內(nèi)皮特異性分子1與腫瘤的研究進(jìn)展

陳超陽(綜述)，陳維榮(審校)

(汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院普外科，廣東汕頭515041)

內(nèi)皮特異性分子1(endothelial-specfic molecule-1，ESM-1)，最初是由 Lassalle 等［1］發(fā)現(xiàn)的。Bechard等［2］證實(shí)了ESM-1是作為一種可溶性的蛋白多糖-硫酸軟骨素分泌至血液中，又稱為Endocan。目前的研究發(fā)現(xiàn)，在諸如肺癌、乳腺癌、子宮癌、腎癌、涎腺腺樣囊性癌、肝癌、腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤等許多人體實(shí)體腫瘤中ESM-1都高表達(dá)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該因子的高表達(dá)與腫瘤的預(yù)后、轉(zhuǎn)移、血管增生等因素有關(guān)［3-5］。近期Grigoriu等［6］的研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者血清中的ESM-1濃度，不僅與腫瘤的類型、分期和患者的預(yù)后、腫瘤的進(jìn)展相關(guān)，更能在一定程度上指導(dǎo)肺癌的治療。同樣，Leroy等［7］發(fā)現(xiàn)腎透明細(xì)胞癌患者血清中，ESM-1的濃度可作為腎透明細(xì)胞癌患者術(shù)后治療和抗血管增生治療的一個(gè)有效監(jiān)測指標(biāo)。雖然也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在直腸癌標(biāo)本中ESM-1的表達(dá)低于正常直結(jié)腸黏膜［8］，但目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為ESM-1能通過腫瘤相關(guān)性的炎癥、血管增生、淋巴管增生、腫瘤細(xì)胞本身等方面對(duì)腫瘤進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)也認(rèn)為相對(duì)于其他增生明顯的正常組織，ESM-1在腫瘤中的高表達(dá)具有較強(qiáng)的特異性［1，3］。

1 ESM-1的基因組成、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和蛋白質(zhì)組成

1.1 ESM-1的基因組成 ESM-1由單一基因編碼，定位在人第5號(hào)染色體5q11.2上，含有3個(gè)外顯子，被2個(gè)內(nèi)含子分割開［1］。其中外顯子2編碼一個(gè)富含F(xiàn)(113FPFFQY I 18)特殊的區(qū)域，該區(qū)域是ESM-1的功能區(qū)域［9］。最大的外顯子3編碼ESM-1蛋白C端33個(gè)氨基酸區(qū)域，該區(qū)域含有提前終止密碼子和137位Ser O糖基化位點(diǎn)，該位點(diǎn)以共價(jià)鍵的形式連接一條黏多糖單鏈，也稱GAG鏈或DS單鏈，該黏多糖單鏈與ESM-1的多種生物學(xué)功能緊密相關(guān)。

1.2 ESM-1在轉(zhuǎn)錄翻譯水平的調(diào)控 ESM-1在mRNA的水平受外界因素的高度調(diào)節(jié)。ESM-1的mRNA表達(dá)受細(xì)胞因子調(diào)控。炎性過程中在mRAN水平上ESM-1表達(dá)受高度控制，如腫瘤壞死因子 α、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)1β能呈時(shí)間依賴性地正向調(diào)節(jié)ESM-1的表達(dá)［1］。在培養(yǎng)中的血管內(nèi)皮細(xì)胞中肝細(xì)胞生長因子/離散因子、成纖維細(xì)胞生長因子2、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等與 ESM-1能呈正反饋式地相互促進(jìn)表達(dá)［10］，與此同時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生更為明顯，且更易形成管狀結(jié)構(gòu)［11］。但也有少數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道，它們并不能上調(diào)ESM-1的表達(dá)。目前發(fā)現(xiàn)，ESM-1能隨著除血小板衍生生長因子BB和EGF以外的很多血管和淋巴管增生因子的上調(diào)而升高［12］，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)ESM-1有肯定上調(diào)作用的因子包括蛋白激酶C激活劑、維甲酸、腫瘤壞死因子α、核因子 κB、IL-1β、VEGF-A、VEGF-C 等。

1.3 ESM-1蛋白 目前的研究表明，ESM-1 mRNA能編碼兩種不同的蛋白:一種是ESM-1，該蛋白是一種相對(duì)分子質(zhì)量為50×103的可溶性蛋白聚糖，是一條成熟的包含165個(gè)氨基酸的核心蛋白，包含一個(gè)位于F113和F116的苯丙氨酸富集區(qū)，以及以共價(jià)鍵的形式連接在第137絲氨酸殘基上的一條黏多糖單鏈［13］。ESM-1的促癌性主要與黏多糖單鏈和苯丙氨酸富集區(qū)相關(guān)。在正常人體中ESM-1被分泌后主要是存在于血液循環(huán)中，而在腫瘤中，ESM-1不僅存在于血液中，同時(shí)在腫瘤的局部也高表達(dá)。ESM-1在肺、腎和人胃腸道內(nèi)的內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，而在體外培養(yǎng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)越來越多的非內(nèi)皮細(xì)胞起源的細(xì)胞也可以分泌ESM-1［14］。另一種蛋白較正常的ESM-1蛋白缺少了外顯子2區(qū)域，稱之為ESM-1Δ2，目前尚未發(fā)現(xiàn)其有何功能。考慮可能是一種選擇性的剪切——選擇性的剪切是高等真核生物基因調(diào)控的主要模式［13］。

