唐曉男綜述，康小紅審校

0 引 言

腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥治療失敗的重要原因，超過90%的患者死于腫瘤轉(zhuǎn)移［1］。轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜的多步驟過程，涉及多方面因素。有研究表明，腫瘤微環(huán)境尤其是細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）在腫瘤轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用［2］。膠原纖維是ECM 的重要組成成分，其可在一系列酶的作用下發(fā)生膠原纖維的重構(gòu)和沉積，形成腫瘤轉(zhuǎn)移的“高速公路”，促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移［3］。賴氨酸羥化酶2（procollagen-lysine，2-oxoglutarate5-dioxygenase 2，PLOD2）是介導(dǎo)膠原纖維重構(gòu)和沉積的關(guān)鍵酶。研究證實(shí)，PLOD2 在多種腫瘤中高表達(dá)，且與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，可能是預(yù)測腫瘤預(yù)后及是防治腫瘤轉(zhuǎn)移的潛在分子靶點(diǎn)。本文就PLOD2 在腫瘤轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 PLOD2概述

PLOD2 是一種膠原修飾酶，主要定位于細(xì)胞質(zhì)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，廣泛存在于人體各組織內(nèi)，其活性依賴于Fe2+、O2、α-酮戊二酸、維生素C 等的參與［4］，其主要功能是催化膠原端肽區(qū)的賴氨酸殘基的羥基化［5-7］。膠原蛋白在分泌出細(xì)胞外形成膠原纖維之前，需要經(jīng)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行一系列復(fù)雜的翻譯后修飾，其中包括了多肽鏈的羥基化和糖基化修飾等。其中端肽區(qū)賴氨酸殘基是一個修飾的重要位點(diǎn)，可經(jīng)賴氨酸羥化酶的催化而發(fā)生羥基化，該位點(diǎn)羥基化與否決定了腫瘤膠原蛋白的交聯(lián)類型［8］。PLOD2是目前唯一確認(rèn)可改變膠原纖維交聯(lián)模式的賴氨酸羥化酶，能夠羥化膠原端肽區(qū)的賴氨酸殘基，使得膠原纖維分泌出細(xì)胞后形成賴氨酸吡啶交聯(lián)膠原纖維，這種交聯(lián)形態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易被基質(zhì)降解酶降解。故PLOD2 的異常表達(dá)可導(dǎo)致ECM 中膠原纖維降解和沉積的失衡，即發(fā)生膠原重構(gòu)。

2 PLOD2與腫瘤轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜的多步驟過程，涉及多方面因素，不但包括腫瘤細(xì)胞本身特性的變化，還包括宿主環(huán)境的變化。過去對于腫瘤轉(zhuǎn)移的研究主要集中在癌細(xì)胞本身的變化，但隨著腫瘤研究的進(jìn)一步深入，發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境對于腫瘤的轉(zhuǎn)移同樣起著至關(guān)重要的作用［9］。腫瘤微環(huán)境是一個動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，包括腫瘤細(xì)胞、ECM 和間質(zhì)組織等，其中，ECM中的膠原纖維是支撐腫瘤細(xì)胞的支架。正常組織中，膠原纖維的合成與降解呈現(xiàn)動態(tài)平衡，而腫瘤中則呈現(xiàn)膠原纖維降解沉積的失衡的狀態(tài)，表現(xiàn)為膠原纖維的沉積和交聯(lián)［10］。而這種交聯(lián)的膠原纖維與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，被稱為腫瘤轉(zhuǎn)移的“高速公路”［3］。研究發(fā)現(xiàn)，隨著腫瘤進(jìn)展，PLOD2 基因表達(dá)升高，在PLOD2 的催化下，膠原交聯(lián)的模式發(fā)生改變，一方面，膠原纖維由包繞腫瘤細(xì)胞的卷曲狀態(tài)變?yōu)榫€形狀態(tài)，而腫瘤細(xì)胞可通過這種線形的膠原纖維快速轉(zhuǎn)移［11］；另一方面，過度沉積的膠原纖維與腫瘤細(xì)胞結(jié)合，將其傳遞至脈管系統(tǒng)［12］，而導(dǎo)致腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

