胰島素樣生長因子結合蛋白7 在人類惡性腫瘤中的研究進展

【摘要】 IGFBPs是一組同源蛋白質，是胰島素樣生長因子（insulin like growth factor， IGF）軸中重要成員之一。IGFBP7作為IGFBPs家族的一員，廣泛表達于不同組織來源的腫瘤細胞中。IGFBP7與其他結合蛋白一樣，它能與胰島素樣生長因子（IGFs）相結合，攜帶、轉運IGF，延長IGF的半衰期，調控IGF的生物活性；更為重要的是，它與胰島素結合力較高，與腫瘤轉移密切相關。

【關鍵詞】 胰島素樣生長因子結合蛋白7； 胰島素樣生長因子結合蛋白超家族； 腫瘤

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隨著對腫瘤病理機理的深入研究，人們越來越多地認識到細胞因子在腫瘤的發生發展中具有重要作用。胰島素樣生長因子系統（IGFs）及其結合蛋白與腫瘤的關系是近年研究的熱點，動物及細胞實驗也證明IGFs是促腫瘤生長因子。IGFBP7屬于胰島素樣生長因子結合蛋白（insulin like growth factor binding protein， IGFBPs）家族成員，越來越多生物學功能研究結果表明，其在多種類型的組織細胞的生長、發育、衰老、凋亡、癌變等病理生理過程中起重要作用。本文就IGFBP7近年來的研究進展及其與人類惡性腫瘤的關系作一綜述。

1 IGFBP7的發現及命名

IGFBP7最初是在腦脊膜瘤中差異表達而被克隆出來，隨后由于它在靜止的人乳腺上皮細胞中大量表達，被再次通過差異顯示的方法分離出來^［1，2］。1996年Oh等用實驗證明這種蛋白質能夠與胰島素樣生長因子（IGFs）相結合^［3］，此特性類似于胰島素樣生長因子結合蛋白。隨后的結構研究發現，這種蛋白質與胰島素樣生長因子結合蛋白有45%～65%的同源性。充分的證據證明，這種蛋白質是胰島素樣生長因子結合蛋白超家族中的一名新成員，故被命名為胰島素樣生長因子結合蛋白7（IGFBP7）^［3］。因其不同的來源和功能又有不同的名字：腦膜瘤相關cDNA25，血管調節素，腫瘤黏附因子，前列環素刺激因子，T1A12（cDNA克隆名稱）等^{［1，4~7］}。提示這個基因可能參與眾多生理和病理過程。

2 IGFBP7的合成與分布

IGFBP7是一種分泌蛋白，主要在肝臟中合成，在人體內多種組織、器官中都可檢測到其表達，其中肝臟、脾臟、腎臟、睪丸、卵巢中的含量較高^［8］。與正常的組織相比，在對應的腫瘤組織中IGFBP7的含量明顯降低^［9］。

3 IGFBP7的功能

IGFBP7是一個與腫瘤、糖尿病都相關的重要分子，目前關于其生物學功能主要有2個：一是它具有依賴IGFs的功能，IGFBP7在血管中參與運輸IGFs，延長IGFs的半衰期，調控IGFs的清除率，調控IGF與IGF受體的結合，從而間接和直接地調控IGF生物活性；其次，IGFBP7還具有不依賴IGFs的活性的功能，它是一種典型的腫瘤生長抑制因子。1999年，Sprenger把重組的人IGFBP7基因分別加入到人骨肉瘤細胞、前列腺癌細胞培養基中，發現能夠抑制腫瘤的生長，促進腫瘤細胞的凋亡^{［10，11］}。這種腫瘤抑制可能與其基因所在的CpG島的高度甲基化有關。另外，最近的研究表明，IGFBP7除了與IGF結合外，還是一種重要的胰島素結合因子^［12］，它與胰島素以高親和力相結合，這個特點是不同于IGFBP1-6的個性之一。IGFBP7通過與胰島素相結合從而阻斷胰島素與其受體間的結合，阻止后者自身磷酸化及其他后續反應的發生，從而參與糖代謝功能的紊亂和2型糖尿病的發生過程。

