié)構(gòu)域。糖基化能影響細(xì)胞之間的反應(yīng);磷酸化能影響與IGF的結(jié)合能力和對蛋白酶的易感性;蛋白水解能影響IGF/IGF-IR依賴和IGF/IGF-IR非依賴作用。其中潛在的3個糖基化位點分別是Asn89、Asn109、Asn172，前兩個位點糖基化后分別運載4kDa和4.5kDa大小的糖類，而第3個位點糖基化后運載的糖類具有不確定性，為蛋白雙聯(lián)體的形成提供了依據(jù)。Baricevi'c I等研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3的糖基化與乳腺癌的演化發(fā)展有關(guān)，能增加乳腺癌的惡性度[1]。說明糖基化這一生物學(xué)行為在腫瘤的發(fā)生演變過程中占有重要的地位。

3.C端保守結(jié)構(gòu)域:剩余6個半胱氨酸出現(xiàn)在該結(jié)構(gòu)域內(nèi)，并且該結(jié)構(gòu)域也是IGF結(jié)合的重要區(qū)域。這樣IGFBP-3在空間結(jié)構(gòu)上形成一個“U”形，在“U”形口處與IGF結(jié)合，調(diào)控IGF的生物活性。已經(jīng)證實位于殘基215-232中的18個堿基序列是肝素結(jié)合活化位點，也是葡糖氨基聚糖類物質(zhì)以及細(xì)胞表面蛋白聚糖類物質(zhì)結(jié)合后發(fā)揮生物學(xué)功能的位點。同時該區(qū)域還可以作為IGFBP-3/IGF-Ⅰ復(fù)合物的結(jié)合位點與纖維蛋白原、纖維素、纖維蛋白溶酶原結(jié)合形成三元復(fù)合物，且Lys228-Arg232堿基序列也是與酸敏感亞基(ALS)相互作用的區(qū)域。雖然體外研究不能表明IGFBP-3的非依賴IGF-Ⅰ生物學(xué)效應(yīng)對鐵有潛在的作用，然而當(dāng)IGFBP-3分子內(nèi)的金屬結(jié)合表位暴露時，IGBFP-3與結(jié)合素αν和β1、小窩蛋白-1及轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的結(jié)合能力呈現(xiàn)出一個依賴鐵劑量變化的效應(yīng)，且與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合該結(jié)構(gòu)域，同時包含小窩蛋白的共有序列。最近研究發(fā)現(xiàn)在氨基酸217和228位點之間有一個出核轉(zhuǎn)運序列(NES)，NES突變可以阻止IGFBP-3在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間的穿梭，進(jìn)而妨礙它誘導(dǎo)凋亡(圖1)。

圖1 IGFBP-3結(jié)構(gòu)示意圖

此外，存在于上述結(jié)構(gòu)域的一些氨基酸片段可以和其他凋亡刺激物發(fā)揮協(xié)同作用促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，如中央可變區(qū)105～119位點之間的15個氨基酸片段可以增強紫外線誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡;C端金屬結(jié)合域215～236位點之間的核定位信號序列在血清饑餓療法和紫杉醇治療的細(xì)胞中可以誘導(dǎo)凋亡;N端1～97位點的IGFBP-3片段能以非依賴IGF-Ⅰ的方式誘導(dǎo)人前列腺癌細(xì)胞的凋亡。雖然IGFBP-3蛋白的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的細(xì)胞功能和調(diào)節(jié)機制還沒有完全確定，但已明確的結(jié)構(gòu)所發(fā)揮的IGF-Ⅰ依賴和IGF-Ⅰ非依賴功能是存在的，并且調(diào)控細(xì)胞的生長、發(fā)育和凋亡。

