骨橋蛋白與腫瘤休眠關(guān)系研究進展＊

王世岐，楊乾坤，劉祖娟綜述；李玉紅審校

（1.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員旅五隊，重慶400038；2.第三軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部細胞生物學(xué)教研室，重慶400038）

原發(fā)灶腫瘤治療前或者在其根治性切除及放化療中，一部分腫瘤細胞經(jīng)淋巴道或者外周循環(huán)播散至全身組織器官，由于機體的免疫殺傷和機械損傷等因素的作用，僅有一小部分轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞存活下來并植入骨髓、腦、肝、肺和腎等組織器官進入休眠期狀態(tài)，或者在這些靶組織或器官的血管周圍形成一個直徑為1～2mm的腫瘤孤立細胞克?。?］。免疫抑制、間質(zhì)的缺乏和原發(fā)腫瘤釋放的抑制因子等因素促使這些腫瘤細胞進入并保持休眠狀態(tài)。但是，在外科手術(shù)或放化療等因素刺激下原發(fā)灶腫瘤細胞表達骨橋蛋白（osteopontin，OPN），導(dǎo)致處于休眠狀態(tài)的腫瘤細胞被激活甚至轉(zhuǎn)移形成新的病灶［2］。近年來，研究發(fā)現(xiàn)OPN在腫瘤休眠細胞免疫應(yīng)答、發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。有研究發(fā)現(xiàn)“煽動者”腫瘤細胞表達OPN能“喚醒”處于休眠中的“回應(yīng)者”腫瘤細胞，加速休眠中的“回應(yīng)者”腫瘤細胞快速繁殖并發(fā)生轉(zhuǎn)移形成新的病灶，阻止“煽動者”細胞OPN的表達后，“煽動者”腫瘤細胞繼續(xù)生長繁殖，而“回應(yīng)者”細胞卻并不增殖生長而處于休眠狀態(tài)［3］。OPN作為一種特殊的分子，在休眠期腫瘤的再次復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移中具有關(guān)鍵性的作用。

1 OPN的生物學(xué)功能

1979年有研究首次報道與惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)的一種包含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）整合素結(jié)合區(qū)的磷酸化糖蛋白，從骨基質(zhì)和牙齒中分離出一種與轉(zhuǎn)化相關(guān)性磷酸蛋白相似特性的磷酸蛋白并將其命名為OPN，后來在不同的組織細胞如骨細胞、成骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞、神經(jīng)細胞、上皮細胞、內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞、巨噬細胞、活化的T細胞、自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）以及腫瘤細胞中均發(fā)現(xiàn)OPN的表達。OPN通過其高度保守的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列和非精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列分別與整聯(lián)蛋白膜受體或CD44膜受體結(jié)合后，引發(fā)腫瘤免疫應(yīng)答、炎性反應(yīng)、血管生成和轉(zhuǎn)移等反應(yīng)［4］。

整聯(lián)蛋白是一種由α和β亞單位構(gòu)成的二聚體細胞膜表面受體蛋白，整聯(lián)蛋白中αvβ3、αvβ1、αvβ5、α9β1、α4β1等與OPN作用密切相關(guān)。αvβ5廣泛存在于正常組織細胞中，OPN通過與腫瘤細胞表面表達異常豐富的αvβ3受體結(jié)合后激活PI3K／AKT和ERK等信號通路，引發(fā)尿激酶型纖溶酶原激活物（uPA）的分泌、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）的活化及血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的分泌并啟動新生血管生成［5］。

CD44是一種細胞與細胞外基質(zhì)、細胞與細胞間的相互作用的跨膜糖蛋白受體，根據(jù)CD44基因外顯子表達方式的不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)型CD44（CD44S）和拼接CD44（CD44V）兩種亞型，并且多種腫瘤細胞表面都存在CD44S和CD44V表達的上調(diào)。OPN的非精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸依賴序列與CD44結(jié)合可引起成纖維細胞、T細胞和骨髓源細胞化學(xué)趨化性增高［6］。在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，CD44V6已經(jīng)作為確定肝細胞癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌和淋巴瘤等的轉(zhuǎn)移標(biāo)志物之一。腫瘤細胞OPN和CD44V6的表達量均上調(diào)并以非精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸依賴的方式相互結(jié)合后，增強靶細胞之間的相互作用及抗凋亡能力，進而導(dǎo)致腫瘤的進一步惡化［4，7］。