4 IGFBP7在腫瘤中的研究

4.1 消化系統腫瘤 葉飛等^［13］從人類正常結腸細胞株和8個結腸癌細胞株中提取總RNA，利用RT-PCR檢測IGFBP7在結腸癌細胞株中的mRNA表達水平。結論是IGFBP7mRNA在結腸癌細胞株中表達低調，甲基化機制參與IGFBP 7mRNA的表達調控，5-aza-2\"-dc可誘導體外細胞系。趙丹瑜等^［14］利用PCR法和甲基特異性PCR檢測IGFBP7mRNA和DNA在各細胞株中的表達，結論是IGFBP7mRNA在胃癌細胞株中低表達或不表達，其表達下調與其CpG島甲基化有關。Ma等^［15］利用Western blot等方法研究人類大腸癌細胞RKO和CW2時得出結論，IGFBP7抑制大腸癌細胞的生長，并通過p53和pRb通路使癌細胞產生衰老樣變化。Mauri等^［16］利用免疫組化技術和Western blot等方法研究胰腺癌時，發現IGFBP7在胰腺癌細胞中表達明顯，并與小血管關系密切，而在正常胰腺組織中僅在朗格漢斯細胞和小腺管細胞中表達。

4.2 肺癌 Chen等^［17］對138例肺癌組織和20例正常肺組織進行免疫組化分析，證實了IGFBP-rPl在正常組織中高表達，而在癌組織中低表達。通過PCR產物測序以及裸鼠體內實驗發現其機制可能是其抑制腫瘤的生長速度，并增加凋亡細胞的數目以及活化caspase-3的表達水平有關，可見IGFBP-rPl在人類肺癌中通過下調DNA甲基化起到腫瘤抑制的作用。

4.3 前列腺癌 Sprenger等^［10］發現IGFBP7可以誘導惡變的人前列腺上皮細胞凋亡，抑制其在軟瓊脂上的生長。Mutaguchi等^［18］對前列腺癌組織轉染實驗研究雜交實驗，首次研究表明了IGFBP7滅活CpG基因的甲基化是抑制腫瘤活性誘導前列腺癌凋亡的方式。Tennant等^［19］利用Western Immunoblots檢測到IGFBP7表達在良性前列腺上皮細胞的細胞質和細胞核中癌細胞也有部分染色，但明顯低于該觀察良性上皮性細胞，從而得出IGFBP7高表達抑制前列腺癌。

4.4 乳腺癌 不同的研究組運用不同的樣本，得出的結論也不一致。Burger等^［7］通過免疫組化發現IGFBP7在乳腺癌組織表達要較正常乳腺組織下調。Wilson等^［20］利用Northern blot等一系列方法研究乳腺癌MCF-7細胞株時發現，IGFBP-rPl對MCF-7細胞可通過類似于細胞衰老的機制使其凋亡。Seth等^［21］發現IGFBP7在侵襲性乳腺癌組織中表達下調。Bieche等^［22］通過定量PCR法卻發現IGFBP7在惡性程度更高的炎癥性乳腺癌中的表達水平要高于惡性程度相對較低的非炎癥性乳腺癌。

4.5 血液系統腫瘤 How等^［23］利用Western immunoblot發現在淋巴母細胞性白血病患者的腦脊液中IGFBP7表達上調。滿孝蕊等^［24］應用PCR法檢測168例急性白血病患兒骨髓細胞中IGFBP7mRNA的表達水平，并與同期30例非白血病患兒作對照，結論為IGFBP7基因可能參與兒童急性粒細胞性白血病的發生和發展，并有望成為新的治療靶點。

4.6 神經系統腫瘤 Pen等^［25］利用Western blot和PCR等實驗方法研究膠質母細胞瘤，將正常血管內皮細胞培養于膠質瘤細胞系U87的條件培養基中，結果顯示正常血管內皮細胞由原來的低表達而進入高表達IGFBP7，這種機制是TGF-B1通過ALK5感受器和信號傳導銜接蛋白Smad-2和Smad-1/2介導到的。Jiang等^［26］得出IGFBP7在介導膠質瘤細胞的生長和遷移中是通過調節AKT和激活ERKl/2。