二、IGFBP-3的生物學(xué)作用

IGFs系統(tǒng)包括生長激素(GH)、Ⅰ/Ⅱ型胰島素樣生長因子(IGF-Ⅰ/-Ⅱ)、Ⅰ/Ⅱ型胰島素樣生子因子受體、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGFBPs)、IGFBP蛋白水解酶。以內(nèi)分泌的形式對機體生長發(fā)育中起關(guān)鍵性的作用，并且以旁分泌或自分泌的方式調(diào)控正常細(xì)胞和惡性細(xì)胞的增殖與分化，其生物學(xué)功能是由細(xì)胞表面的胰島素樣生長因子受體介導(dǎo)產(chǎn)生的。游離的IGF-Ⅰ通過激活細(xì)胞表面IGF-ⅠRs作用于碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)的代謝，參與腫瘤的發(fā)生、促有絲分裂、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和抗凋亡作用。IGFBP-3通過調(diào)節(jié)IGFs與其自身受體的結(jié)合，調(diào)控IGFs的生物活性。IGFBP-3還可以通過細(xì)胞膜上IGFBP-3特異性受體發(fā)揮阻斷細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡的功能，亦可通過與其他蛋白相互作用發(fā)揮獨立作用即以非依賴IGF-Ⅰ的方式在多種細(xì)胞中發(fā)揮生物學(xué)作用。

1.IGFBP-3對IGFs功能的調(diào)節(jié):IGFBP-3屬于與IGFs高親和力的IGFBPs蛋白家族的一員，它同IGFs的血清水平隨年齡的增長變化非常相似:出生時水平較低，進(jìn)入兒童期逐漸增加，到青春期是達(dá)到高峰，然后逐漸減少。IGFBP-3主要是在血液循環(huán)中作為IGFs的載體蛋白發(fā)揮作用，以三元復(fù)合物的形式存在即IGFBP-3、ALS和IGFs。它可以防止IGFs降解和清除，延長IGFs的半衰期，運送IGFs到目的組織和細(xì)胞，在細(xì)胞外環(huán)境中隔離IGFs，阻止與其受體結(jié)合，抑制IGF-Ⅰ的生物活性。當(dāng)IGFBP-3被IGFBPs蛋白水解酶水解后可產(chǎn)生與IGF-Ⅰ低親和的片段，增加IGF-Ⅰ與IGF-ⅠR相互作用的概率，從而增強IGF-Ⅰ的活性。與IGF-ⅠR結(jié)合后，通過胰島素受體底物1-4(IRS1-IRS4)、Src同源物以及膠原質(zhì)引發(fā)細(xì)胞內(nèi)分子信號的級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而調(diào)控下游的分子信號通路如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT通路(RAS/Raf/Erk和 PI3K/AKT)，影響細(xì)胞分裂、增殖和凋亡。因此IGFBP-3對IGF-Ⅰ的活性起著抑制或增強的作用(圖2)。

