屠佳，陳曉鵬

(皖南醫(yī)學院弋磯山醫(yī)院肝膽一科，安徽 蕪湖 241001)

乙酰肝素酶(heparanase，HPSE)是目前發(fā)現的哺乳動物細胞中唯一能切割細胞外基質中硫酸肝素蛋白多糖側鏈—硫酸乙酰肝素的一種葡萄糖醛酸內切酶，在腫瘤的進展過程中發(fā)揮著重要作用。HPSE在惡性腫瘤中常有高表達，它主要通過破壞限制腫瘤生長轉移的屏障細胞外基質和基底膜、介導細胞粘附、增加癌細胞的侵移能力、影響細胞分化等方式促進腫瘤侵移[1]。作為促進腫瘤進展的重要分子，HPSE表達調控機制就顯得尤為重要。要明確HPSE的表達調控，不同來源細胞、不同病理生理狀態(tài)下起作用的轉錄因子也不盡相同，但是這些因子都可影響RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymeraseⅡ，RNA polⅡ)的活性[2]。本文就惡性腫瘤中HPSE的部分轉錄因子及誘導因素的調控機制進行綜述。

1 早期生長反應基因 (early growth response-1，EGR1)

EGR1能夠針對各種細胞信號(包括生長因子、細胞因子、血管內皮損傷及缺氧)作出反應，并在T淋巴細胞和一些腫瘤組織中參與HPSE mRNA 的表達調控[3]。它是具有鋅指結構的轉錄因子家族成員之一，早期即可對多種信號產生反應而表達增加。在HPSE的基因轉錄啟動子中有一個長約280 bp的區(qū)域為高效誘導區(qū)，包含兩個EGR1結合位點。在T細胞和一些腫瘤細胞中EGR1的過表達，可與上述位點結合，激活HPSE的基因轉錄啟動子，從而誘導腫瘤細胞中的HPSE蛋白表達以及酶活性增強[4]。Zheng等[5]對150例胃癌研究發(fā)現胃癌細胞中EGR1誘導肝素酶的表達，其研究結果還表明EGR1和HPSE是相互表達調節(jié)的。Ogishima等[6]對50例膀胱細胞癌和正常膀胱組織對比研究發(fā)現HPSE表達是由于結合啟動子甲基化和EGR1表達調控的，而且這是首次研究證明，在膀胱癌中肝素酶的表達增加是由于啟動子甲基化和轉錄因子EGR1。以上研究均提示 EGR1是調節(jié)HPSE表達的重要轉錄因。

2 ETs家族因子與雌激素

越來越多的研究顯示，HPSE在乳腺癌中的表達可被轉錄因子ETs家族和雌激素及其受體調控。HPSE在乳腺癌侵襲轉移中受多種機制調控，主要有：雌激素與其受體結合后作用于HPSE基因特定區(qū)域，從而提高HPSE轉錄活性，增強其基因和蛋白的表達；HPSE可使破骨細胞刺激因子產生增加，從而導致骨質溶解破壞，為乳腺癌骨轉移奠定基礎；HPSE誘導循環(huán)淋巴細胞產生刺激因子，從而促進乳腺癌的侵襲轉移[7]。Cohen等[8]用逆轉錄PCR和Western blot分析相結合的組織芯片證實了HPSE的啟動子具有4個雌激素反應元件，后發(fā)現在雌激素受體(estrogen receptor，ER)陽性的MCF-7細胞，給予雌激素處理后，HPSE啟動子的轉錄活性明顯增強，而ER的中和抗體則可以阻斷此效應，但在ER陰性的乳腺癌細胞系中卻不出現類似結果，這說明 HPSE啟動子的活性可通過經典的雌激素受體途徑調控。

