Serpin B家族在消化系統腫瘤中的研究進展

劉燕華

(海門市中醫院 消化內科，江蘇 南通 226100)

·綜述·

Serpin B家族在消化系統腫瘤中的研究進展

劉燕華

(海門市中醫院 消化內科，江蘇 南通 226100)

Serpin B家族在腫瘤的發生發展中發揮著重要作用。近年來隨著社會環境及人類生活方式的改變，消化系統腫瘤的發病率呈逐年上升趨勢，目前在消化系統腫瘤中研究較多的Serpin B家族成員主要包括Serpin B1、Serpin B3、Serpin B4和Serpin B5，本文就這幾個家族成員在消化系統腫瘤中所發揮的作用進行綜述。

消化系統腫瘤；Serpin B

絲氨酸蛋白酶抑制劑(serine proteinase inhibitor， Serpin)超家族是迄今為止發現的最大的蛋白酶抑制劑家族，該家族參與調控機體的許多生理和病理過程，比如血液凝固、纖維蛋白溶解、細胞凋亡、炎癥、補體激活和細胞遷移[1]。目前為止，Serpin超家族有400多個成員，分為16個不同的亞族(A-P)，前9類(A-I)在人類中表達，其中B亞族(Serpin B family) 是人類Serpin中最大的一個成員[1]。Serpin B有2種作用方式，一種是在細胞內，通過自殺式底物機制抑制絲氨酸蛋白酶而發揮作用；另外一種則是分泌到細胞外發揮作用，包括Serpin B2、B3、B4、B5、B10[1]。Serpin B家族中很多成員都與腫瘤的發生發展密切相關[2]，目前在消化系統腫瘤中研究較多的是Serpin B1、Serpin B3、Serpin B4、Serpin B5，下面我們就這幾個成員在消化系統常見腫瘤中的作用做一概述。

1 Serpin B家族的結構和生物學特性

1.1 Serpin B1 Serpin B1是單核細胞來源的蛋白質，相對分子質量在45000 左右，主要定位于細胞質[1]。Rees 等[3]在大鼠肺損傷模型中檢測了Serpin B1的生物學功能，發現重組的Serpin B1能夠阻斷與中性粒細胞彈性蛋白酶相關的出血及上皮通透性改變。在乳倉鼠腎細胞(Baby Hamster Syrian Kidney)中，Serpin B1能夠促進細胞凋亡、DNA降解和L-DNAse II形成[4]。因此，Serpin B1可以根據誘導模式促進或延遲細胞凋亡。此外，Serpin B1能夠抑制中性粒細胞彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶3的活性，而這些蛋白酶能夠活化基質金屬蛋白酶(如MMP-2、MMP-9)，從而促進腫瘤細胞的侵襲[2]。

1.2 Serpin B3、Serpin B4 鱗狀細胞癌抗原(squamous cell carcinoma antigen， SCCA)是絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的成員，定位于染色體18q21.3，由兩個幾乎相同的基因SCCA1和SCCA2編碼，SCCA1、SCCA2又分別稱為Serpin B3和Serpin B4[5]。盡管Serpin B3和Serpin B4高度同源，但是它們的反應位點環(RSL)序列不同，所以抑制的蛋白酶類型不同，Serpin B3抑制半胱氨酸蛋白酶如組織蛋白酶K、L、S和V，具有抗細胞調亡、促進細胞增殖和遷移作用，與腫瘤的發生發展及侵襲遷移密切相關；Serpin B4抑制糜蛋白酶樣絲氨酸蛋白酶如組織蛋白酶G和肥大細胞糜酶[5]，通過 p38 MAPK 信號通路抑制腫瘤細胞凋亡[1]。Serpin B3和Serpin B4高表達于宮頸癌、肺癌、食管癌和頭頸部腫瘤等鱗狀細胞癌，可以作為診斷這些腫瘤的一個標記物[5]。

