半乳糖凝集素-3結(jié)合蛋白在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及臨床應(yīng)用價值

孟詩敏，陳忠偉，丁慶林，孫鴿，魏艷紅,2，胡康洪,2#

1湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院工業(yè)微生物湖北省重點實驗室/中德生物醫(yī)學(xué)中心，武漢430068

2國家外國專家局/教育部細(xì)胞調(diào)控與分子藥物“111”引智基地，武漢430068

隨著生活方式的改變和環(huán)境因素的持續(xù)惡化，惡性腫瘤已逐漸成為最常見的慢性疾病，其高發(fā)病率和高致死率嚴(yán)重威脅人類健康。根據(jù)2018年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）統(tǒng)計，在172個國家中，惡性腫瘤已成為人類70歲前的第一或第二大死亡原因；在另外22個國家中，惡性腫瘤也屬于第三或第四大致死原因[1]。惡性腫瘤的發(fā)生通常伴隨著一些分子的表達(dá)失調(diào)。因此，如何從分子水平理解惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物或治療靶點是當(dāng)今惡性腫瘤研究領(lǐng)域的熱點之一。隨著分子診斷學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展，近年來，不斷有新的生物標(biāo)志物或治療靶點被發(fā)現(xiàn)。半乳糖凝集素-3結(jié)合蛋白（lectin,galactoside-binding,soluble,3 binding protein，LGALS3BP）是一種在人體內(nèi)普遍存在且功能多樣的分泌型糖蛋白，最早被Iacobelli等[2]從乳腺癌細(xì)胞株CG-5的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)，被鑒定為一種與腫瘤相關(guān)的抗原。LGALS3BP具有富含半胱氨酸的清道夫受體（scavenger receptor cysteine-rich，SRCR）結(jié)構(gòu)域，是β-半乳糖苷結(jié)合蛋白家族的半凝集素成員，參與細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與基質(zhì)間相互作用的調(diào)節(jié)。

LGALS3BP可由不同類型的細(xì)胞合成與分泌，包括造血細(xì)胞和腺體或黏膜上皮細(xì)胞，并且存在于人的血清和其他生物液體（唾液、眼淚、母乳和精液）中[3-4]。健康人血清中的LGALS3BP水平一般低于11 μg/ml，當(dāng)感染病毒如肝炎病毒、人類免疫缺陷病毒及發(fā)生自身免疫性疾病或惡性腫瘤時，血清中LGALS3BP的水平會異常升高[5-9]。有研究發(fā)現(xiàn)，LGALS3BP在惡性腫瘤患者血清和惡性腫瘤組織中的表達(dá)水平較高，且術(shù)后LGALS3BP高表達(dá)常提示預(yù)后不良[9-14]。這預(yù)示著LGALS3BP可能與惡性腫瘤患者的生存期和腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，有望成為一種用于腫瘤檢測及預(yù)后預(yù)測的生物標(biāo)志物或治療靶點。近年來，LGALS3BP在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程中的作用機(jī)制被陸續(xù)揭示，其通過介導(dǎo)細(xì)胞黏附、促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移、刺激血管生成、刺激機(jī)體對腫瘤的免疫防御及其他機(jī)制而發(fā)揮作用，現(xiàn)分述如下。

