王 樂綜述 李勝棉審校

細胞外基質不僅具有連接細胞及維持細胞間相對位置的作用，而且還參與許多的生理過程，如：細胞的分化、增殖等，近年來研究表明細胞外基質還參與了炎癥及腫瘤的侵襲、轉移過程[1]。細胞外基質的溶解能在一定程度上促進腫瘤的生長及轉移。含Ⅰ型血小板結合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶(a disintegrin and metallo-proteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS)家族具有金屬蛋白酶的特性，能溶解細胞外基質，但是ADAMTSs家族中的一些成員在一些腫瘤中表現出腫瘤抑制因子的作用，發(fā)揮腫瘤抑制作用的主要機制是一些成員的抗血管生成作用[2]。

1 ADAMTS家族

ADAMTS是一類分泌蛋白，廣泛存在于哺乳動物中，并且有復雜的作用，與ADAM有類似的結構，是一類新的Zn2+依賴的金屬蛋白酶家族。它有2個區(qū)域，在N-端有催化域，在C-端有輔助區(qū)域。C-端的輔助區(qū)域與它能催化的特異性反應有關，并且通過輔助區(qū)域的1型血小板重復序列( thrombospondin type 1 sequence repeat，TSR)，與ADAM區(qū)分[3]。自從1997年發(fā)現第1個ADAMTSs成員以來，已經有19個成員被發(fā)現，在人體的許多正常及病理的生理活動中起著重要的作用。近年來研究發(fā)現一些ADAMTS家族的成員表現出抑癌基因的特性[2]，在一些組織中有些家族成員表現為表達沉默，并且表達沉默與啟動子區(qū)域的甲基化有關聯。

金屬蛋白酶具有降解細胞外基質的作用，而基質的合成和降解參與了一系列生理和病理生理過程，包括血管生成、細胞凋亡、腫瘤轉移、炎癥發(fā)生等。目前已知的參與基質重構的蛋白水解酶包括絲氨酸蛋白酶、酪氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、金屬蛋白酶等[4]。細胞外基質存在于細胞與細胞之間的結締組織。

基質金屬蛋白酶為降解細胞外基質蛋白的重要酶類，通過降解細胞外基質(extracellular matrix，ECM)促進新生血管生成及通過細胞之間黏附等機制促進腫瘤的浸潤、侵襲和轉移，幫助腫瘤細胞逃避機體的免疫[5]。

ADAMTS與基質金屬蛋白酶(MMPs)有相同的金屬蛋白酶結構，越來越多的證據表明蛋白水解酶(如MMPs和ADAMS、ADAMTS)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中有重要的作用[6]。ADAMTS家族中的一些成員的缺陷會導致人類遺傳性疾病的發(fā)生，而一些成員的表達異常與關節(jié)炎及腫瘤的發(fā)生有關。一些成員為腫瘤及代謝的抑制因子，而抑制因子的作用在基因突變或腫瘤發(fā)展的過程中會喪失[7]。

ADAMTS家族不同成員在不同的組織及年齡段有不同的表達狀態(tài)。表達分析顯示這些ADAMTS家族在胚胎組織，特別是肺組織(ADAMTS-14，16，17，18，19)，腎組織(ADAMTS-14，15，16)以及肝組織(ADAMTS-13,15,18)中表達較多。通過RT-PCR發(fā)現在不同成人組織中也有ADAMTS家族的表達，比如前列腺(ADAMTS-13，17，18)，腦(ADAMTS-13，16，17，18)[8]。

2 ADAMTS成員與腫瘤

腫瘤的血管生成對于腫瘤的生長、浸潤和轉移有重要意義。近年來對腫瘤的研究確立了腫瘤血管生成在腫瘤發(fā)展中的重要地位[9]。新生血管的形成被認為是腫瘤進展的1個標志，抑制血管的生成能抑制腫瘤的發(fā)展，甚至能縮小腫瘤的團塊。有些ADAMTS家族成員表現出血管抑制作用，從而能對腫瘤的生長及轉移起抑制作用。

2.1 ADAMTS1

ADAMTS1是在對新的血管抑制因子的篩選中發(fā)現的，它通過對血管內皮生長因子(VEGF)或成纖維細胞生長因子2(FGF2)的調節(jié)來發(fā)揮其抗血管生成的作用，抑制新生血管的形成[10]。ADAMTS1通過與不同的因子作用，釋放具有生物活性的抗血管生成的片段。通過調控ADAMTS1在不同個體中的表達，發(fā)現在沒有ADAMTS1表達的腫瘤組織中，血管化程度及血管分布的范圍要遠遠高于有ADAMTS1表達的組織；在有ADAMTS1表達的組織中腫瘤組織的水腫和壞死程度要高，是因為ADAMTS1能抑制血管化過程的發(fā)生。

