CRYAB在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展*

胡 酉 張春雷 楊 琦 常德輝

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,甘肅省蘭州市 730000; 2 中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院泌尿外科; 3 甘肅干細(xì)胞與基因藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

在體內(nèi),小熱休克蛋白(Small heat shock protein,SHSPs)是維持健康蛋白質(zhì)組的關(guān)鍵因素。αB-晶體蛋白(αB Crystallin, CRYAB)是人類SHSPs中最廣泛分布和最密集的一種。在細(xì)胞內(nèi),CRYAB通過(guò)其分子伴侶的作用,作為在細(xì)胞應(yīng)激條件下阻止靶蛋白展開(kāi)和聚集的第一道防線。近年來(lái),已有文獻(xiàn)表明CRYAB在肺癌、前列腺癌、胃癌、乳腺癌等多種癌癥中均有異常表達(dá),本文旨在綜述近年來(lái)文獻(xiàn)中對(duì)CRYAB在多種腫瘤發(fā)生機(jī)制中的研究進(jìn)展,以期為腫瘤性疾病的理論研究、臨床診斷及治療提供幫助。

1 熱休克蛋白

熱休克蛋白(Heat shock proteins,HSPs)是一種穩(wěn)定的蛋白質(zhì),被稱為分子伴侶。它們根據(jù)分子量分為不同的家族,包括HSP110、HSP90、HSP70、HSP60和小熱休克蛋白等。HSPs在多種生理和保護(hù)過(guò)程中發(fā)揮作用,以協(xié)助維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài),特別是熱休克蛋白在熱休克、缺氧和降解等多種應(yīng)激源下參與蛋白質(zhì)的折疊和成熟過(guò)程[1]。熱休克蛋白的合成是由熱激因子(Heat shock factors,HSF)調(diào)節(jié)的,在正常條件下,HSF在細(xì)胞質(zhì)中仍然存在。然而,在應(yīng)激條件下,HSF從HSPs中分離出來(lái),形成三聚體,進(jìn)入細(xì)胞核,經(jīng)歷磷酸化,介導(dǎo)熱休克蛋白的合成[2]。研究表明HSPs不僅是一類在蛋白質(zhì)折疊過(guò)程中起關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì),也是可以調(diào)節(jié)許多信號(hào)通路的關(guān)鍵因子。在過(guò)去的幾十年里,HSPs在癌癥中已經(jīng)被廣泛研究。多項(xiàng)研究表明HSPs在腫瘤進(jìn)展和治療反應(yīng)的許多方面發(fā)揮著深遠(yuǎn)的作用。它們是某些組織中癌變的有效生物標(biāo)志物,并標(biāo)志著某些癌癥的分化程度和侵襲程度,腫瘤患者血清中HSP和抗HSP抗體水平對(duì)腫瘤診斷具有重要意義[3]。此外,一些HSPs與特定癌癥的預(yù)后有關(guān),包括HSP27的表達(dá),它與胃癌、肝癌、前列腺癌和骨肉瘤的不良預(yù)后相關(guān)[4],而HSP70與乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌和膀胱癌的不良預(yù)后相關(guān)[5]。HSPs在幾種腫瘤中的表達(dá)譜表明,它們有助于癌癥的診斷和治療。檢測(cè)患者血清中的熱休克蛋白及其特異性抗體水平可在癌癥診斷中發(fā)揮重要作用。

2 CRYAB簡(jiǎn)介

CRYAB是一種22～23kDa的蛋白質(zhì),是SHSPs家族的一員,CRYAB蛋白最初是在眼睛晶狀體中被發(fā)現(xiàn)的[6],也在身體的其他部位表達(dá),如心臟、骨骼肌、卵巢等[7-9]。 CRYAB主要作為分子伴侶蛋白,阻止變性蛋白質(zhì)的聚集,并將易于聚集的蛋白質(zhì)保留在大型可溶性多聚體結(jié)構(gòu)中的非天然折疊中間產(chǎn)物庫(kù)中。不同類型細(xì)胞中CRYAB的異位表達(dá)已被證明可保護(hù)細(xì)胞免受多種凋亡刺激、氧化應(yīng)激和抗癌藥物的影響[10]。同時(shí),通過(guò)RNA干擾沉默其表達(dá)可使細(xì)胞對(duì)凋亡敏感[10]。近期的研究表明CRYAB在肺癌、乳腺癌、胃癌、膀胱癌中異常表達(dá),可能參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展,本篇綜述旨在詳細(xì)描述CRYAB的作用及功能機(jī)制,充分了解circHIPK3在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展。