2 ESM-1與腫瘤關(guān)系的研究

2.1 ESM-1在腫瘤中的表達(dá)具有特異性 ESM-1主要是由內(nèi)皮細(xì)胞分泌，因此在許多血管豐富腫瘤組織中高表達(dá)，但在許多同樣血管豐富的正常組織中ESM-1基本上不表達(dá)。Lassalle等［1］用Northern印跡法檢測到ESM-1在正常的腎和肺組織中表達(dá)，卻不在心、胎盤、胰腺、腦等血管豐富的組織中表達(dá)。Abid等［3］發(fā)現(xiàn)，ESM-1在處于不同位置的完整血管內(nèi)皮細(xì)胞中呈不同的表達(dá)，并且這種與位置相關(guān)的表達(dá)式受到微環(huán)境的影響，其中最主要的微環(huán)境就是腫瘤微環(huán)境。這也解釋了為什么在(如胚胎等)正常組織中血管也增生明顯，但ESM-1的表達(dá)并不升高。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)VEGF在不同的環(huán)境下可能分別通過蛋白激酶C-核因子κB途徑和磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B途徑正負(fù)調(diào)節(jié)ESM-1的表達(dá)。因此，可以推測:①ESM-1表達(dá)的調(diào)控機(jī)制較為復(fù)雜;②它在正常的組織中血管增生是非必需的;③相較其他腫瘤標(biāo)志物而言，ESM-1更有特異性。由于ESM-1只在腫瘤中高表達(dá)的特性，那么可能它相對(duì)于其他指標(biāo)而言更適合用于在臨床中檢測腫瘤的狀態(tài)，如作為癌癥患者抗腫瘤治療中的一個(gè)監(jiān)測指標(biāo)，尤其是抗血管、淋巴管增生治療方面。近來，Leroy等［7］就發(fā)現(xiàn)ESM-1不僅在腎癌中高表達(dá)，而且其表達(dá)水平可以作為抗腫瘤血管治療療效的一個(gè)指標(biāo)。并認(rèn)為ESM-1可能在未來可以作為一個(gè)抗腫瘤血管增生的靶位。

2.2 ESM-1與腫瘤相關(guān)性炎癥 炎癥能誘導(dǎo)腫瘤的形成［15］。炎癥促癌癥主要是通過炎性介質(zhì)起作用，如環(huán)氧合酶 2、核因子 κB、腫瘤壞死因子 α、IL-1α、IL-1β 等［16］。而許多炎性介質(zhì)(如腫瘤壞死因子 α、IL-1β 等)均能促使 ESM-1 的高表達(dá)［17］。Bechard等［18］發(fā)現(xiàn)，ESM-1可通過調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞功能相關(guān)分子1/細(xì)胞間黏附分子1通路，減弱調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞功能相關(guān)分子1介導(dǎo)的白細(xì)胞激活，從而影響淋巴細(xì)胞到炎癥部位的歸巢和聚集以及依賴的白細(xì)胞黏附和激活。而這一過程可能與腫瘤的免疫逃避機(jī)制相關(guān)。目前關(guān)于ESM-1是否能通過與炎癥相關(guān)通路促進(jìn)腫瘤的發(fā)展還有待進(jìn)一步研究。

2.3 ESM-1與血管增生

2.3.1 ESM-1與血管生長相關(guān)因子之間的研究 新生的毛細(xì)血管對(duì)原發(fā)腫瘤細(xì)胞本身的增殖、遷徙等過程是必不可少的，血管內(nèi)皮細(xì)胞是ESM-1的主要分泌來源之一。同時(shí)，ESM-1的分泌對(duì)血管的增生也有重要的作用。已經(jīng)有很多體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了ESM-1能隨著許多血管生長因子的上調(diào)而上調(diào)。其中以VEGF-A的作用最大，也研究的較多［3］。其他如在高表達(dá)血管生成素受體1細(xì)胞中ESM-1分別上升了100倍，在高表達(dá)VEGF-C的細(xì)胞中 ESM-1上升了30倍［19，20］。HHEX 對(duì)血管的增生以及塑形都有著重大的作用，HHEX能通過減少血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR)如 VEGFR-1、VEGFR-2 等和血管生成相關(guān)的一些重要因子的表達(dá)來參與血管生成的調(diào)節(jié)［21］。Cong等［22］發(fā)現(xiàn) HHEX 可通過一個(gè)高度保守的HHEX反應(yīng)元件直接抑制ESM-1的表達(dá)。那么，HHEX對(duì)VEGFR-1和VEGFR-2等血管增生中重要因素的抑制作用是否與其直接抑制ESM-1的表達(dá)有關(guān)?還有待進(jìn)一步研究。

