熱休克蛋白70在肝細胞癌中的表達意義

司 薇，徐 丹

北華大學附屬醫院，吉林 吉林 132011

肝細胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是全世界最多見的惡性腫瘤之一，發病率逐年增加，致死率高，一般認為其發生與原癌基因激活和/或抑癌基因抑制有關［1］。隨著現代醫學的不斷進步，手術及介入治療等方面已取得了巨大進展，但是，大多數HCC患者就診時已是病程中晚期，療效及預后差，復發率高，因此，提高HCC的早期診斷率，對延長肝癌患者的生存時間尤為重要。盡管已有多種生物學標志物應用于HCC的臨床診斷，但臨床實踐效果并不十分理想，甲胎蛋白（alpha-fetoprotein，AFP）作為肝癌的特征性蛋白，是目前臨床用于診斷HCC最主要的生物學指標之一，但單一的標志物缺乏充足的敏感性和特異性［2］。近年來，隨著對熱休克蛋白70（Heat shock protein70，HSP70）的研究，發現HCC 組織中存在不同程度的HSP70表達，并且其表達水平與HCC 治療和預后有著密切的關聯，HSP70 在腫瘤的發生發展過程中的作用也逐漸成為研究熱點，為此，本文就HSP70 與HCC 的關系展開綜述。

1 HSP70的概述

關于HSPs的研究最早始于1962年，Feruccio Ritossa［3］在果蠅蛹化過程中短暫升高環境溫度，發現其唾液腺染色體（polytene chromosome）某些部位出現新的膨突，復溫一段時間后這些新生的膨突消失，此過程被稱為“熱休克反應（HSR）”，這種非致命性應激反應實質上是細胞的自我保護機制，避免機體遭受嚴重損害。此后，Tusseres［4］在Ritossa 實驗的基礎上從熱休克果蠅唾液腺細胞中發現一組新的蛋白質，即命名為“熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）”。諸多實驗已證明［5］，幾乎所有生物體均可在應激條件下產生HSPs，除了熱應激以外，在疾病（如炎癥、腫瘤）、環境變化（如暴露于毒物、輻射、化療）、缺氧、營養缺乏、饑餓等條件下均可誘導HSPs的表達。 HSPs根據分子量分為不同的家族，其中屬HSP70 研究較為深入，HSP70 具有諸多生物學功能，可作為分子伴侶，具有增強細胞耐受性、緩解細胞損傷、免疫調節、抗凋亡、抗氧化等重要功能［6］。

2 HSP70的生物學功能

2.1 分子伴侶

蛋白質在折疊和組裝過程中需要分子伴侶的參與，分子伴侶本身并不參與折疊，而是通過與不穩定構象的蛋白質有控制的結合、釋放和穩定，從而減少不正確的折疊，促進多肽鏈完成合成及運輸［7］。1986 年，Pelham［8］提出關于HSPs 是一種分子伴侶，且其中HSP70 是重要的一族的理論。HSP70 的N 端的結構域具有ATP 酶活性，可以結合未折疊多肽鏈的疏水區，以穩定處于未折疊狀態下的蛋白質；C 末端的疏水結構可與新生肽鏈相結合，幫助蛋白分子在折疊酶的作用下完成正確折疊，并完成轉運。在非天然蛋白折疊過程中，HSP70 可幫助其重折疊或加速降解，從而保持蛋白質原有的功能。HSP70 參與著蛋白質整個合成及轉運的過程，并可識別并修正、去除錯配及變性的蛋白質，有助于穩定蛋白質的內環境，對維持細胞的正常生理功能具有重要作用［9-10］。