1.3 Serpin B5 Serpin B5又稱maspin(mammary Serpin，maspin)，定位于染色體18q21.3，相對分子質量為42 000，主要定位于細胞質，也可定位于細胞核或細胞膜，Serpin B5的功能與它的定位密切相關，當它定位在細胞核時能夠抑制組蛋白去乙酰化酶的作用，使Bax從胞質被轉運到線粒體，促進細胞凋亡，Serpin B5還可以易位到線粒體，激活caspases，啟動線粒體凋亡途徑[6]。Serpin B5啟動子區域存在p53、AP-1、Ets等轉錄因子的結合位點，p53 能結合到該位點來激活Serpin B5 啟動子，控制其mRNA的轉錄，但也有人認為胞漿中Serpin B5的表達不受 p53影響[7]。Serpin B5可阻斷血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和成纖維細胞因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)誘導的內皮細胞遷移，抑制腫瘤的新生血管形成。Serpin B5能夠抑制 JNK 激酶及其下游AP-1轉錄活性物來減少Rac1和Cdc42的活性，從而抑制腫瘤細胞運動，還可通過整合素調節MMP-2的表達，抑制腫瘤轉移[8]。Serpin B5一直以來是被作為一個抑癌基因存在的，但也有研究表明它在部分腫瘤中的表達水平是上調的，能夠促進腫瘤的發生發展。

2 Serpin B在消化系統腫瘤的作用

2.1 食管癌 食管癌是常見的消化道腫瘤，在各種腫瘤中發病率位居第 8 位、病死率第5位，我國是世界上食管癌高發地區之一，食管癌早期癥狀不明顯，一般發現時均已中晚期，因此對高危人群篩檢是一種經濟高效的好方法，而生物學標志物則成為早期篩查重要的參考指標。郭濤等[9]發現在食管癌組織中Serpin B3蛋白表達陽性，而對應的癌旁組織中不表達，且Serpin B3蛋白在高分化組中的表達明顯高于中、低分化組，表明Serpin B3與腫瘤的進展相關，對判斷食管癌患者預后具有重要價值。另有研究發現食管癌患者的外周血和組織中的Serpin B4表達是一致的，在癌癥組表達率最高(82%)，其次是不典型增生組(60%)，最后是基底細胞增生組(48%)，這表明Serpin B4的表達隨著食管癌的發生發展而升高，故監測Serpin B4的水平有助于發現早期食管癌[10-11]。Cai等[12]發現在人食管癌細胞中轉染Serpin B5后能夠抑制表皮生長因子(EGF)誘導的上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，改變細胞生長特性，抑制腫瘤細胞的生長；轉染了Serpin B5的人食管癌細胞的缺氧誘導因子1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)的表達是下降的，HIF-1α低表達會抑制腫瘤細胞的能量代謝和腫瘤血管生成，遏制腫瘤生長。Wang等[13]采用免疫組織化學方法發現在食管癌中Serpin B5染色強度及陽性率均高于正常食管組織，其在低分化及淋巴結轉移的食管癌組織中以細胞質表達為主，預后分析發現高表達Serpin B5的食管癌患者5年生存率升高，且當核表達為主時患者5年生存率高于細胞質表達。在食管癌的發生發展過程中當 Serpin B5的亞細胞定位不同時其發揮的生物學功能也不同。目前尚無文獻報道Serpin B1和食管癌的關系。

