曹 旭 逄 越 李慶偉 （遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，七鰓鰻研究中心，大連116081）

糖鏈?zhǔn)沁M(jìn)化最快的一類復(fù)雜生物大分子，糖基化是分泌蛋白和膜結(jié)合蛋白最常見、最復(fù)雜、最具可塑性的翻譯后修飾，在進(jìn)化中存在更多的結(jié)構(gòu)變異，使其表現(xiàn)出顯著的多樣性并具有多種生物學(xué)作用。唾液酸（sialicacid，Sia）是一類酸性九碳單糖的總稱，其家族成員有50 多種，主要是由N-乙酰神經(jīng)氨酸（Neu5Ac）、N-羥乙酰神經(jīng)氨酸（Neu5Gc）和脫氨神經(jīng)氨酸（deaminon-euraminic acid，KDN）這3 種核心結(jié)構(gòu)衍生而成。Sia 作為糖衣末端單位覆蓋于細(xì)胞表面或在分泌分子的糖鏈上附著，能穩(wěn)定胞膜及其相關(guān)分子、傳遞跨膜信號，具有自配體和非自配體的受體功能等。Neu5Ac和Neu5Gc都參與構(gòu)成鞘糖脂（glycopinglipid）和神經(jīng)節(jié)苷脂（ganglioside，GS）如GM3，Neu5Gc 以單天線或雙天線型（寡唾液酸或雙唾液酸鏈）連接在GS 或糖蛋白末端，這樣的結(jié)構(gòu)有利于胚胎的早期發(fā)育和抗微生物感染并且與兒童神經(jīng)發(fā)育有關(guān)，還有助于提高認(rèn)知能力［1-3］；此外它能中和毒素，調(diào)節(jié)血紅蛋白［4-5］；Neu5Gc 若在碳水化合物中，則可掩蓋抗原位點(diǎn)和受體，又可作為配體被各種微生物和Ⅰ型凝集素識別［6］；α2-8 糖苷鍵連接的Neu5Gc 還能充當(dāng)信使參與信號傳導(dǎo)、細(xì)胞分化、黏附等過程中，在特異性抗原表面表達(dá)。糖基化的變化是腫瘤向惡性轉(zhuǎn)化的典型特征之一，異常糖基化有很多發(fā)生機(jī)制，如各種酶的表達(dá)、酶的活性改變以及細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，任何情況出現(xiàn)變化都可能導(dǎo)致異常聚糖合成，這與自身免疫病和癌癥等病理?xiàng)l件相關(guān)［7］。人類缺少胞苷單磷酸-N-乙酰神經(jīng)氨酸羥化酶（cytidine monoph-ospho-N-acetyl?neu-raminic acid hydroxylase，CMAH），從而無法內(nèi)源性合成Neu5Gc，且有諸多研究表明Neu5Gc 在腫瘤細(xì)胞中特異性高表達(dá)，因此其存在具有特殊性。本文綜述Sia家族中的Neu5Gc引起炎癥反應(yīng)和腫瘤進(jìn)程中的變化情況及其相應(yīng)生物學(xué)功能，為臨床上鑒別診斷腫瘤及其治療提供指導(dǎo)。

1 Neu5Gc的合成代謝及調(diào)控

1.1 Neu5Gc的合成代謝 哺乳動物能夠利用糖酵解產(chǎn)生Sia，這一途徑的失調(diào)與多種代謝疾病有關(guān)，如糖尿病、阿爾茨海默病、心腦血管疾病和癌癥等［8］。在真核細(xì)胞中 Neu5Ac 由 3 種酶在胞漿中催化產(chǎn)生，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中，并活化成單磷酸胞苷-N-乙酰神經(jīng)氨酸（cytidinemonophospho-N-acetyl?neuraminic acid，CMP-Neu5Ac），再由 CMP-Neu5Ac羥化酶（CMAH）催化形成CMP-Neu5Gc 后經(jīng)特定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白泵入高爾基體中，在唾液酸轉(zhuǎn)移酶的作用下形成糖復(fù)合物后進(jìn)入細(xì)胞表面或從細(xì)胞中分泌出來，具體合成途徑見圖 1［9］。由于 CMP-Neu5Ac 羥化酶活性在不同物種及不同組織中有所區(qū)別，所以Neu5Gc因種屬不同而含量各異，在正常人體內(nèi)的組織中很難檢測到Neu5Gc，因?yàn)槿祟愒谶M(jìn)化過程中，CMAH 基因缺失了一個外顯子，導(dǎo)致了開放閱讀框的不完整性，CMP-Neu5Ac 羥化酶因此失活，目前該酶是唯一已知能使Neu5Ac 經(jīng)生物合成Neu5Gc 的酶，所以人體不具有從Neu5Ac合成Neu5Gc的能力，體內(nèi)的Neu5Gc 是外源性的。通過與Neu5Gc 抗體（IgY）的免疫反應(yīng)卻發(fā)現(xiàn)它在人脈管系統(tǒng)的內(nèi)皮細(xì)胞、胎盤、中空器官的上皮細(xì)胞以及癌細(xì)胞中均有表達(dá)，在人類腫瘤中聚糖形式的Neu5Gc 占1%～3%［10］。食用紅肉和其他哺乳動物制品將會攝入Neu5Gc，所以大多數(shù)研究者認(rèn)為Neu5Gc 是食源性攝入后被吸收利用的，并猜想兩種潛在攝取途徑：①溶酶體將細(xì)胞攝取的糖脂或糖蛋白中的Neu5Gc釋放到細(xì)胞質(zhì)中再利用，用含Neu5Gc 糖復(fù)合物的培養(yǎng)基培養(yǎng)人類上皮細(xì)胞3 d后可檢測到，即驗(yàn)證了這一猜想；②食物在腸道中分解代謝產(chǎn)物為中性前體N-羥乙酰甘露糖胺（ManNGc），它經(jīng)被動擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為Neu5Gc。這兩種途徑都能有效地繞過人類的酶缺陷，使外源的Neu5Gc 通過唾液酸化整合到人體細(xì)胞上。

