丁星，吳曉梅

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸科，哈爾濱 150000)

富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(secreted protein acidic and rich in cysteine，SPARC)是一種酸性分泌蛋白質(zhì)，編碼基因位于人類(lèi)染色體5q31.3-32，包括10個(gè)外顯子，全長(zhǎng)25.9 kb，為單拷貝基因，在各種生物中70%的氨基酸序列同源。SPARC的基因高度保守，盡管它表達(dá)的蛋白被稱(chēng)為分泌糖蛋白，但在細(xì)胞表面和胞內(nèi)也表達(dá)，表達(dá)水平在胚胎發(fā)育期升高，而在正常成人組織中卻減少。值得注意的是，其在皮膚、腸道和腺體組織等上皮細(xì)胞中的表達(dá)水平升高，在組織損傷和炎癥以及腫瘤相關(guān)異常生長(zhǎng)期則發(fā)揮組織再生和修復(fù)作用[1]。研究表明，癌癥、纖維化、青光眼和糖尿病等慢性疾病患者SPARC水平升高[2]。然而，它在以炎癥和組織重構(gòu)為特征的其他肺部疾病如哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)中的作用卻鮮為人知。本文綜述了SPARC在肺癌和肺纖維化中的作用，以及它可能導(dǎo)致哮喘和COPD的潛在機(jī)制，并探討了SPARC在靶向治療方面的潛在價(jià)值。

1 SPARC和肺癌

1.1 SPARC在非小細(xì)胞肺癌組織中的表達(dá)

肺癌的5年生存率很低，目前仍是16%[3]。它依據(jù)病理類(lèi)型可分為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)和小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)。NSCLC較常見(jiàn)，大約占全部肺癌患者的85%[3]。SPARC基因在NSCLC組織中有不同程度的表達(dá)，主要在腫瘤相關(guān)基質(zhì)尤其是成纖維細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)中表達(dá)。盡管在腫瘤組織中SPARC基因極少表達(dá)，但它的表達(dá)控制包括成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、脈管系統(tǒng)和ECM在內(nèi)的腫瘤相關(guān)基質(zhì)，而腫瘤與其周?chē)|(zhì)間的相互作用對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)、分化、侵襲和轉(zhuǎn)移都至關(guān)重要，它決定腫瘤的侵襲性[4]。SPARC對(duì)NSCLC腫瘤的生長(zhǎng)和侵襲至關(guān)重要，可能通過(guò)腫瘤-基質(zhì)間的相互作用實(shí)現(xiàn)，但目前沒(méi)有研究證實(shí)SPARC在SCLC中的作用。

1.2 SPARC與NSCLC預(yù)后

SPARC與NSCLC的預(yù)后也息息相關(guān)，SPARC基因表達(dá)活躍的患者整體存活差。基質(zhì)內(nèi)SPARC的表達(dá)往往與腫瘤壞死、酸性、乏氧、氧化應(yīng)激相關(guān)聯(lián)，而這些是侵襲腫瘤的特征。

NSCLC早期發(fā)生的轉(zhuǎn)移是使患者死亡的主要因素，而且術(shù)后復(fù)發(fā)率非常高，約40%[5]。SPARC已被證明為NSCLC細(xì)胞侵襲的關(guān)鍵物質(zhì)，一種在NSCLC組織中表達(dá)上調(diào)的鋅指轉(zhuǎn)錄因子(kruppel-like factor，KLF)snail通過(guò)SPARC依賴(lài)方式促進(jìn)肺上皮細(xì)胞A549侵襲[6,7]。研究表明，snail可上調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表達(dá)和激活促分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein，MAP)激酶，從而激活促分裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activted protein kinase kinase,eMEK)/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)控激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)信號(hào)通路使得SPARC表達(dá)來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲性[6]。有研究表明，當(dāng)SPARC表達(dá)被KLF4抑制時(shí)，細(xì)胞侵襲被抑制。當(dāng)SPARC表達(dá)恢復(fù)時(shí)，KLF4轉(zhuǎn)染的A549細(xì)胞則恢復(fù)侵襲能力[8]。