圖2 IGFBP-3對IGF-Ⅰ功能的調(diào)控作用示意圖

2.IGFBP-3非依賴IGF-Ⅰ的生物學(xué)功能:已證實多種組織可分泌IGFBP-3，并且以自分泌和旁分泌的方式調(diào)控細(xì)胞的生長和凋亡。越來越多的證據(jù)表明IGFBP-3能直接以非依賴IGF-Ⅰ的方式影響細(xì)胞的生長。IGFBP-3作為主要細(xì)胞生長抑制因子參與到維甲酸、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、野生型p53、維生素D、抗雌激素類物質(zhì)和轉(zhuǎn)錄生長因子β(TGF-β)的抗增殖效應(yīng)過程中，發(fā)揮相應(yīng)的調(diào)控作用。其基因可通過其他生長抑制(或凋亡誘導(dǎo))劑如TGF-β1、維甲酸、TNF-α和腫瘤抑制基因p53等誘導(dǎo)表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3與細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)有關(guān)，一些數(shù)據(jù)證明IGFBP-3不是直接引發(fā)凋亡的發(fā)生，而是與其他凋亡調(diào)節(jié)劑相互作用影響細(xì)胞的死亡水平[2]。最近有報道稱IGFBP-3在不同的細(xì)胞系統(tǒng)具有不同的功能即促進(jìn)細(xì)胞增殖或促進(jìn)細(xì)胞凋亡，這可能與IGFBP-3所處的不同細(xì)胞微環(huán)境有關(guān)。Santosh V等用統(tǒng)計學(xué)方法證實IGFBP-3是一個新穎的預(yù)示膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的生物學(xué)標(biāo)記，它的mRNA和蛋白水平的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生機制有密切的關(guān)系[3]。還發(fā)現(xiàn)IGFBP-3在同樣的細(xì)胞內(nèi)可以作為刺激因子和抑制因子發(fā)揮兩種作用[4]。因此IGFBP-3扮演著一個多功能蛋白的角色。下面是對IGFBP-3影響的相關(guān)信號通路的探討。(1)對NF-κB信號通路的影響:哺乳動物NF-κB家族有5個成員:p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50/p105(NF-κB1)、p52/p100(NF- κB2)。在失活狀態(tài)下，這些蛋白以同源或異源二聚體的形式與蛋白抑制劑家族中的IκBα結(jié)合存在于細(xì)胞質(zhì)中。IκB激酶 (IKK)復(fù)合物由3個蛋白組成即IKKα、IKKβ和調(diào)節(jié)蛋白NEMO(或 IKKγ)。IKK復(fù)合物被激活后使IκBα磷酸化，并進(jìn)一步被泛素蛋白酶水解，使NF-κB游離進(jìn)入核內(nèi)，激活靶基因發(fā)揮生物學(xué)功能，主要是參與免疫應(yīng)答、機體損傷反應(yīng)和發(fā)揮抗凋亡、促生長的作用。NF-κB在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡方面扮演著關(guān)鍵的角色，它能激活許多抗凋亡基因的表達(dá)例如TRAF和IAP蛋白、c-FLIP和Bcl-xL。Williams AC等用人結(jié)腸腺癌衍生細(xì)胞株S/RG/C2細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3能抑制NF-κB的活性應(yīng)答腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)配體(TRAIL)誘導(dǎo)的凋亡并且通過抑制NF-κB的存活通路增加TRAIL誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的敏感性[2]。另一方面H-Zadeh AM等報道在人結(jié)腸癌細(xì)胞中IGFBP-3抑制 TNF-α誘導(dǎo)的 NF-κB的活性[5]。但是就IGFBPs和NF-κB信號級聯(lián)反應(yīng)之間存在的潛在相互作用，Butt AJ等認(rèn)為是IGFBP-5通過阻斷TNF-α誘導(dǎo)的RelA核轉(zhuǎn)移，激活MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞來抑制TNF-α的效應(yīng)，而不是IGFBP-3[6]。然而通過IGFBP-3成功抑制 NF-κB信號級聯(lián)反應(yīng)的根本機制仍需要進(jìn)一步闡釋。(2)對MAPKs信號通路的影響:絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)包括細(xì)胞外相關(guān)信號激酶(ERK1/2)、Jun-氨基端激酶(JNK)、p38MAPK。MAPKs是絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，通過生長因子、損傷、激素、淋巴因子、胞外基質(zhì)元件和腫瘤促進(jìn)因子引發(fā)信號通路激活。蛋白激酶磷酸化經(jīng)轉(zhuǎn)錄因子的活化和轉(zhuǎn)錄后機制參與基因表達(dá)的調(diào)控。MAPKs的活化是通過三層級聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)的:MAPK/ERK激酶1/2(MEK1/2)激活ERK1/2、MAPK激酶的激酶3/6(MKK3/6)激活p38和MKK4/7(JNK1/2)激活JNK。下面主要介紹IGFBP-3對p38MAPK和Erk信號通路的影響作用。①研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3以非依賴IGF-Ⅰ方式對細(xì)胞凋亡的影響與 TGF- βRⅠ、TGF-βRⅡ、TGF- βRⅤ/LRP-1(磷脂蛋白相關(guān)受體蛋白-1)有關(guān)。Peters I等用TGF-β1轉(zhuǎn)基因和 CD2AP-敲低 (CD2AP-/-)的小鼠研究發(fā)現(xiàn)在腎小球足細(xì)胞和尿中發(fā)現(xiàn)大量IGFBP-3表達(dá)，并且證明 IGFBP-3能增加TGF-β1誘導(dǎo)的p38MAPK磷酸化的水平和減少抗凋亡AKT的磷酸化，影響p38MAPK的激活促進(jìn)細(xì)胞的凋亡[7]。