葉家享 劉志輝

腫瘤微環(huán)境是近年來腫瘤領域研究的熱點之一，是指由腫瘤細胞及其相鄰不同類型的多種非腫瘤細胞共同構建而成的局部微環(huán)境，其中非腫瘤細胞包括成纖維細胞、免疫細胞、內皮細胞、周皮細胞及其他間質細胞［1］。如果從腫瘤微環(huán)境角度認識惡性腫瘤疾病，腫瘤實質上是一個高度自治（脫離正常的全身性整體調控）且組織嚴密（局部細胞間聯(lián)系增強）的系統(tǒng)整體。腫瘤微環(huán)境為腫瘤細胞及非腫瘤細胞間的病態(tài)聯(lián)系提供了良好土壤，使腫瘤細胞不受調控地增殖并進展［1］。然而，腫瘤細胞要與其他非腫瘤細胞發(fā)生聯(lián)系，首先要接受非腫瘤細胞所釋放出來的信號分子，并將這些細胞信號分子引起的外刺激轉變成可以傳遞的細胞內信號。鈣池操縱鈣離子內流（store-operated Ca2+entry，SOCE）是一種胞外-胞內信號傳導的獨特方式，由細胞外信號分子如受體激活物表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）引起的Ca2+內流，從根本上反映了胞外-胞內的鈣信號傳導，并調控細胞內外Ca2+的動態(tài)平衡，廣泛參與并調控機體的細胞活動［2］。異常的鈣信號傳導也參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展進程［3］。本文對SOCE在惡性腫瘤中的研究進展作一綜述，以期探索抵抗惡性腫瘤侵襲與轉移的有效治療策略。

1 SOCE通道的基本特征

細胞內的Ca2+主要儲存于細胞內的鈣庫（內質網(wǎng)和線粒體內），而細胞質內的Ca2+濃度很低。當細胞內鈣耗竭，胞外的Ca2+就從SOCE通道內流?；|相互作用蛋白分子1（stromal interaction molecule 1，STIM1）與鈣釋放激活鈣通道蛋白1（calcium releaseactivated calcium channel protein 1，CRACM1/Orai1）是調控SOCE通道的關鍵性功能蛋白。STIM1是單次跨膜蛋白，主要分布在內質網(wǎng)上，作為細胞內Ca2+濃度的感受器，可調控Ca2+穩(wěn)態(tài)。STIM1的N-端序列包含兩個位于內質網(wǎng)內的EF手性結構和SAM結構域。EF結構可結合Ca2+，從而感受細胞內鈣池Ca2+濃度的細微變化。C-端序列包含有活化功能的結構域SOAR，該結構域能與Orai蛋白直接偶聯(lián)。Orai1為四次跨膜蛋白，可由靜息狀態(tài)的四聚體激活轉變?yōu)榱垠w，組成Ca2+內流的活化通道，調節(jié)胞外Ca2+的內流；其C-、N-末端均位于細胞質內，其中C-末端形成螺旋結構，主要輔助Orai1與STIM蛋白結合；N-末端主要分布于鈣調蛋白的結合區(qū)域，參與Orai通道失活的調控［4-5］。

當內質網(wǎng)鈣池的Ca2+濃度下降到一定程度時，STIM1蛋白的EF手性結構與Ca2+分離，SAM結構域調控STIM1蛋白從靜息狀態(tài)下的二聚體形式變成低聚狀態(tài)，并重新分布于近胞膜處。同時SOAR區(qū)域結合包膜上的Orai蛋白，此時Orai蛋白從靜息狀態(tài)下的四聚體轉變?yōu)榱垠w，形成鈣釋放激活鈣通道，從而引起SOCE通道開放。當內質網(wǎng)鈣池內的Ca2+獲得充分補充后，EF結構重新結合Ca2+，STIM1蛋白很快從內質網(wǎng)與細胞膜的偶聯(lián)結合中分離出來，從而導致Orai蛋白失活，SOCE通道也隨之關閉［4-5］。

2 SOCE與細胞內鈣信號傳導

細胞外液游離的Ca2+濃度一般為1～2 mmol/L，而胞漿內Ca2+的濃度為10～100 nmol/L，當與受體偶聯(lián)的細胞膜鈣通道開放時，胞外Ca2+順著高達百萬倍的濃度差快速地進入胞漿內，細胞內Ca2+濃度迅速上升，然后通過細胞內鈣池的鈣重攝取及胞膜上的ATP-鈣泵（ATP-Ca2+Pump）排出胞外，以主動耗能的方式逐漸降低胞內Ca2+濃度直至到達基線水平，整個過程稱為細胞鈣反應或細胞鈣信號傳導。Ca2+是細胞外至胞內進行信號傳導的第二信使，無論是在興奮細胞還是非興奮性細胞中均扮演著不可或缺的角色，因此SOCE介導的鈣信號傳導在腫瘤生理、病理過程中起著關鍵作用，比如SOCE參與惡性腫瘤細胞增殖、凋亡、血管生成、侵襲及轉移等惡性行為［3］。