4.7 其他腫瘤 Wajapeyee等^［27］進行了基因組范圍的RNA干擾篩選，發現BRAFV600E在原代細胞中的表達可導致IGFBP7的合成與分泌。后者通過自/旁分泌通路抑制BRAF-MEK-ERK信號傳導，從而誘導衰老與凋亡。人體皮膚中痣和黑色素瘤樣本的免疫組織化學分析表明，IGFBP7表達的缺失是黑色素瘤發生的關鍵步驟。Mohr等^［28］利用激光捕獲顯微切割技術及PCR定量研究惡性間皮瘤細胞時發現，包括IGFBP7編碼基因在內的其余8種編碼基因在間皮瘤細胞中均為高表達。因此，認為這些方法克服了固有組織的異質性的局限性，可用于全面診斷和治療惡性胸膜間皮瘤。

IGFBP7作為一種新發現的細胞因子，從被發現并正式命名不到短短數十年，對其功能的研究取得了重大進展。但在惡性腫瘤中的意義及與一些基因的相關性，能否作為腫瘤的獨立預后指標，都有待于進一步研究。相信隨著人類基因組的完成和表觀遺傳學方面新技術的出現，在不久的將來對IGFBP7的分子作用機理以及IGFBP7與人類惡性腫瘤的研究必將取得更大的成就。

參 考 文 獻

［1］ Murphy M， Pykett M J， Harnish P， et al. Identification and characterization of genes differentially expressed in meningiomas［J］. Cell Growth Differ，1993，4(9):715-722.

［2］ Swisshelm K， Ryan K， Tsuchiya K， et al. Enhanced expression of an insulin growth factor-like binding protein(mac25) in senescent human mammary epithelial cells and induced expression with retinoic acid［J］. Proc Natl Acad Sci USA，1995，92(10):4472-4476.

［3］ Oh Y， Nagalla SR. Synthesis and characterization of insulin like growth factor binding protein (IGFBP)-7［J］. J Biol Chem，1996，271(48):30322-30325.

［4］ Akaogi K， Okabe Y， Sato J， et al. Specific accumulation of tumor-derived adhesion factor in tumor blood vessels and in capillary tube-like structures of cultured vascular endothelial cells［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 1996，93(16):8384-8389.

［5］ Lahm H， Suardet L， Laurent PL， et al. Growth regulation and CO stimulation of human colorectal cancer cell lines by insulin-like growth factor Ⅰ， Ⅱ and transforming growth factor alpha［J］. Br J Cancer，1992，65(3):341-346.

［6］ Yamauchi T， Umeda F， Masakado M， et al. Purification and molecular cloning of prostacyclin-stimulating factor from serum-free conditioned medium of human diploid fibroblast cells［J］. Biochem J，1994，303(2):591-598.

［7］ Burger AM， Zhang X， Hua Li， et al. Down-regulation of T1A12/mac25， a novel insulin-like growth factor binding protein related gene， is associated with disease progression in breast carcinomas［J］. Oncogene，1998，16(19):2459-2467.

［8］ Degeorges A， Wang F， Frierson HF Jr， et al. Distribution of IGFBP-rP1 in normal human tissues［J］. J Histochem Cytochem，2000，48(6):747-754.

［9］ Oh Y. New Concepts for Roles of IGFBPs in Regulation of Cancer Cell Growth［J］. Endocrine，1997，7(1):111-113.

［10］ Sprenger C C， Damon S E. Insulin-like Growth Factor Binding Protein-related Protein 1(IGFBP-rP1) is a Potential Tumor Suppressor Protein for Prostate Cancer［J］. Cancer Res，1999，59(10):2370-2375.

［11］ Haugk K L， Wilson H M. Insulin-like Growth Factor(IGF) Binding Protein-related Protein-1: an autocrine/paracrine factor that inhibits skeletal myoblast differentiation but permits proliferation in response to IGF［J］. Endocrinology，2000，141(1):100-110.

［12］ Dover skog M， Tally M. Constitutive secretion of an endogenous insulin-like peptide binding protein with high affinity for insulin in spodoptera frugiperda(Sf9) cell cultures［J］. Biochem Biophys Res Commun，1999，265(3):674-679.