1 LGALS 3BP在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制

1.1 介導(dǎo)細(xì)胞黏附

細(xì)胞與細(xì)胞之間以及細(xì)胞與其周圍的細(xì)胞外基質(zhì)之間的黏附作用能調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)、遷移、生長和分化[15]。LGALS3BP能與細(xì)胞內(nèi)外及細(xì)胞膜上的一些蛋白相結(jié)合，如凝結(jié)素、細(xì)胞黏附分子、構(gòu)成基膜的成分蛋白等，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞黏附。LGALS3BP與半乳糖凝集素結(jié)合，從而介導(dǎo)細(xì)胞間黏附。Inohara等[16]發(fā)現(xiàn)LGALS3BP能通過與鄰近細(xì)胞表面的半乳糖凝集素-1和半乳糖凝集素-3殘基相結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞間的同源黏附，促進(jìn)癌栓形成。LGALS3BP還可與細(xì)胞表面的整合素相結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞黏附，且不同類型細(xì)胞結(jié)合整合素的數(shù)量不同。在人表皮癌細(xì)胞A431中，細(xì)胞黏附可能由β1整合素介導(dǎo)[17]；在黑色素瘤細(xì)胞系C8161中，細(xì)胞黏附可由整合素a5、av和a6介導(dǎo)[18]。在乳腺癌中，LGALS3BP可與E-選擇素相結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞黏附[19]。LGALS3BP亦可與某些構(gòu)成基膜的成分蛋白相結(jié)合，如層粘連蛋白、膠原蛋白、巢蛋白、纖連蛋白等，進(jìn)而介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞間及細(xì)胞與基質(zhì)間的相互作用[17,20]。有研究發(fā)現(xiàn)，在肺癌細(xì)胞中，上調(diào)LGALS3BP的表達(dá)能增加其對纖連蛋白的黏附，從而增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對細(xì)胞外基質(zhì)的黏附力[21-22]。但是，Ulmer等[20]發(fā)現(xiàn)，在結(jié)腸癌中，LGALS3BP于低濃度時能增強(qiáng)半乳糖凝集素-3介導(dǎo)的細(xì)胞黏附，而于高濃度時抑制細(xì)胞黏附。

1.2 促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移

LGALS3BP能通過多種方式促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。LGALS3BP與整合素的相互作用有利于腫瘤細(xì)胞存活、增殖信號傳遞及抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[18]。Park等[23]發(fā)現(xiàn)，在融合度較低的惡性腫瘤細(xì)胞中，LGALS3BP能通過促進(jìn)E-鈣黏蛋白（E-cadherin）降解，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移。在口腔鱗狀細(xì)胞癌中，LGALS3BP可以通過磷酸肌醇3-激酶（phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[14]。此外，LGALS3BP可抑制單核細(xì)胞衍生的纖維細(xì)胞分化，從而促進(jìn)乳腺癌和黑色素瘤細(xì)胞的遷移[24]。但是，在結(jié)腸癌細(xì)胞中，LGALS3BP抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖和遷移，這與結(jié)腸癌細(xì)胞中的LGALS3BP促進(jìn)β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的降解有關(guān)[25-26]。β-catenin 是Wnt信號通路的主要轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，在惡性腫瘤中異常表達(dá)。LGALS3BP通過影響β-catenin 進(jìn)而抑制 Wnt/βcatenin信號通路[27]，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移受到抑制。

1.3 刺激腫瘤血管生成

腫瘤血管生成是促血管生成因子和抗血管生成因子之間的不平衡導(dǎo)致的實體腫瘤發(fā)展的一個組成部分[28]。LGALS3BP具有誘導(dǎo)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達(dá)和刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞微管生成的作用。Piccolo等[29]發(fā)現(xiàn)，在人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中，敲低LGALS3BP會導(dǎo)致VEGF的表達(dá)水平降低，同時也導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移能力減弱，且LGALS3BP能夠通過直接刺激人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）從而促進(jìn)管狀結(jié)構(gòu)的形成；免疫組織化學(xué)分析結(jié)果顯示，乳腺癌組織中LGALS3BP的表達(dá)與VEGF的表達(dá)及血管密度均呈正相關(guān)。Traini等[30]采用抗LGALS3BP小鼠單克隆抗體SP-2處理乳腺癌細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)該抗體可抑制LGALS3BP誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞微管生成和LGALS3BP介導(dǎo)的AKT磷酸化和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）磷酸化；當(dāng)在體內(nèi)使用時，該抗體抑制LGALS3BP刺激的血管生成和腫瘤移植瘤的生長。以上研究表明，LGALS3BP具有促進(jìn)血管生成的作用，抗LGALS3BP抗體SP-2對腫瘤生長和血管生成有抑制作用，有望成為LGALS3BP靶向治療的候選藥物。