圖1 Neu5Gc及其唾液苷在真核細(xì)胞中的生物合成Fig.1 Biosynthesis of Neu5Gc and its sialosides in eukary?otic cells

對比Neu5Gc 和Neu5Ac 結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，僅一個氧原子的區(qū)別，所以它們的代謝和重復(fù)利用途徑相似。BANDA等［11］在CMAH基因敲除小鼠模型（CMAH?/?）上進(jìn)行了Neu5Gc 胃腸道代謝機(jī)制的研究，游離Neu5Gc 1~2 h 后即隨尿液排出，Neu5Gc 糖蛋白則可以進(jìn)入小腸壁，代謝合并到多個外周組織的糖蛋白和糖脂中，如肝臟、腎臟和小腸壁上均能檢測到，最終證明Neu5Gc 可從食物吸收代謝入體，又基于內(nèi)源機(jī)制的缺陷，所以得出結(jié)論Neu5Gc 是飲食來源的。對健康人群的研究表明，食用Neu5Gc 后，游離的Neu5Gc 4~6 h 后就被吸收或排泄出體外，僅在唾液和面部毛發(fā)還有少量殘存，但結(jié)合態(tài)就不容易被排泄出去，會不斷地在人體中積累，而營養(yǎng)不良人群比健康人更容易在體內(nèi)蓄積Neu5Gc［12］。

1.2 Neu5Gc 相關(guān)調(diào)控機(jī)制 Neu5Gc 可能參與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，例如GM3鞘糖脂的Fas-Fas配體（Fas-FasL）途徑，降解多種細(xì)胞內(nèi)蛋白并激活DNase 的作用，使 DNA 片段化斷裂，GM3 與膜配體的相互作用具有酶的活性及功能，能與生長因子受體結(jié)合，對PI3K/AKT 信號通路產(chǎn)生一定抑制作用［13］。在92 例非小細(xì)胞肺癌患者中 GM3（Neu5Gc）和表皮生長因子受體（epidermal growth factor recep?tor，EGFR）有63 例（68%）共同表達(dá)，與組織亞型無關(guān)［14］。雙唾液酸神經(jīng)節(jié)苷脂GD3（disialoganglioside-3，GD3）能降低線粒體膜通透性和激活細(xì)胞凋亡［15］。淋巴細(xì)胞脂筏的形成與Neu5Gc 相關(guān)，在豬的淋巴細(xì)胞中Neu5Gc 參與刺激T 細(xì)胞激活和抗原遞呈細(xì)胞成熟，但是在人類淋巴細(xì)胞表面卻不表達(dá)Neu5Gc（表1）。

表1 Neu5Gc或其組成物質(zhì)參與的相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑Tab.1 Relevant signal transduction pathways in which Neu5Gc or its constituent substances participate

