基質金屬蛋白酶2與蛋白磷酸酶2A的癌性抑制因子在胃癌中的研究進展

芮昆昆　章波　邰小華　馮聯(lián)忠

摘 要：基質金屬蛋白酶是機體內發(fā)揮重要作用的一類蛋白水解酶，作為該家族中的重要成員之一，在腫瘤細胞的侵襲轉移過程中起重要作用，并受HER-2、Vav3、E-Cad/β-catenin 通路等多種蛋白分子，基因及信號通路的調節(jié)。蛋白磷酸酶2A的癌性抑制因子是近幾年發(fā)現(xiàn)的一種主要在腫瘤組織中表達的癌性抑制因子，在胃癌細胞的增殖、轉化及抗衰老等過程中發(fā)揮重要作用。

關鍵詞：MMP-2；CIP2A；胃癌

中圖分類號：R735.2；R73-3 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.03.007

文章編號：1006-1959（2018）03-0021-04

Abstract：Matrix metalloproteinases are a class of proteolytic enzymes in the body which play an important role，as one of the important members of the class，MMP-2 plays an important role in tumor cell invasion and metastasis process，and regulated by HER-2，Vav3，E-Cad/β-catenin pathway protein molecules，gene and signal pathways of cancer.Inhibitor of protein phosphatase 2A is a recently discovered inhibitor that mainly expressed in tumor tissue，it plays an important role in the proliferation，transformation and anti-aging of gastric cancer cells.

Key words：MMP-2；CIP2A；Gastric cancer

胃癌是占全球癌癥相關死亡人數(shù)的第二大原因[1]，也是當前我國患病率、死亡率最高的惡性腫瘤之一。由于其侵襲轉移機制復雜，五年生存率不高，患者長期預后獲益有限，早發(fā)現(xiàn)、早診斷對于胃癌的預后大有裨益?；|金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinases 2，MMP-2）及蛋白磷酸酶2A的癌性抑制因子（cancerous inhibitor of protein phosphatase 2A，CIP2A）作為近年來研究較多的胃癌相關分子標志物，為胃癌早期檢測，分子靶向治療及改善預后等提供了方向。本文就兩者在胃癌中的表達以及對胃癌侵襲、轉移的作用作一綜述。

1 MMP-2、CIP2A的結構

MMP-2是基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）家族的重要成員，又稱明膠水解酶，是Ⅳ型膠原蛋白水解酶，其編碼基因位于人類染色體6q21上，由13個外顯子及12個內含子組成，分子量為72 kD，活性受轉錄后水平的高度調控，生理條件下MMP-2常以無活性酶原形式分泌并儲存在細胞質中，通過自身蛋白的裂解、MMP-9的切割或細胞外炎癥介質等的刺激激活，其活性可被組織金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP）抑制[2]。

CIP2A是近幾年發(fā)現(xiàn)的一種主要存在于腫瘤組織中的基因。最早于2000年由Nagase等[3]在人胎腦的小片段cDNA文庫中克隆出，當時定義為KIAA1524基因，又因其編碼產物的分子量為90 kDa，被稱為P90，最終于2007年由Junttila等[4]統(tǒng)一命名為CIP2A，位于人類染色體3q13.13，分子量為102 kDa，DNA總長度約為38.8 kb，mRNA長度為4284 bp，含有21個外顯子，有能編碼905個氨基酸的開放閱讀框，且轉錄起始區(qū)有終止密碼子TAA，其5'端非編碼區(qū)富含G、C堿基，3'端非編碼區(qū)有6個多次出現(xiàn)的ATTTA序列和2個多聚腺苷酸尾信號AATAAA。

2 MMP-2、CIP2A的生物學功能

2.1 MMP-2的生物學功能 MMPs主要是由腫瘤細胞，成纖維細胞，血管內皮細胞單核細胞等分泌的一類Ca2+、Zn2+依賴性的蛋白水解酶，由20多種成員組成，能夠在生理條件下水解細胞外基質和基底膜上的跨膜蛋白，進而促進細胞的侵襲、轉移。另外有研究表明MMPs家族可促進細胞的增殖，抑制細胞的凋亡，并輔助腫瘤細胞免疫逃逸[5]。MMP-2作為MMPs家族的重要成分，是一種明膠酶，主要降解基底膜中的Ⅳ型膠原蛋白，破壞基底膜的完整性，促進腫瘤細胞的轉移，淋巴管及小血管侵犯；此外MMP-2還可水解其他的生物活性分子，如生長因子、細胞因子[6]等；MMPs家族的其他成員如pro-MMP-1、pro-MMP-2、pro-MMP-13也可被其水解成為激活形式，發(fā)揮生物學作用；還可以通過多種途徑調節(jié)細胞間信號轉導，另外，在上調血管生成因子促進血管形成及減輕心肌纖維化等方面也有重要作用。