2.2 調節免疫

在機體發生免疫反應時，HSP70 可以與細胞內多種抗原多肽結合，并以HSP-多肽復合物的形式被高效地呈遞到MHC-I通路上，在此過程中抗原片段穩定性的維持、轉運均有賴于HSP70的參與，從而協助機體免疫系統有效識別抗原并啟動特異性免疫反應；同時，HSP70 也可以直接刺激抗原呈遞細胞、巨噬細胞產生多種細胞因子（如IL-1、IL-12、TNF-α、GM-CSF 等），還可激活T 淋巴細胞，對維持機體抗炎、抗腫瘤免疫均具有重要意義［11］。但HSP70具有免疫雙重性，因其本身也具有細胞因子的作用，故可誘導先天性免疫的啟動，從而誘發感染及多種自身免疫性疾病［12］。故如何使HSP70 在免疫調控過程中的作用偏向有利一面應予以重視。

2.3 抗細胞凋亡

細胞凋亡是生命體不可或缺的程序，具有維持機體內環境穩態的重要作用［13］。細胞凋亡存在多種途徑，其中以內在（線粒體）途徑和外在（死亡受體）途徑為主要的凋亡過程，當機體在某些不良應激條件下，會導致細胞凋亡的失控而引發疾病，為避免機體受到嚴重損傷，HSP70 通過多種方式發揮抗細胞凋亡作用［14］。HSP70 在內在途徑中，可作為負調節因子，在前線粒體階段抑制應激信號轉導，從而阻斷不同水平的細胞凋亡；在線粒體階段，又可通過阻斷Bax 染色體的易位及插入，從而阻止線粒體膜透化以及細胞色素c 等凋亡因子的釋放；而在線粒體后階段，HSP70 則通過抑制Caspase-3 活化來發揮抗凋亡作用［15］。在外在途徑，HSP70 一方面通過與死亡受體結合，抑制死亡誘導信號復合物（DISC）形成，另一方面又通過抑制Fas介導的細胞凋亡，從而保護細胞免受應激誘導的損傷［16］。此外，HSP70 還可以通過穿孔素/顆粒酶途徑對細胞凋亡產生影響［17］。

3 HSP70與HCC的診斷

3.1 HSP70在HCC中的異常表達

HSP70 在正常細胞中位于胞漿，受細胞周期調控，呈不表達或低水平表達，但在應激或惡性細胞中便聚集于核內，合成急劇升高，呈過量表達［18］。研究者們發現肝癌細胞中存在高表達的HSP70， HU 等［19］通過HCC 異種移植模型，將殺傷細胞與高表達的HSP70溶瘤細胞聯合，發現其抗腫瘤作用顯著高于殺傷細胞的抗腫瘤免疫反應或溶瘤腺病毒溶瘤細胞效應，這提示HSP70與HCC存在某種特殊的相關性。在腫瘤微環境下，HSP70 既可以誘導CD3+T淋巴細胞表達，增強細胞免疫功能，發揮抗腫瘤作用；同時，HSP70 又能提高腫瘤細胞的免疫逃逸能力，減少機體對腫瘤細胞的殺傷，促進惡性細胞的增殖及抗凋亡［20］。腫瘤的發生發展過程極為復雜，生物體內的致癌過程伴隨著HSP70表達水平的變化，HSP70能否成為HCC 新的生物學指標物，并為其治療提供有力幫助，值得進一步探討［21］。