對Neu5Gc 的合成催化酶CMAH 基因cDNA 序列一級結(jié)構(gòu)預(yù)測，發(fā)現(xiàn)該酶不具有疏水區(qū)域，不存在起協(xié)助運(yùn)輸作用的信號肽，從Hela 細(xì)胞系得到該酶的cDNA 發(fā)現(xiàn)人與鼠的cDNA 在基因組上有同源序列，只是人的cDNA 缺少一個92 bp 的片段而導(dǎo)致其失活，比較基因組分析顯示人類CMAH 失活模型為92 bp的外顯子和內(nèi)含子的融合。Neu5Gc的缺失在某種程度上促進(jìn)了人類大腦的進(jìn)化，許多其他組織中高表達(dá)CMAH/Neu5Gc 的動物，大腦中卻不表達(dá)CMAH/Neu5Gc，這表明Neu5Gc 的缺失在人屬出現(xiàn)之前，這有利于保護(hù)人類免于病原體的侵?jǐn)_，只人類保持著與其他物種不同的進(jìn)化差異即Neu5Gc和Neu5Ac 在各組織及其分泌的聚糖?蛋白質(zhì)復(fù)合物中的比例無法調(diào)節(jié)，不能利用豐富的Neu5Gc 作為可靠的自我信號。

2 Neu5Gc的相關(guān)免疫學(xué)效應(yīng)

2.1 天然免疫及選擇 天然抗體主要由B1細(xì)胞分泌，NABS 主要防御傳染性病原體，并參與腫瘤細(xì)胞的消除過程，這對早期預(yù)防腫瘤惡化非常重要。在癌癥、炎癥、感染性患者甚至是健康人體內(nèi)能檢測到抗Neu5Gc的抗體（Abs），且小鼠的B1細(xì)胞也能夠分泌這種抗體［16］，它可以是 IgA、IgM 或IgG 型，占血清Abs 總數(shù)的0.1%~0.2%，在健康人血液中存在特異性抗GM3（Neu5Gc）抗體，這些抗體通過激活補(bǔ)體系統(tǒng)能夠殺傷表達(dá)GM3（Neu5Gc）的腫瘤細(xì)胞，血清中抗GM3（Neu5Gc）抗體水平隨年齡的增加而降低，這表明對神經(jīng)節(jié)苷脂的先天免疫在進(jìn)化上已經(jīng)固定了，也提示其對于腫瘤的免疫監(jiān)測非常重要。

在人類生命進(jìn)程中，一些疾病的發(fā)病風(fēng)險升高除了與人類老化有關(guān)外，還可能是人類在進(jìn)化過程中表觀遺傳學(xué)固有的變化［17］，CMAH 缺失的完全固定是病原體介導(dǎo)的免疫選擇的結(jié)果，如流感嗜血桿菌已經(jīng)適應(yīng)了Neu5Ac 的優(yōu)先利用，從而避免了Neu5Gc在細(xì)菌的細(xì)胞表面表達(dá)，與之相似的還有霍亂弧菌，也通過適應(yīng)Neu5Gc 在人類進(jìn)化中的丟失機(jī)制而進(jìn)化為人類特有的病原體［18-19］，這種適應(yīng)性的選擇壓力可能代表人類對Neu5Gc 異種抗原抗體反應(yīng)；另外平衡多態(tài)性甚至是表達(dá)多態(tài)性可能發(fā)揮更大作用，通過女性生殖道中的抗體檢測精子上的Neu5Gc抗原進(jìn)行性別選擇，雄性CMAH等位基因攜帶Neu5Gc，哺乳動物在直接接觸精子時會產(chǎn)生抗精子抗體，這樣的精子會被雌性子宮內(nèi)的免疫細(xì)胞吞噬［20］；此外災(zāi)變選擇也是一種不能忽略的進(jìn)化機(jī)制，在病毒流行中，合成相應(yīng)碳水化合物抗原的父母群體滅絕，后代攜帶偶然的突變，子代體內(nèi)的天然抗體與碳水化合物抗原結(jié)合消滅病毒，使這些子代免于滅絕，這個過程發(fā)生在古人類合成Neu5Gc抗原時，導(dǎo)致后代缺乏Neu5Gc 并產(chǎn)生相應(yīng)抗體?，F(xiàn)在很少有人會因?yàn)橐馔馔蛔兌ヒ环N常見的碳水化合物抗原，并產(chǎn)生一種天然抗體來對抗這種抗原，這類抗體在流行高毒性病毒事件中防止哺乳動物物種滅絕至關(guān)重要［21］。