2 OPN促使休眠腫瘤轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)

2.1 重塑休眠腫瘤的微環(huán)境 腫瘤細胞完成黏附，從血管中外滲，在新的組織器官中存活增殖并形成一個轉(zhuǎn)移灶必須在一個適宜的微環(huán)境中才能完成。細胞外基質(zhì)作為直接與休眠腫瘤細胞接觸的關(guān)鍵組成部分，是產(chǎn)生促使腫瘤生長、生存、運動和血管生成等因子的重要來源，并能影響腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的進程，缺乏細胞外基質(zhì)的腫瘤細胞將不能進行增殖生長等一系列活動。因此，腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)之間的相互作用可能是調(diào)節(jié)休眠腫瘤細胞進入增殖轉(zhuǎn)移狀態(tài)的關(guān)鍵所在［8］。腫瘤細胞外基質(zhì)的重塑過程中，微環(huán)境內(nèi)正常的纖維細胞并不具備細胞外基質(zhì)重塑的功能，而是通過腫瘤相關(guān)的成纖維細胞重塑休眠腫瘤的微環(huán)境。目前，腫瘤相關(guān)的成纖維細胞來源爭議較大：一是骨髓源間質(zhì)干細胞和內(nèi)皮細胞在OPN作用下被激活并招募至微環(huán)境中，骨髓源間質(zhì)干細胞通過分化的方式，而內(nèi)皮細胞通過內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化方式轉(zhuǎn)化為腫瘤相關(guān)的成纖維細胞從而發(fā)揮功能［9-10］；二是腫瘤微環(huán)境中OPN上調(diào)纖維細胞向腫瘤相關(guān)的成纖維細胞轉(zhuǎn)化。給小鼠移植乳腺癌細胞和間質(zhì)干細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，OPN通過促使間質(zhì)干細胞分化為腫瘤相關(guān)的成纖維細胞后，乳腺癌細胞在小鼠移植模型中迅速進入快速增殖期并發(fā)生轉(zhuǎn)移［11］。招募的骨髓源間質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞以及微環(huán)境中的纖維細胞等在OPN的作用下轉(zhuǎn)化為腫瘤相關(guān)的成纖維細胞后重塑休眠腫瘤微環(huán)境內(nèi)的細胞外基質(zhì)，構(gòu)建一個適合腫瘤細胞在此生長、黏附、浸潤和增殖生長的微環(huán)境。此外，體內(nèi)以及體外研究發(fā)現(xiàn)衰老的成纖維細胞高表達OPN，而衰老成纖維細胞能促進腫瘤生長，采用RNA干擾技術(shù)干擾衰老成纖維細胞OPN的表達后，衰老的成纖維細胞的促腫瘤生長作用受到明顯的影響［12］。OPN可能通過促使微環(huán)境中具有抑制腫瘤發(fā)展作用的纖維細胞衰老而促使腫瘤細胞生長。

2.2 抗腫瘤細胞的凋亡 休眠的腫瘤微環(huán)境中腫瘤可能處于增殖與凋亡的平衡期。OPN通過與腫瘤細胞表面的αvβ3或CD44受體作用后激活PI3K／AKT等信號途徑抑制腫瘤的凋亡促使休眠的腫瘤進入增殖生長期。體內(nèi)和體外研究中采用RNA干擾技術(shù)干擾腫瘤細胞OPN的表達后發(fā)現(xiàn)，乳腺癌、腎癌、胃癌和神經(jīng)膠質(zhì)瘤等細胞凋亡明顯被抑制［13-16］。運用他汀類和環(huán)磷酰胺等藥物抑制卵巢癌細胞和乳腺癌細胞OPN的表達均獲得了相似的結(jié)果［17-18］，表明高表達OPN的腫瘤細胞處于快速的增殖生長的狀態(tài)。此外，研究發(fā)現(xiàn)處于休眠中的腫瘤細胞ERK／P38比率低，OPN通過激活ERK使ERK／P38比率升高促使休眠的腫瘤進入增殖生長期［19］。

2.3 免疫逃逸 機體中清除異常的腫瘤細胞主要通過效應(yīng)細胞CTL、NK細胞和巨噬細胞等細胞免疫反應(yīng)，這些效應(yīng)細胞釋放γ-干擾素、腫瘤壞死因子、酶類等途徑殺傷腫瘤細胞。在機體免疫壓力下休眠的腫瘤細胞長期存活但不能增殖而進入免疫平衡狀態(tài)。但是，OPN可能使休眠的腫瘤細胞逃避免疫系統(tǒng)殺傷而進入增殖生長期。2000年有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞分泌的OPN與其受體整合蛋白或CD44受體結(jié)合后，可進一步與補體因子H結(jié)合，使腫瘤細胞穿上“分子隔離衣”而免受補體系統(tǒng)攻擊。2006年有研究發(fā)現(xiàn)，OPN抑制微環(huán)境中誘生型氧化亞氮合酶的合成從而抑制氧暴發(fā)的發(fā)生，使腫瘤細胞得以在微環(huán)境中存活。此外，OPN可能通過促使腫瘤微環(huán)境中的腫瘤細胞和腫瘤相關(guān)的成纖維細胞產(chǎn)生趨化因子誘導(dǎo)大量骨髓源抑制性細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）進入腫瘤微環(huán)境，大量的MDSC抑制T細胞、NK細胞等免疫細胞的功能，進而抑制機體的抗腫瘤免疫，最終導(dǎo)致腫瘤細胞逃避免疫系統(tǒng)的殺傷［20］。