3 CRYAB與腫瘤

3.1 CRYAB與肺癌 根據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)[11]統(tǒng)計(jì)的2018年全球癌癥發(fā)病率和死亡率,肺癌是最常見(jiàn)的癌癥診斷(11.6%)和癌癥死亡的主要原因(18.4%),且發(fā)病率正在逐步上升。其中非小細(xì)胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)約占所有肺癌病例的85%[12]。由于診斷技術(shù)的不敏感,許多NSCLC患者被診斷時(shí)已經(jīng)進(jìn)展到晚期階段,手術(shù)切除只適用于早期階段的肺癌和明確部位的局部病灶,絕大多數(shù)患有晚期、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移性癌癥的患者5年總生存率(Overall survival,OS)和無(wú)病生存率(Disease free survival,DFS)極低。因此,更好地理解NSCLC發(fā)病機(jī)制對(duì)于早期診斷和改善NSCLC治療至關(guān)重要。研究表明CRYAB在NSCLC的表達(dá)顯著高于癌旁組織,并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NSCLC中CRYAB蛋白表達(dá)與TNM分期和總生存期顯著相關(guān)[13],由此可知CRYAB具有較好的臨床診斷價(jià)值,有望成為新的預(yù)后標(biāo)志物。此外,有研究表明CRYAB參與了M2巨噬細(xì)胞促進(jìn)肺癌發(fā)展的過(guò)程,M2巨噬細(xì)胞通過(guò)上調(diào)CRYAB表達(dá)并激活ERK1/2/fra1/slug信號(hào)通路介導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)促進(jìn)肺癌的惡性進(jìn)展[14]。

3.2 CRYAB與消化系統(tǒng)腫瘤 胃癌(Gastric cancer,GC)是世界上最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,盡管目前有一線治療,GC患者的OS值仍然很低,早期診斷和系統(tǒng)治療可顯著提高GC患者的生存結(jié)局。目前確診GC的金標(biāo)準(zhǔn)是胃鏡檢查,然而它的侵襲性相對(duì)限制了在初步診斷中的應(yīng)用[15]。因此,改善GC的早期檢測(cè)有重要意義,研究人員發(fā)現(xiàn)CRYAB在GC組織中的表達(dá)明顯高于正常胃黏膜組織[16],體外實(shí)驗(yàn)抑制CRYAB的表達(dá)可以顯著抑制GC細(xì)胞EMT、遷移和侵襲,而過(guò)表達(dá)CRYAB可以逆轉(zhuǎn)這一事件,通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)CRYAB是通過(guò)NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)的EMT參與GC細(xì)胞的遷移和侵襲。此外,還有研究表明CRYAB的高表達(dá)參與GC的血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[17]。這些結(jié)果表明,CRYAB有望成為GC預(yù)后不良的分子標(biāo)記物和潛在的治療靶點(diǎn)。

研究表明CRYAB在結(jié)直腸癌(Colorectal cancer,CRC)中表達(dá)上調(diào)[18],其高表達(dá)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、腫瘤TNM分期均與結(jié)直腸癌患者的總生存率顯著相關(guān)。CRYAB高表達(dá)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移陽(yáng)性的結(jié)直腸癌患者的總生存率明顯較差。臨床資料顯示,CRYAB表達(dá)上調(diào)與TNM期結(jié)直腸癌患者呈正相關(guān)。 CRYAB的高表達(dá)通過(guò)EMT促進(jìn)結(jié)直腸癌腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。其在CRC患者中的表達(dá)水平與EMT的兩個(gè)核心基因產(chǎn)物MMP7和E-鈣粘蛋白密切相關(guān)。通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制劑和CRYAB基因表達(dá)敲低模型驗(yàn)證,CRYAB可能通過(guò)激活ERK信號(hào)通路來(lái)觸發(fā)CRC中的EMT[18],是CRC診斷和預(yù)后的潛在腫瘤生物標(biāo)志物。

3.3 CRYAB與泌尿系惡性腫瘤 前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,發(fā)病率隨年齡增長(zhǎng)而增加,根據(jù) 2020 年腫瘤疾病統(tǒng)計(jì),PCa目前是男性腫瘤疾病發(fā)病率的首位,腫瘤疾病致死率的第二位[11],是困擾著男性泌尿生殖健康的重大課題,因此明確前列腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)CRYAB作為miR-671-5p的下游靶點(diǎn)調(diào)控著PCa的發(fā)展與遷移,并且發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的CRYAB與PCa患者的晚期臨床病理特征及轉(zhuǎn)移狀態(tài)呈負(fù)相關(guān)[19],這表明CRYAB在PCa中是潛在的抑癌因子,有望成為PCa預(yù)后不良的分子標(biāo)記物和潛在的治療靶點(diǎn),但其具體的機(jī)制尚未明了,需后人進(jìn)一步的研究。

膀胱癌也是泌尿系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤,一項(xiàng)研究表明CRYAB在膀胱癌(Bladder cancer,BC)組織中的表達(dá)低于正常膀胱組織,研究人員通過(guò)細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)CRYAB后,BC細(xì)胞系T42和J82的遷移和侵襲能力顯著降低,這與PI3K、AKT和ERK的活化降低有關(guān),并且過(guò)表達(dá)CRYAB增加了E-鈣粘蛋白的表達(dá),降低了N-鈣粘蛋白的表達(dá),說(shuō)明過(guò)表達(dá)CRYAB抑制了EMT的進(jìn)展[20]。綜上所述CRYAB通過(guò)PI3K/AKT和ERK通路抑制了EMT從而抑制了BC的遷移和侵襲。此外,還有研究表明CRYAB在高級(jí)別膀胱尿路上皮癌組織中表達(dá)下調(diào),并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)其具有一定的診斷價(jià)值[21],是一個(gè)潛在的高級(jí)別膀胱尿路上皮癌尿液生物標(biāo)志物,但對(duì)其具體調(diào)控的機(jī)制并不了解,需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