2.2 CIP2A的生物學功能 研究證實CIP2A通過抑制蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）誘導的c-Myc上62位絲氨酸（S62）的去磷酸化作用，減少c-Myc蛋白的水解，使其處于持續(xù)高水平狀態(tài)，促進細胞增殖活躍及惡性轉化[4，7]，并且CIP2A與c-Myc表達上存在正反饋調控。有學者通過siRNA技術敲除CIP2A基因后，發(fā)現(xiàn)c-Myc蛋白表達水平明顯降低，并且細胞增殖率也明顯降低，說明CIP2A缺失會抑制腫瘤細胞增殖[8]。

3 MMP-2、CIP2A在胃癌的作用及機制

3.1 MMP-2在胃癌中的作用 胃癌的侵襲及轉移是胃癌預后差的主要原因，已有大量研究表明細胞外基質的破壞降解是腫瘤侵襲和轉移的先決條件[9]。MMP-2除了可降解Ⅳ型膠原，破壞基底膜的完整性，促進胃癌細胞的浸潤轉移，還可以刺激腫瘤新生血管的形成，并且與胃癌的淋巴結轉移也密切相關。

3.1.1 MMP-2對胃癌侵襲轉移的作用 腫瘤細胞的浸潤轉移受多種因素的共同調控，除了其自身的生物學特性，還可產生多種水解酶，如纖溶酶，透明質酸酶，MMP-2，分解基質和膠原纖維。體外培養(yǎng)SGC-7901胃癌細胞與GES-1 胃上皮細胞，經劃痕實驗與Transwell實驗證實SGC-7901 細胞的遷移能力強于GES-1細胞，同時伴隨MMP-2的表達增加，此研究表明MMP-2可促進胃癌細胞的侵襲與轉移[10]。近期研究的中藥方化痰通瘀解毒方水提取物可通過上調E-Cad的表達，減少MMP-2的表達，抑制胃癌細胞的侵襲轉移[11]。近年來核轉錄因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）信號通路也被證明在增強MMP-2對胃癌的侵襲過程中起重要作用[12]。正常機體內，MMPs與其抑制劑TIMPs的表達保持相對平衡的狀態(tài)，維持著細胞外基質的穩(wěn)定性與基底膜的完整性，進而抑制腫瘤細胞侵襲和轉移。有學者認為幽門螺桿菌（helicobacter pylori，Hp）之所以增強胃癌的侵襲能力與上調MMP-2的表達，下調TIMP-2 的表達有關[13]。除此之外，MMP-2的作用也受多種蛋白或基因的影響，如人表皮生長因子受體-2（human epidermal growth factor receptor 2，HER-2）、半乳糖凝集素-3（Galectin-3，Gal-3）、原癌基因Vav3、肝X受體a（liver X receptor a，LXRa）等與MMP-2協(xié)同表達，且表達水平與腫瘤的分化程度，浸潤深度，TNM分期及淋巴結轉移情況相關，與腫瘤患者的年齡、性別及腫瘤的大小無關[14]。而消化道特異性腫瘤抑制基因CDX2及過氧化物酶體增殖物激活受體γ（（peroxisome proliferators-activated receptors γ，PPARγ）、間隙連接蛋白43（connexin 43，Cx43）、粒狀頭樣2（grainyhead-like-2，Grhl2）可負調控MMP-2的表達[15]。近年來針對MMP-2的促胃癌細胞侵襲轉移作用，多項動物實驗及臨床研究表明，腫瘤抑制劑卡培他濱以及健脾活血方，化痰通瘀解毒方等中藥方劑可通過降低MMP-2的表達抑制胃癌細胞的侵襲與轉移[13，16]。