脈管系統(tǒng)對(duì)于腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移也必不可少，因?yàn)樗鼈優(yōu)槟[瘤的生長(zhǎng)提供必需的氧氣和營(yíng)養(yǎng)，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處器官[5]。SPARC高度表達(dá)于小而不成熟的血管，說(shuō)明它對(duì)于血管的成熟很重要，脈管系統(tǒng)一旦發(fā)展起來(lái)后也許它就不再被需要。研究表明，基質(zhì)SPARC的表達(dá)與成熟腫瘤內(nèi)血管的高密度有關(guān)，而與整體血管密度或血管生成因子如血管表皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的表達(dá)卻不相關(guān)，提示SPARC在新血管形成中的作用較小。

2 SPARC和肺纖維化

2.1 SPARC在人肺纖維化中的作用機(jī)制

肺纖維化是肺實(shí)質(zhì)疾病導(dǎo)致呼吸功能不全的終末階段，最常見(jiàn)的形式是特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)，其低倍鏡下表現(xiàn)呈斑片狀分布，主要累及胸膜下及肺實(shí)質(zhì)，間質(zhì)炎癥、纖維化和蜂窩肺改變輕重不一，新舊病變交雜分布，病變間可見(jiàn)正常肺組織，特點(diǎn)是過(guò)量的ECM沉積和不可逆的肺結(jié)構(gòu)破壞[9]。研究表明，SPARC只在IPF患者的肺組織中表達(dá)，而在健康受試者中不表達(dá)。在IPF患者肺組織中，SPARC主要參與纖維化的最初階段。相比未患IPF者，IPF患者肺纖維母細(xì)胞持續(xù)表達(dá)SPARC[10]。這些發(fā)現(xiàn)為SPARC參與IPF發(fā)病機(jī)制提供了強(qiáng)有力的支持。

肺成纖維細(xì)胞抑制凋亡是IPF的一個(gè)基本特征，其中肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的反復(fù)損傷導(dǎo)致修復(fù)介質(zhì)持續(xù)聚集。此外，定植的成纖維細(xì)胞增殖、分化成肌成纖維細(xì)胞，這些肌成纖維細(xì)胞抑制細(xì)胞凋亡，從而維持ECM，導(dǎo)致纖維疤痕發(fā)展及肺泡功能喪失[9,10]。研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)肺成纖維細(xì)胞中SPARC的表達(dá)導(dǎo)致下游β-連環(huán)蛋白激活，并增加纖溶酶原激活物抑制物-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)的表達(dá)，從而抑制纖溶酶原誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。SPARC的過(guò)度表達(dá)潛在地促使PAI-1表達(dá)的組織纖維化，抑制肌成纖維細(xì)胞聚集[11]。

TGF-β在人類(lèi)的肺成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)SPARC表達(dá)[12]。受損傷后由肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞分泌的TGF-β是促纖維化的一個(gè)媒介。它通過(guò)調(diào)停成纖維細(xì)胞分化成肌成纖維細(xì)胞聚集，刺激膠原、纖連蛋白等的生成抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、纖溶酶原活化劑和參與ECM流動(dòng)的彈性蛋白酶的活性來(lái)促進(jìn)肺纖維化[9,11,13]。這表明SPARC可能是一個(gè) TGF-β誘導(dǎo)纖維化反應(yīng)的下游效應(yīng)器。TGF-β和SPARC都能夠誘導(dǎo)PAI-1的表達(dá)，但是否TGF-β以SPARC依賴(lài)的方式誘導(dǎo)PAI-1表達(dá)尚未確定[11,14]。此外，TGF-β在活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成中扮演著重要角色[15]。相比健康人，來(lái)源于IPF患者的肺成纖維細(xì)胞有產(chǎn)生ROS的內(nèi)在能力，而SPARC可介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)這些細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)氧化氫[12]。因此，未來(lái)可研究TGF-β/SPARC信號(hào)是否為促纖維化和氧化反應(yīng)的一個(gè)重要軸線。

