田野，陳曉鵬

(皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院肝膽外科，安徽 蕪湖 241001)

乙酰肝素酶(也稱類肝素酶，heparanase， HPSE)是目前發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物細(xì)胞中唯一能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)中硫酸乙酰肝素蛋白聚糖側(cè)鏈的內(nèi)源性糖苷酶，與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)腫瘤患者臨床預(yù)后的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于中晚期腫瘤多發(fā)轉(zhuǎn)移仍缺乏有效的治療手段， 基于HPSE在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用，針對(duì)以HPSE為靶位的腫瘤治療不失為一種新的有效的途徑。本文就國內(nèi)外研究關(guān)于HPSE與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移關(guān)系及治療的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 HPSE的分子結(jié)構(gòu)

HPSE基因由Vlodavsky等[1]于1999年相繼克隆，定位于4q21.3，長度近39 kb，含有13個(gè)外顯子和12個(gè)內(nèi)含子，cDNA全長約有1 758 bp。 Jiang 等[2]報(bào)道HPSE基因的啟動(dòng)子區(qū)為3.5 kb，富含GC，TATA含量少，符合管家基因啟動(dòng)子的特點(diǎn)。其基因上游近端的0.3 kb區(qū)有很強(qiáng)的基礎(chǔ)啟動(dòng)子活性，內(nèi)含三個(gè)Sp1和四個(gè)ERE ( Ets-relevant elements)結(jié)合位點(diǎn)，其mRNA的轉(zhuǎn)錄起始于密碼子上游101 bp處。HPSE基因編碼分子量為61 192 Da的蛋白質(zhì)，即HPSE蛋白前體，其不具有活性。前體多肽鏈有2個(gè)疏水區(qū)和1個(gè)親水區(qū)，N端第160氨基酸殘基附近親水性最強(qiáng)，易于暴露和被專一蛋白酶在glu157-lys158處水解，切除N端157個(gè)氨基酸殘基后，含386個(gè)氨基酸殘基的C端便成為活性很強(qiáng)的成熟蛋白，分子量約為50 Da，即成熟的、有活性的HPSE[3]。

2 HPSE的功能

HPSE通過降解硫酸乙酰肝素，破壞細(xì)胞外基質(zhì)及基底膜的完整性，使基質(zhì)中儲(chǔ)存的大量生長因子如堿性成纖維因子和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)釋放，與炎癥、免疫、傷口愈合等多種生理病理過程密切相關(guān)[4]。有研究表明HPSE既通過釋放腫瘤環(huán)境和細(xì)胞外基質(zhì)中儲(chǔ)存的高活性VEGF促進(jìn)血管生成外，還可以直接促進(jìn)VEGF的表達(dá)。同時(shí)，HPSE還能降解正常組織屏障中的主要成分，有利于腫瘤細(xì)胞游出，單獨(dú)或協(xié)同VEGF促進(jìn)腫瘤微血管的生成，促進(jìn)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移[5]。El-Assal等[6]也證實(shí)肝細(xì)胞癌中HPSE的表達(dá)水平與腫瘤微血管密度呈顯著的正相關(guān)性。

3 HPSE與惡性腫瘤

3.1 HPSE與肝癌 HPSE的表達(dá)高低與肝癌的大小、肝內(nèi)或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。淋巴結(jié)和肝轉(zhuǎn)移都是反映腫瘤侵襲性的指標(biāo)，提示HPSE對(duì)肝癌的侵襲轉(zhuǎn)移有重要的作用[7]。研究發(fā)現(xiàn)，HPSE與肝癌組織的分化程度密切相關(guān)，相對(duì)于高、低分化的肝癌組織HPSE陽性表達(dá)率更高，說明HPSE在肝癌的生長中起著一定的促進(jìn)作用。鄧茜等[8]對(duì)165例肝活檢和對(duì)肝楔形切除石蠟標(biāo)本的研究提示，HPSE陽性細(xì)胞定位于肝細(xì)胞內(nèi)，呈彌漫片狀、小巢狀或散在分布。肝癌HPSE mRNA表達(dá)與患者年齡、性別、癌灶大小、包膜完整度、乙型肝炎病毒表面抗原(epatitis B surface antigen，HbSAg)狀態(tài)、甲胎蛋白(alpha fetal protein，AFP)和有無肝硬化等因素?zé)o關(guān)，而與癌灶Edmondson分級(jí)、原發(fā)腫瘤局部淋巴結(jié)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移分期、轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)傾向和有無轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)有關(guān)。HPSE干擾序列能有效抑制肝癌的增殖、侵襲以及成瘤能力，HPSE過表達(dá)可以明顯促進(jìn)小鼠肝癌細(xì)胞血道轉(zhuǎn)移和淋巴轉(zhuǎn)移[9]。有學(xué)者運(yùn)用反轉(zhuǎn)錄酶-聚合酶鏈反應(yīng)(reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR)研究顯示47%的肝癌組織中HPSE mRNA及HPSE蛋白的表達(dá)顯著高于癌旁組織及正常肝組織(P<0.05)；并證實(shí)HPSE表達(dá)陽性與肝癌術(shù)后轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)呈正相關(guān)，說明HPSE的表達(dá)可能與肝癌惡性轉(zhuǎn)化及腫瘤的演進(jìn)有關(guān)[10]。因此， HPSE也可以成為肝癌術(shù)后轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)指標(biāo)[11]。