1.4 刺激機(jī)體對腫瘤的免疫防御

LGALS3BP能夠激活T細(xì)胞，增加T細(xì)胞的功能。Ullrich等[4]發(fā)現(xiàn)，采用LGALS3BP處理人外周血 單 核 細(xì) 胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）后，腫瘤細(xì)胞的殺傷活性明顯增加。分泌的LGALS3BP可以促進(jìn)細(xì)胞因子的表達(dá)，從而激活輔助性和效應(yīng)T細(xì)胞的浸潤，增加T細(xì)胞的功能[31]。Zeimet等[32]檢測到LGALS3BP和卵巢癌患者血清中可溶性白細(xì)胞介素-2受體（soluble interleukin-2 receptor，sIL-2R）的濃度呈正相關(guān)，sIL-2R為T細(xì)胞激活的標(biāo)志物，證明LGALS3BP可激活T細(xì)胞。另外，LGALS3BP能影響白細(xì)胞介素（interleukin，IL）的表達(dá)。Kalayci等[33]檢測了采用LGALS3BP處理的外周血單個核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）上清液中 IL 的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)LGALS3BP濃度增加時，IL-4、IL-5和IL-13的濃度明顯降低，IL-6的濃度升高。同樣，Silverman等[34]亦發(fā)現(xiàn)LGALS3BP能介導(dǎo)IL-6表達(dá)的上調(diào)，并證明骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMMSC）中IL-6的轉(zhuǎn)錄上調(diào)由Ras/MEK/ERK信號通路調(diào)控。然而，F(xiàn)ukaya等[35]研究發(fā)現(xiàn)LGALS3BP介導(dǎo)IL-6表達(dá)的上調(diào)與ERK1/2途徑的激活有關(guān)。此外，LGALS3BP還能激活單核巨噬細(xì)胞并促進(jìn)主要組織相容性復(fù)合體I（major histocompatibility complex I，MHCI）表達(dá)[36-38]。

1.5 其他機(jī)制

惡性腫瘤細(xì)胞內(nèi)的中心體形態(tài)和數(shù)量經(jīng)常失調(diào)，LGALS3BP可能與中心體失調(diào)有關(guān)。Fogeron等[39]發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)LGALS3BP的腫瘤細(xì)胞系SKBR-3表現(xiàn)出中心體肥大，而在LGALS3BP低表達(dá)的精原細(xì)胞瘤組織中存在多種中心粒樣結(jié)構(gòu)；其認(rèn)為LGALS3BP能抑制中心粒子結(jié)構(gòu)的組裝，但當(dāng)其耗盡時，會引起中心粒復(fù)合物的積累。L?ubli等[40]發(fā)現(xiàn)LGALS3BP能夠與唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素（sialic acid-recognizing immunoglobulin superfamily lectin，siglec）相結(jié)合，抑制中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷作用，從而支持腫瘤細(xì)胞的免疫逃避。此外，LGALS3BP具有抑制炎癥反應(yīng)的作用。Hong等[41]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的LGALS3BP能抑制核因子κB（nuclear factor of kappa B，NF-κB）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)化生長因子β活化激酶1（transforming growth factor-β activated kinase 1，TAK1）是NF-κB在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中激活的關(guān)鍵介質(zhì)，LGALS3BP能與TAK1相互作用，促進(jìn)其降解，進(jìn)而抑制NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，達(dá)到抑制炎癥反應(yīng)的目的。

2 LGALS 3BP的臨床應(yīng)用價值

LGALS3BP被發(fā)現(xiàn)以來，一直被認(rèn)為與疾病診斷、預(yù)后和治療反應(yīng)有關(guān)。又因其存在于血液中，便于檢測，LGALS3BP具有發(fā)展成為惡性腫瘤診斷和預(yù)后預(yù)測生物標(biāo)志物的潛力。LGALS3BP在肝細(xì)胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）的診斷中具有巨大的潛能。有研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化和肝癌患者血清中的LGALS3BP濃度明顯高于健康者，且以血清中LGALS3BP濃度為14 mg/ml界定cut-off值時，LGALS3BP的靈敏度高于AFP[42-43]。有學(xué)者通過酶聯(lián)免疫吸附（enzyme-linked immunoreaction，ELISA）法檢測了來自80例感染慢性乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus，HBV）的早期HCC患者和80例健康者血清樣品中的LGALS3BP水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，來自HBV相關(guān)HCC患者的血清樣品中LGALS3BP的表達(dá)水平更高。LGALS3BP預(yù)測HCC的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為80.00%、93.75%和86.88%；且在臨床實踐中，與單獨的AFP相比，血清LGALS3BP和AFP聯(lián)合使用能提高對HCC的診斷效能[44-45]。由此看出，血清LGALS3BP水平可能成為鑒定HCC的生物標(biāo)志物，但其在HCC中發(fā)揮作用的分子機(jī)制目前尚未明確。

