熱休克蛋白70在腫瘤射頻消融治療中的作用

何澤玲，曹建彪

熱休克蛋白（heat shock protein,HSP）是一類廣泛存在于原核細胞和真核細胞中高度保守的蛋白質。機體在受到物理、化學或生物因素作用下可激活HSP基因，上調HSP的表達水平。HSP按其相對分子質量不同可分為7個家族：HSPH（HSP110）、HSPC（HSP90）、HSPA（HSP70）、DNAJ（HSP40）、HSPB（small HSP）、HSPD/E（HSP60/HSP10）及CCT（TriC）[1]。其中，HSP70作為HSP家族中最重要最保守的一族，與腫瘤的發生、發展關系密切。近年來，射頻消融術（radiofrequency ablation,RFA）作為腫瘤治療的革命性手段一直處于微創領域的前沿。研究表明HSP70表達水平與RFA治療腫瘤的療效、預后具有高度相關性[2]。本文就HSP70相關基礎研究及其在腫瘤RFA治療前后的作用進行綜述。

1 HSP70概述

1.1 HSP70結構 HSP70結構復雜，其編碼的基因在原核生物與真核生物中同源性達40%～60%。不同來源的真核生物，其基因序列同源性差異甚微，是生物物種進化中一段高度保守的氨基酸序列。人類HSP70家族部分相關基因定位于第1、5、6、9、14及21號染色體上。HSP70的一級結構可分為3個結構域：近氨基端的ATP結合區，氨基酸序列高度保守，具有ATP酶活性；中心的多肽結合區，可修復受損蛋白，結合新生肽鏈；近羧基端結構域，功能尚未明確，可能影響HSP70 mRNA翻譯水平，從而影響HSP70多肽蛋白的合成與功能[3]。

1.2 HSP70與腫瘤 HSP70家族擁有眾多成員，廣泛分布于細胞內不同部位。其中人類HSP70家族至少包括13種同源蛋白，分別命名為HSPA1A、HSPA1B、HSPA1L、HSPA2、HSPA5、HSPA6、HSPA7、HSPA8、HSPA9、HSPA12A、HSPA12B、HSPA13、HSPA14等 亞 型[1]。 人 類HSP70按其在細胞內存在部位主要分為誘導型、結構型、內質網型、線粒體型4類。其中，誘導型HSP70（HSPA1A），在正常細胞中不表達或低水平表達，但應激狀態下在細胞核和細胞漿內表達水平可急劇增高，其生理功能主要是參與蛋白質折疊，促進細胞凋亡。HSPA1A還可能與腫瘤的發生關系密切，據報道其參與并激活NK細胞從而發揮抗腫瘤及減少腫瘤細胞擴散的作用[4-5]。內質網型HSP70（HSPA5），主要分布于細胞內質網腔內，在正常細胞中僅有少量表達，其作用是參與新生蛋白的轉位、折疊、裝配過程。結構型HSP70（HSPA8），是細胞內的結構性蛋白，分布于細胞的胞核與胞質內，在應激狀態下其表達水平可明顯增加。線粒體型HSP70（HSPA9），主要位于細胞線粒體內，在正常細胞中微量表達，具有引導蛋白質合成、折疊及移位的作用。

HSP70家族亞型生物學特性復雜，功能多樣。研究發現與腫瘤疾病相關的HSP70亞型有：①HSPA1B，免疫組織化學顯示HSPA1B在多種腫瘤及其轉移灶中均有異常表達，如乳腺癌、膀胱癌、腎細胞癌[6-8]。另外，它可能與遺傳性肥胖和心血管疾病之間存在某種潛在關聯性[9-10]。②HSPA2，在正常生理條件下存在于細胞質中，受冷、熱及炎癥等刺激后可轉移到細胞核或核仁中，以保護腫瘤細胞核仁和中心體的完整性[11]，與肺癌、肝癌、胰腺癌等疾病的發生和發展密切相關[12-14]。③HSPA6（HSP70B′），僅作用于壓力細胞中，其與HSPA1A在人類結腸癌早期細胞保護中起協同作用[15]。④HSPA12A，它的表達對消化道腫瘤可能有診斷價值。據文獻報道，HSPA12A的變異是胃癌的保護因素，即穩定細胞膜結構，維持正常生理功能[16]。但研究者發現在肝癌患者中，與HSPA12A表達水平低的患者相比，表達水平較高的患者生存期較短，具體機制不詳[17]。⑤HSPA13，是一種含有氨基端而缺乏羧基端蛋白結合域的微粒體蛋白。遺傳學分析表明HSPA13是胃癌的敏感候選基因[18-19]，通過與各種蛋白結合參與腫瘤的增殖分化并抑制凋亡誘導配體介導的細胞凋亡程序。⑥HSPA14，是一種很好的Th1極化佐劑[20]，有助于抗腫瘤免疫反應，如HSPA14可與樹突狀細胞（dendritic cells,DCs）表面的Toll樣受體4直接結合，激活MAPK和NF-κB通路，上調CD40、CD80、CD86表達，促進TNF-α、IL-1β、IL-12p70的生成[21]。上述表明，HSP70家族亞型對腫瘤的發生、發展、增殖分化、侵襲轉移及免疫細胞的激活均具有重要意義。