2.2 免疫應(yīng)答及逃逸 許多病原體依靠對宿主唾液酸不同的結(jié)合、合成和/或利用方式來逃避宿主的免疫防御，人體腸道黏膜免疫系統(tǒng)對胃腸道共生菌群有一定識別機(jī)制，某些條件下，可將其提呈并刺激淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答，微生物或病原體細(xì)胞表面表達(dá)唾液酸分子，將自己偽裝成自體成分，從而躲避或抑制宿主的免疫應(yīng)答從而達(dá)到與人類共生的目的。人體中唾液酸生物合成酶對Neu5Ac 和Neu5Gc 一視同仁，但體液免疫系統(tǒng)卻能將其區(qū)分，Neu5Gc可以說是一種獨(dú)特的抗原，進(jìn)入人體后它被當(dāng)作外來抗原結(jié)合在宿主細(xì)胞表面［22］，細(xì)胞生化機(jī)制識別其為“自我”，免疫系統(tǒng)識別為“非自我”，所以將其稱為“異種自身抗原”，所以人體內(nèi)Neu5Gc特異性免疫球蛋白（Ig）水平上下波動。Sia 對細(xì)胞排斥和黏附的影響已經(jīng)被廣泛研究，細(xì)胞反應(yīng)性的改變和Sia 配體與互補(bǔ)受體唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素家族（Siglecs）的結(jié)合有關(guān)，由于人類CMAH 基因的缺失引起的Neu5Gc/Neu5Ac 比值的變化則影響其結(jié)合能力的強(qiáng)弱，CD33相關(guān)的Siglecs能與Sia 選擇性結(jié)合，Neu5Gc 的缺失有可能會讓它們與Neu5Ac 結(jié)合；Siglec-9 表達(dá)在人的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞上，與組織上特定的多元配體結(jié)合［23］；Siglec-7 在 β 細(xì)胞上表達(dá)，人類 Siglec-7 的表達(dá)既可以抑制免疫激活又可以保持β 細(xì)胞功能使細(xì)胞存活，是一種新型治療策略［24］?？傊钄嗥渑cSiglecs的相互作用，還需要更多了解特定的Siglec 結(jié)合結(jié)構(gòu)、表達(dá)的內(nèi)容、位置和時間等相關(guān)特性。Neu5Gc在人類免疫系統(tǒng)中的表現(xiàn)可定義為促炎分子［25］，免疫調(diào)節(jié)失調(diào)可導(dǎo)致機(jī)體長期處于炎癥狀態(tài)，傷口轉(zhuǎn)化為無法愈合的慢性潰瘍［26］，人體產(chǎn)生的Neu5Gc特異性抗體能夠識別以唾液酸化糖蛋白或GM3 形式整合到細(xì)胞表面的Neu5Gc 結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)最終生成慢性炎癥，稱為異種唾液酸炎（xeno?sialitis），所以人類細(xì)胞的所有糖基化在接觸到其他動物血清后均可能被Neu5Gc 污染，會導(dǎo)致快速清除機(jī)制或觸發(fā)抗體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。用從人血清中獲得的抗Neu5Gc 抗體培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞后經(jīng)轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)顯示，大多數(shù)差異表達(dá)基因由預(yù)先存在的或抗人T 細(xì)胞球蛋白誘導(dǎo)的抗Neu5Gc 抗體共同激活，但不引起血管炎癥變化［27］。構(gòu)建的CMAH基因缺陷小鼠模型，有許多類人的特征表型，研究其內(nèi)在病理生理后果，可以很好地闡明人體內(nèi)相關(guān)的異常機(jī)制[28］。免疫應(yīng)答假說認(rèn)為GM3（Neu5Gc）在抑制腫瘤免疫應(yīng)答中起著決定性作用，GM3（Neu5Gc）具有降低人和小鼠T 淋巴細(xì)胞CD4 表達(dá)的能力，特別是非活化T 細(xì)胞，從細(xì)胞中去除GM3后，CD4 的表達(dá)即完全恢復(fù)，GM3（Neu5Gc）還可能影響小鼠樹突狀細(xì)胞（DCs）的分化以及脂多糖對DCs成熟的刺激作用。此外，許多致命性致病菌，如人流感病毒、傷寒沙門菌和惡性瘧原蟲，更偏向與Neu5Ac 結(jié)合而不是 Neu5Gc，如惡性瘧原蟲（Pf）與賴氏瘧原蟲（Pr）非常相似，但物種易感性卻很大不同，黑猩猩對Pr 易感，對Pf 不易感，人類則正好相反，這說明人類和黑猩猩的差異進(jìn)化及瘧疾易感性也與Neu5Gc缺失有關(guān)［21］。

