熱休克蛋白在肝癌中的研究進展

柴多建，張生彬

(1.內蒙古醫科大學，內蒙古 呼和浩特；2.內蒙古包鋼醫院 肝膽外科，內蒙古 包頭)

1 熱休克蛋白概述

1962 年意大利科學家Ferruccio Ritossa 于果蠅中發現，當細胞暴露于高溫環境中時，轉錄活性增加，致使某些蛋白質增加，這一現象叫作熱休克反應(heat shock response，HSR)[1]。Tissieres 等發現，溫度升高時會伴隨著一類蛋白質的表達增加，同時其他蛋白質的合成受到抑制，將這種新增加的蛋白質稱為HSP[2]。HSP 的分類很多，根據分子量不同可分為HSPl00、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40 及 小 分 子HSP[3]。HSP 具有高度的保守性，不同物種之間同源性非常高[4]。HSP調節細胞免疫功能。當病原體侵入機體后，由于應激反應而產生大量HSP，釋放到細胞外發揮免疫調節作用。HSP 也可刺激細胞產生炎癥因子，減少炎性滲出保護細胞[5]。此外，在一些轉移或侵襲性腫瘤中，也可檢測到HSP 的過度表達。

2 肝癌概述

2018 年肝癌成為全球第六大常見癌癥，也是全球癌癥死亡的第四大原因[6]。原發性肝癌的病因及發病機制尚不完全清楚，目前認為其發病是多因素、多步驟的復雜過程，受環境和飲食雙重因素影響。肝癌的發病與乙型肝炎、丙型肝炎及黃曲霉素、亞硝胺類物質、飲食等密切相關。繼發性肝癌可通過不同途徑，如隨血液、淋巴液轉移或直接浸潤肝臟而形成疾病。肝癌在病理上分為肝細胞性肝癌、膽管細胞癌及混合型肝癌，其中肝細胞性肝癌占原發性肝癌的90%，在病理形態上則有塊狀型、結節型、彌漫型。肝癌并發癥較多，包括肝性腦病、上消化道出血、肝癌結節破裂、繼發感染等，且其并發癥致死率較高。部分病人甚至以并發癥為首要癥狀就診。肝癌對放化療不敏感，常用治療方法包括手術切除、肝移植及介入治療。肝癌治療性切除是最有效的方法之一，雖然目前的技術手段可以切除較大的腫瘤，但術后殘留肝的肝功能成為決定手術成功的關鍵。研究發現，HSP90、HSP70 及HSP27 與肝癌的關系密切，以下我們將重點討論兩者的關系。

3 肝癌與熱休克蛋白

3.1 HSP90 與肝癌

3.1.1 HSP90 與肝癌的相關性

HSP90 是ATP 依賴性分子伴侶，在哺乳動物中，不同的HSP90 亞型具有不同的亞細胞定位。HSP90α 和HSP90β 亞型在細胞質中表達，HSP90β 在細胞核中表達，TRAP1 在線粒體中表達，GRP94/Gp96 在內質網中表達[7]。HSP90 在肝癌組織中高表達。郭曉東等通過免疫組織化學Envision 二步法發現肝癌組織中HSP90α 陽性表達率明顯高于癌旁組織及正常肝臟組織[8]。Zhou Y 等發現在肝癌中，HSP90α 高表達患者的轉移率比低表達的患者高[9]。HSP90 可以誘導肝癌細胞中PKM2 的Thr-328 磷酸化，能夠維持PKM2 的穩定性，調節糖酵解、線粒體呼吸、增殖和凋亡，HSP90 以這種PKM2 依賴的方式促進肝癌細胞的糖酵解和增殖，抑制細胞凋亡[10]。Leng AM 等人發現HSP90 抑制劑抑制HSP90 活性，降低survivin，cyclin D1 和NF-κB 的水平，增加p53 蛋白水平，從而導致凋亡增加[11]。HIF-1α 和HSP90α 參與肝細胞癌的發生、發展，并起協同作用，可能作為判斷肝細胞癌預后的指標[8]。Liu Xin 等發現HIF-1α 的上調表達阻斷了HSP90-siRNA 誘導的肝癌細胞在體內外的生長阻滯和凋亡。提示HSP90 可作為一種預后標志物，并證實HSP90 表達陰性的患者3 年生存率更高[12]。可見HSP90 與肝癌的發生發展及預后密切相關。