3.4 CRYAB與女性生殖惡性腫瘤 乳腺癌是女性人群中最常見(jiàn)的癌癥,也是癌癥死亡的主要原因。在乳腺癌的研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)CRYAB在三陰性乳腺癌基底樣2亞型組織中的表達(dá)上調(diào),沉默CRYAB的表達(dá)可以抑制三陰性乳腺癌基底樣2亞型細(xì)胞系的遷移能力,說(shuō)明CRYAB是三陰性乳腺癌基底樣2亞型預(yù)后不良的一個(gè)因素[22],此外,還有研究表明CRYAB通過(guò)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子來(lái)增強(qiáng)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展,抑制CRYAB的表達(dá)可阻斷乳腺癌細(xì)胞刺激的內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)源性血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子水平的升高,從而抑制腫瘤的進(jìn)展[23]。與此不同的是,研究發(fā)現(xiàn)CRYAB在乳腺癌的另外一種類型導(dǎo)管癌里表達(dá)降低[24],這說(shuō)明CRYAB在不同類型乳腺癌中的作用機(jī)制可能并不相同,需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相關(guān)的機(jī)制。這些結(jié)果表明,CRYAB有成為乳腺癌早期診斷標(biāo)志物的潛力。

3.5 CRYAB與其他腫瘤 除了上述腫瘤,CRYAB在其他腫瘤中也有研究,Linda等[25]發(fā)現(xiàn)CRYAB在髓母細(xì)胞瘤中起著致癌因子的作用,CRYAB作為ω3-長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸的下游靶點(diǎn)影響著髓母細(xì)胞瘤的發(fā)生發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)表明CRYAB表達(dá)降低時(shí)能顯著減少前列腺素E2的表達(dá)水平,從而抑制髓母細(xì)胞瘤的腫瘤生長(zhǎng),這些結(jié)果表明,CRYAB可能成為髓母細(xì)胞瘤的預(yù)后標(biāo)志物。此外,在鼻咽癌的研究中,Wu等[26]發(fā)現(xiàn)CRYAB作為L(zhǎng)BH基因的下游靶點(diǎn)調(diào)控著鼻咽癌細(xì)胞的遷移、侵襲和EMT。體外實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)抑制LBH基因的表達(dá)時(shí),P38磷酸化被抑制,同時(shí)下調(diào)了CRYAB的mRNA表達(dá),而且CRYAB在鼻咽癌中是直接與LBH相互作用的。這些發(fā)現(xiàn)表明CRYAB可能是一種潛在的生物標(biāo)記物,能為鼻咽癌提供有效的治療靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

CRYAB擁有與伴侶蛋白結(jié)合并調(diào)節(jié)參與細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的許多蛋白靶點(diǎn)的活性和半衰期的作用,一方面說(shuō)明其在細(xì)胞生物功能調(diào)控方面具有較好的研究意義,另一方面說(shuō)明CRYAB在機(jī)體正常生理活動(dòng)中扮演著重要角色。目前來(lái)說(shuō),對(duì)CRYAB的研究尚有幾個(gè)方面需要改進(jìn),首先,隨著研究的不斷深入,CRYAB在不同癌癥的表達(dá)得以驗(yàn)證,然而有一些癌癥發(fā)生發(fā)展中的具體機(jī)制尚未清楚,只停留在細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn),未對(duì)機(jī)制清楚地闡述,與此同時(shí),CRYAB在不同癌癥中發(fā)揮的作用不同,如在前列腺癌,膀胱癌中發(fā)揮著抑癌因子的作用,在肺癌、結(jié)直腸癌和胃癌中發(fā)揮著促癌因子的作用,這說(shuō)明CRYAB在各個(gè)癌癥當(dāng)中的作用機(jī)制不同,因此,CRYAB在癌癥中的表達(dá)和功能作用還需要進(jìn)一步的研究來(lái)揭示其在疾病進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中的潛在作用。此外,目前對(duì)CRYAB在作用機(jī)制的探索主要停留在腫瘤研究中miRNA海綿的機(jī)制上,它并不代表CRYAB的所有的功能機(jī)制。在未來(lái),研究CRYAB在癌癥中的其他新功能或機(jī)制將非常重要。

總之,CRYAB作為分子伴侶,具有獨(dú)特的功能,對(duì)于研究癌癥的發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,和其是否能作為診斷和預(yù)后的生物標(biāo)記物都有重要的研究意義,期望后續(xù)的研究能夠更加清楚的闡述CRYAB的功能和在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制。