2.4 新生血管的生成 腫瘤休眠的微環(huán)境內(nèi)的腫瘤細胞由于處于無血管狀態(tài)，致使腫瘤細胞缺乏營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的清除能力，導(dǎo)致這些腫瘤細胞不能迅速增殖并形成巨大的轉(zhuǎn)移灶。研究表明血管的生成是休眠腫瘤形成巨大轉(zhuǎn)移灶的前提和基礎(chǔ)，沒有新生血管的生成，微環(huán)境內(nèi)休眠腫瘤將持續(xù)處于休眠狀態(tài)［21］。OPN不僅促使微環(huán)境內(nèi)的休眠的腫瘤細胞和腫瘤相關(guān)的成纖維細胞合成分泌VEGF從而引發(fā)血管的生成，而且還招募大量的內(nèi)皮細胞參與血管的生成，促使休眠中的腫瘤細胞進入增殖生長期。Liu等［22］采用免疫組組化學(xué)和酶聯(lián)免疫吸附等研究方法分析33例鼻腔內(nèi)翻性乳頭狀瘤和15例對照組發(fā)現(xiàn)，OPN與VEGF的高表達對腫瘤的發(fā)展具有關(guān)鍵性的促進作用。持續(xù)表達的VEGF不僅促使內(nèi)皮細胞加速增殖和遷移，還分泌尿激酶型纖溶酶原激活物和抑制因子等蛋白酶穿過血管下基底膜向腫瘤組織遷移，促進新生血管床的形成。腫瘤細胞也在這些蛋白酶的作用下向相反的方向運動，使腫瘤細胞更易于再次浸潤和轉(zhuǎn)移，這些腫瘤細胞以“阿米巴運動”的方式穿出血管壁后再次播散至全身引發(fā)腫瘤的全身性轉(zhuǎn)移性大暴發(fā)。

3 休眠腫瘤轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)的生物學(xué)標(biāo)志物

OPN在促使休眠腫瘤細胞增殖和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的功能。肺癌、腎癌、骨肉瘤、乳腺癌等多種腫瘤患者的外周血和骨髓中均發(fā)現(xiàn)有大量OPN的存在，而這也往往是腫瘤患者病情惡化的先兆，因此，OPN可以作為檢測腫瘤是否復(fù)發(fā)很好的生物學(xué)標(biāo)記的指標(biāo)之一［23］。在肺癌早期患者中發(fā)現(xiàn)血漿OPN含量增加，而在肺癌切除術(shù)后血漿OPN含量迅速下降。然而，當(dāng)肺癌復(fù)發(fā)時，血漿OPN含量又會增加，這使得OPN成為肺癌增殖和侵襲的生物標(biāo)志之一的重要依據(jù)［24］。在乳腺癌、肺癌、腦膜瘤等研究中也證實OPN的表達水平與腫瘤的轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)具有密切的關(guān)系。此外，OPN在肝癌患者術(shù)前的分期和術(shù)后預(yù)后都具有重要的指導(dǎo)意義。OPN在休眠腫瘤的復(fù)發(fā)中并非特異性表達，炎癥反應(yīng)和缺血、缺氧等條件刺激下正常組織也高表達OPN。因此，研究OPN與CD44等共同作為判斷休眠腫瘤復(fù)發(fā)的標(biāo)志物具有更大的現(xiàn)實意義。

4 展 望

OPN作為一種獨特的糖蛋白，參與了腫瘤細胞的遷移、增殖及黏附等過程，在促使腫瘤休眠細胞微環(huán)境的重塑、血管生成和轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)中發(fā)揮了重要的作用。目前，對于OPN與腫瘤休眠的關(guān)系研究取得了很大的進步，但還有許多問題有待解決。OPN作為由原發(fā)灶腫瘤細胞分泌并能激活招募骨髓源細胞的因子，它的持續(xù)存在對于保持骨髓細胞的激活狀態(tài)是否是必要的呢？或者說原發(fā)灶腫瘤細胞去除后能否保持骨髓細胞活化？這些問題的答案都將影響對原發(fā)腫瘤切除后抑制腫瘤生長轉(zhuǎn)移的治療方法。當(dāng)然，除原發(fā)性腫瘤的原因外或許有其他機制促使休眠腫瘤復(fù)發(fā)不為人所知，因此，探究激活和招募骨髓源細胞的機制可能對控制臨床上的轉(zhuǎn)移性腫瘤休眠的復(fù)發(fā)具有重大意義。

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