分泌性磷蛋白1在肺癌所致惡性胸腔積液中的作用

張鶴宋勇

惡性胸腔積液(malignant pleural effusion，MPE)，又稱癌性胸膜炎，系惡性腫瘤的胸膜轉移或胸膜起源的惡性腫瘤所致的胸腔積液，是晚期癌癥常見并發癥，其中以肺癌(lung cancer)多見。患者一旦出現MPE就意味著病變已失去手術治療的可能性，且MPE增長迅速，嚴重影響患者的呼吸循環功能及生活質量，并造成患者生存期十分有限。因此對MPE進行有效的治療，對于患者生活質量的改善，生存期的延長均具有重要意義。然而現有的MPE治療手段有限，且療效及安全性不佳。因此尋找安全、有效的MPE治療方法是目前亟待解決的問題之一［1-3］。有證據表明分泌性磷蛋白-1(secreted phosphoprotein-1，SPP-1)在肺癌所致的MPE中起著重要的作用，因此有效阻斷SPP1參與MPE的病理過程可能成為未來MPE治療的靶點。現就近年來有關SPP1在肺癌所致MPE中的作用做一綜述。

一、SPP1簡介

SPP1又稱骨橋蛋白(osteopontin，OPN)，是一種富含精氨酸－甘氨酸－天冬氨酸序列(RGD結構域)的分泌性磷酸化糖蛋白，相對分子量約為325×103，該蛋白最初作為細胞外基質蛋白，是由Herring從骨基質中分離出的［4-5］。它不但在骨組織的礦化與重建、動脈硬化、抗感染、免疫調節、缺血－再灌注損傷中發揮重要作用，而且與腫瘤的發生、發展及轉移等過程緊密相關。人類SPP1基因定位于染色體4q13，由7個外顯子和6個內含子構成，人體內破骨細胞、巨噬細胞、T細胞、上皮細胞、內皮細胞以及血管平滑肌細胞等多種細胞均可分泌該蛋白［6］。越來越多的證據支持SPP1的表達同腫瘤的發生和轉移密切相關，如在胃癌、食管癌、神經膠質瘤、乳腺癌等多種瘤組織中均可檢測到SPP1的高表達［6-9］。因此這種具有分泌特性的蛋白產物有望成為血清學候選標志物及藥物作用靶點。

二、SPP1在肺癌所致MPE中的作用

MPE是肺癌晚期常見的重要病理改變，在我國每年約672萬新發生的胸腔積液患者中，其中約75%為肺癌所致。雖然MPE的流行病學日臻完善，但治療手段仍有限，闡明其發病機制實為拯救該類患者唯一捷徑。資料顯示SPP1與多種腫瘤的發生、轉移緊密相關，并廣泛參與MPE的多種病理過程，其具體作用如下:

1．SPP1抑制細胞凋亡:在癌變的小鼠模型轉錄調控途徑研究中發現，伴有SPP1參與的表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)信號通路激活，可導致腫瘤細胞生長［10］。在對芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor，AHR)研究中亦證實SPP1的表達上調可明顯增強肺癌細胞的生長和遷移［11］。進一步研究發現在實驗性MPE小鼠模型中，腫瘤來源的SPP1能抑制腫瘤細胞的凋亡，進而促進腫瘤的發生;而機體自身來源的SPP1無此功能［12］。最近發現通過慢病毒介導的shRNA削弱SPP1可誘導人類肺癌細胞的自噬，再次印證了該蛋白可通過抑制腫瘤細胞凋亡促進腫瘤生長與進展［13］。另有研究發現SPP1對細胞存活的影響與NF-kB的核轉位有關［14］。

2．SPP1增加血管滲透性:Cui等［15］研究發現間皮細胞與內皮細胞可通過SPP1誘導血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達，進而增加胸膜腔血管滲透性，并提高MPE相關腫瘤來源的蛋白質活性。而在進一步的小鼠真皮層滲透試驗中已證實，SPP1誘導的血管滲漏不被靶向VEGF的抑制劑所阻斷，其滲漏面積較單一注射SPP1或VEGF抑制劑均增大，這說SPP1同時具有非VEGF依賴性的促血管滲透作用［12］。

3．SPP1參與腫瘤相關性炎癥:腫瘤相關性炎癥是腫瘤發生與發展過程中不可缺失的組分［16］。許多研究均證實巨噬細胞是該類型炎癥之關鍵，其具有致癌性［17-18］。SPP1可促進巨噬細胞向腫瘤累及的胸膜處遷移或抑制其凋亡，從而發生實驗性小鼠MPE中巨噬細胞聚集現象，同時SPP1含量與MPE中多種炎癥介質水平相關，如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白介素6(interleukin-6，IL-6)、基質金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase，MMP-2)等［12］。

4．SPP1促進腫瘤胸腔內播散:細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的侵襲為腫瘤細胞轉移創造了必要條件，SPP1廣泛參與了ECM的侵襲［19］。研究發現在體外試驗中SPP1能促進非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)細胞對ECM的侵襲，此作用可被SPP1抗體阻斷［20］。MPE研究中分別給予野生型小鼠(SPP1+/+)、SPP1基因缺陷型小鼠(SPP1-/-)胸腔內注射穩定轉染有抗SPP1-shRNA的LLC細胞。2周后檢測發現，無論空白對照組或隨機試驗組，小鼠胸腔內典型腫瘤數目均較試驗組明顯增多，且接受同一試驗條件處置后野生型小鼠胸腔內腫瘤數目較基因缺陷型小鼠明顯增多［12］。該試驗表明SPP1可促進腫瘤胸膜內轉移。

