S100P在消化系統腫瘤中的臨床價值

李偉灃，謝菲嵐，梅曉月，劉 璐，劉錦濤※

(1.廣東醫科大學研究生學院，廣東 湛江 524000； 2.深圳市寶安區人民醫院消化內科，廣東 深圳 518100)

消化系統腫瘤是危害人類健康的重大疾病。目前，早期消化系統腫瘤可通過內鏡以及傳統手術治療，中晚期消化系統腫瘤的死亡率高，尚無有效的治療方法。消化系統腫瘤早期常缺乏特異性癥狀，多數患者確診時已處于中晚期，臨床治愈率較低。早發現、早診斷、早治療是治療惡性腫瘤，提高患者生存率的關鍵。胃腸鏡等技術的發展使早期發現消化系統腫瘤成為可能，但大多數患者常因檢查的痛苦以及對常規體檢的不重視而延誤了診斷和治療。與胃腸鏡等檢查相比，腫瘤標志物篩查更易被大多數人群接受。傳統的腫瘤標志物(如甲胎蛋白、癌胚抗原、糖類抗原125、糖類抗原19-9等)對消化系統腫瘤有一定的血清學診斷價值，但缺乏敏感性和特異性。因此，尋找并探索新的腫瘤標志物及其臨床價值成為目前的研究熱點。S100P是S100的家族成員，廣泛存在于人體組織中，以胎盤和胃的表達最高[1-2]。有文獻報道，S100P在肺癌[3]、乳腺癌[4]、卵巢癌[5]、子宮內膜癌[6]等腫瘤中的高表達與腫瘤惡性程度、增殖能力、預后等密切相關，被認為是驅動腫瘤發生發展的重要基因。隨著研究的不斷深入，S100P與結直腸癌、胰腺癌、肝癌、膽管癌等消化系統腫瘤也存在一定的聯系。現就S100P的結構與功能及其相關靶蛋白予以綜述，分析S100P在消化系統腫瘤中的表達特點，為腫瘤臨床診斷和靶向治療提供新的參考與選擇。

1 S100P的結構和功能

S100家族是最大的EF-手型鈣結合蛋白家族的亞族，包括S100A1～S100A16、S100B、S100G、S100P及S100Z等20多個成員[7]。人S100P基因位于染色體4p16，其序列全長為510 bp，具有1個內含子和2 個外顯子，共編碼 95個氨基酸。與其他S100蛋白類似，S100P具有兩個呈“螺旋-環-螺旋”的EF-手型結構域，可分別結合二價金屬離子，其中C端的EF-手型結構域更為保守，與Ca2+親和力也更高。結構生物學研究證明，S100P與Ca2+/Mg2+結合后，將配體結合位點暴露出來，應用該結合位點與配體的相互作用發揮相應的功能[8]。S100P一般以同源二聚體(S100P/S100P)的形式存在并發揮功能，也可與S100A1結合形成不穩定的異源二聚體(S100P/S100A1)[9]。

研究發現，S100家族蛋白廣泛地參與細胞內和細胞外功能的調節。S100在細胞內通過介導Ca2+依賴的信號傳導途徑，調節細胞增殖分化、細胞凋亡、黏附運動、細胞骨架的構成和蛋白質磷酸化等過程；在細胞外，S100以旁分泌或自分泌等方式激活相應的靶蛋白，參與炎癥反應、腫瘤疾病等病理過程[10]。由此可見，S100P作為S100鈣結合蛋白家族的成員，在細胞增殖分化、細胞凋亡、黏附運動等過程中起至關重要的作用[11]。

2 S100P的靶蛋白

S100P通過與S100P靶蛋白結合發揮生物學功能。目前，已發現的S100P靶蛋白包括晚期糖基化終末產物受體(advanced glycation end product receptor，RAGE)、IQ結構域GTP酶激活蛋白1(IQ-domain GTPase-activating protein 1，IQGAP1)、埃茲蛋白、鈣周期素結合蛋白(calcyclin binding protein/Siah-interaction-protein，CacyBP/SIP)以及S100P結合蛋白配體等。

