基質(zhì)金屬蛋白酶2與胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移

1、基質(zhì)金屬蛋白酶-2與胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜重塑是癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需借助于蛋白降解酶的表達(dá)和激活?；|(zhì)蛋白酶主要有以下數(shù)種：絲氨酸蛋白酶類，包括血漿酶原激活劑；半胱氨酸蛋白酶類，包括組織蛋白酶D在內(nèi)的溶酶體酶；金屬蛋白酶類(etallprtEinases)1。金屬蛋白酶類在腫瘤侵襲過程中的作用近年來倍受關(guān)注，大量證據(jù)說明基質(zhì)金屬蛋白酶，特別是基質(zhì)金屬蛋白酶-2(atrixetallprteinase-2，P-2)在腫瘤細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)降解中起關(guān)鍵作用，臨床研究說明，P-2活性和表達(dá)的增加與人類多種惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移潛能及預(yù)后親密相關(guān)24。一.P-2基因及其表達(dá)和激活的

2、調(diào)節(jié)P-2基因位于人類染色體16q21，由13個外顯子和12個內(nèi)含子所組成，構(gòu)造基因總長度為27kb，與其他金屬蛋白酶不同，P-2基因5旁側(cè)序列促進(jìn)子區(qū)域含有2個G盒而不是TATA盒5。P-2以前酶原的形式由多種細(xì)胞分泌，如成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和惡性腫瘤細(xì)胞等。與其他金屬蛋白酶相似，P-2分子含有氨基末端片段、金屬結(jié)合片段及羧基末端片段，其中帶有高度保守序列PRGV/NPD的氨基末端具有一個不配對的半胱氨酸殘基，該殘基與激活位點(diǎn)的鋅原子互相作用介導(dǎo)著P-2的前體狀態(tài)；金屬結(jié)合片段是公認(rèn)的鋅結(jié)合部位，其含旁側(cè)有2個組氨酸的保守序列HE-GH；羧基末端具有類似凝血酶的片段，該片段的詳細(xì)功

3、能尚未明確。此外，P-2還具有一個58個氨基酸殘基組成的明膠結(jié)合片段，此片段與纖維連接素的明膠結(jié)合型基元相似6。目前認(rèn)為，P-2表達(dá)和功能的調(diào)節(jié)發(fā)生于轉(zhuǎn)錄、分泌、前酶原的激活、細(xì)胞外表的結(jié)合以及與來源于腫瘤或宿主細(xì)胞的P抑制劑的互相作用等多個不同的程度。P-2的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)與其他金屬蛋白酶相比具有一定的獨(dú)特性，如佛波醇酯(phrblester)通過AP-1位點(diǎn)的介導(dǎo)增加P-9和間質(zhì)膠原酶的表達(dá)，而P-2基因促進(jìn)子區(qū)域未能測得AP-1位點(diǎn)5；轉(zhuǎn)化生長因子-1(TGF-1)通過其抑制元素TIE抑制間質(zhì)膠原酶的表達(dá)7，而TGF-1卻能誘導(dǎo)人類細(xì)胞株轉(zhuǎn)錄出高程度的P-2信使核糖核酸(RNA)8。此外，整合

4、素受體和TN(Tenasin)亦能誘導(dǎo)P-2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。P-2在細(xì)胞外以前酶原的狀態(tài)存在，體外實(shí)驗(yàn)說明有機(jī)汞化合物和蛋白酶等均可通過干擾氨基末端不配對半胱氨酸殘基與激活位點(diǎn)的鋅原子間的互相作用，導(dǎo)致前酶原氨基末端80個氨基酸片段的自身催化降解轉(zhuǎn)化成酶原，獲得膠原溶解的活性，激活的酶原進(jìn)展自身蛋白降解，最終產(chǎn)生具有穩(wěn)定活性62KD酶，這種激活過程被稱為“半胱氨酸開關(guān)(ysteinesith)假說9。由于膜型P即T1-P的成功克隆和排序，P-2在體內(nèi)激活的受體機(jī)制已被根本說明。將T1-P質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入s-1細(xì)胞株內(nèi)后，T1-P即表達(dá)于該細(xì)胞株的胞膜，并導(dǎo)致P-2酶原的特異性激活10。研究發(fā)現(xiàn)，P-2酶

5、原的激活依賴于由TIP-2(tissueinhibitrfetallprteinase-2)與T1-P結(jié)合始動的一個三元復(fù)合體的形式，雖然高濃度的TIP-2抑制P-2的活性11。PS活性調(diào)節(jié)的關(guān)鍵是TIPS對其酶活性的抑制作用。研究說明P-2及其前體均可與TIP-2結(jié)合，但結(jié)合位點(diǎn)并不一樣。P-2前體-TIP-2復(fù)合體在不裂解的情況下仍可被繼續(xù)激活產(chǎn)生P-2活性，該活性能被額外的TIP-2完全抑制12。所以P-2與TIP-2的相對濃度最終決定P-2膠原降解的才能。P-2的主要底物為型膠原，其次還有、型膠原及纖維連接素和彈性蛋白等。二.P-2與惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ras基因誘導(dǎo)的