3 Neu5Gc與癌癥

Neu5Gc 在非人類Sia 中是獨(dú)一無二的，在人類癌癥免疫中具有重要作用，盡管由于CMAH 的功能喪失，人類不能合成Neu5Gc，但其仍可蓄積到由人細(xì)胞表達(dá)的聚糖中，含Neu5Gc 的糖蛋白可被培養(yǎng)的上皮細(xì)胞吸收，食物中的Neu5Gc 尤其是紅肉和加工的肉制品的攝入被認(rèn)為具有致癌和影響癌癥變化的潛在風(fēng)險，最近提出的一個假設(shè)是基于Neu5Gc和遺傳毒性化合物的聯(lián)合作用，影響腫瘤的發(fā)生進(jìn)程［29］，而抗 Neu5Gc 抗體同樣可以刺激或抑制癌癥進(jìn)展。絕大多數(shù)（幾乎100%）的人類具有與pAECs 結(jié)合的抗 Neu5Gc IgM 和 IgG 抗體，大約 50%的人具有與 pRBC 結(jié)合的抗 Neu5Gc 抗體［30］，人類對Neu5Gc的抗原性并不是來自母系，而是由出生后食用含Neu5Gc 的牛奶后，由細(xì)胞表面常見的共生細(xì)菌所呈現(xiàn)出來的，這種通過抗體和補(bǔ)體介導(dǎo)的異種自身抗原誘導(dǎo)免疫應(yīng)答后引起慢性炎癥，增加了CMAH?/?小鼠形成癌癥的風(fēng)險［31］。體外實(shí)驗(yàn)顯示，從飲食中加入Neu5Gc，最終能在一些上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表面上呈現(xiàn)［32］，而在包括肺癌、肝癌、結(jié)腸癌、腎癌、乳腺癌、皮膚癌、卵巢癌、喉癌和惡性淋巴瘤等多種癌癥病理學(xué)中，Neu5Gc已被報告為潛在抗原（圖2）。

圖2 Neu5Gc的攝入、積累和炎癥的產(chǎn)生及對癌癥的作用Fig.2 Absorption and accumulation of Neu5Gc，with generation of inflammation and their effects on cancer

在癌癥進(jìn)展期間腫瘤細(xì)胞常常能夠產(chǎn)生免疫逃逸機(jī)制，主要通過表達(dá)低免疫原性抗原、抑制免疫細(xì)胞活化或者誘導(dǎo)免疫抑制微環(huán)境等方式，這些途徑中的一些關(guān)鍵步驟可以為癌癥靶向免疫治療提供切入點(diǎn)。與免疫監(jiān)視功能不同，免疫系統(tǒng)的炎癥作用激活后反而會促進(jìn)癌癥進(jìn)展，炎癥還可以通過活性氧引起DNA 損傷，這是腫瘤發(fā)生過程中的致癌促進(jìn)劑，由感染性和非感染性疾病引起的慢性炎癥對于腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是一種重要病因，炎癥不僅在癌變過程中起促進(jìn)作用，在免疫監(jiān)視下生長的腫瘤反過來也會引起炎癥，尤其是髓系細(xì)胞，如中性粒細(xì)胞和單核/巨噬細(xì)胞會促進(jìn)癌癥的浸潤過程，因此，當(dāng)免疫系統(tǒng)進(jìn)行大量的免疫監(jiān)視以消除腫瘤細(xì)胞時，炎癥途徑卻被腫瘤細(xì)胞用來促進(jìn)癌癥的進(jìn)展。腫瘤細(xì)胞表面異常糖基化是一種常見的癌癥特征，其利用某些結(jié)構(gòu)的損失或增益來實(shí)現(xiàn)糖基化重大改變，如截短結(jié)構(gòu)的存在、前驅(qū)體的積累和新結(jié)構(gòu)的合成，典型表現(xiàn)就是增加細(xì)胞表面的唾液酸，這不僅增加了總唾液酸含量，其修飾作用也有明顯變化，與此同時Neu5Gc 在相應(yīng)腫瘤組織中也高表達(dá)，Neu5Gc 能優(yōu)先積累在惡性組織中，在缺氧的條件下，給 CMAH?/?小鼠飲用含 Neu5Gc 的水，與野生型相比基因缺失小鼠對Neu5Gc 的攝入明顯升高。綜上所述，腫瘤微環(huán)境越來越具有免疫抑制作用，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞存活和轉(zhuǎn)移，腫瘤細(xì)胞糖基化通過“自我”樣的方式誘導(dǎo)產(chǎn)生耐受性免疫細(xì)胞表型屏蔽效應(yīng)細(xì)胞，促進(jìn)免疫逃逸，最終導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展［33］。

