邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液兒科，山東 青島 266003)

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·綜述·

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及檢測進(jìn)展

邴振，盧愿，孫立榮，仲任

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血液兒科，山東 青島 266003)

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質(zhì)糖基化異?！堑鞍滋擎溄Y(jié)構(gòu)或糖基轉(zhuǎn)移酶活性的變化而形成的，蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾異常與疾病發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系，而在多種多樣的蛋白質(zhì)翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，糖基化生物合成狀態(tài)比蛋白質(zhì)的改變能更有效地提示疾病狀態(tài)。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測使腫瘤在發(fā)生早期即可作出診斷，并為疾病進(jìn)展的動態(tài)監(jiān)測提供可能。

異常糖鏈糖蛋白；腫瘤；腫瘤檢測；綜述

隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，越來越多研究表明，蛋白質(zhì)翻譯后加工修飾異常與疾病發(fā)生、發(fā)展存在密切關(guān)系，而在多種多樣的蛋白質(zhì)翻譯后加工中，糖基化修飾是最普遍的一種，約50%以上蛋白質(zhì)是糖基化修飾的[1]。在細(xì)胞表面及細(xì)胞間早期相互作用的分泌物中都發(fā)現(xiàn)了糖蛋白，糖基化生物合成狀態(tài)比蛋白質(zhì)的改變能更有效地提示疾病狀態(tài)[2]。因此，異常糖鏈糖蛋白檢測使腫瘤在發(fā)生早期即可作出診斷，并為疾病進(jìn)展的動態(tài)監(jiān)測提供可能。

1 異常糖鏈糖蛋白概述

糖蛋白是一類由一個(gè)或多個(gè)寡糖鏈與蛋白質(zhì)的多肽骨架共價(jià)相連構(gòu)成的結(jié)合蛋白。糖蛋白是由蛋白質(zhì)糖基化修飾形成的，糖鏈隨著新合成肽鏈的延長與肽鏈的特定位點(diǎn)結(jié)合，促使肽鏈折疊、聚合成具有正確空間構(gòu)象的糖蛋白。

異常糖鏈糖蛋白是蛋白質(zhì)糖基化異?！堑鞍滋擎溄Y(jié)構(gòu)或糖基轉(zhuǎn)移酶活性的變化而形成的。在腫瘤細(xì)胞中，異常糖鏈糖蛋白有多種表現(xiàn)形式：特定結(jié)構(gòu)糖鏈表達(dá)量的差異、不完整糖鏈結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)、糖前體的解聚及新糖鏈的出現(xiàn)等[3]。細(xì)胞發(fā)生癌變時(shí)，細(xì)胞的聚糖鏈發(fā)生變化(最常見的是N-鏈聚糖分支的增加)產(chǎn)生多種異常糖鏈糖蛋白，并釋放到體液中。糖鏈變化都有其腫瘤特異性，幾乎每種腫瘤都有各自特征性的糖鏈變化。如在肝癌中，巖藻糖基化修飾增加及平分型N-乙酰氨基乳糖修飾增加等[4]。細(xì)胞癌變時(shí)發(fā)生特異性糖鏈變化現(xiàn)象，使腫瘤早期檢測成為可能。

2 異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫逃避及耐藥機(jī)制復(fù)雜，涉及多種癌基因、抑癌基因、黏附分子及細(xì)胞因子等，其確切機(jī)制尚未完全清楚。眾多研究表明，異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、免疫逃避及耐藥等有關(guān)，并介導(dǎo)腫瘤耐藥，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用。

2.1異常糖鏈糖蛋白與腫瘤發(fā)生

腫瘤的發(fā)生常由原癌基因激活或抑癌基因失活等多基因突變所致，異常糖鏈糖蛋白即是癌基因產(chǎn)物，可通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生。研究表明，人類表皮生長因子受體基因-2(Her-2/neu基因)異常激活(過度表達(dá)或基因突變)后，其產(chǎn)物p185發(fā)生自身磷酸化形成異常糖鏈糖蛋白，并磷酸化其他底物，引起下游信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖、癌變，在乳癌及肺癌中等惡性腫瘤中均有過量表達(dá)[5]。Ser149是P53的糖基化修飾位點(diǎn)，且該位點(diǎn)的糖基化修飾可抑制COP9信號小體對Thr155位點(diǎn)的磷酸化修飾，進(jìn)而抑制P53的泛素化降解(泛素化降解為細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解重要途徑)。P53通過Ser149形成正確的糖鏈糖蛋白避免被泛素化降解，從而實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤增殖。P53糖基化修飾異常形成異常糖鏈糖蛋白導(dǎo)致P53的缺陷或失活，導(dǎo)致腫瘤形成[6]。