ADAMTS1能與VEGF165，FGF2相互作用及裂解產生凝血酶敏感蛋白(thrombospondin，TSP)-1，-2，釋放具有生物活性的抗血管生成片段，該片段具有抑制內皮細胞的增殖作用[10,11]。ADAMTS1的間隔區(qū)能被MMP-2，-8，-15裂解[12]，產生65KDa的N-端及釋放2個C-端TSRS，與之相伴隨的是其抗血管生成的作用。這就進一步證明了，ADAMTS1的抗血管生成作用與其C-端的TSRS有關。在ADAMTS1-/-的小鼠中發(fā)現TSP的裂解減少，與之伴隨的是傷口愈合時間的延長及相應的血管化的增多[12]。

ADAMTS1發(fā)揮其抗血管生成作用有組織特異性，在結腸癌及腎癌細胞系中，ADAMTS1的表達上調能抑制轉移至肝的腫瘤的生長，但是對于轉移至肺的腫瘤則無抑制作用[13]。在1種組織中ADAMTS1的表達水平是1個重要的控制因子，它能影響轉移腫瘤的生長環(huán)境。

近年來在對ADAMTS1生物學底物的研究中發(fā)現，ADAMTS1還具有促進腫瘤生長及轉移的作用。ADAMTS1在膜相關磷酸化肝素多聚蛋白-4中外功能區(qū)的脫落會引起細胞構架的改變及細胞間黏附的減少及細胞轉移的增加[14]。信號蛋白3C是ADAMTS1的底物之一，由ADAMTS1調節(jié)的信號蛋白3C在ECM中的釋放能促進乳腺癌細胞的轉移[15]。ADAMTS1與其底物作用能產生新的生物活性片段，在這些新的片段作用下細胞的黏附分子會脫落，這就成為ADAMTS1促進侵襲和轉移的基礎。

2.2 ADAMTS8

ADAMTS8主要存在于胚胎及成人的肺組織中，在腦組織、心和胎盤中有較少的表達。ADAMTS8在乳腺癌[16]、NSCLC[17]和腦部腫瘤[18]中表達下調。在非小細胞肺癌(non small cell lung cancer,NSCLC)中發(fā)現，有67%的個體ADAMTS8表達下調與其啟動子區(qū)域的甲基化有關[17]。然而在神經膠質瘤中ADAMTS8的表達下調則與啟動子區(qū)域甲基化無明顯的相關性。雖然乳腺癌組織中ADAMTS8的mRNA與正常組織比較表現為表達下調，但是在對229例患者的進一步研究中發(fā)現，ADAMTS8高表達患者的生存率比ADAMTS8低表達患者的生存率低[16]。

2.3 ADAMTS9

ADAMTS9和與之相類似的ADAMTS20在成黑素細胞的發(fā)展中有重要的作用。這些ADAMTS成員在它們的輔助區(qū)域有個特殊的結構，類似于C.elegans Gon1中的1個模塊，這個模塊對生殖腺的形態(tài)、發(fā)生有重要的作用。近年來的一些研究，越來越多的證據表明ADAMTS9是1個腫瘤抑制因子，它具有抑制血管生成的作用。它存在于3p14.3～p21.1，在一遺傳性的腎癌中有表達缺失。對食管癌的研究證明ADAMTS9是腫瘤抑制因子。在15/16的食管癌細胞系中ADAMTS9表現為表達下調或缺失，與之相伴的是啟動子區(qū)域的甲基化。在對鼻咽癌的實驗中也確定ADAMTS9為1個腫瘤抑制因子，患者基因表達的缺失伴隨著淋巴結的轉移[19]。對胃癌的研究發(fā)現，ADAMTS9能抑制AKT/mTOR通路，并且甲基化水平與胃癌患者的生存率成反比[20]。

現有的數據表明ADAMTS9是1個獨立的血管生成抑制因子[21]。學者們提出ADAMTS9+/-的老鼠有角膜血管的增加，在腫瘤轉移的部位有血管密度的增加。人類EC的ADAMTS9的基因敲除會增加基質中管樣物質的增加，在離體組織中也會有管樣物質的增加。與ADAMTS1裂解產生TSP不同，ADAMTS9是通過發(fā)揮水解酶的作用裂解不同的底物來發(fā)揮其抗血管生成作用的。ADAMTS9發(fā)揮其抗腫瘤作用到底是其自身的水解酶功能發(fā)揮作用，還是通過它與其他物質相互作用來發(fā)揮其功能，現在尚不清楚。

2.4 ADAMTS12

ADAMTS12與腫瘤及關節(jié)炎的發(fā)病均有關系。它能降解軟骨基質低聚糖蛋白(cartilage oligomeric matrix protein,COMP)，而COMP是構成軟骨非膠原區(qū)的重要部分。COMP是關節(jié)炎的重要特征，ADAMTS12是降解COMP的重要的酶，在關節(jié)炎中ADAMTS12的表達是增加的[22]。