2 HSP70在RFA治療腫瘤中的作用

RFA是在醫學影像技術的引導下對腫瘤靶向定位，采用交流電摩擦加熱，當局部溫度達到60 ℃及以上時導致細胞凝固性壞死的一種治療方法，該方法具有微創、安全、簡便和易于多次施行的特點。RFA可在瘤體細胞與血管上皮細胞局部引起組織凝固，從而形成反應帶阻斷腫瘤血供或阻止腫瘤轉移。此外，RFA治療的熱效應還可促進機體應激反應，促進HSP70表達水平升高，刺激機體免疫細胞參與應激性反應，達到抑制腫瘤增殖、轉移的目的。

2.1 RFA治療對HSP70的影響 正常生理情況下，HSP70在人體處于低表達或無表達狀態，當發生炎癥或腫瘤時，相關組織或血清中均有異常表達[22-26]。有資料顯示肝細胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）患者在進行RFA治療前，腫瘤細胞及其鄰癌組織HSP70呈異常表達，且HSP70異常表達程度與腫瘤大小、惡性程度、血管浸潤、淋巴結轉移相關[27-28]，這可能與HSP70通過某種機制增強了腫瘤細胞的抗凋亡能力有關[29]，如阻止線粒體細胞色素C的釋放，下調procaspase-9活性或抑制凋亡體形成，也可能是與抑制c-Jun氨基末端激酶磷酸化過程有關[30-31]，但仍須進一步研究證實。

目前多數研究證實，RFA治療腫瘤后相關組織細胞及血清中HSP70水平較治療前均有顯著增加[32-34]。不同學者的結果不一致，Schueller等[35]研究證實：HCC患者在治療前后腫瘤細胞核內HSP70均無表達，腫瘤細胞質和細胞膜上有10%HSP70的表達，而經過RFA治療后腫瘤細胞質和細胞膜HSP70表達水平上升為80%。Bhardwaj等[36]對25處不同位置的肝臟腫瘤進行RFA治療，分析其治療后不同時段（0、4、24 、48 h及2周后）腫瘤周圍組織的HSP70表達水平。結果顯示：RFA術后4 h腫瘤周圍組織中HSP70逐漸升高，24 h達到峰值。而且，與正常肝組織比較，距離腫瘤組織越近、周圍血管直徑越大的腫瘤周圍組織，其HSP70升高越快，表達水平越高。Hinz等[37]對結腸癌肝轉移患者采用肝臟切除術和RFA治療后的血清HSP70進行比較研究發現，HSP70僅在RFA治療后有一過性顯著升高，而肝臟切除術后患者與治療前比較血清HSP70表達水平無明顯變化，且HSP70表達水平與腫瘤凝固壞死程度之間沒有相關性。Teng等[38]使用Medline（1991—2010）對抗腫瘤免疫力、HSP70、RFA、肝癌、胰腺癌和其他相關主題詞進行文獻檢索，結果顯示RFA治療肝癌和胰腺癌可以誘導HSP70表達水平上升，從而影響機體的各種免疫過程。Haen等[39]檢測HCC患者RFA術前、術后1 d、1個月、2～3個月血清中HSP70的變化，發現RFA術后1 d達到最高峰值，之后逐漸下降到較低水平。而長達49個月的隨訪發現，9例RFA術后1 d HSP70增加1倍以上患者中，6例生存（67%），3例死亡，最短生存期為13個月。盡管病例數較少，但結果表明RFA術后1 d血清HSP70表達水平高的患者，預后較好。有文獻報道腫瘤組織的大小與免疫細胞活性的變化具有相關性，當腫瘤直徑≤4 cm時，RFA治療后邊緣CD8+T細胞表達增加，而＞4 cm的腫瘤RFA治療前后無明顯改變[40]。研究結果顯示，患者腫瘤直徑≤4 cm，RFA治療后其免疫細胞功能顯著增強，短期治療預后較好。RFA治療使腫瘤變性壞死，體內腫瘤抑制因子的減少有利于機體整體免疫功能的恢復，且由于存在凝固瘤免疫復合物促使機體形成免疫記憶，有利于HCC患者的預后。還有研究人員發現RFA術后患者HSP70水平升高的同時常伴有CD8+T細胞、IL-6、IL-8等同步升高[41]。RFA治療后，升高的HSP70及壞死細胞釋放的多種分子可誘導DCs的激活和成熟，促進抗原提呈，激活細胞免疫和體液免疫，增強機體免疫，能更好地協助RFA治療發揮抗腫瘤作用。