2.2異常糖鏈糖蛋白與腫瘤轉(zhuǎn)移

異常糖鏈糖蛋白細(xì)胞膜表達(dá)的腫瘤細(xì)胞易發(fā)生轉(zhuǎn)移，其原因與異常糖鏈糖蛋白細(xì)胞膜表達(dá)的腫瘤細(xì)胞其表面黏附分子表達(dá)異常，造成同型腫瘤細(xì)胞間黏附性降低有關(guān)，使腫瘤細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞與其周圍間質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)之間結(jié)合能力下降，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞從原發(fā)灶脫離，造成腫瘤轉(zhuǎn)移。腫瘤細(xì)胞Ras-Raf-Mapk信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活增強(qiáng)N-乙酰葡萄糖胺轉(zhuǎn)移酶Ⅴ(GnT-Ⅴ)活性，使E-鈣黏附素的β-1,6-N乙酰葡聚糖表達(dá)增多，從而使腫瘤細(xì)胞間黏附性減低，易使腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)病灶而轉(zhuǎn)移；另外，整聯(lián)蛋白是介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的重要細(xì)胞表面受體，腫瘤細(xì)胞膜上整聯(lián)蛋白β-1,6-N乙酰葡萄糖胺分支結(jié)構(gòu)表達(dá)增加形成的異常糖鏈糖蛋白，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞能動性及侵襲性[7]。

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤新生血管形成密切相關(guān)，如分泌糖蛋白骨橋蛋白(OPN)，通過與整合素或CD44受體結(jié)合觸發(fā)磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3-K)、NF-κB等信號傳導(dǎo)途徑，可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等產(chǎn)生，作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)其增殖、遷移、黏附、趨化、凋亡等并降解細(xì)胞外基質(zhì)，為血管內(nèi)皮細(xì)胞在局部組織中延伸形成血管提供基礎(chǔ)。新生血管的形成不僅為腫瘤細(xì)胞增殖提供營養(yǎng)，更為腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移提供通道，是腫瘤轉(zhuǎn)移過程中重要的一步，在胃癌、肝癌等許多腫瘤病人體內(nèi)OPN分泌和表達(dá)異常增多[8]。

2.3異常糖鏈糖蛋白與腫瘤免疫逃避

異常糖鏈糖蛋白在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)可介導(dǎo)免疫逃避。在一項(xiàng)前列腺癌的研究中顯示，腫瘤細(xì)胞的MHC配體上NKG2D結(jié)合位點(diǎn)異常糖鏈糖蛋白表達(dá)，可削弱NK細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別及殺傷功能，具體機(jī)制可能為：①腫瘤細(xì)胞脫落大量可溶性MHC相關(guān)配體，封閉腫瘤細(xì)胞自然殺傷細(xì)胞受體(NKG2D)，并使其表達(dá)下調(diào)；②腫瘤細(xì)胞膜通過局限化表達(dá)NKG2D配體及使自然殺傷細(xì)胞受體滯留在細(xì)胞內(nèi)而減少其在膜表面的表達(dá)；③腫瘤細(xì)胞自然殺傷細(xì)胞受體經(jīng)多聚N-乙酰半乳糖胺和半乳凝集素修飾后產(chǎn)生異常糖鏈糖蛋白，減弱其與NK細(xì)胞受體相互作用[9-10]。NKG2D不僅在所有的NK細(xì)胞上表達(dá)，在CD8+T細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞等表面也有表達(dá)，亦可介導(dǎo)腫瘤逃避CD8+T細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞等免疫殺傷，其作用機(jī)制可能相同。此外，許多腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中細(xì)胞膜表面黏蛋白表達(dá)增多和異常糖基化，形成帶負(fù)電荷的異常糖鏈糖蛋白外衣，可能導(dǎo)致了腫瘤免疫逃避。一項(xiàng)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明，黏蛋白異常糖基化產(chǎn)生異常糖鏈糖蛋白，是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞逃避NK細(xì)胞介導(dǎo)的抗體依賴的細(xì)胞毒效應(yīng)及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)細(xì)胞殺傷作用的重要因素[11]。