2.1 RAGE RAGE是免疫球蛋白超家族成員，能結合多種配體，從而啟動不同的信號通路，激活細胞內氧化應激和炎癥反應，導致細胞或組織功能紊亂。目前，RAGE與配體相互作用調控腫瘤細胞的分子機制已較明確。RAGE與配體結合后，激活促分裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B、Janus激酶/信號轉導及轉錄激活因子等信號通路，促進核因子κB、激活蛋白-1、信號轉導及轉錄激活因子1和信號轉導及轉錄激活因子3的活性，調控多種生長因子、纖維連接蛋白等基因的表達，從而促進腫瘤的發生發展[12]。Fuentes等[13]應用蛋白質免疫印跡法、逆轉錄聚合酶鏈反應等方法檢測發現，阻斷RAGE可抑制S100P過表達介導的結直腸癌細胞增殖。進一步研究發現，S100P與RAGE結合可激活胞外信號調節激酶1/2信號轉導通路，通過活化核因子κB，促進結直腸癌的生長和遷移。Mercado-Pimentel等[14]首次證明，S100P/RAGE信號通路可依賴激活蛋白-1使微RNA-21上調，有助于結腸癌的侵襲和轉移。Shen等[15]的研究發現，異常表達的S100P能通過激活RAGE/胞外信號調節激酶信號通路，促進上皮-間充質轉化，從而增強結直腸癌的侵襲和轉移能力。綜上所述，S100P可與RAGE結合調控腫瘤的發生發展，但下游調控點可能不同。

2.2 IQGAP1 IQGAP1是IQGAP家族的一員，是最早在轉移性骨肉瘤組織中發現的一種GTP酶活化蛋白[16]。IQGAP1是廣泛存在于人體組織的支架蛋白，作為細胞定向運動的重要調控分子，在細胞黏附、運動、骨架改變及增殖等方面發揮重要作用。IQGAP1的結構包括鈣結合蛋白同源性結構域、脯氨酸富集的蛋白-蛋白結構域、4個串聯的IQ基序列、RasGTP酶活化蛋白相關結構域以及C端RasGAP相關結構域[17]。IQGAP1通過多種途徑在腫瘤細胞的增殖和遷移侵襲中扮演重要角色。Heil等[18]發現，S100P可通過第一個EF-手型結構域與IQGAP1的IQ結構域結合，抑制表皮生長因子誘導的IQGAP1磷酸化，影響B型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的結合和絲裂原活化蛋白激酶1/2的激活，可見，S100P對表皮生長因子誘導的細胞增殖具有抑制效果。

2.3 埃茲蛋白 埃茲蛋白是胞內蛋白家族的成員之一，也是一種細胞內的橋接蛋白。靜息狀態下，胞質內埃茲蛋白N端和C端結構域折疊在一起，掩蓋了與其他分子結合的點位。埃茲蛋白磷酸化后，將F-肌動蛋白與細胞膜連接起來，從而在細胞結構形成、運動和內吞作用中發揮重要作用[4]。Koltzscher等[19]的研究發現，與磷脂酰肌醇活化埃茲蛋白方式類似，S100P能直接結合到埃茲蛋白N端結構域，使埃茲蛋白暴露出配體的結合位點，提高腫瘤細胞的遷移能力。有研究發現，S100P與埃茲蛋白對三陰性乳腺癌細胞的遷移均有影響，但未驗證S100P和埃茲蛋白的相互作用對腫瘤細胞的影響[4]。

2.4 CacyBP/SIP CacyBP/SIP最早從艾氏腹水瘤細胞中克隆而來，因可與鈣周期素結合，故命名為鈣周期素結合蛋白。Matsuzawa和Reed[20]在研究泛素化降解通路時發現一種蛋白質，這種蛋白可與人RING指狀蛋白sina的同源基因結合，遂命名為SIP，隨后經檢測發現，SIP即人CacyBP，所以鈣周期結合蛋白目前命名為CacyBP/SIP；此外，該研究還認為，鈣周期素結合蛋白CacyBP/SIP是最早發現的S100P配體之一，與泛素連接酶Siah-1、S期激酶相關蛋白1和轉導素β樣蛋白1組成泛素化連接酶復合物，參與致癌基因β聯蛋白的降解。Ning等[21]通過CacyBP/SIP過表達及表達降低對胃癌細胞影響的研究發現，CacyBP/SIP可能是胃癌細胞生長和侵襲的潛在抑制劑，可能與β聯蛋白表達增加和T細胞因子/淋巴增強因子轉錄激活有關，表明CacyBP/SIP對胃癌細胞可能存在影響，但未驗證S100P與CacyBP/SIP結合對胃癌細胞的影響。目前，S100P與CacyBP/SIP對β聯蛋白泛素化降解的影響尚未明確，仍有待進一步的研究。