4 應(yīng)用前景

4.1 腫瘤的免疫診斷 腫瘤的早期診斷是降低癌癥死亡率的關(guān)鍵，而無創(chuàng)分析或微創(chuàng)分析則是臨床診斷最期望達(dá)到的理想狀態(tài)，依賴于尿液或血清中腫瘤標(biāo)志物水平變化來診斷是目前學(xué)者積極探索的方向［34］。由于假陰性或者假陽性較高，傳統(tǒng)癌癥生物標(biāo)記物不能用于癌癥的診斷，所以人們不斷探索新的可靠的體液中可檢測到的其他癌癥生物標(biāo)記物包括糖蛋白和抗異常聚糖抗體檢測，抗異常聚糖抗體是一種保護(hù)性糖蛋白，對體內(nèi)的外源性抗原具有高度的親和力和特異性，最終導(dǎo)致抗原的消除［35-40］。異常唾液酸化主要表現(xiàn)為腫瘤抗原的增加，在健康組織中唾液酸的O-縮醛化可能影響其唾液酸化，在小鼠模型中的異種唾液酸炎在癌癥發(fā)展中具有潛在危險，由于這種外源唾液酸的來源是飲食，所以避免含Neu5Gc 的食物攝入可能降低癌癥風(fēng)險，富含Neu5Gc 的紅肉增加了炎癥誘導(dǎo)癌癥的風(fēng)險，而Neu5Gc 消耗的減少也可能是干擾癌癥進(jìn)展的因素。Neu5Gc經(jīng)代謝吸收進(jìn)入人體內(nèi)，被當(dāng)作抗原來識別，產(chǎn)生Neu5Gc的抗體，當(dāng)含有Neu5Gc的多糖遇到體液循環(huán)中的抗Neu5Gc 抗體時，就會觸發(fā)炎癥反應(yīng)，從而促進(jìn)腫瘤的生長［41］。有研究顯示，在癌癥患者中，產(chǎn)生H-D 抗體的患者發(fā)病率增加，隨著唾液酸成分及其不同功能的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)有一類含有Neu5Gc 末端結(jié)構(gòu)的物質(zhì)是人類某些腫瘤疾病中的一種特異性標(biāo)志物，主要提示H-D抗原存在，含Neu5Gc 的糖基化合物作為人類的一種異體抗原，是一種癌胚抗原，也有稱為Forssman抗原或H-D抗原，因此可考慮將循環(huán)抗Neu5Gc抗體作為一種腫瘤標(biāo)志物來監(jiān)測癌癥患者血清變化情況。與健康組織中的細(xì)胞相比，腫瘤細(xì)胞表面上唾液酸的含量顯著增加，唾液酸化的上調(diào)可能是因?yàn)閿z入的Neu5Gc 優(yōu)先在癌癥組織中積聚。在胎兒、胎糞和某些實(shí)體腫瘤中均可檢測到此抗原，唾液酸聚糖微陣列顯示Neu5Gc 的抗體顯著上調(diào)，這表明這種抗體可能起特定的腫瘤生物標(biāo)志物的作用，如果該表位確實(shí)是相對癌癥特異性的抗原，它可以用作治療的靶點(diǎn)或用于藥物遞送的治療工具。包括GM3 在內(nèi)的含Neu5Gc 的神經(jīng)節(jié)苷脂，最初被描述為 H-D 抗體的表位，GM3（Neu5Gc）是腫瘤聯(lián)合抗原，單克隆抗體能夠結(jié)合多種惡性組織，包括皮膚癌、神經(jīng)外胚層腫瘤、泌尿生殖系統(tǒng)癌癥、非小細(xì)胞肺癌和胃腸道腫瘤等，但目前還沒有嘗試控制患者飲食攝入Neu5Gc的試驗(yàn)。通過分析抗Neu5Gc抗體對不同Neu5Gc 聚糖表位的特異性，將70 多個化學(xué)酶法合成的Neu5Gc和Neu5Ac聚糖微陣列用以分析乳腺癌患者該抗體的結(jié)合特性，確定Neu5Gc 修飾的哪一種聚糖結(jié)構(gòu)能夠被識別。