3 SOCE與上皮間充質轉化

侵襲與轉移往往是惡性腫瘤治療失敗的主要原因，而腫瘤細胞的上皮間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是導致腫瘤細胞發(fā)生侵襲與轉移的潛在機制。腫瘤鱗狀上皮細胞的極性保持與緊密的細胞連接分別依賴于細胞肌動蛋白骨架與細胞黏附分子（如E-cadherin）的表達，腫瘤微環(huán)境中的非腫瘤細胞分泌的EGF、轉化生長因子-β（transforming growth factor beta，TGF-β）及纖維母細胞生長因子等可刺激腫瘤細胞發(fā)生EMT，主要分子事件包括細胞肌動蛋白骨架轉化成波形蛋白、E-cadherin表達下調并轉化為N-cadherin等，從而使上皮來源的腫瘤細胞失去細胞極性及與基底膜的連接，同時解除腫瘤細胞間原有的緊密連接，從而激發(fā)腫瘤細胞遷移、侵襲的潛能［6］。

生長因子可通過各種機制促進腫瘤細胞發(fā)生EMT，但是主要機制是依賴鈣信號發(fā)揮效應。鈣信號通過增強間質細胞基因的表達以及細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的退化，從而在EMT中扮演重要的角色［7］。比如STIM1依賴的Ca2+內流可促進波形蛋白及間質標記蛋白Snai1的轉化［8-10］，而沉默STIM1可抑制E-cadherin向N-cadherin轉化［11］。在結直腸癌細胞中，ZHANG等［12］發(fā)現(xiàn)異常高表達的STIM1蛋白可促進SOCE，從而致使結直腸癌細胞EMT發(fā)生。SCHAAR 等［13］也報道 TGF-β可增加SOCE，從而促進乳腺癌細胞EMT，而沉默STIM1則反之。關于ECM的退化，SOCE提供了鈣信號的振幅，從而引起ECM退化，進而導致癌細胞EMT發(fā)生。導致ECM退化的另外一個蛋白是Ca2+依賴的肽鏈內切酶基質金屬蛋白酶，基質金屬蛋白酶可降低細胞之間黏附分子的聯(lián)系，從而有利于癌細胞EMT的發(fā)生［14］。此外，癌細胞偽足的形成也有利于癌細胞EMT的發(fā)生，而鈣信號在細胞偽足及侵襲性偽足形成中也起了關鍵作用。如，當使用SOCE抑制劑或沉默STIM1以及Orai1蛋白時，偽足的形成被抑制，進而抑制癌細胞的EMT［15］。

4 SOCE與腫瘤血管生成

腫瘤侵襲和轉移與腫瘤新生血管的病理生成密切相關［16］。失去正常調控的腫瘤血管不僅為腫瘤增殖提供源源不斷的營養(yǎng)物質及氧氣，也為局部侵襲的腫瘤細胞提供了一個可以利用循環(huán)系統(tǒng)轉移到遠處器官的重要突破口，從而使腫瘤細胞不受調控地增殖并進展。從腫瘤微環(huán)境角度看，異常的腫瘤血管形成主要是腫瘤細胞通過分泌大量的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）到局部微環(huán)境中招募血管內皮細胞及血管間質細胞的結果。但是值得注意的是，這個過程并不單純是腫瘤細胞的行為，微環(huán)境中的血管內皮細胞及血管間質細胞等其他非腫瘤細胞也積極參與其中［17］。

VEGF等因子通過增加鈣信號傳導誘導血管生成信號轉換，從而刺激內皮細胞發(fā)生增殖、黏附、遷移及小管形成［17-18］。SOCE同時也是內皮細胞Ca2+內流的最主要方式，沉默內皮細胞的STIM1和Orai1蛋白能減弱SOCE，從而抑制VEGF激活的鈣信號，然后抑制內皮細胞增殖［7，19］。在乳腺癌研究中發(fā)現(xiàn)，沉默STIM1與Orail均可明顯抑制小鼠腫瘤血管生成［20］。SOCE還能通過調控腫瘤細胞中的VEGF分泌進而影響內皮細胞增殖。CHEN等［21］通過沉默宮頸癌細胞中的STIM1抑制VEGF分泌，從而減少腫瘤新生血管形成。YE等［22-23］發(fā)現(xiàn)，EB病毒可促進SOCE，重塑鈣信號，刺激鼻咽癌細胞產(chǎn)生并分泌VEGF，從而促進鼻咽癌細胞的腫瘤新生血管形成，而阻斷EB病毒促進的SOCE可抑制鼻咽癌細胞的腫瘤新生血管形成。此外，越來越多的證據(jù)表明內皮祖細胞能促進腫瘤新生血管形成，從而加快腫瘤增殖、侵襲及轉移，而SOCE對內皮祖細胞增殖、運動及管狀形成至關重要［24］。還有研究發(fā)現(xiàn)，在透明細胞癌分離的內皮祖細胞中STIM1和Orai1表達上調，從而增加內皮祖細胞SOCE，促進內皮祖細胞增殖及新生血管形成［25］。

