磷酸化應激誘導蛋白1在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展*

詹樹愷, 劉財廣, 李娜, 莊曉君, 李彤, 吳東璇, 曾志榮

中山大學附屬第一醫(yī)院消化內科(廣東廣州 510080)

目前消化系統(tǒng)腫瘤仍為國際、國內高發(fā)病率、高病死率的腫瘤類型[1],我國多種消化系統(tǒng)腫瘤診治情況尚不樂觀，晚期胃癌的占比和病死率均明顯高于東亞其他胃癌高發(fā)國家[2]；結腸癌及肝癌早診早治率低、現(xiàn)有早期篩查效能欠佳，超過一半患者確診時已經發(fā)展為中晚期，治療效果有限[3-4]。如何進一步提高對消化系統(tǒng)腫瘤的診斷能力與疾病預后的預測水平，發(fā)掘新的高敏感性及特異性的標志物成為當前消化系統(tǒng)腫瘤診治領域中亟待解決的重要問題之一。磷酸化應激誘導蛋白1(stress-induced phosprotein 1，STIP1)，也被稱為熱休克蛋白(heat shock protein, Hsp)70/90結合蛋白(Hsp70/Hsp90-organizing protein, HOP)，是一種Hsp70/90的分子伴侶，于20世紀80年代被發(fā)現(xiàn)廣泛存在于真核生物中[5]。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，在口腔鱗狀細胞癌、肺腺癌、卵巢癌、甲狀腺癌等多個癌種患者中均可檢測到STIP1的高表達，并且這與患者的疾病進展與不良預后相關[6-11]。相關研究亦發(fā)現(xiàn)STIP1在對消化系統(tǒng)腫瘤患者的診斷、治療療效及疾病預后評估等方面有一定作用，具有作為新型腫瘤標志物的潛在意義；其可介導多種不同分子信號通路從不同的效應機制上調節(jié)腫瘤發(fā)生和進展(表1)。本文擬全面系統(tǒng)綜述STIP1在消化系統(tǒng)腫瘤疾病發(fā)生發(fā)展中的調節(jié)機制及其在臨床診治方面應用的研究進展，為更深入的研究提供線索。

表1 磷酸化應激誘導蛋白1對多種消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的調節(jié)及臨床應用

1 STIP1結構與功能

STIP1是一種親水蛋白，含有3個三角形四肽重復(tetratricopeptide repeat, TPR)結構域與2個富含天冬氨酸-脯氨酸多肽(aspartate-proline-rich polypeptide，DP)片段，分別命名為TPR1、TPR2A、TPR2B以及DP1、DP2。其中TPR1對Hsp70具有高度親和力，TPR2A可特異性結合Hsp90(圖1)。Hsp70和Hsp90是一種在進化中相對保守的分子伴侶，Hsp70具有防止新合成的多肽發(fā)生折疊的作用，Hsp90則可以通過自身構象改變從而引導多肽進行折疊[12]。

圖1 Hsp70-STIP1-Hsp90三體復合物結構示意圖

以往認為，STIP1由于缺乏穿透胞膜的結構域及信號肽，其主要表達于細胞質及高爾基體等細胞內結構之中[13]。后來發(fā)現(xiàn)，STIP1在細胞膜表面也可表達，甚至神經膠質細胞等可分泌STIP1并與阮蛋白結合從而激發(fā)神經保護通路以下調神經元凋亡[14]。

在正常生理條件下，STIP1首先經過上述的TPR2A結構與Hsp90特異性結合從而起到抑制Hsp90發(fā)生自發(fā)構象改變的作用；新合成的多肽底物首先被Hsp70識別結合，避免其發(fā)生錯誤折疊與分解；隨后STIP1/Hsp90復合物與結合了底物的Hsp70構成Hsp70/STIP1/Hsp90三體復合物，促進底物從Hsp70上轉移到Hsp90。進一步，STIP1、Hsp70從復合物中分離，Hsp90產生構象改變，引導結合在其上的多肽進行正確折疊形成蛋白質的高級結構[12](圖2)。Hsp70與Hsp90在STIP1的連接下，兩者相互協(xié)助，使蛋白的合成過程正確可控，從而完成正常生理功能，調節(jié)細胞周期，清除某些細胞內的錯誤折疊或變性蛋白，維持細胞穩(wěn)態(tài)。當STIP1異常表達時，特定相關分子通路被異常激活，導致細胞的異常增殖及侵襲[15-17]。

注：①多肽底物被Hsp70識別結合；②STIP1與Hsp90特異性結合；③STIP1/Hsp90復合物與結合了底物的Hsp70構成Hsp70/STIP1/Hsp90三體復合物，促進底物從Hsp70上轉移到Hsp90；④STIP1、Hsp70從復合物中分離；⑤Hsp90產生構象改變，輔助結合其上的多肽正確折疊