2.2 HSP70調節與疾病轉歸 HSP70的表達與調節對疾病的轉歸起重要的作用，腫瘤患者發病初期局部組織和血液中的HSP70可不同程度的升高，與正常對照組比較有明顯的差異，RFA治療后HSP70可進一步一過性上升，這種暫時的升高對增強患者的免疫功能和疾病的恢復是十分有利的。但長期的HSP70升高則不利于疾病的治療。因此有研究者利用藥物干預HSP70的表達水平，以改善治療效果。Yang等[42]在RFA治療腫瘤時加入槲皮素和阿霉素，研究經RFA治療HSP70一過性上升后逐漸下降的速度對腫瘤生長和生存期的影響。槲皮素是一種下調HSP70脂質體調節劑，阿霉素為抗腫瘤藥。研究將實驗分為3組，分別為RFA組、RFA加槲皮素組及RFA加槲皮素加阿霉素組。結果發現RFA加槲皮素組較RFA組的實驗動物生存期明顯延長，而RFA加槲皮素加阿霉素組生存期最長。由此表明，通過額外添加抗腫瘤輔助藥物阿霉素可明顯提高實驗動物生存期。而RFA加槲皮素組，加快了HSP70一過性上升后下降的速度，使腫瘤生長速度減緩，動物生存期延長。由此推斷改變RFA治療后HSP70表達水平可能會對腫瘤的治療和預后產生影響，研究者可以采用多種相關藥物治療，提高RFA治療后的消融效果。隨后研究又發現RFA治療后短期內HSP70的增加可促進腫瘤細胞的凋亡，但HSP70長時期處于高水平狀態，對動物的生存不利[43-44]。該研究結果顯示引入槲皮素調節劑，可改變AP-1傳導通路，使其RFA治療后HSP70表達水平下降，下游效應器HSF1功能減低，下游效應器功能蛋白AP-1失活，進而導致癌細胞死亡增加。AP-1是一個新的信號傳導通路，它包括AP-1-HSF1/HSP70網絡系統，且易受槲皮素等調節劑的影響，增強抗腫瘤治療效果。因此，針對HSP70在RFA治療腫瘤后相關傳導通路進行調節，可改變HSP70的表達水平，以更好地發揮抗腫瘤的臨床效果。

3 結論與展望

HSP70作為一種新的腫瘤生物標志物在臨床診斷和治療中展現出廣闊的應用前景。在腫瘤發病初期，患者的組織和血清中HSP70常有異常表達，這對于腫瘤的早期診斷具有十分重要的意義[45]。大量的研究證實，腫瘤的發生、發展是一個多病因、多因素及各種信號傳導通路參與的病理生理學過程，采用多種方法干預或阻止腫瘤的形成過程是治療的關鍵[46]。臨床資料顯示，RFA治療后，腫瘤患者HSP70可表現為一過性升高，這對于抑制腫瘤細胞的增殖與轉移十分有益。然而通過加快HSP70升高后的下降速度，亦可延長患者生存期[47]。因此，針對腫瘤的治療，患者HSP70的表達水平是一個復雜的影響因素，采用新的分子靶向藥物，或聯合多種藥物以調節HSP70在腫瘤患者機體表達水平以更好地增強抗腫瘤免疫治療效果是一個不可忽略的環節。而如何選取合適的藥物調節機體內HSP70表達水平，以增強腫瘤RFA治療效果將是一個需要深入研究的課題。

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