6、惡性腫瘤細(xì)胞株的P-2表達(dá)增加，激活P-2的單克隆抗體能促進(jìn)A2058細(xì)胞株的侵襲才能，而抑制P-2的單抗那么使A2058細(xì)胞株穿透重組基底膜的才能明顯減弱13。TIP-2對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的抑制是P-2與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)性的又一佐證。TIP-2過度表達(dá)，能抑制轉(zhuǎn)移性ras轉(zhuǎn)化小鼠胚胎成纖維細(xì)胞裸鼠靜脈注射后肺轉(zhuǎn)移灶的形成，以及體內(nèi)腫瘤的生長速度和癌細(xì)胞的浸潤特性14。Vaisanene認(rèn)為15P-2表達(dá)是皮膚黑色素瘤的獨(dú)立預(yù)后因素；Levy16采用Nrthern印跡分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)72%的直、結(jié)腸腺癌P-2RNA程度異常增高；Puls等17采用原位雜交技術(shù)，結(jié)果顯示結(jié)腸腫瘤組織間質(zhì)細(xì)胞能合成P-2，

7、且與腫瘤細(xì)胞一起參與浸潤癌特異性的組織重塑和基底膜降解過程。Davies18研究說明膀胱癌組織中P-2RNA主要位于間質(zhì)細(xì)胞而不是腫瘤上皮細(xì)胞，P-2表達(dá)程度與腫瘤分化程度及浸潤深度親密相關(guān)。免疫組化染色顯示P-2蛋白主要表達(dá)于腫瘤細(xì)胞膜和胞漿內(nèi)，而原位雜交技術(shù)那么發(fā)現(xiàn)P-2RNA主要存在于腫瘤細(xì)胞周圍的間質(zhì)細(xì)胞如成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。兩種方法結(jié)果不一致的原因可能是(1)腫瘤細(xì)胞攝取來源于成纖維細(xì)胞的P-2蛋白；(2)腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)細(xì)胞P-2RNA翻譯率及細(xì)胞內(nèi)蛋白貯存才能的不同；以及(3)原位雜交技術(shù)和免疫組化檢測閾值的不同等19。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為腫瘤細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞均能合成P-2，且腫瘤細(xì)胞可通

8、過多種機(jī)制誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞P-2的合成和分泌。如腫瘤細(xì)胞表達(dá)的一種與免疫球蛋白超家族同源的細(xì)胞外表受體，膠原酶刺激因子(TSF)又稱細(xì)胞外P誘導(dǎo)因子，能刺激成纖維細(xì)胞的P-2表達(dá)11。三.P-2與胃癌侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系P-2與胃癌關(guān)系的研究是近年來開展的新課題。1994年Shart等20研究胃癌細(xì)胞株SK-GT的P-2RNA表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸潤型細(xì)胞株SK-GT1、SK-GT5及SK-GT6表達(dá)P-2，而非浸潤型細(xì)胞株SK-GT2和SK-GT4不表達(dá)P-2；此外，P-2表達(dá)陽性細(xì)胞株來源病人的預(yù)后明顯差于陰性者。DErri等21報(bào)道正常胃黏膜上皮P-2呈陰性表達(dá)，胃癌細(xì)胞P-2主要表達(dá)于細(xì)胞膜，分化差的

9、胃癌細(xì)胞P-2表達(dá)陽性率顯著高于分化較好者，進(jìn)展期胃癌的P-2陽性率高于早期胃癌。提示P-2表達(dá)的檢測有助于胃癌病期進(jìn)展的評估。Sier等22研究說明胃癌組織的P-2表達(dá)顯著高于鄰近非癌黏膜組織，x多因素回歸分析顯示P-2高表達(dá)胃癌患者預(yù)后較差。后繼研究檢測胃癌組織P-2及其非活性前體的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)進(jìn)展期胃癌和早期胃癌P-2前體的陽性率分別為67%和46%，P-2那么僅限于進(jìn)展期胃癌，血管進(jìn)犯陽性的胃癌P-2前體陽性率顯著高于陰性者23。1996年Nura24通過采用免疫組化、三明治酶免疫分析及明膠酶譜學(xué)等多種測檢手段，研究發(fā)現(xiàn)P-2主要表達(dá)于進(jìn)展期胃癌，并與腫瘤的血管進(jìn)犯親密相關(guān)，認(rèn)為P-