此外還利用含有20 個Neu5Gc 聚糖的靶標(biāo)芯片，進(jìn)一步分析了血清中抗體的結(jié)合特性，并在更多的樣本中進(jìn)行了驗(yàn)證，篩選出其中4 種糖基聚糖作為能區(qū)分正常人和前列腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)腸癌、肺癌等各種癌癥患者的潛在標(biāo)志物，血清中各種類型的總抗Neu5Gc抗體與癌癥風(fēng)險呈正相關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)也提示抗Neu5Gc 抗體作為腫瘤標(biāo)志物的可能性，其中最顯著的一個癌癥相關(guān)表位是Neu5Gc 替代了Neu5Ac［42］?？?Neu5Gc 抗體的分析可以用天然的Neu5Gc 進(jìn)行，將聚糖與聚丙烯酰胺等聚合物偶聯(lián)，并采用ELISA 方法檢測抗體含量，這種便宜簡單的方法可作為篩查工具用于監(jiān)測疾病進(jìn)展或治療反應(yīng)，而對Neu5Gc 抗體水平與腫瘤風(fēng)險和進(jìn)展的相關(guān)性通過數(shù)據(jù)庫分析也是十分必要的。近年來，有諸多學(xué)者對Neu5Gc 及其抗體的定量檢測不斷付諸多種實(shí)踐，在Neu5Gc 和Neu5Ac 電子結(jié)構(gòu)參數(shù)和反應(yīng)活性的研究中有效的區(qū)分僅有一個氧原子之差的這兩種唾液酸結(jié)構(gòu)［43］。NAGAI 等［44］利用親水相互作用色譜-柱后衍生-熒光檢測法測定血樣中的唾液酸，MARTINS 等［45］利用高效液相色譜（HPLC）對Neu5Ac和Neu5Gc進(jìn)行了分離、鑒定和定量，并系統(tǒng)地描述了優(yōu)化后的HPLC 方法，將分布在肺膜上的唾液酸進(jìn)行鑒別、分離和定量。還有學(xué)者建立了一種基于超分子質(zhì)譜（MS）的方法對Neu5Gc 進(jìn)行鑒定和定量，這是一種可靠的無衍生的Neu5Gc 分析方法，識別出Neu5Gc 和Neu5Ac 之間細(xì)微的結(jié)構(gòu)差異［46］。此外還有人開發(fā)了糖隊(duì)列，基于同位素標(biāo)記然后通過反相高效液相色譜聯(lián)用質(zhì)譜分析（RPHPLC-MS）用于特定同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)識別和唾液酸聚糖的定量，而將特異性唾液酸鏈全甲基化用于MALDI-TOF MS 方法，分析蛋白質(zhì)糖基化作用中SSAP衍生化，同時與MALDI-TOF MS聯(lián)用在糖組學(xué)分析中顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，并在治療蛋白的糖基化圖譜和臨床糖鏈生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)方面顯示出一定 的潛 力［47-50］。 GONG 等［51］研制 了 一 種 用 于Neu5Gc可視化檢測的納米顆粒免疫層析試劑盒，利用Neu5Gc 和互補(bǔ)DNA 之間結(jié)合，與DNA 適配體進(jìn)行競爭性反應(yīng)，反應(yīng)快速、靈敏，在Neu5Gc 相關(guān)癌癥診斷方面具有巨大的潛力。除了對Neu5Gc 本身的檢測和定量，各方學(xué)者還對抗Neu5Gc 抗體在異種排斥過程中的作用及如何利用Neu5Gc 結(jié)構(gòu)復(fù)雜性來設(shè)計新的診斷方式以檢測抗Neu5Gc 抗體展開研究［52］。CHENG 等［53］開發(fā)并合成了 3 種唾液酸形式的9-疊氮基類似物，可以在哺乳動物的細(xì)胞表面糖基中代謝，產(chǎn)生可識別含有Neu5Gc 的唾液聚糖抗體，表明唾液酸類似物可用于免疫學(xué)研究。使用聚糖微陣列來分別研究靜脈注射的免疫球蛋白（IVIG）或混合的人類IgA 中的抗Neu5Gc IgGs 和IgAs，與 Neu5Gc-聚糖結(jié)合/Neu5Ac-聚糖結(jié)合的微陣列結(jié)合模式，不同的IVIG 制劑具有高度特異性的抗Neu5Gc IgG 反應(yīng)，這種不同的抗Neu5Gc IgG/IgA序列在個體中可能對人類疾病有不同影響［54-55］。