3.1.2 MMP-2促進胃癌新生血管形成 新生血管是胃癌細胞獲得無限增殖能力的重要保障，也是胃癌進展、轉移的關鍵因素。胃癌新生血管的生成是一個多因素、多環(huán)節(jié)的動態(tài)過程，受多種因子的聯(lián)合調控。血管內皮細胞生長因子（ vascular endothelial growth factor，VEGF ）可促進新生血管的形成及淋巴管增殖，并且與增加血管通透性密切相關，是腫瘤血管生成非常重要的調控因子。近年來研究表明MMP-2表達增加可上調VEGF的表達，促進胃癌新生血管的生成，使用TIMPs抑制MMP-2的表達后新生血管形成受到抑制[17]。除此之外，MMP-2促胃癌新生血管形成的過程也受多種因素調節(jié)，Mig-7是一種腫瘤特異性的血管形成標志物，近來被證明與MMP-2協(xié)同促進血管生成擬態(tài)（（vasculogenic mimicry，VM）的結構形成，共同促進胃癌的血管生成[18]。此外，Her-2 /neu基因可通過Ras /絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路啟動MMP-2的表達，對胃癌新生血管形成起到一定的作用[19]。

3.1.3 MMP-2促進胃癌淋巴結轉移 胃癌的淋巴結轉移是影響預后的獨立危險因素，對胃癌的分期及治療方式的選擇至關重要。目前胃癌淋巴結轉移的機制尚未完全明確，主要認為與胃癌細胞自身的運動特性，細胞粘附能力的變化，細胞外基質的降解及淋巴管的生成等有關，并受多種因素的共同調控。多元Logistic回歸分析顯示，有無漿膜浸潤、nm23、syndecan-1是預測胃癌淋巴結轉移預后的獨立因素[20]。有研究表明在有漿膜浸潤及淋巴結轉移的胃癌組織中MMP-2高表達，受MMP-7、MMP-14的調控[21]。并與Twist蛋白的表達呈正相關，通過對轉染Twist蛋白的研究進一步指出Twist蛋白可在一定程度上影響MMP-2的表達，共同促進胃癌的復發(fā)及淋巴結轉移[22]。

3.2 CIP2A在胃癌中的作用 近年來大量研究表明CIP2A在胃癌組織中高表達，在正常胃粘膜中幾乎不表達[23]。Khanna等[24]通過免疫組織化學方法與組織微陳列技術檢測223例胃癌組織標本中CIP2A蛋白的表達情況，并對所有患者的10年總生存率進行Kaplan-Meier 生存分析，結果提示65%的胃癌標本CIP2A表達陽性，且CIP2A陽性表達的患者10年總生存率明顯低于陰性的患者，CIP2A的表達與腫瘤的大小及浸潤深度有較強的相關性，并進一步分析了CIP2A的陽性表達與胃癌臨床病理學參數(shù)之間的關系，發(fā)現(xiàn)與老年、男性及腸型胃癌之間有統(tǒng)計學差異。但是Li 等[25]的研究稱CIP2AmRNA在胃癌組織中的表達與患者的性別、年齡、腫瘤大小及分化程度等無明顯關聯(lián)?？梢奀IP2A與胃癌病理學參數(shù)的關系尚需更大數(shù)據的研究分析來支持。師海蓉等[26]通過構建CIP2A 靶向shRNA表達質粒并轉染BGC-823人胃癌細胞系研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細胞內CIP2A mRNA 及蛋白表達水平明顯降低，并在96小時內持續(xù)抑制胃癌細胞的增殖，誘導細胞凋亡，加速胃癌細胞衰老進程，由此說明CIP2A發(fā)揮促進胃癌進展的作用[27]。有學者認為HP的致癌作用與其通過c-末端激酶2（c-kinase2，JNK2）/c-激活轉錄因子2（activating transcription factor 2，ATF2）信號通路促進CIP2A的表達及作用有關[28]。近來研究發(fā)現(xiàn)CIP2A過表達發(fā)揮促進腫瘤細胞增殖及轉化的作與CIP2A/PP2A/磷酸化Akt（phosphorylated Akt，p-AKT）通路、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）-MEK1/2-ERK1/2 通路有關[29]。

4 MMP-2與CIP2A之間的關系

截至目前，MMP-2及CIP2A在腫瘤中的作用研究主要涉及腫瘤細胞的侵襲、轉移、生長、凋亡，相關機制研究也較為明確，但二者之間的關系研究較少。近年來，多種信號通路被證明在復雜的疾病發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。有學者發(fā)現(xiàn)Hp感染的胃癌患者腫瘤侵襲及淋巴結轉移幾率增加，其中的一個重要因素是Ras/MAPK/細胞外信號調節(jié)激酶（extracellularsignal-regulated kinase，ERK）途徑激活，CIP2A的表達增加[30]。另外，該途徑的激活還能上調Hp感染患者的MMP-2的表達[19]，共同促進胃癌的進展。由此可見，兩者或可共同作為治療Hp感染胃癌的作用靶點。