2.2 胃癌 胃癌是高發的惡性腫瘤之一，全世界每年大概有150萬新發病例，其病死率居腫瘤死亡的第2位。早期發現胃癌并給予治療是目前降低胃癌病死率的唯一措施。有文獻報道Serpin B5在正常胃黏膜、胃癌、腺瘤、腸化組織中的表達情況，發現其水平依次升高，表明在癌前病變中Serpin B5表達水平升高，但隨著其惡變形成后其水平卻反而開始下調[14]。而Lee等[15]也發現Serpin B5和P53在胃癌中的表達陽性率分別為71.7%和56.6%的，但Serpin B5表達強度和腫瘤組織學分級，浸潤深度，轉移和TNM分期呈負相關；Serpin B5表達水平與p53表達呈負相關，其表達可能受P53信號通路的調節，并且有趣的是具有核和細胞質Serpin B5表達的患者比僅具有細胞質表達的患者存活時間更長。后來有學者通過酵母雙雜交篩選和微陣列分析，發現FBXO32和KHDRBS3是Serpin B5的相互作用蛋白，Serpin B5可能是通過和這兩個分子相互作用而促進胃癌形成的[16]。這些研究結果似乎相互矛盾，但也可能與Serpin B5的亞細胞定位密切相關，Serpin B5經歷一個不同階段的生物學功能可能不同，比如在癌前病變或低分化癌中表達水平升高，而在浸潤性和轉移性癌中則下降，提示Serpin B5在胃癌中的不同調控可能是一個動態過程。Serpin B1在胃腺癌組織中的陽性表達率明顯高于對應癌旁組織，其表達強度和細胞分化呈負相關，在胃癌細胞株中轉染Serpin B1-siRNA抑制Serpin B1的表達，通過劃痕試驗及Transwell試驗發現轉染組胃癌細胞株遷移及侵襲能力被顯著抑制，48小時后再檢測細胞中MMP-2、MMP-9、細胞間黏附分子1(ICAM-1)、金屬蛋白酶抑制因子1(TIMP-1) m RNA和蛋白的表達及活性，發現MMP-2、MMP-9、ICAM-1m RNA和蛋白水平和活性顯著降低，而TIMP-1 m RNA和蛋白的水平及活性顯著升高，提示Serpin B1可能是通過上調MMP-2、MMP-9、ICAM-1的表達和抑制TIMP-1的表達促進胃癌的發生發展[17]，但其在胃癌中的致病機制有待于更深一步研究。Serpin B3、Serpin B4和胃癌的發生是否有關系尚無研究證實。

2.3 大腸癌 大腸癌是常見的消化道腫瘤之一，目前以手術為主的綜合治療能夠取得較好的療效，但患者的5年生存率仍小于65%。因此，探尋與大腸癌發生和發展相關的分子標志物具有重要意義。盧波等[18]通過免疫組織化學檢測發現Serpin B5在正常大腸黏膜、腺瘤、大腸癌中的表達水平逐漸下調，其表達陽性率與腫瘤大小，腫瘤分期、浸潤深度、分化程度、淋巴結轉移呈負相關，提示Serpin B5可能成為評判結腸癌患者預后的一個分子標記物。進一步研究發現Serpin B5與P53表達也呈負相關，說明其表達可能受P53調節。陳洪生等[19]研究發現Serpin B5在無轉移的大腸癌中表達水平高于有肝轉移的，因此，Serpin B5的表達情況對判斷大腸癌惡性程度具有重要價值。在大腸癌中 Serpin B5的表達與 Dukes分期呈正相關，與尿激酶型纖溶酶元激活劑(UPA)、MMP-9的表達呈負相關，已有研究表明UPA能夠激活MMP，開啟細胞外基質降解過程，而Serpin B5 能夠特異抑制 UPA，說明Serpin B5可能是通過下調MMP-9的表達抑制大腸癌的發生發展的[20]。在大腸癌中，Serpin B5與5-氟尿嘧啶治療敏感性、腫瘤分化程度和微衛星灶穩定性密切相關[21]。5-氟尿嘧啶為主輔助化療的患者中，Serpin B5胞核定位陽性的患者比陰性患者預后差，說明Serpin B5核高表達時促進了腫瘤的發展[22-23]。但也有學者得出相反的結論，發現Serpin B5表達水平在正常黏膜、腺瘤、大腸癌中逐漸升高，低表達的Serpin B5和大腸癌肝轉移密切相關，其可能是通過降解細胞外基質蛋白提高腫瘤細胞遷移能力而發揮作用的[24]。