Martin JL等證明 IGFBP-3在 MCF-10A人乳腺上皮細(xì)胞中通過增強表皮生長因子受體(EGFR)磷酸化以及激活p44/42和p38MAPK信號通路刺激細(xì)胞生長[8]，而在胰島素分泌細(xì)胞株中IGFBP-3卻可以抑制 p38MAPK的磷酸化。Brian J等在MAC-T細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)TNF-α同時激活p38和JNK1/2，但僅有p38參與了IGFBP-3的誘導(dǎo)反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞的死亡[4]。說明IGFBP-3有可能直接作用于p38MAPK的活化參與信號途徑的激活;②ERK通路的活化和抑制在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮著重要的作用，主要是影響細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄因子的活性和細(xì)胞凋亡程序，調(diào)控細(xì)胞的存活或死亡。O'Han MK等用單層傷口愈合含量測定法發(fā)現(xiàn)IGFBP-3的下調(diào)能抑制細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)的活化和細(xì)胞的遷移率[9]。IGFBP-3依賴的信號傳導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活物1(STAT-1)信號通路和TGF-β依賴的ERK通路之間相互影響調(diào)節(jié)間質(zhì)骨祖細(xì)胞的增殖，TGF-β對抗IGFBP-3的效應(yīng)和STAT-1磷酸化激活的ERK通路[10]，然而它們之間的具體作用機制還不清楚。McIntosh J等在T47D、Hs578T和MCF-10A乳腺癌細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)IGFBP-3調(diào)控EGF誘導(dǎo)的磷酸化p44/42 MAPK(Erk1/2)，是通過改變銜接蛋白p14和框架蛋白 MP1(MEK1的配體)的相互反應(yīng)實現(xiàn)的[11]。以上研究表明在不同的細(xì)胞系里IGF-BP-3和ERK通路之間有相互影響作用，IGFBP-3以非依賴IGF-Ⅰ的方式經(jīng)ERK通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡的作用機制將成為今后研究的重點。(3)對PI3K/AKT信號通路的影響:PI3K/AKT是普遍存在的、在進(jìn)化上具有保守性的信號通路，能參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能，包括增殖、分化、轉(zhuǎn)移、凋亡和新陳代謝。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)是和多種生長因子依賴受體偶聯(lián)的酪氨酸激酶，如表皮生長因子受體、胰島素樣生長因子受體、血小板源性生長受體和胰島素受體。AKT是絲氨酸/蘇氨酸激酶，有3個亞型即 AKT1、AKT2、AKT3，在結(jié)構(gòu)上很接近:有80%的氨基酸是同源的。AKT的活化是一個連續(xù)的過程，包括Thr450的組成性磷酸化作用，然后經(jīng)生長因子誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜進(jìn)行Thr308和Ser473的磷酸化。Thr308的磷酸化作用是AKT活化的基礎(chǔ)，Ser473的磷酸化可以使AKT的活化放大到最大水平。很多生長因子如磷酸肌醇3激酶、表皮生長因子(EGF)和血小板源性生長因子(PDGF)都可以激活A(yù)KT，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和凋亡[11]。IGFBP-3本身有潛在的激活TGF-βR和誘導(dǎo)Smad2/3、AKT、p38MAPK磷酸化的作用。關(guān)于IGFBP-3增強的促凋亡反應(yīng)，人們在上皮細(xì)胞研究中證明:在VEGF刺激后，IGFBP-3存在的情況下可以減少AKT磷酸化[7]。Koyama S等用石榴萃取物(POMx)和IGFBP-3共同處理前列腺癌細(xì)胞可以減少AKT的激活，抑制生長促進(jìn)凋亡[12]。此外IGF-ⅠR及其下游的信號通路AKT和ERK是通過IGFBP-3被磷酸化的，抑制IGF-ⅠR磷酸化的酪氨酸磷酸化抑制劑AG1024能對抗IGFBP-3的抗凋亡效應(yīng)[13]。Alami N等在體外用M-3LL和LoVo細(xì)胞株研究，認(rèn)為rhIGFBP-3對腫瘤的生長抑制作用與AKT的磷酸化減少有關(guān)[14]。Dar AA等發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤細(xì)胞中IGFBP-3過表達(dá)能促進(jìn)caspase3的分泌和減少磷酸化AKT的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)凋亡、抑制細(xì)胞增殖[15]。而IGFBP-3蛋白的表達(dá)也受PI3K/AKT和MAPK/ERK1/2通路的反饋調(diào)節(jié)。因此，可以明確:IGFBP-3在腫瘤細(xì)胞的PI3K/AKT和MAPK/ERK1/2信號通路中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，但具體作用機制還需要深入研究。此外，還發(fā)現(xiàn)IGFBP-3通過IGF-Ⅰ非依賴機制即STAT-1和mTOR依賴機制增加IFN-γ的抗增殖、促凋亡作用。在M12細(xì)胞中IGFBP-3可以增強 STAT-1的活性，激活mTOR/p70S6K通路即經(jīng)典的存活信號通路，但研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3單獨作用于mTOR通路卻對細(xì)胞的增殖或死亡沒有明顯的影響[16]。IGFBP-3通過IGF-Ⅰ非依賴機制影響細(xì)胞內(nèi)多種信號通路傳導(dǎo)，體現(xiàn)了IGFBP-3蛋白作為一個細(xì)胞存活和凋亡的調(diào)控因子的多功能性。