綜上所述，SPP1無論何種來源(自身來源或腫瘤來源)均可促進MPE發生、發展。結合希臘研究者在實驗性肺腺癌MPE小鼠模型中的研究發現，我們將SPP1在MPE形成中的作用總結如下［12］:①腫瘤來源和機體自身來源的SPP1以協同作用方式促進胸腔積液量增加及胸腔內腫瘤播散;②SPP1具有直接、非VEGF依賴性血管高滲透性作用;③機體自身來源的SPP1可促進巨噬細胞遷移至腫瘤累及胸膜處，并促進腫瘤血管形成;腫瘤來源的SPP1在體內試驗中可減少腫瘤細胞凋亡;④兩種不同來源的SPP1對MPE中TNF、MMP-2、IL-6等炎癥介質影響各異;⑤SPP1可激活肺腺癌細胞中NF-kB信號通路。總之，SPP1廣泛參與MPE中多種病理過程，為肺癌所致MPE的重要因素。有效阻斷SPP1參與的病理過程可能成為未來治療MPE的關鍵。輝瑞公司最近的臨床前期研究已證實，SPP1的單克隆抗體-AOM1作為單一藥物或聯合卡鉑均能顯著抑制荷瘤小鼠肺部腫瘤的生長，這進一步支持了SPP1在腫瘤的轉移和發展中的關鍵作用［21］。相信在不久的將來，隨著對SPP1的深入研究，MPE的治療手段將得到極大改善。

1 Burgers JA，Kunst PW，Koolen MG，et al．Pleural drainage and pleurodesis:implementation of guidelines in four hospitals［J］．Eur Respir J，2008，32(5):1321-1327．

2 Kalomenidis I．Beyond talc pleurodesis:do we really need new methods? ［J］Respirology，2011，6(7):1020-1022．

3 Van Meter ME，McKee KY，Kohlwes RJ．Efficacy and safety of tunneled pleural catheters in adults with malignant pleural effusions:a systematic review［J］．J Gen Intern Med，2011，26:70-76．

4 Oldberg A，Franzen A，Heinegard D．Cloning and sequence analysis of rat bone sialoprotein(osteopontin)cDNA reveals an Arg-Gly-Asp cell-binding sequence［J］．Proc Natl Acad Sci USA，1986，83(23):8819-8823．

5 Heinegard D，Hultenby K，Oldberg A，et al．Macromolecules in bone matrix［J］．Connect Tissue Res，1989，21(1-4):3-11．

6 Saitoh Y，Kuratsu J，Takeshima H，et al．Expression of osteopontin in human glioma．Its correlation with the malignancy［J］．Lab Invest，1995，72(1):55-63．

7 Ue T，Yokozaki H，Kitadai Y，et al．Coexpression of osteopontin and CD44v9 in gastric cancer［J］．Int J Cancer，1998，79(2):127-132．

8 Casson AG，Wilson SM，McCart JA，et al．Ras mutation and expression of the ras regulated genes osteopontin and cathepsinL in human esophageal cancer［J］．Int J Cancer，1997，72(5):739-745．

9 Gillesp ie MT，Thomas RJ，Pu ZY，et al．Calcitonin recep tors，bone sialoprotein and osteopontin are expressed in primary breast cancers［J］．Int J Cancer，1997，73(6):812-815．

10 Bauer AK，Fostel J，Degraff LMet al．Transcriptomic analysis of pathways regulated by toll-like receptor 4 in a murine model of chronic pulmonary inflammation and carcinogenesis［J］．Mol Cancer，2009，19(8):107．

11 Chuang CY，Chang H，Lin P，et al．Up-regulation of osteopontin expression by aryl hydrocarbon receptor via both ligand-dependent and ligand-independent pathways in lung cancer［J］．Gene，2012，492(1):262-299．

12 Psallidas I，Stathopoulos GT，Maniatis NA，et al．Secreted phosphoprotein －1 directly provokes vascular leakage to foster malignant pleural effusion［J］．Oncogene，2012(in press)．

13 Chang SH，Minai-Tehrani A，Shin JY，et al．Beclin1-induced autophagy abrogates radioresistance of lung cancer cells by suppressing osteopontin［J］．J Radiat Res，2012(in press)．

14 Scatena M，Almeida M，Chaisson ML，et al．NF-kappaB mediates alphavbeta3 integrin-induced endothelial cell survival［J］．J Cell Biol，1998，141(4):1083-1093．

15 Cui R，Takahashi F，Ohashi R，et al．Osteopontin is involved in the formation of malignant pleural effusion in lung cancer［J］．Lung Cancer，2009，63(3):368-374．

16 Aggarwal BB，Shishodia S，Sandur SK，et al．Inflammation and cancer:how hot is the link? ［J］．Biochem Pharmacol，2006，72(11):1605-1621．

17 Pollard JW．Tumour-educated macrophages promote tumour progression and metastasis［J］．Nat Rev Cancer，2004，4(1):71-78．

18 Condeelis J，Pollard JW．Macrophages:obligate partners for tumor cell migration，invasion，and metastasis［J］．Cell，2006，124(2):263-266．

19 Valastyan S，Weinberg RA．Tumor metastasis:molecular insights and evolving paradigms［J］．Cell，2011，147(2):275-292．

20 Hu Z，Lin D，et al．Overexpression of osteopontin is associated with more aggressive phenotypes in human non-small cell lung cancer［J］．Cancer Res，2005，11(13):4646-4652．

21 Shojaei F，Scott N，Kang K，et al．Osteopontin induces growth of metastatic tumors in a preclinical model of non-small lung cancer［J］．J Exp Clin Cancer Res，2012，31:26．