3.1.2 HSP90 與肝癌的治療

腫瘤細胞的生存和增殖依賴于細胞內HSP90 的活性，其過度表達導致腫瘤細胞高代謝。因此，HSP90 靶向治療被認為是治療癌癥的潛在策略。盡管目前還沒有HSP90 靶向藥物被批準用于臨床，但臨床前研究的結果為HSP90 抑制劑在癌癥中的臨床試驗奠定了基礎。格爾丹霉素是發現的第一種HSP90 抑制劑。Banerji U 等人用GA 衍生物17-烯丙胺，17-脫甲氧基格爾丹霉素(17-AAG)治療晚期癌癥患者，治療后24 小時內，17-AAG 在有效治療的血藥濃度和靶向抑制情況下，顯示出可耐受的毒性特征，并在一定劑量水平上表現出一些臨床活動的跡象[13]。17-二甲基氨基乙基氨基-17-去甲氧基格爾丹霉素(17-DMAG)作為GA 的第二代衍生物，與17-AAG 相比，具有水溶性高、生物利用度好、代謝減低、抗腫瘤能力強等優點。17-DMAG 與Hsp90 結合，并抑制其功能，最終導致Hsp90 客戶蛋白降解[14]。除了以格爾丹霉素為基礎的藥物外，第二代HSP90 抑制劑，如NVP-AUY922，也正在進行臨床前和臨床研究。NVP-AUY922 是一種高效的HSP90 抑制劑，可抑制多種腫瘤細胞系的增殖。Chen Y 等人發現NVP-AUY922 誘導了一種代償性熱休克反應，刺激熱休克因子1(HSF1)的轉錄活性，靶向HSF1 可能為增強HSP90抑制劑在肝癌中的活性提供新的途徑[15]。AUY922 以劑量依賴的方式降低了肝癌細胞的增殖和生存能力，但對正常的人肝細胞則沒有這種作用，可能是治療肝癌的候選藥物[16]。Samy Mohamady 等人發現含有噻吩基的二芳基吡唑類化合物對HepG2 細胞具有較高的抗增殖及凋亡活性[17]。因此，HSP90 是肝癌中一個很有前途的治療靶點。

3.2 HSP70 與肝癌

3.2.1 HSP70 與肝癌的相關性

HSP70 是HSP 中含量最高的熱應激蛋白，廣泛存在于動植物和微生物中，其主要功能體現在參與免疫反應、抵抗細胞氧化及凋亡和分子伴侶，同時參與調控蛋白質的折疊修飾[18]。肝癌中HSP70 的陽性表達率顯著高于肝硬化組織、慢性肝炎組織和對照組織[19]。Gehrmann 等人檢測了143 例患者血清HSP70 水平，發現癌癥患者血清HSP70 水平明顯高于健康人、非肝病患者和肝臟炎癥患者[20]。Yi Z 等人通過傷口愈合試驗及Transwell 入侵和遷移分析證實HSP70/HSP70-肽復合物(HSP70-PCs)促進肝癌細胞遷移和細胞侵襲[21]。HSP70在凋亡信號轉導中具有特殊的作用，主要表現在以下幾個方面：通過胞質鈣的衰減和溶酶體的穩定[22]、抑制Bax 激活[23]、與Apaf-1 結合并阻斷功能性凋亡小體的組裝來抑制細胞凋亡[24]。HSP70 被認為是早期肝癌最豐富的上調基因[25]。Wang Zhi 等人用免疫組織化學法檢測HSP70 在慢性肝病不同階段的表達及其與臨床病理的關系，清楚區分肝癌和慢性肝炎、肝硬化，可以作為診斷的潛標志物；HSP70 在低分化腫瘤中高表達，顯示出與分化的顯著相關性，表明HSP70 是惡性腫瘤的潛在預后指標[19]。