3.IGFBP-3與其他相互作用的蛋白和信號分子:IGFBP-3作為一個具有多功能的高親和力蛋白，在不同的細(xì)胞微環(huán)境中可以與不同的蛋白和信號分子相互作用，發(fā)揮其自身的功能。如在脂肪細(xì)胞中IGFBP-3可能直接結(jié)合到過氧化物增殖子活化受體γ(PPARγ)上，抑制其與核類視色素X受體(RXRα)的反應(yīng)，從而影響RXRα的轉(zhuǎn)錄活性。RXRα是IGFBP-3的連接配偶體，RXRs屬于核受體超家族。由大量的配體調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子組成。此外RXRs與許多核受體亞科1成員形成異二聚體，包括毒品受體Nur77，它們在核內(nèi)結(jié)合，通過依賴線粒體釋放的Cyt-c激活caspases發(fā)揮凋亡作用。已經(jīng)證實重組人IGFBP-3和 PPARγ可以在體外反應(yīng)，并且在3T3-L1前脂肪細(xì)胞的溶解產(chǎn)物中能使鼠類內(nèi)源性IGFBP-3和 PPARγ免疫共沉淀[17]。

Kim HS等經(jīng)過對caspase活性的一系列研究發(fā)現(xiàn):IGFBP-3的生長抑制效應(yīng)主要是通過誘導(dǎo)凋亡的 caspase-8、-7 的活化引起的[18]，而 caspase-8是死亡受體通路的起始點，這樣IGFBP-3經(jīng)死亡受體通路激活caspases誘導(dǎo)凋亡。因此IGFBP-3可能與已知的死亡受體如TNF-αR或獨特的未知死亡受體反應(yīng)，經(jīng)線粒體途徑調(diào)控細(xì)胞凋亡。近期Ingermann AR等報道了一個新的死亡受體，即IGFBP-3R，是單個跨膜蛋白，在無胸腺裸鼠中具有抗腫瘤效應(yīng)。它能特異性地與IGFBP-3結(jié)合，調(diào)節(jié)IGFBP-3誘導(dǎo)的依賴caspase-8信號通路。他們認(rèn)為在乳腺癌和前列腺癌中IGFBP-3/IGFBP-3R軸是遭到破壞的[19]。