ETs在乳腺癌細胞中對HPSE的調節(jié)主要是由于HPSE啟動子區(qū)包含4個ETs結合序列，分別可結合不同的ETs家族成員，分別為PEA3、ER81、ETs1、ETs2，其中前2個為無功能位點，而后2個(ETs1和ETs2)對外源加入的ETs反應明顯，具有明顯的調控功能，此兩位點的突變可導致ETs調控HPSE表達的缺失，顯性負向的ETs轉錄因子也不能活化HPSE的啟動子[9]。這些結果都說明ETs轉錄因子可通過調控HPSE表達，促進乳腺癌細胞的侵襲和轉移。

3 核因子κB(nuclear factor-kappa B)

NF-κB作為細胞內較為下游的轉錄因子，該因子在腫瘤細胞中也可調控HPSE的表達。有研究以NF-κB信號通路缺陷的肺泡癌細胞系為研究對象，發(fā)現NF-κB信號通路的阻斷可誘導多種與細胞外基質(extracellular matrix，ECM)重塑相關的蛋白酶表達下調，其中包括HPSE[10]。另外Wu等[11]用RT-PCR和Western blot技術檢測到在缺氧條件下可激活的NF-κB依賴性HPSE的表達，另一項通過對45例胃癌標本的免疫組化和電泳遷移率分析檢測NF-κB的活化情況，同時應用半定量RT-PCR檢測HPSE的表達，結果發(fā)現NF-κB的活化與HPSE的表達水平關系密切，提示NF-κB可通過調節(jié)HPSE等蛋白的表達，以控制胃癌的惡性表型[12]。NF-κB通過何種機制調控 HPSE仍不明確，但對 HPSE表達的影響是客觀存在的。

4 Sp1和GA結合蛋白(GA-binding protein，GABP)

Sp1結合在GC盒，截斷和突變 Sp1位點可大大降低啟動子活性，將 Sp1與HPSE啟動子共轉染可以加強啟動子相連的報告基因的表達。在正常上皮細胞可檢測到Sp1的存在，但HPSE基因卻呈現不表達或低表達，可能是由于其轉錄后修飾或其啟動子區(qū)甲基化程度不同造成的。Sp3與Sp1同屬于一個核轉錄因子家族，將Sp3與GABP共轉染SL-2細胞，可以上調HPSE基因的表達[13]。

GABP結合于兩個以GGAA為核心的序列，近端結合位點與轉錄起始位點相鄰，提示此GABP結合位點可能在轉錄起始過程中起重要作用。GABP結合位點的突變明顯減少了HPSE啟動子的活性，進一步證明此結合位點是啟動子的重要組成部分，在基因表達調控中起關鍵作用[14]。王巧歡等[15]分析正常乳腺組織和浸潤性導管癌中HPSE和GA結合蛋白的表達，用免疫組織化學方法檢測HPSE及GABPα的表達，發(fā)現在乳腺癌組織中，HPA與GABP的表達均存在異常，提示HPA和GABP在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉移中可能存在重要的協(xié)同作用。

5 組蛋白修飾和啟動子DNA甲基化

越來越多研究提示，DNA 的甲基化亦是 HPSE啟動子活性的重要抑制因素。最初，Shteper等[16]運用甲基化特異性PCR對22個腫瘤細胞系HPSE的啟動子甲基化狀態(tài)進行了檢測，發(fā)現這些細胞系HPSE啟動子存在廣泛的CpG島的甲基化位點，且與 HPSE的啟動子活化狀態(tài)呈負相關，而給予這些細胞系脫甲基藥物后，可出現濃度和劑量依賴性的HPSE蛋白、mRNA 和活性增加。另外Hong等[17]研究表觀遺傳學，如DNA甲基化，組蛋白乙酰化和組蛋白甲基化可調控HPSE在神經母細胞瘤的表達，發(fā)現在3個神經母細胞瘤細之間HPSE啟動子有不同的甲基化。他們得出結論是HPSE的表達與組蛋白修飾和啟動子DNA甲基化在控制基因沉默的作用，HPSE和NF-κB P65的過度表達可能是過多的組蛋白修飾的結果。