10、2前體的激活是胃癌細(xì)胞擴(kuò)散的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。ri25通過分析T1-P和P-2在胃癌組織中的表達(dá)情況，認(rèn)為T1-P通過胃癌的胃壁浸潤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移影響患者的預(yù)后，P-2激活與胃癌進(jìn)展親密相關(guān)。aenazz26研究胃癌組織T1-P與P-1RNA的比率，發(fā)現(xiàn)檢測T1-P與PRNA的比率可作為胃癌術(shù)前新的分子生物學(xué)預(yù)后指標(biāo)。然而，有研究說明P-2表達(dá)僅與胃癌患者生存率有單因素相關(guān)的趨勢，而不是預(yù)后的獨(dú)立指標(biāo)，高uPA受體表達(dá)的胃癌患者組那么存在P-2與預(yù)后的相關(guān)性，提示僅在P-2的激活酶過度表達(dá)的情況下，P-2可作為胃癌的預(yù)后因素27。TIP-2與P-2在胃癌侵襲轉(zhuǎn)移中的重要性亦頗受關(guān)注。一項(xiàng)前瞻性研究說明，

11、胃黏膜內(nèi)癌TIP-2表達(dá)陽性率為63%，P-2陽性率為19%，進(jìn)展期胃癌TIP-2表達(dá)陽性率下降而P-2陽性率升高，預(yù)后分析結(jié)果顯示胃癌原發(fā)灶TIP-2高表達(dá)而P-2低表達(dá)者生存時(shí)間顯著延長。所以TIP-2和P-2在胃癌的負(fù)相關(guān)作用作為整體調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的浸潤轉(zhuǎn)移，并可能具有重要的預(yù)后意義28。四.小結(jié)P-2的表達(dá)、有效激活及蛋白降解功能的發(fā)揮受諸多因素如膜激活劑、整合素受體的表達(dá)及基質(zhì)成分和TIP-2的調(diào)控。大多數(shù)研究說明，P-2表達(dá)與胃癌侵襲轉(zhuǎn)移及預(yù)后親密相關(guān)。然而，對P-2及其與胃癌關(guān)系的研究尚處于初始階段，對與P-2親密相關(guān)的基質(zhì)蛋白降解關(guān)鍵調(diào)節(jié)機(jī)制的深化剖析，將有助于對胃癌侵襲轉(zhuǎn)移機(jī)制

12、的進(jìn)一步認(rèn)識，從而為將來的抗胃癌轉(zhuǎn)移治療方案提供方向性的目的。參考文獻(xiàn)6FridanR,FuerstTR,BirdRE,etal.Dainstruturefhuan72-KDa,gelatinase/typeIVllagenase.JBilhe1992;26715398-15405.7KerrLD,illerDB,atrisianL.TGF-1inhibitinftransin/strelysingeneexpressinisediatedthrughafsbindingsequene.ell1990;61267-278.9VanartHE,Birkedal-HansenH.Theystein

13、esith:priniplefregulatinfetallprteinaseativityithptentialappliabilityttheentireatrixetallprteinasegenefaily.PrNatlAadSiUSA1990;875578-5582.12GldbergGI,arerBL,GrantGA,etal.Huan72-KDatypeIVllagenasefrsaplexithatissueinhibitrfetallprteinaseinhibitr.PrNatlAadSiUSA1989;868207-8211.13Hghta,HujanenE,Jurpee

14、nniei-HujanenT,etal.dulatinftype-IVllagenaseativityandinvasivebehavirfetastatihuanelana(A2058)ellsinvitrbynlnalantibdiesttype-IVllagenase.IntJaner1990;46282-286.15VaisanenA,Kalliinen,JaskinenPJ,etal.PrgnstivaluefP-2iunreativeprtein72KDtypeIVllagenaseinpriaryskinelana.Jpathl1998;18651-58.16LevyAT,ieV

15、,SbelE,etal.Inreasedexpressinfther72,000typellagenaseinhuanlniadenarina.anerRes1991;51439-444.17PulsR,Pignatelli,Stetler-StevensnG,etal.Stralexpressinf72KdatypeIVllagenase(P-2)andTIP-2RNASinlretalneplasia.aJPathl1992;141389-396.19NuraH,FujitN,Seiki,etal.Enhanedprdutinfatrixetallprteinasesandativatin

16、fatrixetallprteinase-2(GelatinaseA)inhuangastriarinas.IntJaner1996;699-16.21DErriA,GarbisaS,LittaLA,etal.AugentatinftypeIVllagenase,lainreeptr,Ki67prliferatinantigenassiatedithhuanln,gastriandbreastarinaprgressin.dPathl1991;4239-246.22SierF,KabbenFJ,GaneshS,etal.TissuelevelsfatrixetallprteinasesP-2andP-9arerelatedttheverallsurvivalfpatientsithgastriarina.BrJaner1996;74413-417.24NuraH,FujitN,Seiki,etal.Enhanedprdutinfatrixetallprteinasesandativatinfatrixetallprteinase2(gelatinaseA)inhuangastri