多項(xiàng)研究表明，PLOD2 在多種腫瘤中高表達(dá)，且與腫瘤轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后密切相關(guān)。如在乳腺癌中，研究發(fā)現(xiàn)PLOD2 是乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的基因［13］；PLOD2 在乳腺癌中高表達(dá)且與特異性存活率顯著相關(guān)，抑制PLOD2 的表達(dá)可阻止乳腺癌組織中膠原纖維的形成，并減少肺和淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移［14］。在原發(fā)性肉瘤中，Eisinger-Mathason 等［15］研究發(fā)現(xiàn)，在纖維肉瘤中PLOD2 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)膠原纖維沉積，沉積的膠原纖維與腫瘤細(xì)胞結(jié)合并將其遞送至脈管系統(tǒng)，從而促進(jìn)腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，PLOD2 抑制劑米諾地爾可顯著減少腫瘤的肺轉(zhuǎn)移數(shù)量。在宮頸癌研究中，PLOD2表達(dá)上調(diào)，可通過影響細(xì)胞黏附、遷移和侵襲等多種方式促進(jìn)宮頸癌的轉(zhuǎn)移，沉默PLOD2可顯著抑制宮頸癌細(xì)胞在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移［16］。在肺癌研究中，Du等［17］發(fā)現(xiàn)，PLOD2在肺癌中高表達(dá)，并與肺癌尤其是肺腺癌的不良預(yù)后顯著相關(guān)，膠原染色顯示人肺腺癌組織中膠原沉積增加，纖維結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，進(jìn)一步的研究證實(shí)在肺癌中PLOD2 直接或通過膠原重構(gòu)促進(jìn)肺癌的侵襲與轉(zhuǎn)移。在食管癌中，研究發(fā)現(xiàn)食管癌細(xì)胞PLOD2 表達(dá)與抑癌基因ECRG4成負(fù)相關(guān)，但該研究并未進(jìn)一步闡明PLOD2 與食管癌的關(guān)系。近期，Di 等［19］通過對食管癌組織進(jìn)行免疫組化發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，食管癌組織中PLOD2表達(dá)明顯高于癌旁組織，且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤浸潤深度顯著相關(guān)；PLOD2 高表達(dá)的食管鱗癌組織中膠原纖維沉積顯著高于PLOD2 低表達(dá)的組織；PLOD2 可顯著提高食管癌細(xì)胞侵襲與遷移的能力。此外，PLOD2 在肝癌［20］、膀胱癌［21］、腎癌［22］、胃癌［23］、結(jié)腸癌［24］、膠質(zhì)瘤［25］等腫瘤組織中亦高表達(dá)，且與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。由此可見，PLOD2 在腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移中扮演重要角色，是潛在的轉(zhuǎn)移預(yù)測分子及預(yù)防治療的靶點(diǎn)。