4.2 腫瘤的免疫治療 近年來在癌癥治療中免疫療法展現(xiàn)了一定優(yōu)勢，其基本原理為誘導(dǎo)或擴(kuò)大宿主對癌細(xì)胞的免疫反應(yīng)，從而區(qū)分癌癥和正常細(xì)胞之間的細(xì)微差別，目前主要有3種常見的免疫療法：靶向細(xì)胞療法、免疫檢查點(diǎn)阻斷（如針對PD-1 或PD-L1 的單克隆抗體進(jìn)行阻斷）和具有治療性的癌癥疫苗，疫苗可刺激腫瘤特異性T 細(xì)胞和腫瘤相關(guān)抗原抗體產(chǎn)生適應(yīng)性免疫應(yīng)答，目前瓶頸在于目標(biāo)抗原的識別非常困難，所以獲得成功的腫瘤疫苗寥寥無幾［56-63］。

碳水化合物免疫原性較差，但其作為治療靶點(diǎn)有巨大潛力，糖鏈廣泛存在于細(xì)胞表面，被抗體和免疫受體識別、保護(hù)或清除。與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞表現(xiàn)出異常的糖基化模式，而腫瘤相關(guān)糖抗原可以通過直接凋亡、Fc-陽性效應(yīng)細(xì)胞或互補(bǔ)作用等方式對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行殺傷［64-65］，腫瘤相關(guān)的糖基化變化產(chǎn)生碳水化合物新抗原，是免疫治療的理想候選靶點(diǎn)，而Sia 作為覆蓋在細(xì)胞表面的多糖，經(jīng)常改變癌細(xì)胞上與癌癥進(jìn)展和/或轉(zhuǎn)移相關(guān)的表達(dá)，特別是Neu5Gc，這種抗原在人類癌癥上積累，產(chǎn)生了一系列癌癥新抗原［66-67］?；诎邢蚩乖牡涂乖浴⒛[瘤異質(zhì)性和某些癌癥中只有少數(shù)新抗原的低突變負(fù)擔(dān)等限制，科學(xué)家希望尋找疫苗的其他潛在抗原，設(shè)計出一種有活性的癌癥疫苗。采用高通量唾液酸多糖微陣列的方法監(jiān)測疫苗效力，結(jié)果顯示免疫反應(yīng)動力學(xué)和疫苗質(zhì)量是直接影響疫苗療效的主要因素［68-70］。此外還有研究者開發(fā)利用以GM3（Neu5Gc）為靶點(diǎn)的疫苗，其主要機(jī)制是造成細(xì)胞質(zhì)膜較大損傷，使其膜完整性喪失，胞內(nèi)容物釋放，促進(jìn)提呈細(xì)胞對某些免疫原分子的識別、活化，在腫瘤部位引起炎癥反應(yīng)，激活和增殖T淋巴細(xì)胞，這個機(jī)制不依賴能量，不需要蛋白質(zhì)重新合成，不受代謝抑制劑的影響［71］。此外，還有研究者通過技術(shù)手段得到一種特定的人源化GM3（Neu5Gc）神經(jīng)節(jié)苷脂抗體14F7hT，驗(yàn)證其對幾個不同器官腫瘤組織的識別能力和潛在的抗腫瘤效應(yīng)，同樣證明GM3（Neu5Gc）可作為腫瘤免疫治療的靶點(diǎn)，而14F7hT也有望成為一種新型抗癌藥物［72］。

5 總結(jié)與展望

蛋白質(zhì)糖基化的改變對疾病的所有階段都有決定性的影響，在惡性轉(zhuǎn)化過程中，糖基化作用與健康組織相比發(fā)生了嚴(yán)重改變。惡性組織中，唾液酸化聚糖在細(xì)胞表面上調(diào)尤其是Neu5Gc 的增加，是異常糖基化的一個關(guān)鍵變化，表明這些抗體可能作為特定的腫瘤生物標(biāo)志物發(fā)揮作用，如果這種表位確實(shí)是一種相對于癌癥的特異性抗原，它有望成為靶點(diǎn)和藥物傳遞的治療工具。在功能上，癌癥相關(guān)的高唾液酸修飾直接影響腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境的相互作用，人體中Neu5Gc 是通過食物來源（特別是紅肉）代謝進(jìn)入組織的，自嬰兒期接觸含有Neu5Gc的奶制品導(dǎo)致產(chǎn)生抗Neu5Gc 抗體開始，這一過程持續(xù)存在于所有正常個體中，抗原抗體的免疫反應(yīng)會產(chǎn)生慢性炎癥，進(jìn)而誘導(dǎo)癌癥的發(fā)生和發(fā)展。這種錯綜復(fù)雜的相互作用為激活Neu5Gc 相關(guān)的致癌途徑提供了分子基礎(chǔ)，也提供了相關(guān)糖基化表位的重要來源，癌癥特異性的蛋白糖基化改變所創(chuàng)造的特征分子可能被用來靶向腫瘤細(xì)胞，或者在腫瘤部位分泌或脫落到體液中然后作為非侵入性生物標(biāo)志物。聚糖在不同的組織中具有多種作用，含有Neu5Gc的聚糖也可能是治療的靶點(diǎn)，抗聚糖抗體的水平與疾病預(yù)后、生存率和監(jiān)測疾病復(fù)發(fā)相關(guān)［73］，那么抗Neu5Gc 抗體和/或Neu5Gc 組織負(fù)荷能否預(yù)測癌癥的產(chǎn)生風(fēng)險，降低Neu5Gc 負(fù)荷能否降低患癌風(fēng)險，由紅肉的攝入、異種唾液酸炎的產(chǎn)生和癌癥風(fēng)險之間的聯(lián)系可知，減少Neu5Gc 的攝取或抑制其合成相關(guān)聚糖能夠減少異種唾液酸炎的發(fā)生以及加強(qiáng)對癌癥的預(yù)防，考慮到對人類疾病預(yù)防和治療的潛在影響，Neu5Gc及其相互作用需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)化研究。許多關(guān)于人類Sia 生物學(xué)的問題仍然沒有得到探索或報道，希望這些研究能夠進(jìn)一步突出唾液酸的重要性并促進(jìn)治療學(xué)的進(jìn)一步研究，因此糖生物學(xué)領(lǐng)域應(yīng)繼續(xù)朝著糖基化在癌癥生物學(xué)、疾病的進(jìn)展過程中的分子機(jī)制及其發(fā)揮的相關(guān)功能方面進(jìn)行深入研究。