ADAMTS12在MDCK細胞中能抑制肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)，減少內皮細胞向間充質細胞的轉換。ADAMTS12對HGF的調節(jié)作用是通過RAS-MAPK通路的失活來實現的。變性的ADAMTS12仍然能發(fā)揮這一作用，提示它的抑制作用與它的輔助結構有關[23]。在結腸癌細胞系中ADAMTS12的表達沉默伴隨著啟動子區(qū)的甲基化[24]。然而，一些腫瘤中ADAMTS12的表達較正常組織高，隨后的實驗表明，這種升高是腫瘤間質的成纖維細胞表達的結果。當把成纖維細胞與腫瘤細胞放在一起培養(yǎng)時發(fā)現，成纖維細胞表達的ADAMTS12能抑制腫瘤細胞的增殖。ADAMTS12-/-的小鼠在外觀上無明顯的異常，但是在植入腫瘤后，腫瘤表現出明顯的侵襲性和更加豐富的血管形成[25]。

ADAMTS12抑制血管形成及腫瘤細胞增殖的特性表明它是1個腫瘤抑制因子，這個抑制作用是通過它的輔助結構來實現的。

2.5 ADAMTS13

ADAMTS13是假性血友病因子(von willebrand factor，vWF)裂解酶，能裂解循環(huán)中較大的vWF的多聚體。循環(huán)中的vWF積聚會引起血小板的聚集和血管的堵塞，而且較大的vWF還能增加血小板對循環(huán)中癌細胞的黏附性，從而能促進腫瘤的轉移[26]。因此，ADAMTS13活性的減弱會增加腫瘤轉移的可能。通過對局限型實體瘤及播散型腫瘤患者血漿的分析發(fā)現，vWF的大片段增加，在播散型腫瘤患者中ADAMTS13的活性有大幅度的減弱。這些證據表明，ADAMTS13在血小板及腫瘤細胞形成栓子方面有重要的作用，這些作用能促進腫瘤的轉移。在結腸癌患者中，分期較低的和Ⅱ期結腸癌患者比分期較高和Ⅳ期的結腸癌患者的ADAMTS13表達多。提示ADAMTS13在腫瘤發(fā)展過程中有一定的作用。

2.6 ADAMTS15

ADAMTS15有抑制血管形成的作用，現有的實驗數據表明它也具有腫瘤抑制因子的作用。通過對19個ADAMTS家族成員在乳腺癌中的表達觀察發(fā)現，雖然在正常組織與癌組織中各成員的表達量不同，但是表達的水平與患者生存狀態(tài)成反比。在大量的人群試驗中發(fā)現，ADAMTS15表達越多，復發(fā)的情況就越少，這表明ADAMTS15有轉移抑制作用。低表達ADAMTS15的患者預后較差，復發(fā)的風險提高了5倍，死亡的風險提高了3倍[16]。

對結腸癌細胞株及嚴重聯合免疫缺陷病(severe combined immunodeficiency disease，SCID)老鼠進行的離體及活體研究揭示，野生型ADAMTS15的表達能抑制腫瘤的生長和侵襲。用免疫組化的方法檢測ADAMTS15在結直腸癌組織中的表達，發(fā)現在正常組織中ADAMTS15高表達，在癌組織中低表達，這種表達在結直腸癌中與病理分級呈負相關[27]。

2.7 ADAMTS18

ADAMTS18位于16q23.1，這個區(qū)域在許多腫瘤發(fā)展過程中出現缺失。在眾多的細胞系中ADAMTS18的表達下調與啟動子區(qū)域的高甲基化有關[28]。在鼻咽癌HONE1和食管癌EC109 2個細胞系中ADAMTS18的表達能減少癌細胞的復制及增長，說明它具有抑制腫瘤的作用[29]。Jin 等[30]報道稱，ADAMTS18在許多腫瘤組織中的表達都有顯著下調。在乳腺癌組織中，啟動子區(qū)域的甲基化率為78%，在非腫瘤組織及上皮組織中的甲基化率為0。腫瘤組織中的高甲基化率及非腫瘤組織中的甲基化低表達狀態(tài)表明ADAMTS18也表現為抑癌因子的作用。Li等[28]研究發(fā)現在胃癌、結腸癌及胰腺癌組織中ADAMTS18為高甲基化狀態(tài)，表明其甲基化與腫瘤有高度相關性，但是其甲基化的表現與腫瘤的分期沒有直接的關系。

ADAMTS18的哪一區(qū)域能發(fā)揮腫瘤抑制作用，目前尚無明確定論，但最近的一項研究發(fā)現它的輔助區(qū)域在溶解血小板栓子方面有重要的作用。C-端的輔助區(qū)域可能通過調節(jié)血小板功能來抑制轉移，也可能是溶解腫瘤細胞栓子和血小板栓子。

總之，在第1個ADAMTS家族成員發(fā)現后，各個家族成員在多種病理發(fā)展中的作用被廣泛的研究。一些家族成員在功能上有腫瘤抑制作用，但是有些成員在一些情況下還能表現出腫瘤生長的促進作用，如ADAMTS1。ADAMTS1在不同的環(huán)境中與不同的底物作用表現出對腫瘤生長的不同作用。各個成員發(fā)揮腫瘤抑制作用的機制各不相同，而且發(fā)揮抑制作用的分子區(qū)域也不同。我們還需要從生物基礎方面來了解更多這個家族成員的一些信息，或許可以從基因敲除動物那里獲得更多的信息。同時也需要了解更多家族成員的目標作用底物與它們在特定的細胞、組織、疾病中的分子學的聯系。

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