3 PLOD2促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的可能機(jī)制

3.1 PLOD2上游調(diào)控機(jī)制

3.1.1 乏氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）乏氧是腫瘤微環(huán)境的重要特征之一，2011年在肝癌的研究中首次發(fā)現(xiàn)腫瘤中PLOD2可能受缺氧的調(diào)控［26］；此后，多項(xiàng)研究表明，在缺氧條件下，PLOD2 的表達(dá)升高，膠原蛋白賴氨酸羥基化交聯(lián)增多，提示，乏氧是引起PLOD2 表達(dá)上調(diào)的原因［27］。乏氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factors，HIFs）是低氧條件下誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，HIF-1α 是HIFs 轉(zhuǎn)錄因子家族的第一個成員，只有在低氧條件下穩(wěn)定表達(dá)，發(fā)揮抗腫瘤作用，其α亞基為氧調(diào)節(jié)亞基［28］，在常氧條件下被脯氨酸羥化酶羥基化，隨后被腫瘤抑制蛋白介導(dǎo)的泛素-蛋白酶體途徑降解，維持在一個較低的水平，而低氧條件下，脯氨酰羥化酶和泛素-蛋白酶體活性受到抑制，導(dǎo)致HIF-1α 表達(dá)上調(diào)［29］。研究表明，HIF-1α 在多種腫瘤中高表達(dá)，通過調(diào)控促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成等多種方式參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展［30］。近年來研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌、肉瘤、膠質(zhì)瘤、宮頸癌、胃癌、膽管癌等多種腫瘤中HIF-1α 調(diào)控PLOD2 的表達(dá)，通過激活膠原賴氨酸殘基的羥基化作用，促進(jìn)膠原交聯(lián)的起始步驟，改變膠原沉積，從而介導(dǎo)腫瘤的轉(zhuǎn)移［14］。此外，HIF-1α 還可能通過激活PI3K/AKT 信號通路調(diào)控PLOD2，而HIF-1α 抑制劑或PLOD2 抑制劑均可通過減少膠原纖維交聯(lián)和沉積抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移［25］。

3.1.2 轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）TGF-β 是一種促纖維化細(xì)胞因子，可刺激PLOD2 的表達(dá)和膠原交聯(lián)的增加［31］。研究發(fā)現(xiàn)，在纖維細(xì)胞中，TGF-β 可通過募集轉(zhuǎn)錄因子sp1 和smad3，使其定位于PLOD2 啟動子區(qū)，從而促進(jìn)PLOD2 的轉(zhuǎn)錄［32］；在宮頸癌細(xì)胞中，TGF-β 可上調(diào)PLOD2 的表達(dá)，促進(jìn)EMT 和細(xì)胞黏著斑的形成，從而增強(qiáng)宮頸癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，最終促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移［16］。但是，在 其 他腫瘤中TGF-β 調(diào)控PLOD2 的機(jī)制是否與宮頸癌中一致尚待進(jìn)一步研究。

3.1.3 表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)EGFR 屬于酪氨酸激酶型受體，在許多實(shí)體腫瘤中存在EGFR 的異常表達(dá)，其與腫瘤細(xì)胞的增殖、血管生成、腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及凋亡抵抗有關(guān)，是治療腫瘤的重要靶點(diǎn)［33］。研究中發(fā)現(xiàn)，在非小細(xì)胞肺癌中，磷酸化的EGFR與PLOD2表達(dá)正相關(guān)，EGFR 沉默或EGFR 抑制劑可顯著降低PLOD2 的表達(dá)水平及腫瘤組織中膠原纖維沉積，提示EGFR 是PLOD2 的上游調(diào)節(jié)因子，EGFR 調(diào)控PLOD2 表達(dá)的機(jī)制可能是通過激活PI3K/AKT 信號通路，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子FOXA1 與PLOD2 基因的啟動子區(qū)結(jié)合，從而促進(jìn)了PLOD2 的轉(zhuǎn)錄，最終調(diào)控膠原重構(gòu)，引起肺癌的轉(zhuǎn)移［17］。

3.1.4 白細(xì)胞介素-6（Interleukin，IL-6）和瘦素脂肪細(xì)胞來源的IL-6 和瘦素是由脂肪細(xì)胞分泌的脂肪因子，與纖維化的發(fā)生有關(guān)［34］。研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌中，脂肪組織中的IL-6 和瘦素可通過與其受體GP130（IL-6 受體）及OBR（瘦素受體）結(jié)合，激活JAK/STAT3 和PI3K/AKT 信 號 通 路，上 調(diào)PLOD2 的表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移，而阻斷該信號通路，可降低PLOD2的表達(dá)，抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移［35］。