3.2 HSP70與HCC的早期診斷

由于HCC早期缺乏特征性癥狀，對其早期確診非常困難。甲胎蛋白（AFP）是目前臨床用于診斷HCC 最主要的生物學指標，但近年來，有國外學者認為單以AFP 作為診斷指標陽性率低，敏感性、特異性不理想［22］。隨著HSP70的研究深入，其是否能夠成為協助HCC早期診斷的指標已成為熱點。很多國內外學者早已經為此進行了實驗研究，Gehrmann 等［23］對無肝臟疾病、慢性肝炎、肝硬化和HCC的患者進行分組對比，發現與無肝病組相比較，其余三組血清HSP70 的表達程度明顯升高，其中HCC 組最高。Wang 等［24］利用免疫組化法，分別對80 例HCC、30 例早期HCC、30 例慢性肝炎、30 例肝硬化和30 例正常肝臟組織進行檢測，同樣發現血清HSP70在HCC中表達程度明顯高于其他組。Ojima 等［25］對40 例患者切除的66 個模糊的小結節性病變的細胞異型程度和間質侵犯程度進行評估，并檢測HSP70 的表達水平，結果發現，在10 例低級別不典型增生性結節（LGDN）、10 例高級別不典型增生結節（HGDN）、46例早期HCC標本中，HSP70 表達水平呈明顯的遞增趨勢。綜上，HCC 組織中高表達HSP70與其發生發展都有著密切的關聯，根據HSP70 在不同肝臟組織細胞中表達水平的明顯差異性，表明HSP70 可能成為HCC 早期診斷的生物學標志物之一，對提高HCC的早期診斷率有著重要意義。

3.3 HSP70與HCC的鑒別診斷

肝硬化中的肝細胞結節為異質性病變，逐步分為良性再生結節、低度增生異型結節、高度增生異型結節和HCC，由于肝細胞形態存在很大的重疊性和相似性，特別是在高度異型增生性病變與高分化HCC之間，這導致某些非典型HCC 的鑒別診斷變得十分困難［26］。日本學者Chuma 等［27］對良性病變、早期HCC、進展期HCC 肝組織中的12600 個基因進行分析，發現HSP70 是其中表達最豐富的上調基因，與早期HCC 相比較，進展期HCC 中HSP70表達程度明顯升高；與良性肝組織相比，在早期HCC中有明顯過表達現象，說明HSP70在良惡性腫瘤中表達水平明顯不同。Lagana 等［28］鑒于HCC 與肝細胞腺瘤（HCA）之間存在組織學重疊而難以區分，故選擇30 例HCC 和18 例HCA 進行對比分析，發現HSP70 在HCC 中的14 例呈高水平表達，而在全部HCA 中均無表達，提示HSP70 有助于HCC 和HCA 的鑒別診斷。Shin 等［29］收集了392 份HCC 和120 份非腫瘤性肝組織樣本，利用免疫組化法在392 例HCC 樣本中的282 例（71.9%）中觀察到HSP70 染色陽性，并且分析顯示HSP70 表達與無瘤生存時間存在相關性。Yang等［30］同樣認證了HSP70 是可作為鑒別早期肝癌、癌前病變和非腫瘤性肝病的有效生物學標志物。

4 HSP70與HCC的治療及預后

4.1 HSP70與HCC的射頻消融治療

射頻消融術（radiofrequency ablation，RFA）是目前用于臨床治療HCC的較為常見的方法，并居于腫瘤微創醫療手段的前沿。RFA 的原理是通過對腫瘤組織加熱，從而導致腫瘤細胞的凝固性壞死，此方法具有對機體創傷小、簡便，且術后腫瘤若有殘留，可再次應用等優點［31］。研究證實［32］，經RFA 治療后的組織及血清中的HSP70 表達均較治療前明顯上升，且其表達程度與腫瘤大小、分級、分期明顯相關。

Schueller 等［33］發現HCC 經RFA 治療后，在腫瘤細胞質及腫瘤細胞表面，HSP70的表達水平較治療前增加8倍。Hinz等［34］通過ELISA法分別對18例結腸癌肝轉移的病例，在僅行RFA 治療、或RFA 聯合肝切除治療、或僅行肝切除治療前后的血清HSP70水平測定和比較，發現有RFA治療的病例血清HSP70 表達程度顯著高于單獨肝切除組。Haen等［35］對22例接受RFA治療的肝、腎和肺原發性或繼發性惡性腫瘤的患者血清HSP70 進行評估，并建立20 例僅接受診斷性肝組織活檢的血清對照組，結果顯示，在RFA 術后1 天血清HSP70 水平明顯上升，其中有9 例患者血清HSP70增加了兩倍以上，而對照組血清未呈現出類似的增加。Bhardwaj 等［36］對25 只大鼠不同位置的肝臟腫瘤應用RFA 治療，分別在治療后的0、4、24、48 h 和2 周的時間點對腫瘤周圍組織的HSP70進行免疫組化分析，結果顯示，HSP70 在4 h 逐步升高，并在24 h 達高峰，且HSP70 升高速度及表達程度與組織距腫瘤的遠近和血供成正相關。表明RFA 治療可以誘導HCC 患者血清及組織的中HSP70 表達，從而促進腫瘤抗原呈遞、增強細胞的免疫原性及誘導抗腫瘤免疫，促進RFA 更好的發揮抗腫瘤作用［37］。