一項meta分析綜合了9個臨床研究共包含1 417例肝細胞癌、卵巢癌等多種不同類型癌癥患者，研究了患者的臨床結局與STIP1表達量的關系發(fā)現(xiàn)：高表達STIP1的患者確診時腫瘤臨床分期較晚，發(fā)生淋巴結轉移較早，總生存期較短。研究者進一步使用網絡數(shù)據(jù)庫“基因表達譜交互分析(Gene Expression Profiling Interactive Analysis, GEPIA)”在9 502例癌癥患者中進一步驗證亦可得到同樣結論[11]。

2 STIP1與食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)

迄今，STIP1在ESCC腫瘤組織及細胞株中均被證實有較高表達[18]。研究對不同疾病分期的ESCC腫瘤組織進行蛋白組學分析發(fā)現(xiàn)：與正常食管組織相比，STIP1在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期腫瘤組織中表達均升高，這提示了STIP1可能參與ESCC發(fā)生及進展的全過程[19]。近來，有研究報道在ESCC患者的外周血中可檢測到升高的STIP1抗體，且外周血中STIP1抗體升高程度與患者是否存在ESCC相關。該研究團隊進而提出并驗證了STIP1可被應用于對ESCC進行初步篩查，甚至對食管鱗狀細胞類型的早癌也同樣有效[20]。由此可見，STIP1與ESCC發(fā)生及發(fā)展密切相關，其表達量隨病程進展同步升高變化。然而，STIP1與ESCC背后的作用機制尚未見諸報道，仍需進一步探索。

3 STIP1與胃癌

STIP1與胃癌的臨床表現(xiàn)及病程進展密切相關。有研究分別比較了胃癌患者與健康人群，以及患者手術前后外周血中STIP1的水平，發(fā)現(xiàn)胃癌患者外周血中STIP1的水平較高，手術切除腫瘤后其水平可下降。另外，和年齡、性別等基本信息匹配的健康人群的胃黏膜組織相比，STIP1蛋白及其mRNA在胃癌組織中的表達量均升高，且STIP1升高程度與胃癌的Bormann分型、TNM分期呈正相關。隨訪研究發(fā)現(xiàn)，STIP1表達水平越高，患者的腫瘤轉移發(fā)生率越高，總生存時間越短，STIP1為胃癌患者預后不良的獨立危險因素[21]。

同一研究團隊亦證實了胃癌細胞分泌的STIP1可激活PLCγ1-ERK1/2這一通路，促進腫瘤細胞增殖；另一方面，STIP1還可通過抑制細胞凋亡程序中的多種蛋白酶如聚合酶(polymerase，PARP)、半胱天冬酶-3/9(caspase 3/9)等,從而抑制細胞凋亡，提高了腫瘤細胞對5-氟尿嘧啶等化療藥的抗性[21]。此外，STIP1還可激活Wnt/β-catenin通路使胃癌細胞的上皮性標記物如E-cadherin表達下調，間質性標記物如N-cadherin和Vimentin升高，促進胃癌細胞從上皮細胞向間充質細胞轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，使腫瘤細胞極性消失，與組織中細胞外基質連結減弱而更容易向遠處侵襲轉移[22]。

4 STIP1與結直腸癌

與其他腫瘤類似，多個研究發(fā)現(xiàn)STIP1在結直腸癌組織中的表達也較正常組織高[23-24]。在對一個包含144例結直腸癌患者的隊列進行隨訪分析時發(fā)現(xiàn)，高表達STIP1 mRNA組的患者其無瘤生存期、總生存期及5年生存率均比低表達STIP1 mRNA組的低，且這主要在Ⅲ、Ⅳ期等較晚期的結直腸癌患者中出現(xiàn)。該研究進一步對影響腫瘤患者總生存期的因素進行多因素分析發(fā)現(xiàn)，組織中STIP1 mRNA的表達水平是獨立于患者年齡、性別、腫瘤TNM分期、腫瘤位置、腫瘤大小及組織分化程度的危險因素[25]。近期報道的另一個包含112例患者的隊列研究同樣發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象[24]。可見，STIP1亦可能參與了結直腸癌發(fā)生發(fā)展進程，為臨床上結直腸癌患者的預后提供了一個新的可能的預測指標。

有研究測定了不同的腸癌細胞系如DLD1和HCT116發(fā)現(xiàn)亦存在STIP1蛋白合成增加。進一步通過慢病毒轉染將特異性作用于STIP1的小發(fā)夾RNA導入細胞中下調STIP1的表達后，結腸癌細胞EMT過程可被抑制，同時其增殖、遷移及侵襲能力亦相應下降。此外細胞的磷酸化STAT3及其下游的分子如MMP2、VEGFA表達均下降。這些結果從側面證實了STIP1可能通過激活STAT3通路促進結腸癌細胞EMT過程及增強腫瘤細胞增殖、遷移及侵襲能力[24]。