目前，關于鈣信號傳導增加的情況，研究表明腫瘤血管生成主要與以下信號通路有關：⑴ERK1/2信號通路。ERK1/2磷酸化級聯(lián)反應代表比較普遍的信號轉導通路，VEGF通過此信號通路刺激內皮細胞增殖、遷移，并促進血管的自穩(wěn)態(tài)［26］。已有研究證實，在內皮細胞中VEGF需要鈣信號激活ERK1/2信號通路［27］，而ERK1/2信號通路的Ca2+募集主要是通過內質網(wǎng)鈣庫Ca2+釋放和胞外Ca2+內流維持［17］。⑵PI3K/Akt信號通路。在內皮細胞中VEGF可能通過增加鈣信號轉導激活PI3K/Akt信號通路，進而影響血管生成［28］。⑶鈣調磷酸酶和細胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤放大STIM1依賴的鈣信號，可促進NFAT信號激活［29］。Orai1蛋白介導的SOCE活化鈣調磷酸酶，可選擇性地激活NFAT，導致內皮細胞的 NFAT發(fā)生核轉位［30-32］。此外，VEGF誘導的內皮鈣信號也需要募集Ca2+敏感轉錄因子NFAT，從而調控內皮細胞增殖、遷移及新生血管形成［26］。⑷非經(jīng)典的Wnt/Ca2+信號通路。在早期，非經(jīng)典的Wnt/Ca2+信號通路在細胞增殖、遷移、極性改變及細胞命運決定等方面起著關鍵作用。而Wnt/Ca2+信號通路可誘導NFAT依賴的基因表達，從而保護內皮細胞免遭凋亡［33］。

5 SOCE與腫瘤侵襲及遷移

SOCE在多種惡性腫瘤侵襲轉移過程中扮演著重要的角色，尤其表現(xiàn)在鼻咽癌、乳腺癌、宮頸癌、結直腸癌、甲狀腺癌等惡性腫瘤中。在鼻咽癌中，通過沉默SOCE關鍵通道蛋白Orai1阻斷SOCE，可降低鼻咽癌細胞的局部遷移及體內的血管翻出能力［34］，阻斷SOCE還可以抑制鼻咽癌細胞的血管侵襲及遠處器官的轉移定植［35］。此外，通過沉默SOCE通道另外一個關鍵蛋白STIM1阻斷EB病毒所重塑的胞內鈣信號，可抑制EGF誘導的鼻咽癌細胞EMT，從而有效抑制鼻咽癌細胞侵襲轉移行為［11］。在乳腺癌中，以RNA干擾技術敲低乳腺癌細胞中的Orai1和STIM1蛋白可以抑制SOCE激活，有效抑制乳腺癌細胞遷移；且SOCE可能通過調控小GTP酶活性發(fā)揮調控作用［20］。CHEN等［21］在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn)EGF可促進宮頸癌細胞STIM1與Orai1蛋白聚集，從而刺激細胞增加SOCE，誘導黏著斑激酶及脯氨酸酪氨酸激酶磷酸化，同時細胞內高濃度的Ca2+可激活鈣依賴的鈣蛋白酶Calpain活性，從而提高宮頸癌細胞的遷移能力；而干擾STIM1表達則反之，會抑制EGF而促進宮頸癌細胞遷移能力。對于結直腸癌，GUI等［36］發(fā)現(xiàn)結直腸癌組織高表達Orai1蛋白，且高表達的Orai1與結直腸癌浸潤深度、淋巴結轉移密切相關，生存期也更短。ZHANG等［12］也報道了類似結果，即STIM1在結直腸癌患者癌組織中高表達，且在淋巴轉移陽性的癌組織中表達水平更高，高表達STIM1患者預后也更差。還有研究報道，結直腸癌患者高表達STIM1蛋白，且通過增加環(huán)氧化酶2表達和前列腺素2的產(chǎn)生促進結直腸癌細胞遷移［37］。在人濾泡性甲狀腺癌中，沉默STIM1可減弱甲狀腺癌細胞侵襲與增殖，并恢復促甲狀腺激素受體、甲狀腺特異蛋白表達，增加碘的攝取，從而增強腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，顯著降低甲狀腺癌斑馬魚模型的生長［38］。