3.2 HPSE與垂體腫瘤 HPSE能夠降解硫酸乙酰肝素，破壞細(xì)胞外基質(zhì)的完整性，在與細(xì)胞外基質(zhì)重塑相關(guān)的多元化進(jìn)程，如形態(tài)發(fā)生、血管生成和腫瘤浸潤密切相關(guān)。Rubinfeld等[12]采用RT-PCR和免疫組化法檢測(cè)了人正常垂體組織和垂體瘤中HPSE mRNA和蛋白的表達(dá)水平；運(yùn)用細(xì)胞菌落形成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了HPSE對(duì)垂體瘤GH3和MTT/S細(xì)胞增殖的影響。研究結(jié)果表明垂體瘤中HPSE mRNA和蛋白表達(dá)水平較正常垂體生長激素高。HPSE基因沉默后，細(xì)胞活力下降50%。綜上，HPSE增強(qiáng)了垂體細(xì)胞活力和增殖，從而可能促進(jìn)了垂體瘤的發(fā)生和發(fā)展。

3.3 HPSE與其他腫瘤 HPSE促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲及誘導(dǎo)VEGF表達(dá)， 增加淋巴管的密度， 調(diào)動(dòng)轉(zhuǎn)移性細(xì)胞。Hoffmann等[13]通過RT-PCR 檢測(cè)胰腺癌組織中HPSE表達(dá)發(fā)現(xiàn)： 在高侵襲性胰腺癌中， HPSE高表達(dá)， HPSE與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)目顯著相關(guān)。Cohen等[14]通過免疫組織化學(xué)、相關(guān)臨床病理資料分析以及HPSE免疫和細(xì)胞定位方法對(duì)表達(dá)HPSE的114例肺癌患者進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)HPSE表達(dá)與肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)， 和患者生存呈負(fù)相關(guān)。Inamine等[15]研究表明在子宮內(nèi)膜癌中， HPSE的表達(dá)可促進(jìn)腫瘤侵入肌層和淋巴結(jié)血管間隙。而腫瘤突破基膜侵入存在豐富血管、淋巴管網(wǎng)的黏膜下層， 即是腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的前提。HPSE與慢性炎癥性腸病、結(jié)腸腫瘤及結(jié)腸炎相關(guān)的癌癥有著重要作用。高度協(xié)調(diào)小腸HPSE和免疫細(xì)胞之間的相互作用(即巨噬細(xì)胞)，保留了慢性炎癥條件，并創(chuàng)建了一個(gè)促進(jìn)腫瘤發(fā)生的微環(huán)境[16]。最近HPSE的功能單體被發(fā)現(xiàn)，其中包括重要的SNP rs4693608，其在HPSE的單核苷酸多態(tài)性中發(fā)揮了重要的作用，與胃癌進(jìn)展和生存密切相關(guān)，可能是一個(gè)重要的預(yù)后和具有治療價(jià)值的分子標(biāo)記物[17]。

4 HPSE用于腫瘤的治療

4.1 免疫治療 基于HPSE細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)表位的廣譜腫瘤疫苗的研究、抗原提呈細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞(Dendritic cells ，DC) 的腫瘤免疫治療，HPSE 作為一種廣譜的腫瘤轉(zhuǎn)移抗原成為理想的腫瘤共有抗原。人及小鼠HPSE抗原表位在體內(nèi)、外均可誘導(dǎo)產(chǎn)生HPSE 多肽特異性的CTL反應(yīng)， 對(duì)HPSE陽性且主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex ，MHC) 相匹配的腫瘤細(xì)胞具有明顯的殺傷效應(yīng)。研究表明， HPSE抗原表位對(duì)腫瘤小鼠具有明顯的免疫保護(hù)和免疫治療作用[18]。Sommerfeldt等[19]亦從HPSE氨基酸序列中設(shè)計(jì)了3條受組織相容性抗原(human leukocyte antigen-A2 ，HLA-A2)限制的HPSE抗原表位，即HPSE8-16、HPSE16-24、HPSE183-191，其負(fù)載的DC 細(xì)胞均可以產(chǎn)生HPSE特異性的CTL， 對(duì)HPSE陽性且HLA-A2陽性的乳腺癌細(xì)胞( BT-20、BT-549 及BT-124) 具有明顯的殺傷效應(yīng)， 而對(duì)HLA-A2陽性但HPSE 陰性的MCF-7乳腺癌細(xì)胞不具有殺傷效應(yīng)。以上研究進(jìn)一步表明， HPSE可以作為一種廣譜的腫瘤相關(guān)抗原用于腫瘤的免疫治療。