S100P結合蛋白配體也是S100P的一種靶蛋白。有研究發現，S100P結合蛋白配體能負向調控組織蛋白酶Z的轉錄，而組織蛋白酶Z與整合素αvβ5相互作用，可介導惡性胰腺腫瘤細胞黏附性的改變[22]。Dowen等[23]的研究發現，S100P與S100P結合蛋白配體可能相互作用，并參與早期胰腺腫瘤發展的調控。目前，尚無S100P與S100P結合蛋白配體的相互作用對胰腺腫瘤發生發展機制影響的報道。

3 S100P在消化系統腫瘤診斷中的價值

S100P在大多數正常組織中不表達或低表達，但在多數腫瘤組織中過表達。目前，有研究發現，S100P在結直腸癌、胰腺癌、肝癌、膽管癌等消化系統腫瘤組織中表達升高，且與腫瘤診斷和預后評估密切相關。因此，S100P有望成為結直腸癌、胰腺癌、肝癌、膽管癌等消化系統腫瘤早期診斷、預測進展和復發的重要標志物。

3.1 結直腸癌 隨著人們生活和飲食習慣的改變，結直腸癌的發病率和死亡率逐年升高，已成為威脅人類生存的重要疾病之一。近年來，S100P與結直腸癌之間關系的研究越來越受到關注。結腸扁平腺瘤具有惡變潛能，Kita等[24]報道，與正常結腸黏膜相比，S100P在結腸扁平腺瘤中異常表達，提示S100P可區分正常結腸黏膜與扁平腺瘤，有助于早期內鏡下切除扁平腺瘤，降低結腸癌的發病率。潰瘍性結腸炎患者患結直腸癌的風險顯著提升，Brentnall等[25]的研究發現，S100P與潰瘍性腸炎的臨床分級呈正相關，S100P可能成為預測潰瘍性結腸炎患者結直腸癌發展的潛在生物標志物。S100P與結直腸癌的關系密切。Dong等[26]收集91例結直腸癌患者的臨床資料(性別、年齡、腫瘤分期、腫瘤分級、淋巴結轉移、復發等)，并應用免疫組織化學方法檢測結直腸癌組織及相應正常結直腸組織中S100P蛋白的表達，進行Kaplan-Meier生存分析發現，結直腸癌組織的S100P表達顯著高于相應的正常結直腸組織；通過隨訪分析發現，S100P表達與腫瘤臨床分期、淋巴結轉移、復發均有密切聯系，但S100P表達與腫瘤分級和生存率無關。多項研究運用逆轉錄聚合酶鏈反應檢測結直腸癌組織及其相應正常組織S100P的表達發現，結直腸癌S100P 信使RNA表達顯著高于正常結直腸組織[13,27-28]。綜上所述，結直腸癌組織中S100P的表達高于相應的正常組織，因此，S100P可能作為結直腸癌的新型腫瘤標志物，用于區分結直腸癌與非癌組織。此外，S100P高表達與結直腸癌的淋巴結轉移、腫瘤復發等預后指標存在一定聯系。Dong等[26]通過慢病毒表達載體，形成S100P過表達SW480細胞系，進行細胞增殖、遷移和侵襲實驗，雖未觀察到S100P過表達SW480細胞的增殖率增加，但說明S100P的過表達可促進結直腸癌細胞的遷移和浸潤。 通過敲低S100P表達進行結直腸癌細胞系的體外遷移及侵襲實驗，并對低表達S100P細胞移植小鼠體內實驗的研究驗證了S100P表達的下調，結直腸腫瘤細胞的侵襲和遷移能力顯著降低[15]。劉峰等[29]利用基因芯片技術檢測3例患者組織中相關基因表達的研究證實，S100P是結直腸癌腹膜轉移的上調基因之一。由此可見，S100P過表達可促進結直腸癌細胞的侵襲、遷移，提示S100P陽性的結直腸癌患者的預后欠佳。