2.2SPARC在博來(lái)霉素誘導(dǎo)的IPF小鼠模型中的角色

博來(lái)霉素誘導(dǎo)小鼠IPF與肺內(nèi)SPARC的高水平表達(dá)相關(guān)，SPARC主要在肺損傷部位的成纖維細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。博來(lái)霉素暴露缺乏SPARC的小鼠纖維化和膠原蛋白水平較低[16]。然而，Savani等[17]的研究表明膠原蛋白沉積和纖維化水平增高的博來(lái)霉素暴露缺乏SPARC的小鼠肺泡結(jié)構(gòu)仍受到破壞，但原因尚不清楚。Sangaletti等[16]的研究也表明了SPARC在間質(zhì)炎癥中的作用，他們發(fā)現(xiàn)缺乏SPARC的小鼠能夠防止博來(lái)霉素誘導(dǎo)纖維化，但卻出現(xiàn)更強(qiáng)的炎癥，表明SPARC在降低炎癥反應(yīng)方面起作用。該研究還發(fā)現(xiàn)嵌合體小鼠纖維母細(xì)胞源性的SPARC通過(guò)促進(jìn)成熟的、富功能性的膠原纖維生成來(lái)誘導(dǎo)纖維化，而白細(xì)胞源性的SPARC通過(guò)減少潛在的炎癥反應(yīng)來(lái)減弱纖維化，機(jī)制可能是纖維母細(xì)胞源性的SPARC介導(dǎo)肺損傷后的纖維化，而白細(xì)胞源性的SPARC后期起減弱炎癥反應(yīng)的作用。而Savani等[17]報(bào)道SPARC增高纖維化水平的同時(shí)會(huì)增加炎癥反應(yīng)，因此，SPARC的細(xì)胞特異性和時(shí)間行為以及它們?nèi)绾斡绊懠膊∪孕柽M(jìn)一步探索，可能是由于它在不同細(xì)胞類(lèi)型以及不同疾病階段的表達(dá)水平差異造成。

總之，SPARC是一種ECM相關(guān)蛋白質(zhì)，盡管不對(duì)ECM起作用，但在細(xì)胞基質(zhì)連接處介導(dǎo)相互作用，在細(xì)胞連接處管理細(xì)胞黏附、增殖和分化。因此，細(xì)胞微環(huán)境的擾動(dòng)可能與SPARC的表達(dá)和活性相伴而生。如在呼吸道疾病哮喘和COPD中，TGF-β是將哮喘和COPD聯(lián)系起來(lái)的中介，通過(guò)不同的機(jī)制在兩種情況下協(xié)調(diào)重塑[18]。因此，TGF-β和SPARC之間的作用可能是研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。最新研究結(jié)果表明，患有嚴(yán)重哮喘患者的肺巨噬細(xì)胞中的SPARC家族成員卵泡抑素樣蛋白1(follistatin like protein 1，F(xiàn)STL1)表達(dá)增加，并且FSTL1能誘發(fā)哮喘老鼠模型的氣道重塑[19]。高遷移率族蛋白框1(high mobility group box 1，HMGB1)誘導(dǎo)SPARC在氣道上皮細(xì)胞表達(dá)[20]。而HMGB1被確認(rèn)是氣道上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和ECM合成的中介，這也暗示慢性氣道疾病中HMGB1與SPARC之間有潛在聯(lián)系[21,22]。SPARC的這些作用可能為治療開(kāi)辟了新道路，未來(lái)研究人員應(yīng)該探索SPARC在涉及氣道重塑的不同結(jié)構(gòu)細(xì)胞中的表達(dá)和活性，例如氣道上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和氣管平滑肌細(xì)胞，以及參與氣道炎癥反應(yīng)的免疫細(xì)胞和炎癥細(xì)胞。

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(編輯: 王彩霞)