4.2 基因治療 Xiong[20]等以肝素酶編碼區(qū)域作為靶點(diǎn)分別設(shè)計(jì)了三個(gè)(small interfering RNA ，siRNA)并克隆成pGenesil-1載體，轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞與裸鼠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)siRNA-1 (1214-1232)與siRNA-3 (611-629)轉(zhuǎn)染的肝癌細(xì)胞中HPSE顯著降低，有效的抑制了肝癌細(xì)胞的增殖能力。轉(zhuǎn)染的裸鼠中肝癌細(xì)胞的侵襲與成瘤能力也受到抑制。王成友等[21]通過設(shè)計(jì)針對(duì)小鼠肝癌細(xì)胞Hepa1-6HPSE mRNA的小干擾RNA(siRNA)，觀察RNA干擾(RNAi)對(duì)小鼠肝癌細(xì)胞Hepal-6中HPSE表達(dá)的抑制作用提示：HPSE siRNA可顯著抑制小鼠肝癌細(xì)胞Hepa1-6中HPSE mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)。這些結(jié)果提示，HPSE特異性RNA干擾作為一種新肝癌治療劑的潛在價(jià)值。

4.3 疫苗治療 多肽疫苗對(duì)癌癥進(jìn)行免疫療法需要鑒定多肽表位的抗原蛋白。Chen等[22]通過篩選發(fā)現(xiàn)HPSE525、HPSE277及HPSE405肽相對(duì)于其它肽更能促進(jìn)T細(xì)胞的產(chǎn)生干擾素(interferon-γ，IFN-γ)從而增強(qiáng)了機(jī)體非特異性抗腫瘤的能力。HPSE525、HPSE277及HPSE405肽是新的HLA-A2限制性CTL抗原決定簇， 在體外研究中能夠誘導(dǎo)HPSE特異性CTL的作用。因此上述肽疫苗均可用于免疫療法治療晚期腫瘤。Yang等[23]研究發(fā)現(xiàn)多重抗原肽(multiple antigen peptide，MAP)，MAP1(AC1-15)和MAP2 (AC279-293 )在人類HPSE蛋白中可能是占主導(dǎo)地位的B細(xì)胞抗原決定簇， 誘導(dǎo)多肽抗體產(chǎn)生可以有效地抑制HC-CLM6肝癌細(xì)胞的HPSE活性， 從而影響其侵襲和轉(zhuǎn)移的能力， 為發(fā)展抗HPSE抗體及臨床使用的疫苗提供了理論依據(jù)。

4.4 臨床藥物治療 類肝素衍生肽引起一種強(qiáng)有力的抗腫瘤免疫反應(yīng)，表明肝素對(duì)腫瘤有相應(yīng)的靶抗原[24]。此外，肝素能作為HPSE的底物， 延緩HPSE對(duì)硫酸乙酰肝素的降解。肝素片段無論抗凝活性的高低， 都表現(xiàn)出相似的抗HPSE和抗轉(zhuǎn)移活性[ 25， 26]。體外實(shí)驗(yàn)證明其具有很好的抑制血管生成和抑制HPSE活性的作用，已經(jīng)進(jìn)入3期臨床試驗(yàn)，用于肝細(xì)胞癌切除術(shù)后輔助治療，顯示了良好的抗腫瘤效果[27]。

5 展望

近年來隨著對(duì)HPSE研究的深入，HPSE新的功能逐漸被報(bào)道出來。尤其在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中，HPSE發(fā)揮著重要的作用。但是HPSE在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移中的機(jī)制仍不十分清楚，進(jìn)一步闡明其作用機(jī)制是我們目前急需解決的問題，可以為臨床發(fā)展以HPSE為靶點(diǎn)的免疫治療、基因治療、疫苗治療、藥物治療提供可靠的理論依據(jù)。綜上所述， HPSE有望成為腫瘤早期診斷、病情評(píng)價(jià)、臨床治療及預(yù)后監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要的綜合指標(biāo)。

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