5其他

大量研究證實MMP-2與絕大多數(shù)人類惡性腫瘤的轉移相關，且高水平的MMP-2 表達與肝癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、腎上腺皮質癌和甲狀腺癌等惡性腫瘤患者較差的預后緊密相關。這其中可能與MMP-9 存在協(xié)同作用，共同增加了肺癌轉移的風險并促進胰腺癌的高侵襲性[31]。近年來有研究表明CIP2A作為一種與細胞轉化和癌癥進展相關的致癌蛋白在除胃癌外的結腸癌、人類頭頸部鱗狀細胞癌、乳腺癌，肝細胞癌、食管癌等多種實體惡性腫瘤中存在高表達[5，32]，并且急、慢性骨髓性白血?。╝cute myelocytic leukemia，AML；chronic myelocytic leukemia，CML）患者體內也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象，提示CIP2A可能是AML、CML中有重要作用的靶點[33]，可指導多種惡性腫瘤的治療、預后及復發(fā)。

6展望

MMP-2與CIP2A均在胃癌中高表達，并且與胃癌的浸潤轉移，預后及病理學參數(shù)之間關系密切，可能作為預測腫瘤轉移與預后的靶點用于臨床。但兩者在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用機制、與腫瘤臨床病理學參數(shù)之間的相關性及與其他腫瘤相關分子標志物的表達之間是否存在關聯(lián)等還有待進一步研究。

參考文獻：

[1]Lee SH，Kim IH，Kim IH，et al.Comparison of short-term outcomes and acute inflammatory response between laparoscopyassisted and totally laparoscopic distal gastrectomy for earlygastric cancer[J].Ann Surg Treat Res，2015，89（4）：176-182.

[2]Bck M，Ketelhuth D F J，Agewall S.Matrix Metalloproteinases in Atherothrombosis[J].Progress in Cardiovascular Diseases，2010，52（5）：410-428.

[3]Nagase T，Kikuno R，Ohara O.Prediction of thecoding sequences of unidentified human genes.XXII.The complete sequences of 50 new DNA clones which code for large proteins[J].DNA Res，2001，8：319-327.

[4]Junttila M R，Puustinen P，Niemel M，et al.CIP2A Inhibits PP2A in Human Malignancies[J].Cell，2007，130（1）：51-62.

[5]Gialeli C，Theocharis AD，Karamanos NK.Roles of matrix metalloproteinases in Cancer progression and their pharmacological targeting[J].FEBS J，2011，278（1）：16-27.

[6]Hadler-Olsen E，Winberg JO，Uhlin-Hansen L.Matrix metalloproteinases in cancer：their value as diagnostic and prognostic markers and therapeutic targets[J].Tumor Biol，2013，34（4）：2041-2051.

[7]Mumby M.PP2A：unveiling a reluctant tumor suppressor[J].Cell，2007，130（1）：21-24.

[8]Ji J，Zhen W，Si Y，et al.Increase in CIP2A expression is associated with cisplatin chemoresistance in gastric cancer[J].Cancer Biomarkers，2017：1-10.

[9]Pathak A，Kumar S.Independent regulation oftumor cell migration by matrix stiffness andconfinement[J].Proc Natl AcadSci USA，2012（109）：10334-10339.

[10]楊云鵬，劉莉，李慧.MMP-2，MMP-3 和 MMP-9 在胃癌患者中的表達及意義[J].局解手術學雜志，2016，25（9）：625-628. [11]劉蕾，彭佳，黃金玲，等.化痰通瘀解毒方水提取物對胃癌 SGC-7901 細胞劃痕愈合及 E-cadherin 和 MMP-2 表達的影響[J].云南中醫(yī)學院學報，2016，39（6）：1-4.

[12]Wang Y，Wu H，Wu X，et al.Interleukin 17A promotes gastric cancer invasiveness via NF-κB mediated matrix metalloproteinases 2 and 9 expression[J].PloS one，2014，9（6）：e96678.

[13]陳鶴林，朱小琪.幽門螺桿菌感染胃癌組織 MMP-2，TIMP-2 表達及其對胃癌侵襲和轉移的影響[J].中國病原生物學雜志，2013，8（9）：793-795.

[14]Ji L，Zhang B，Zhao G.Liver X receptor α（LXRα）promoted invasion and EMT of gastric cancer cells by regulation of NF-κB activity[J].Human Cell，2017，30（2）：124-132.