［13］ 葉飛，來茂德.IGFBP-7在結直腸癌中的表達以及表達機制研究［D］.浙江大學，2005.

［14］ 趙丹瑜，李霞，鐘捷，等.胰島素樣生長因子結合蛋白7基因在胃癌細胞中的表達及甲基化調控［J］.上海交通大學學報(醫學版)，2009，29(9):1062-1065.

［15］ Ma Y， Lu B， Ruan W， et al. Tumor suppressor gene insulin-like growth factor binding protein-related protein 1(IGFBP-rP1) induces senescence-like growth arrest in eolorectal cancer cells［J］. Experimental and Molecular Pathology，2008，85(2):141-145.

［16］ Mauri P， Scarpa A， Chiara Nascimbeni A， et al. Identification of proteins released by pancreatic cancer cells by multidimensional protein identification technology: a strategy for identification of novel Cancer markers［J］. Faseb，2005，10(4):1125-1127.

［17］ Chert Y， Pacyna-Gengelbach M， Ye F， et al. Insulin-1ike growth factor binding protein-related protein 1(IGFBP-rP1) has potential tumour-suppressive activity in human lung cancer［J］. J Pathol，2007，21l(4):431-438.

［18］ Mutaguchi K， Yasumoto H， Mita K， et al. Restoration of insulin-like growth factor binding protein-related protein 1 has a tumor-suppressive activity through induction of apoptosis in human prostate Cancer［J］. Cancer Res，2003，63(22):7717-7723.

［19］ Tennant MK， Vessella RL， Sprenger CC， et al. Insulin-1ike growth factor binding protein-related protein l(IGFBP-rP1/mac25) is reduced in human prostate cancer and is inversely related to tumor volume and proliferation index in Lucap 23，12 xenografts［J］. Prostate，2003，56(2):115-122.

［20］ Wilson HM， Birnbaum RS， Poot M， et al. Insulin-like growth factor binding protein， related protein 1 inhibits proliferation of MCF， 7 breast cancer cells via a senescence-like mechanism［J］. Cell Growth Differ，2002，13(5):205-213.

［21］ Seth A， Kitching R， Landberg G， et al. Gene expression profiling of ductal carcinomas in situ and invasive breast tumors［J］. Anticancer Res，2003，23:2043-2051.

［22］ Bieche I， Lerebours F， Tozlu S， et al. Molecular profling of inflammatory breast cancer: identification of a poor-prognosis gene expression signature［J］. Clin Cancer Res，2004，10(20):6789-6795.

［23］ How H K， Yeoh A， Quah T C， et al. Insulin-like growth factor binding proteins(IGFBPs) and IGFBP-related protein 1-levels in cerebrospinal fluid of children with acute lymphoblastic leukemia［J］. J Clin Endocrinology Metabolism，1999，84(4):1283-1287.

［24］ 滿孝蕊，胡紹燕，岑建，等.胰島素樣生長因子結合蛋白相關蛋白1基因在兒童急性白血病中的表達及臨床意義［J］.腫瘤，2010，30(1):53-56.

［25］ Pen A， Moreno MJ， Durocher Y， et al. Glioblastoma-secreted factors induce IGFBP7 and angiogenesis by modulating Smad-2-dependent TGF-β signaling［J］. Oncogene，2008，27(54):6834-6884.

［26］ Jiang W， Xiang C， Cazacu S， et al. Insulin-like growth factor binding protein 7 mediates glioma cell growth and migration［J］. Plasia，2008，10(12):1342-1355.

［27］ Wajapeyee N， Serra RW， Zhu X， et al. Oneogenic BRAF induces senescence and apoptosis through pathways mediated by the secreted protein IGFBP7［J］. Cell，2008，132(3):363-374.

［28］ Mohr S， BoRin MC， Lannes B， et al. Mierodissection， mRNA amplification and microarray: a study of pleural mesothelial and m alignant mesothelioma cells［J］. Biochimie，2004，86(1):13-19.

（收稿日期：2011-10-31）

（本文編輯：王宇）