6 SOCE與腫瘤免疫

SOCE與細胞免疫及免疫治療也密切相關。STIM1和Orai1介導的SOCE被認為是淋巴細胞Ca2+內流的主要機制［39］，主要參與T細胞增殖、T細胞受體誘發(fā)的轉錄等［40-42］。由STIM和Orai蛋白基因突變引起的SOCE缺失會導致巨噬細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞、NK細胞、T細胞、B細胞等免疫細胞功能失調，進而導致免疫缺陷［43-44］。FESKE等［45］發(fā)現(xiàn)Orai1基因發(fā)生突變可導致T細胞的SOCE功能失調，而野生型Orai1蛋白的表達則能恢復患者T細胞的SOCE功能。細胞毒性淋巴細胞（cytotoxic lymphocytes，CTLs）在抗腫瘤免疫治療中也起到關鍵作用，有研究發(fā)現(xiàn)CTLs的STIM1蛋白缺陷將難以控制體內移植瘤的生長［46］。

7 靶向于SOCE的抗腫瘤治療

越來越多的研究表明，阻斷SOCE可能抑制腫瘤細胞增殖、遷移等惡性行為，因此靶向作用于SOCE的阻滯劑也有望成為新的抗腫瘤藥物。目前已有研究使用SOCE阻滯劑治療腫瘤并取得一定療效，但藥物相關毒副反應等問題仍需進一步明確。SKF96365是其中一種SOCE阻滯劑。ZHANG等［47］通過體外細胞實驗和構建裸鼠移植瘤模型證實了SKF96365不僅具有抑制鼻咽癌細胞增殖、促進細胞凋亡作用，還可抑制鼻咽癌細胞侵襲遷移及血管生成。SCHAAR等［13］研究發(fā)現(xiàn)SKF96365可有效減少SOCE，從而抑制TGF-β誘導的乳腺癌細胞EMT及遷移行為。CHEN等［21］利用SKF96365也可減緩裸鼠移植瘤的生長及血管生成。在肝癌中，YANG等［48］發(fā)現(xiàn)在肝癌組織中STIM1高表達，且高轉移肝癌細胞株STIM1表達更高，而干擾該細胞株的STIM1表達或用SKF96365阻滯SOCE，調控黏著斑翻轉，能明顯抑制肝癌細胞的遷移、侵襲等惡性行為。ZHU等［49］在食管鱗狀細胞癌裸鼠移植瘤模型中也發(fā)現(xiàn)，通過向裸鼠腹腔注射SKF96365能抑制Orai1蛋白活性，顯著抑制裸鼠移植瘤生長及血管生成等惡性行為。在前列腺癌細胞中SKF96365也顯示了抗腫瘤效應，當使用SKF96365時細胞中的STIM1表達降低，并誘導癌細胞發(fā)生自噬，從而抑制癌細胞增殖［50］。

類似于SKF96365，2-氨基乙酯二苯基硼酸（2-aminoethoxy-diphenyl borate，2-APB）是另一種小分子的SOCE阻滯劑。YE等［22］研究發(fā)現(xiàn)2-APB可抑制鼻咽癌裸鼠移植瘤生長及腫瘤血管生成。HU等［51］報道，在乳腺癌細胞中TGF-β可上調STIM1和Orai1蛋白表達，促進乳腺癌細胞EMT，用2-APB抑制SOCE時可逆轉乳腺癌細胞EMT，從而抑制細胞遷移、侵襲。還有研究顯示，同時利用2-APB和SKF96365阻斷SOCE能有效抑制乳腺癌細胞遷移及遠處轉移［20］。因此認為，聯(lián)合治療模式可能進一步抑制腫瘤的惡性行為，值得進一步深入研究。還有一種新型的SOCE阻滯劑為RP4010。已有研究顯示RP4010在食管癌中具有抗腫瘤作用，可將細胞周期阻滯在G0/G1期并抑制細胞增殖，同時也能抑制食管癌裸鼠移植瘤生長［52］。

8 小結

SOCE與腫瘤細胞遷移、侵襲、EMT、腫瘤血管生成及腫瘤免疫密切相關，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用，調控SOCE通道相關關鍵蛋白能影響腫瘤的惡性行為，但是具體作用機制仍需進一步明確。目前大多研究在體外細胞及裸鼠實驗層面探索和發(fā)掘靶向作用于SOCE的抗腫瘤藥物，但是用于臨床試驗的SOCE阻滯劑以及SOCE與腫瘤免疫的研究仍較少，因此今后仍需繼續(xù)深入挖掘SOCE與腫瘤免疫的作用機制，并探索將SO CE阻滯劑應用于臨床的策略。