3.2 胰腺癌 胰腺癌的死亡率高、預后差，大部分患者確診時已為晚期，無法進行手術治療。早期診斷胰腺癌，尋找胰腺癌的特異性腫瘤標志物是胰腺癌的研究重點。胰腺癌組織的S100P表達水平顯著高于正常胰腺組織[30-31]。Hu等[32]的薈萃分析發現，S100P在胰腺癌診斷中的總靈敏度和特異度分別為0.87(95%CI0.83～0.90)，0.88(95%CI0.82～0.93)，提示S100P具有高度敏感性和特異性，有望成為胰腺癌篩查的重要診斷標志物。超聲引導下胰腺細針穿刺活檢有利于提高胰腺癌的檢出率。Dim等[33]納入62例超聲引導下胰腺癌細針穿刺組織，應用免疫組織化學比較胰腺癌中5種蛋白(前列腺干細胞抗原、成束蛋白、間皮素、14-3-3σ和S100P)抗體的診斷特性發現，S100P顯示出最佳的診斷特征，診斷的靈敏度和特異度分別為90%和67%。可見，S100P對胰腺癌具有重要的診斷價值，可能應用于未來的臨床診斷。

胰腺癌患者大多數死亡原因是由轉移擴散引起，S100P與胰腺癌進展存在一定的關系。Dowen等[23]發現，S100P水平與胰腺上皮內瘤變的損傷程度呈正相關，在早期胰腺的原位癌以及進展至具有侵襲性的胰腺導管腺癌中均起重要作用。Barry等[34]通過數據分析胰腺導管腺癌相關肝轉移的33個基因以及敲低S100P的胰腺癌細胞的轉移行為發現，S100P在胰腺癌細胞的血源性擴散中起關鍵作用。

3.3 肝癌 `S100P與肝癌關系的研究相對較少。Yuan等[35]對305例原發性肝癌標本進行免疫組織化學檢測發現，肝癌組織中S100P過表達；并收集肝癌患者臨床病歷資料并進行單因素分析得出，S100P的表達與性別、甲胎蛋白、腫瘤分級、腫瘤分期、p53突變及β聯蛋白突變缺失有關；多因素分析提示，S100P陽性的肝癌患者更易復發(P=0.018 9)，5年生存率較低(P=0.002 3)，證明S100P表達是原發性肝癌預后的獨立預測因素，S100P陽性的肝癌患者更應嚴密監測腫瘤復發情況。臨床常用的肝癌標志物為甲胎蛋白，S100P單獨或聯合甲胎蛋白能否增加肝癌的檢出率尚不明確。Ko等[36]應用逆轉錄聚合酶鏈反應、蛋白質免疫印跡法、細胞增殖實驗和劃痕實驗等多種方式，驗證S100P的表達可能與肝癌的致瘤性相關。Mao等[37]在研究對小窩蛋白1促進肝癌發生發展機制的研究發現，與小窩蛋白1相似，S100P亦可在缺氧條件下上調，提示小窩蛋白1可能通過S100P促進肝癌的轉移。

3.4 膽管癌 膽管癌難以早期確診，目前仍缺乏高特異性和高敏感性的早期診斷指標。既往有研究發現，膽管細胞癌的S100P表達水平顯著高于正常膽管上皮組織[38-39]。Sato等[40]對S100A2、S100A4、S100A6和S100P在膽管癌發生中表達情況的研究發現，S100P在多步驟膽管癌變過程中表達的增加最顯著；并對膽汁中S100P表達進行測量發現，膽汁中S100P的濃度是膽管癌診斷的重要指標。Aishima等[41]提出，S100P表達是早期膽管癌的強有力指標，其表達增加與級膽管上皮內瘤變的進展相關。

Lok等[42]的研究證實，S100P聯合其他相關蛋白組成免疫組織化學小組有助于區分原發性肝內膽管細胞癌和轉移性胰腺導管腺癌。Wu等[43]的研究發現，膽管癌組織中S100P信使RNA的表達極高，并通過免疫組織化學證實，增加的S100P蛋白表達定位于膽管癌細胞質或細胞核以及高度發育不良和發育異常的膽管，而不在正常膽管；此外，敲低S100P可上調凋亡相關因子的表達，促進膽管癌細胞的凋亡。有研究發現，S100P的過度表達與肝內膽管癌患者總體存活率的降低有關，S100P陽性患者的預后較差[44]。S100P可能成為膽管癌的新型標志物，其表達與膽管癌的診斷和預后相關。