2.4 肝癌 原發性肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC 簡稱肝癌)是常見的惡性腫瘤之一，肝癌的診治研究雖取得了一定進展，但其總體療效差，仍是世界性的難題。Cui等[25]研究發現Serpin B1在HCC中的表達低于癌旁組織，其高表達提示HCC患者預后好。隨后在肝癌細胞株中敲低Serpin B1的表達，通過細胞劃痕及Transwell試驗發現肝癌細胞株的遷移及侵襲能力升高，48小時后發現MMP-2的表達及活性是上調的，因此，Serpin B1可能是通過介導MMPs活化對腫瘤的侵襲遷移進行調控的。王汀等[26]發現Serpin B1在HCC中是高表達的，與HCC的轉移呈負相關，是HCC患者術后無瘤生存時間和總生存時間的獨立預后因素，可能是監測肝癌術后轉移復發的分子標記物。上述2篇文獻結論相反，由于迄今為止國內外對于Serpin B1與HCC的研究尚少，無法進一步再從其他研究中證實，可能是由于研究樣本量相對較少，這還需進一步擴大樣本量繼續檢測Serpin B1在HCC中的表達及其作用機制。在正常肝組織中檢測不到Serpin B3、Serpin B4的表達，它們在慢性肝病發展為HCC的過程中表達逐漸增加[27]，Serpin B3被認為是HIF-2α的特異性靶點，在缺氧狀態下，HIF-2α介導氧化還原機制調控Serpin B3的轉錄，合成和釋放，促進HCC的發生發展[28]。Serpin B5在HCC中表達下調，并且與腫瘤的分化程度及肝內轉移具有相關性，與Caspase-3的表達呈正相關， Caspase-3是細胞凋亡信號轉導過程中一個重要的成員，當Serpin B5下調時引起Caspase-3活性降低，細胞凋亡被抑制，導致HCC發生發展[29]。

2.5 胰腺癌 胰腺癌惡性程度高、預后差，5年生存率僅為3%～5%。胰腺癌起病隱匿，早期無癥狀，進展迅速，患者就診時已是晚期，失去可手術機會，病死率極高。因此，早期診斷和治療胰腺癌是當今研究的熱點。有研究利用組織芯片技術與免疫組織化學方法檢測Serpin B5蛋白在胰腺癌組織中的表達情況，發現在胰腺癌組織中Serpin B5 高表達，以細胞質表達為主，部分在胞核表達，而在慢性胰腺炎及相應的癌旁組織中呈低表達或無表達[30]，因此，Serpin B5 可能成為診斷胰腺癌的參考指標之一，但關于其可能的作用機制的研究未有文獻報道。而Serpin B1、Serpin B3、Serpin B4在胰腺癌中的表達尚無研究報道。

2.6 膽管癌 膽管癌是指來源于膽管上皮細胞的惡性腫瘤，近年來，膽管癌的發病率呈現上升趨勢。膽管癌沒有典型的臨床表現，診斷困難，90%患者發現時已經處于進展期或者晚期，失去手術治療機會，病死率高。膽管癌是一個多基因參與調節的過程，病因尚不明確，相信其治療的突破最終也要從基因層面上來解決。Serpin B5在膽管癌組織中的表達水平明顯升高，在正常膽管組織中不表達，有趣的是，在陽性表達的膽管癌組織中，Serpin B5表達的強弱與腫瘤的大小及侵襲深度呈負相關，延遲膽管癌的進展，與患者術后生存時間呈正相關，SerpinB5可能通過影響Bax/BCL-2 調亡途徑影響膽管癌發生發展的[31]。如果能夠研究出Serpin B5與膽管癌侵襲相關的具體分子機制并進行早期干預，對提高膽管癌治療效果及改善預后具有重要價值。其余的Serpin B家族成員尚無在膽管癌中報道。

3 結語

綜上所述，Serpin B1、Serpin B3、Serpin B4、Serpin B5參與了多種消化道腫瘤的發生發展，與腫瘤的生長、侵襲、轉移等過程密切相關。雖然目前僅研究了一種或少數幾種Serpin B家族成員與消化道腫瘤的關系，但Serpin B的生理功能具有多樣性，隨著Serpin B家族成員在消化道腫瘤中的進一步深入研究，其有望成為監測消化系統腫瘤發生發展的分子標志物，為治療消化道腫瘤提供新的靶點。

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劉燕華，Email: tutuyanhua@163.com

R735

A

1004-583X(2017)07-0633-04

10.3969/j.issn.1004-583X.2017.07.022

2017-01-12 編輯:張衛國