2.4異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥

異常糖鏈糖蛋白與腫瘤多藥耐藥有關(guān)，如位于7號染色體上多藥耐藥基因1(MDR1)產(chǎn)物P-糖蛋白(P-gp)的表達(dá)增多可致腫瘤對多種化療藥耐藥，影響病人預(yù)后[12]；P-gp還可促使藥物在細(xì)胞內(nèi)再分布，集聚于藥物不相關(guān)的細(xì)胞期內(nèi)，進(jìn)一步降低作用靶點(diǎn)的藥物濃度，導(dǎo)致耐藥[13]。此外，P-gp通過抑制Caspase的激活來調(diào)節(jié)由多種因素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑，特別是依賴Caspase激活凋亡途徑，產(chǎn)生凋亡耐受性MDR。

3 異常糖鏈糖蛋白檢測

異常糖蛋白檢測主要流程包括異常糖鏈糖蛋白的分離與富集、糖基化位點(diǎn)鑒定、糖鏈結(jié)構(gòu)及數(shù)量分析等。異常糖鏈糖蛋白的分離與富集原理是基于異常糖鏈糖蛋白的識別及肽鏈理化性質(zhì)的不同。凝集素親和法、酰肼化學(xué)反應(yīng)法及硼酸法等是基于某些物質(zhì)對異常糖鏈糖蛋白的特異識別不同來分離、富集異常糖鏈糖蛋白的方法[14]。電泳法及親水作用法是基于糖鏈理化性質(zhì)的不同實(shí)現(xiàn)異常糖鏈糖蛋白的分離、富集[14-15]。

糖基化位點(diǎn)鑒定、糖鏈結(jié)構(gòu)及數(shù)量等信息分析常用的方法有質(zhì)譜分析法及核磁共振波譜法(NMR)等。近年來隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，采用液相色譜-電噴霧質(zhì)譜結(jié)合蛋白酶解和糖苷酶解的方法為糖蛋白的分析提供了快速、靈敏的檢測手段。聯(lián)機(jī)技術(shù)如毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用(CE-MS)和Chip-MS等不需要經(jīng)過較多的分離純化步驟直接將微量樣品進(jìn)行分析，可更加有效地獲得相關(guān)糖鏈的結(jié)構(gòu)信息。NMR是利用原子核對射頻輻射的吸收不同，從而對各種物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分析的方法，是能提供糖鏈結(jié)構(gòu)方面的所有信息的最重要技術(shù)之一[15-16]。

質(zhì)譜法價(jià)格昂貴且檢測后相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理尚需繼續(xù)完善及NMR對樣品要求較高等因素限制了它們的臨床應(yīng)用，而基于凝集素親和原理的異常糖鏈糖蛋白檢測系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于臨床。該系統(tǒng)為定性檢測，不能有效提示腫瘤負(fù)荷與檢測結(jié)果間的關(guān)系，且存在一定的假陽性。但該系統(tǒng)檢測靈敏度高，操作簡單，檢查周期短，價(jià)格相對低廉，特別適于腫瘤篩查。采集末梢血檢查，創(chuàng)傷小，可減少病人痛苦，尤其適用于兒童腫瘤的篩查及治療監(jiān)測。

4 展望

腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、早期治療，對改善病人預(yù)后具有重要意義。異常糖鏈糖蛋白在腫瘤發(fā)生的早期即可釋放入血，通過檢測異常糖鏈糖蛋白發(fā)現(xiàn)腫瘤的方法明顯早于影像學(xué)和細(xì)胞組織學(xué)檢查方法，使腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、早期治療成為可能。隨著檢測技術(shù)的逐漸成熟，異常糖鏈糖蛋白檢測將廣泛應(yīng)用于普通人群的腫瘤篩查及腫瘤病人治療過程中的動態(tài)監(jiān)測。

目前，腫瘤的治療方法主要有手術(shù)、化療及放療，效果欠佳。而異常糖鏈糖蛋白與腫瘤形成、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，隨著異常糖鏈糖蛋白、糖基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)及功能研究的進(jìn)展，以此為基礎(chǔ)分子的靶向治療將成為可能。如阻斷異常糖基化，或?qū)⒊蔀橹委熌[瘤及防治轉(zhuǎn)移的新策略。

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(本文編輯 厲建強(qiáng))

2014-06-23；

2014-09-16

邴振(1987-)，男，在讀碩士研究生。

盧愿(1965-)，女，博士，副主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師。

R73

A

1008-0341(2015)02-0245-03