3.5 胃癌和食管癌 胃癌中S100P的表達存在爭議，S100P在胃癌組織高表達及表達下調均有報道。Ge等[45]研究發現，胃癌組織中S100P的表達明顯高于正常組織，且與胃癌TNM分期及預后密切相關，S100P陽性者的5年生存率明顯降低。通過免疫組織化學檢測胃癌組織與癌旁組織的研究發現，S100P在胃癌組織中高表達，敲低S100P，胃癌細胞的集落形成能力下降，且凋亡加速，提示S100P是胃癌的致癌因子[46]。但Zhang等[47]篩選胃癌組織中上調與下調的基因發現，S100P在胃癌中表達下調。另有研究發現，與S100P陰性胃癌患者相比，S100P陽性胃癌患者的預后較好[48-49]。Liu等[50]發現，S100P在胃癌組織及正常胃組織的表達差異無統計學意義。目前，S100P在胃癌中的表達及臨床意義尚不明確，仍需更多相關研究的確定。

國內外對食管癌中S100P表達情況的研究極少。通過篩選食管癌與癌旁組織的相關基因發現，S100P是食管癌的下調基因之一[51-52]。但目前尚不能確定S100P表達與食管癌存在聯系。

4 S100P在消化系統腫瘤治療中的價值

異常表達的S100P與結直腸癌、胰腺癌、肝癌、膽管癌等多種消化系統腫瘤的發生發展密切相關，且S100P的表達水平對化療藥物的敏感性有重要影響，因此，S100P成為消化系統腫瘤靶向治療的重要靶點。

目前，抑制S100P作用的藥物或方法主要有3類：①小分子抑制劑。小分子抑制劑可與配體競爭結合位點，從而抑制S100P與配體的相互作用，阻斷下游信號的激活。色甘酸作為抗過敏藥，可與S100P結合。Arumugam等[53]的研究發現，色甘酸與S100P結合可干擾S100P與RAGE的相互作用，抑制核因子κB信號通路的激活，從而抑制小鼠胰腺癌細胞的增殖和轉移，并增加吉西他濱在胰腺癌治療中的有效性。由于實現色甘酸有效性所需的濃度較高，Arumugam等[54]設計并合成了色甘酸類似物5-甲基色甘酸，經檢測發現，5-甲基色甘酸與色甘酸的作用效果一致，但效率更高。但色甘酸及其類似物也存在一些缺陷。Arumugam等[53]認為，色甘酸與S100家族其他成員結合較與S100P結合缺乏特異性。②單克隆抗體。單克隆抗體可在胞外阻斷S100P與配體的相互作用。Dakhel等[55]發現，抗S100P抗體可阻斷S100P的細胞外活性，能有效抑制胰腺癌細胞的增殖和肝轉移，有望成為胰腺癌的治療藥物。目前，對單克隆抗體的研究較少，仍需進一步的探索。③反義RNA。反義RNA與S100P信使RNA結合導致其降解，從而降低S100P的表達水平。Jiang等[56]使用慢病毒介導的RNA干擾敲低結腸癌細胞中S100P的基因表達，從而抑制結直腸癌細胞的增殖、浸潤及遷移。Shen等[15]通過敲低S100P抑制結直腸癌細胞遷移及侵襲。此外，亦有通過降低S100P的表達促進膽管癌[43]、胃癌[46]中腫瘤細胞凋亡的相關報道。目前，通過反義RNA可達到基因治療的目的。以上3種方法均可達到抑制S100P在消化系統腫瘤中表達的作用，但相關研究均為體外研究，尚存在一定的局限性。

多項研究發現，S100P的表達水平與結直腸癌[26]、胰腺癌[57]和胃癌[45]等對化療藥物的敏感性密切相關，因此，S100P異常表達患者采用化療聯合S100P靶向治療策略將有望增強對化療藥物的敏感性，改善療效。

5 小 結

S100P的表達水平與多種消化系統腫瘤的惡性程度、臨床分期、淋巴轉移情況等密切相關，可在結直腸癌、胰腺癌、肝癌、膽管癌等消化系統腫瘤中異常表達，并可作為預測腫瘤進展及生存期的指標，是早期診斷的重要標志物。隨著對S100P的深入研究，S100P靶向治療已成為目前的研究熱點，聯合化療有望為S100P陽性腫瘤患者提供新的治療思路，期待制定出更加優化的消化系統腫瘤治療方案，為消化道腫瘤的臨床治療帶來幫助，使更多的患者獲益。