IGFBP-3是TGF-βRⅤ/LRP-1的一個功能配體，相互作用抑制細(xì)胞生長。目前IGFBP-3/TGF-βRV的信號通路還未完全清楚。Natsuizaka M等研究發(fā)現(xiàn)在食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞中，IGFBP-3可以增強TGF-β1對EMT(內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變)和轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)作用，這種作用是IGFBP-3持續(xù)磷酸化Smad2和Smad3實現(xiàn)的[20]。而Forbes K等在人胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)IGFBP-3僅能激活Smad2，影響滋養(yǎng)層細(xì)胞的生長[21]。研究表明IGF-BP-3是TNF-α誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡必不可少的蛋白，包括使Bcl-2的磷酸化失活。有報道稱在凋亡的乳腺癌細(xì)胞中，IGFBP-3能增加促凋亡(Bax和Bad)與抗凋亡(Bcl-2和 Bcl-XL)蛋白的比例[22]。IGFBP-3在中央?yún)^(qū)包含一個核轉(zhuǎn)位序列(NLS)，可以結(jié)合核轉(zhuǎn)運蛋白，發(fā)揮核轉(zhuǎn)運作用。O'Rear L等用間質(zhì)骨祖細(xì)胞(MCCs)研究發(fā)現(xiàn)IGFBP-3可以誘導(dǎo)STAT-1的活化，促進(jìn)p21的表達(dá)，而TGF-β通過激活ERK來抑制 STAT-1的活化，對抗 IGFBP-3的效應(yīng)[10]。還有運用酵母雙雜交方法發(fā)現(xiàn)的RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合亞單位3(Rpb3)也與IGFBP-3相互作用，以及Wu C等發(fā)現(xiàn)的GalNAc-T14在體外和體內(nèi)都可與IGFBP-3結(jié)合，使 IGFBP-3糖基化，影響IGFBP-3的凋亡作用，調(diào)節(jié)IGFBP-3的信號通路[23]。

在PC-3前列腺癌細(xì)胞中，IGFBP-3的高表達(dá)調(diào)控NKX3.1(8p21.2位點的一個缺失靶基因，在前列腺腔上皮細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá))蛋白的生長抑制效應(yīng)[24]。Cobb LJ等認(rèn)為DNA依賴蛋白激酶(DNAPK)在S156位點使IGFBP-3磷酸化是前列腺癌細(xì)胞生長抑制和凋亡增加的關(guān)鍵步驟。而Gallego R等在人結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)金屬蛋白酶(MMPs)家族中的MMP-7的表達(dá)水平是增高的，可以使IGFBP-3降解，降低IGFBP-3的水平，從而促進(jìn)細(xì)胞的增殖。說明IGFBP-3在人結(jié)直腸癌中具有抑制癌細(xì)胞生長的作用。經(jīng)自分泌能動性因子(AMF)/磷酸葡糖異構(gòu)酶(PGI)/IGFBP-3復(fù)合物的辨別，通過生物素標(biāo)記的IGFBP-3結(jié)合到乳腺癌細(xì)胞膜的交聯(lián)實驗證實存在與IGFBP-3相結(jié)合的細(xì)胞膜受體。最近研究發(fā)現(xiàn)在非惡性的MCF10A細(xì)胞株中，IGFBP-3參與了EGF誘導(dǎo)生長的過程并使鞘氨醇激酶2活化，導(dǎo)致鞘氨醇-1磷酸鹽產(chǎn)物作用于鞘氨醇-1磷酸鹽1/3(S1P1/3)受體，發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)(圖3)。

圖3 與IGFBP-3相互作用的蛋白和信號分子

IGFBP-3的多向性功能在腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡中占據(jù)重要的地位。在乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸腺癌、膠質(zhì)瘤、肝癌等細(xì)胞中IGFBP-3通過多條分子信號通路調(diào)控細(xì)胞的增殖或凋亡。

三、結(jié) 語

綜上所述，IGFBP-3屬于高親和力蛋白IGFBPs家族中的一員，能結(jié)合IGFs并調(diào)節(jié)它們的生物學(xué)活性，是血液循環(huán)中 IGFs半衰期的主要調(diào)節(jié)劑。IGFBP-3作為細(xì)胞存活的一個重要調(diào)節(jié)者，還能夠以IGF-Ⅰ非依賴方式在機體的生理和病理狀態(tài)下通過影響多種細(xì)胞信號分子通路，調(diào)控細(xì)胞存活和凋亡。因此它在癌癥治療方面具有很大的潛力，有可能成為一個重要的抗腫瘤因子，并用于對癌癥的發(fā)展和預(yù)后進(jìn)行風(fēng)險評估。隨著研究的深入，人們將會不斷地加深對IGFBP-3生物學(xué)作用的理解尤其是以非依賴IGF/IGF-IR方式發(fā)揮的作用，但其作用機制還需進(jìn)一步完善。

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