3.2.2 HSP70 與肝癌的治療

近年來，腫瘤的免疫治療受到越來越多的關注，HSP70 的高表達影響腫瘤細胞增殖及侵襲遷移，因此，其抑制劑可能成為一種抗腫瘤治療的新方法。王廣偉等研究發現HSP70-肽復合物/樹突狀細胞(HSP70-PC/DCs)能夠有效地激活CD4+/CD8+及自然殺傷T 淋巴細胞，從而提高機體的特異性和非特異性免疫，是一種有效的激發抗腫瘤免疫反應的方式[26]。Wang H 等用HSP70 和/或乙型肝炎病毒x 抗原(HBxAg)(一種肝癌相關抗原)沖擊細胞。結果表明，Hsp70/HBxAg 復合物激活的表型可促進樹突狀細胞(DC)的功能成熟，成熟DC刺激自體T 細胞增殖，并誘導肝癌特異性細胞毒性T 淋巴細胞，通過主要組織相容性復合體I 類機制特異性殺傷肝癌細胞，由此發現，使用DC 與Hsp70/HBxAg 復合物共同沖擊的疫苗接種治療是一種有效的免疫治療，可能為肝癌的預防提供一種有用的途徑[27]。EGCG 是一種從茶多酚中提取的HSP70抑制劑，可通過作用于不同的分子途徑誘導細胞凋亡并抑制肝癌進展[28]。這些研究均表明HSP70 抑制劑對于肝癌的治療具有重要意義。

3.3 HSP27 與肝癌

3.3.1 HSP27 與肝癌的相關性

HSP27 屬于小熱激蛋白(sHSP)的成員。已證實HSP27在肝癌組織中高表達。HSP27 可以通過干擾細胞凋亡途徑中的關鍵蛋白來阻止細胞凋亡，從而發揮其細胞保護作用。在肝癌中，HSP27 的下調導致細胞核NF-κB 濃度和內源性IKK 活性顯著降低，進而抑制體外細胞侵襲和遷移并誘導細胞凋亡[29]。HSP27 在肝癌侵襲轉移中的作用及分子機制尚不清楚，但是研究發現HSP27 過表達通過Akt-MMP2 信號增強肝癌細胞的侵襲，而沉默HSP27 可減弱肝癌細胞在體內外的侵襲和轉移[30]。Guo K 等人發現HSP27 還參與PKCβ 介導的肝癌細胞的運動和侵襲[31]。HSP27 的表達可以作為一種新的肝癌標志物，高爾基蛋白73(GP73)、HSP27 與AFP 聯合檢測可作為診斷肝細胞癌的重要指標[32]，此外，磷酸化的HSP27 的表達可用于HCV 中發生的肝癌的篩查和分級[33]。

3.3.2 HSP27 與肝癌的治療

HSP27 是非ATP 依賴分子，不易受到小分子的抑制，然而，siRNA 可用于調節HSP27 的表達，從而產生促凋亡、抗轉移和化療增敏作用[34]。小分子1，3，5-三羥基-13，13-二甲基-2H-吡喃[7，6-b]蒽酮(TDP)可在體外有效刺激HSP27形成聚集體，從而抑制其伴侶活性[35]。小泛素相關修飾因子(SUMO)蛋白參與的修飾翻譯增加了HSP27 含量，在原發性肝癌的進展中起著至關重要的作用，這一發現可能有助于開發潛在的肝癌治療靶點[36]。盡管HSP27 的主要作用在于細胞保護和預后，但是，其抑制劑對于肝癌的治療仍具有臨床價值。

4 小結

HSP 的表達在肝癌的發生、發展及其預后中具有重要作用，因此，HSP 作為標志物對于肝癌的診斷及預后具有臨床價值，而HSP 抑制劑對于肝癌的治療亦有重要作用。但是，HSPs 在細胞保護作用和腫瘤轉移中的分子機制仍不完全清楚，對這些基本機制關鍵問題的解答將加速HSPs 抑制劑在肝癌治療中的應用。隨著不斷的深入研究，HSP 可能會成為新的肝癌的標志物，進一步提高肝癌的診斷和治療。