2.3.2 ESM-1在血管增生中的機(jī)制 雖然眾多實(shí)驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)ESM-1與血管的增生呈正相關(guān)，但仍未找到ESM-1直接促血管增生的證據(jù)。目前較為認(rèn)可的觀點(diǎn)是認(rèn)為其促血管的機(jī)制可能以一種正反饋調(diào)節(jié)的形式進(jìn)行。如在培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞中肝細(xì)胞生長因子/離散因子、成纖維細(xì)胞生長因子2、VEGF等與ESM-1能相互促進(jìn)表達(dá)［10］，同時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生更為明顯，且更易形成管狀結(jié)構(gòu)［11］。在腎癌、肺癌、乳腺癌中發(fā)現(xiàn)ESM-1不僅表達(dá)于腫瘤中的脈管內(nèi)皮細(xì)胞，也表達(dá)腫瘤細(xì)胞本身，所以在腫瘤細(xì)胞中可能存在ESM-1的受體。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，在這些過程中可能存在一個(gè)正反饋機(jī)制，即腫瘤上皮細(xì)胞分泌生長因子刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖并分泌ESM-1，ESM-1又刺激腫瘤細(xì)胞增殖和分泌更多的生長因子，進(jìn)一步促進(jìn)血管的增生［2］。

2.4 ESM-1與腫瘤細(xì)胞之間的調(diào)節(jié) Scherpereel等［9］將高表達(dá) ESM-1的人胚腎細(xì)胞293植入裸小鼠，植入部位發(fā)生癌變，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也證明了ESM-1具有促癌性。ESM-1促癌細(xì)胞增殖的作用是多方面的，如它能通過DS鏈大大增強(qiáng)肝細(xì)胞生長因子/離散因子介導(dǎo)的促腫瘤生長、血管增生、淋巴管增生等方面的作用［22］。在腎癌、肺癌、乳腺癌中發(fā)現(xiàn)ESM-1不僅表達(dá)于腫瘤中的脈管內(nèi)皮細(xì)胞也表達(dá)腫瘤細(xì)胞本身，所以懷疑在腫瘤細(xì)胞中存在ESM-1的受體。因此，ESM-1能通過旁分泌的形式在腫瘤微環(huán)境中局部形成正反饋環(huán)即腫瘤細(xì)胞分泌生長因子刺激內(nèi)皮細(xì)胞分泌ESM-1，ESM-1又刺激腫瘤細(xì)胞增殖，并分泌更多的生長因子促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和分泌［2］。

2.5 ESM-1淋巴管增生的研究 多年來，人們對(duì)ESM-1的研究都集中在炎癥、腫瘤血管的增生和腫瘤細(xì)胞增生上。ESM-1在淋巴管增生方面的研究較晚也較少。Shin等［12］首次揭示了ESM-1具有強(qiáng)大的促淋巴管增生的能力，利用基因芯片、細(xì)胞培養(yǎng)、小鼠體內(nèi)試驗(yàn)等方法證明了VEGFR-2與VEGFR-3途徑(已知的腫瘤淋巴管增生的主要調(diào)節(jié)通路)直接促進(jìn)ESM-1的分泌。VEGF-A通過VEGFR-2受體通路，VEGF-C通過 VEGFR-2、VEGFR-3受體通路誘導(dǎo)ESM-1的表達(dá)。當(dāng)在培養(yǎng)的淋巴內(nèi)皮細(xì)胞中加入ESM-1和 VEGF-A或 VEGF-C時(shí)，可大大增強(qiáng)VEGF-A、VEGF-C引起的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷徙的作用，而只加入ESM-1時(shí)未發(fā)現(xiàn)有相似的結(jié)果。同時(shí)在被用干擾RNA沉默了ESM-1基因表達(dá)的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)中加入VEGF-A或VEGF-C，發(fā)現(xiàn)這兩種因子引起的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞的增生和遷徙的作用大大降低，體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)也得到相同的結(jié)果。VEGFR-2與VEGFR-3途徑能直接促進(jìn)ESM-1的分泌，同時(shí)ESM-1對(duì)VEGFR-2與VEGFR-3相關(guān)性淋巴管增生也有著重要的作用。但目前還不清楚ESM-1具體是如何影響VEGFR-2與VEGFR-3的途徑。

3 結(jié)語

惡性腫瘤嚴(yán)重危害人類的健康，其發(fā)生、發(fā)展又涉及了多種因素和多種基因，是一個(gè)極為復(fù)雜的過程。ESM-1只在腫瘤中高表達(dá)，較其他的因子更具有特異性，且能分泌入血，因此可能更適合作為一個(gè)監(jiān)測腫瘤的指標(biāo)。同時(shí)目前雖有很多抗腫瘤藥物不斷出現(xiàn)，但這些藥物的療效、價(jià)格等仍未能令人滿意。ESM-1與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要因素(如慢性炎癥、腫瘤細(xì)胞本身、血管增生、淋巴管增生等)都有著重要的關(guān)聯(lián)。如果能有效地抑制ESM-1的表達(dá)，就有可能從多方面對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行抑制。因此，開發(fā)針對(duì)ESM-1的靶向治療藥物有可能開拓腫瘤治療的一個(gè)新篇章。

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