3.1.5 miRNA-26a/bmiRNA 是一類小的非編碼RNA（長度為20-22 個核苷酸），通過與靶mRNA 的3′端非翻譯區(qū)（UTR）結(jié)合抑制蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄，其在多種腫瘤中異常表達(dá)，與腫瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［36］。Tan 等［37］通過生物信息分析發(fā)現(xiàn)miRNA-26a/b 可通過其3′UTR 直接調(diào)控PLOD2，在腫瘤中，過表達(dá)miRNA-26a/b 后PLOD2 的表達(dá)明顯下降，而抑制miRNA-26a/b 后腫瘤細(xì)胞的PLOD2 表達(dá)升高，腫瘤的遷移和侵襲能力升高［21］。目前，miRNA-26a/b 調(diào)控PLOD2 的機(jī)制已在腎癌［22］、膀胱癌［21］、乳腺癌［37］中得到證實(shí)。

3.1.6 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer associatedfibroblasts,CAFs）CAFs 是腫瘤微環(huán)境中最主要的基質(zhì)細(xì)胞，可通過分泌多種趨化因子細(xì)胞因子及生長因子促進(jìn)ECM 重構(gòu)等促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移［38］。研究發(fā)現(xiàn)，將CAFs 與肺癌A549 細(xì)胞共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)可增加A549 細(xì)胞PLOD2 表達(dá)，提高腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力［5］，提示CAFs 可調(diào)控PLOD2 的表達(dá)，但兩者之間相關(guān)調(diào)控機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

3.2 PLOD2 下游調(diào)控機(jī)制黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）是一種非受體酪氨酸蛋白激酶，可被ECM 中的膠原纖維激活，在整合素密集的細(xì)胞黏附區(qū)發(fā)生磷酸化，促進(jìn)黏著斑的形成，進(jìn)而參與腫瘤的轉(zhuǎn)移［39-40］。Xu 等［41］在膠質(zhì)瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，在常氧和缺氧條件下，敲除PLOD2 導(dǎo)致黏著斑的形成減少，磷酸化的FAK 表達(dá)水平降低，腫瘤細(xì)胞侵襲能力顯著下降。Di 等［19］發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)PLOD2 可上調(diào)FAK/AKT 信號通路相關(guān)蛋白p-FAK、p-AKT、波形蛋白等表達(dá)，促進(jìn)食管癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。由此可見，F(xiàn)AK 可能是PLOD2 的下游的調(diào)控靶點(diǎn)，但PLOD2 如何激活FAK 信號通路，目前缺乏相關(guān)研究。

4 結(jié) 語

PLOD2 在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，且與腫瘤的不良預(yù)后密切相關(guān)，有望成為預(yù)測腫瘤預(yù)后的分子標(biāo)志物及防治腫瘤轉(zhuǎn)移的治療靶點(diǎn)，上文中闡述了目前關(guān)于PLOD2的相關(guān)調(diào)控機(jī)制，但PLOD2調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移的確切分子機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。①在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中，PLOD2 上游調(diào)控機(jī)制：低氧微環(huán)境下HIF-1α 可上調(diào)PLOD2 表達(dá)水平，但機(jī)制不明，在此過程中是否有非編碼RNA（miRNA、lncRNA或circRNA）等參與還需深入研究；②PLOD2 促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的下游分子機(jī)制：既往研究表明FAK 可能是PLOD2的下游靶點(diǎn)，那么PLOD2是直接與FAK相互作用引起其活化，還是通過促進(jìn)膠原纖維重構(gòu)引起整合素受體改變間接激活FAK，尚需進(jìn)一步探討。此外，雖然體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)均表明PLOD2 抑制劑米諾地爾可抑制腫瘤的遷移與侵襲，但其是否具有防治腫瘤轉(zhuǎn)移的臨床價值，還有待于進(jìn)一步臨床試驗(yàn)驗(yàn)證。