除了肝癌外，LGALS3BP亦與其他惡性腫瘤患者的不利臨床結(jié)果有關(guān)，并在惡性腫瘤患者的組織和血液中呈高表達(dá)（表1）[9-14,29,43-49]。然而，LGALS3BP在結(jié)腸癌中的情況與其他惡性腫瘤有所不同。Piccolo等[26]選取了196例結(jié)直腸癌患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與LGALS3BP低表達(dá)的患者相比，LGALS3BP高表達(dá)患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險較低，總生存時間較長，這可能與LGALS3BP的抗腫瘤作用有關(guān)。這些研究表明，在不同的惡性腫瘤類型中，LGALS3BP的診斷和預(yù)后價值可能不同，具體問題尚需深入研究。

由于LGALS3BP具有免疫原性，因此，其有成為免疫治療靶點的可能[50-51]。Hee等[50]研究了LGALS3BP特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）對結(jié)腸癌細(xì)胞的潛在免疫殺傷作用，發(fā)現(xiàn)受LGALS3BP肽脈沖的樹突狀細(xì)胞刺激的CTL能自然識別結(jié)腸癌細(xì)胞呈現(xiàn)的LGALS3BP肽，并殺死陽性腫瘤細(xì)胞。因此，LGALS3BP特異性CTL可能是用于結(jié)腸癌免疫治療的效應(yīng)細(xì)胞。此外，Ozaki等[51]亦發(fā)現(xiàn)了LGALS3BP能誘導(dǎo)CTL產(chǎn)生γ-干擾素。雖然自LGALS3BP被發(fā)現(xiàn)以來，其在免疫調(diào)節(jié)中的作用一直被研究，但確切機(jī)制仍不清楚。因此，LGALS3BP是否能夠成為免疫治療靶點，未來尚需更深入地探索。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，LGALS3BP主要通過介導(dǎo)細(xì)胞黏附、影響細(xì)胞增殖和遷移、刺激血管生成、刺激機(jī)體對腫瘤的免疫防御等機(jī)制影響惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。從現(xiàn)有研究結(jié)果看，LGALS3BP在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮雙重作用，既能促進(jìn)惡性腫瘤的發(fā)展，又能刺激機(jī)體的免疫反應(yīng)從而發(fā)揮抑制腫瘤的作用。本研究認(rèn)為LGALS3BP具體作用的發(fā)揮與同其相互結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白有關(guān)。當(dāng)與不同的調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合時，LGALS3BP發(fā)揮的功能完全不同，甚至相反。LGALS3BP應(yīng)用于肝癌診斷方面的潛力較突出，一方面，越來越多的實驗證實了LGALS3BP在健康者和肝癌患者血清和組織中確實呈現(xiàn)明顯的差異表達(dá)；另一方面，LGALS3BP的糖基化異構(gòu)體與肝纖維化有關(guān)，其在肝臟病變過程中發(fā)揮一定作用，但其在HCC中發(fā)揮作用的分子機(jī)制尚不明確。

LGALS3BP是一種能在血液中被檢測出的糖蛋白，滿足生物標(biāo)志物具有非侵犯性和易于快速檢測特點的要求，但是其特異度、靈敏度和可靠性仍有待進(jìn)一步研究。目前為止，大多數(shù)關(guān)于LGALS3BP的研究均為回顧性研究，隨訪時間相對較短，缺乏系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計和可重復(fù)驗證，而LGALS3BP是否能夠作為生物標(biāo)志物應(yīng)用于臨床，還需要更多的前瞻性研究和大量的臨床標(biāo)本驗證。近年來，越來越多的研究關(guān)注LGALS3BP在腫瘤細(xì)胞中的作用及細(xì)胞間的信號傳遞，但LGALS3BP在腫瘤中的作用及其機(jī)制還需在不同的生理和病理條件下進(jìn)行探索和驗證。未來隨著大量系統(tǒng)化和多元化的研究，從分子水平上詳細(xì)闡明LGALS3BP在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的作用機(jī)制，其有可能作為廣譜抗腫瘤藥物的一個重要干預(yù)靶點。

表1 LGALS 3BP在惡性腫瘤中的表達(dá)及預(yù)后情況