5 STIP1與肝細胞癌、膽管細胞癌

研究對比肝細胞癌組織及非腫瘤肝臟組織中STIP1表達水平發(fā)現(xiàn)，在腫瘤組織中STIP1表達水平升高；此外，肝細胞癌患者中外周血STIP1水平亦較正常人群升高。這再次提示了與神經膠質細胞類似，STIP1可通過分泌出細胞外起作用。通過對包含150例高表達STIP1及80例低表達STIP1的隊列隨訪研究發(fā)現(xiàn)，肝細胞癌患者中STIP1的表達水平與其臨床預后獨立相關，高表達STIP1者其總生存年限下降；研究者同時對“肝細胞癌腫瘤基因譜計劃”中157例患者進行回顧性研究再次對結論進行驗證[26]。另一研究通過分析公共基因表達數(shù)據(jù)庫中多個基因表達數(shù)據(jù)集，選擇出肝癌患者中表達升高/降低的基因并進一步分析其功能及其與臨床表現(xiàn)的相關性，在其中發(fā)現(xiàn)，患者的STIP1表達量與“巴塞羅那”肝癌分期相關[27]。近期來自我國上海的一個包含340例肝細胞癌患者的隨訪隊列發(fā)現(xiàn)STIP1甚至可作為有無腫瘤微血管癌栓形成的有效預測因素，為患者預后的有效預測指標。該研究探索患者在進行“肝切除”或“經導管動脈化學栓塞(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)”手術圍手術期STIP1變化水平與預后的關系發(fā)現(xiàn)，分別以83.43 ng/mL(肝切除)與112.06 ng/mL(TACE)為切點，術前STIP1高水平者總生存期較短，然而術后STIP1出現(xiàn)下降者其預后好于術后STIP1仍處于高水平者；其中，TACE術后的STIP1水平可作為手術客觀有效率的獨立預測因素。分組研究發(fā)現(xiàn)STIP1在傳統(tǒng)肝癌腫瘤標志物甲胎蛋白表達不高的患者中亦有同樣的療效預測效能，可作為對此部分特殊患者療效評估的有效補充[28]。

在機制上，通過使用重組人STIP1對HCCLM3和QGY-7703肝細胞癌細胞系進行處理后發(fā)現(xiàn)，STIP1可明顯增強腫瘤細胞系中PI3K/AKT通路中相關基因的表達，從而抑制腫瘤細胞凋亡，當中和胞外的STIP1或敲低胞內STIP1基因的表達后，該通路的表達亦受到抑制。進一步通過慢病毒轉染將特異性作用于STIP1的小發(fā)夾RNA導入HCCLM3細胞使其穩(wěn)定表達從而降低細胞中STIP1的表達，將經過此處理的腫瘤細胞移植至小鼠模型后發(fā)現(xiàn)腫瘤的生長速度減慢，腫瘤組織內PI3K/AKT通路相關蛋白的表達量下降。從而證實了STIP1在肝細胞癌中可通過激活該通路抑制腫瘤細胞凋亡，促進腫瘤生長[26]。隨后,對HCCLM3和HepG2肝細胞癌細胞系進行非致死性熱處理進一步發(fā)現(xiàn)，熱處理可誘導腫瘤細胞中“STIP1-Hsp90”復合物的形成，該復合物可輔助細胞外調節(jié)EMT生理過程的信號分子轉入胞內，促進了腫瘤細胞的EMT變化，使腫瘤細胞轉移侵襲能力增強[29]。綜上，STIP1與肝細胞癌關系密切，可增強調控腫瘤的增生與轉移。

除了肝細胞癌，來自德國的研究還對比了膽管細胞癌組織及無腫瘤肝臟組織中表達的蛋白組學差異，從中發(fā)現(xiàn)STIP1蛋白在膽管細胞癌組織中表達增高[30]。進一步使用其特異性抗體對來自腫瘤組織及正常組織共14個病理組織標本進行免疫組化染色，結果顯示，STIP1在鑒別膽管細胞腫瘤與正常肝細胞、膽管細胞方面具有高達100%的特異性及86%～100%的敏感性，這一結果在擴大樣本量進行驗證試驗中亦可得到再次驗證?？梢?，在進行膽管細胞癌的組織病理學診斷時，STIP1可作為一個重要的免疫組織化學染色指標，在聯(lián)合其他已知的膽管細胞癌標志物時進一步提高檢驗效能[30]。

6 總結與展望

從上述多項研究結果中可發(fā)現(xiàn)，STIP1與多種消化系腫瘤疾病病程進展密切相關。在分子機制上調控相關信號通路，參與腫瘤的增生、轉移、凋亡等；在臨床應用上可提高膽管細胞癌、食管鱗狀細胞癌的臨床檢驗效能，并且是結直腸癌、胃癌、肝細胞癌患者不良預后的獨立預測指標。但其對腫瘤的調控機制等仍未被全面闡明，通過對此進一步探索將有望使其在未來為消化系統(tǒng)腫瘤提供新的診斷及治療靶點。

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作者貢獻說明：論文構思為第一作者和通信作者，其余共同作者進行相關論文檢索與篩選，第一作者執(zhí)筆及繪制文中出現(xiàn)圖表，通信作者審校。