[15]He Q，Chen J.Expression of peroxisome proliferator-activated receptor gamma，E-cadherin andmatrixmetalloproteinases-ingastric carcinoma and lymph node metastases[J].Chin Med J （Engl），2007，120（17）：1498-1504.

[16]劉艷萍，李國慶，陳宏輝，等.卡培他濱治療晚期胃癌的療效及對患者血清MMP-2、MMP-9水平的影響[J].世界華人消化雜志，2015（7）：1136-1140.

[17]Foley C J，F(xiàn)anjulfernández M，Bohm A，et al.Matrix metalloprotease 1a deficiency suppresses tumor growth and angiogenesis[J].Oncogene，2013，33（17）：2264-2272.

[18]廖世平，高青.血管生成擬態(tài)及相關蛋白Mig-7、MMP-2在胃癌組織中的表達及臨床意義[J].細胞與分子免疫學雜志，2013，29（2）：194-196.

[19]王鈞，趙玉亭，宋展.HER-2與MMP-2在胃癌中的表達和意義[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生，2013，51（28）：147-148.

[20]陳俊強，詹文華，何裕隆，等.胃癌淋巴結轉移預測的 Logistic 回歸分析[J].中華胃腸外科雜志，2005，8（5）：436-439.

[21]王一波，湯黎明.MMP-2、MMP-7和MMP-14在胃癌患者組織中表達的臨床意義[J].實用臨床醫(yī)藥雜志，2015，19（15）：44-48.

[22]裴惠臨.胃癌組織Twist與MMP-2的表達及臨床病理意義[J].武漢大學學報（醫(yī)學版），2017，38（1）：31-35.

[23]Li W，Ge Z，Liu C，et al.CIP2A is overexpressed in gastric cancer andits depletion leads to impaired clonogenicity，senescence，or differentiation of tumor cells[J].ClinCancer Res，2008， 14：3722-3728.

[24]Khanna A，Bckelman C，Hemmes A，et al.MYC-dependent regulation and prognostic role of CIP2A in gastric cancer[J].Jnci Journal of the National Cancer Institute，2009，101（11）：793-805.

[25]Li W，Ge Z，Liu C，et al.CIP2A Is Overexpressed in Gastric Cancer and Its Depletion Leads to Impaired Clonogenicity， Senescence，or Differentiation of Tumor Cells[J].Clinical Cancer Research An Official Journal of the American Association for Cancer Research，2008，14（12）：3722.

[26]師海蓉.CIP2A shRNA真核表達載體的構建及其對胃癌細胞增殖的抑制作用[J].基礎醫(yī)學與臨床，2015，35（2）：162-166.

[27]師海蓉.靶向CIP2A的shRNA對人胃癌BGC-823細胞增殖、凋亡及侵襲的影響[J].華中科技大學學報（醫(yī)學版），2014， 43（5）：528-531.

[28]Zhao Y，Li Y，Han J，et al.Helicobacter pylori enhances CIP2A expression and cell proliferation via JNK2 ATF2 signaling in human gastric cancer cells[J].International journal of molecular medicine，2014，33（3）：703-710.

[29]Liu C Y，Hu M H，Chia-Jung H，et al.Lapatinib inhibits CIP2A PP2A p-Akt signaling and induces apoptosis in triple negative breast cancer cells[J].Oncotarget，2016，7（8）：9135-9149.

[30]Zhao D，Liu Z，Ding J，et al.Helicobacter pylori CagA upregulation of CIP2A is dependent on the Src and MEK ERK pathways[J].Journal of medical microbiology，2010，59（3）：259-265.

[31]Lekstan A，Lampe P，Lewin-Kowalik J，et al.Concentrationsand activities of metalloproteinases 2 and 9 and their inhibitors（TIMPS）in chronic pancreatitis and pancreatic adenocarcinoma[J].J PhysiolPharmacol，2012，63（6）：589.

[32]Khanna A，Pimanda J E.Clinical significance of cancerous inhibitor of protein phosphatase 2A in human cancers[J].International journal of cancer，2016，138（3）：525-532.

[33]Barragán E，Chillón MC，Castelló-Cros R，et al.CIP2A high expression is a poor prognostic factor in normal karyotype acute myeloid leukemia[J].Haematologica.2015，100（5）：e183-185.

收稿日期：2017-6-18；修回日期：2017-6-25

編輯/雷華