4.2 HSP70與HCC的預后

Ataide 等［38］檢測了90 例接受肝移植患者組織中HSP70 及glypican 3 等標志物的表達水平，并研究這些標志物與肝癌行肝移植治療后患者復發、預后的關系，發現HSP70表達水平高的HCC 患者預后較差，證實了這些標記物有助于評估肝癌行肝移植的預后。Jin 等［39］對79 例HBsAg 陽性的HCC 患者體內HSP70相互作用蛋白（CHIP）進行檢測，并分析其臨床病理數據與患者生存率的關系，結果發現，在腫瘤組織中觀察到CHIP 染色陽性，而在非腫瘤組織中未顯現，并且CHIP 的高表達與腫瘤的大小明顯相關，證明CHIP 在HBV 相關的HCC 中過表達，并且與不良的生物學行為有關。Kang［40］對78例HCC 患者的肝臟組織研究發現，其中有29 例HSP70 呈高表達，49 例呈中低表達，并經多變量分析得出，HSP70 的過表達與門靜脈侵犯之間存在顯著相關性。以上研究表明，HSP70 的高表達與腫瘤大小、門靜脈受侵相關，并且HSP70可能是影響HCC病人預后的不利要素。

5 HSP70與HCC的預防

Wang等［41］通過將AFP肽（FMNKFIYEI）與HSP70功能肽（TKDNNLLGRFELSG）連接，構建了一種名為HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗，此疫苗在小鼠體內可以產生強大的AFP特異性CD8+T細胞及自然殺傷細胞反應，使已經建立的腫瘤消退，表明新型HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗可以誘導針對AFP 的強保護性免疫，而有效地殺死表達AFP 的腫瘤。LAN［42］等報道了一種含AFP 和HSP70 的DNA 疫苗，可以產生針對AFP 陽性靶細胞的高效的AFP 特異性CTL 反應，達到縮小HCC 瘤體和延長小鼠的壽命延長的作用。黃波等［43］研究發現，經HSP70 腫瘤抗原肽復合物修飾的樹突狀細胞（DC）瘤苗，可刺激體內分泌大量的IL12、TNFα、IL1β等細胞因子，特異性地抑制小鼠的腫瘤生長。相關腫瘤疫苗或制劑的研究有望成為HCC 的治療及預防的新方向。

6 小結與展望

HSP70 作為進化高度保守的蛋白質，廣泛存在于生物體中，參與細胞的多種生命活動，具有較強大的分子伴侶、 抗凋亡、免疫調節等生物學功能。HCC 的發生是一個多因素、多步驟的過程，其病理特征非常復雜，作為一種新型腫瘤標志物，HSP70在HCC 早期病人血清及組織中明顯增加，這對HCC的早期診斷十分重要，并對其鑒別診斷、判斷治效及預后均起著重要作用。作為免疫佐劑，HSP70 能刺激機體發生特異性和非特異性免疫反應，這種理化特性可用于開發腫瘤疫苗或制劑。目前，關于HSP70對腫瘤細胞的很多復雜作用機制尚未得到充分研究，對HSP70 家族仍需更深入的研究與討論。掌握并利用HSP70的生物學功能，有望成為腫瘤臨床綜合治療的一種新方法和新技術。