6 p53基因

有學者發(fā)現 p53可與HPSE啟動子的相關基序結合，并參與其表達調控。p53 是抑癌因子中較為關鍵的蛋白之一，野生型 p53 作為具有抑癌功能的轉錄因子，可限制多種應激因素引起的過度細胞生長，如DNA損傷、癌基因的活化、組織缺氧以及細胞間接觸的消失等[18]。該研究應用組蛋白免疫沉淀分析方法(chromatin immunoprecipitation，ChIP)，提示野生型 p53與HPSE啟動子基序結合后，可抑制其活性，突變型 p53(H175R)不但不產生此抑制效應，甚至對其啟動子有活化的作用；而在不同的細胞系中，野生型 p53 的去除或活性的抑制均可導致HPSE表達和酶活性的明顯增高；該研究還進一步說明，曲古菌素 A(trichostatin A，TSA)可去除野生型 p53 對 HPSE啟動子的抑制效應，它是一種組蛋白去乙酰酶抑制劑，提示p53 通過組蛋白脫?；饔谜{控HPSE的表達[19]。該研究雖然提出了p53參與HPSE啟動子表達調控的關系，但其具體機制仍需進一步研究。

7 神經營養(yǎng)因子受體

神經營養(yǎng)因子由一系列在功能和結構上與中樞神經系統(tǒng)發(fā)育密切相關的營養(yǎng)因子和生長因子組成。這種神經營養(yǎng)因子對HPSE的表達調控主要是與兩種不同的受體相結合而發(fā)揮作用：一種是酪氨酸激酶受體(tyrosine kinases，Trk)，主要包括TrkA、TrkB、TrkC等3種；另一種是腫瘤壞死因子樣受體。Marchetti等[20]對髓母細胞瘤研究中發(fā)現，神經營養(yǎng)因子可通過與上述兩種神經營養(yǎng)因子受體結合，提高腫瘤組織中HPSE表達及活性，增強髓母細胞瘤的侵襲性，協(xié)助其顱內轉移。

8 葡萄糖

有關研究表明腎小管上皮細胞在高糖環(huán)境中HPSE mRNA 和蛋白的表達顯著升高[21]。這可能由于HPSE 基因啟動子活性區(qū)存在葡萄糖反應元件。當細胞處于高糖環(huán)境時，該反應元件被激活，誘導細胞中的HPSE mRNA 及蛋白表達升高。但是，這種誘導作用可被胰島素和肝素所抑制。此外，細胞外微環(huán)境中的葡萄糖含量升高也可能激活一些轉錄因子(如EGR1、Sp1和Ets啟動子家族等)，從而增加細胞HPSE mRNA的表達。所以細胞外微環(huán)境中的葡萄糖含量對HPSE的表達影響很大。

綜上所述，HPSE的表達調控是多因素、多因子、多層次共同作用完成的，而這些因素和因子又不可避免地參與了腫瘤細胞內其它信號轉導網絡，從而使整個腫瘤細胞具有轉移、侵襲、抗凋亡、血管形成等諸多惡性特質[22]，明確惡性腫瘤HPSE的表達調控機制對以其為靶點的治療進展將產生事半功倍的效果。因此，探討惡性腫瘤中HPSE表達調控機制，力求從上游抑制HPSE的表達和活性，已成為治療惡性腫瘤的新型策略之一。

參考文獻：

[1]李林德，陳俊強．乙酰肝素酶在乳腺癌侵襲轉移中的作用及調控機制[J]．中國腫瘤臨床，2012，37(5)：33-35．

[2]Vreys V，David G．Mammalian heparanase：what is the message?[J]．J Cell Mol Med，2007，11(3)：427-45．

[3]Sutcliffe EL．Regulation of mouse heparanase gene expression in Tlymphocytes andtumor cells[J]．Immunol Cell Biol，2007，85(3)：205-214．

[4]Yan X，Jin S，Li S，et al．Heparanase modulation of early growth response gene expression[J]．Zoolog Sci，2011，28(3)：189-194．

[5]Zheng L，Pu J，Jiang G，et al．Abnormal expression of early growth response 1 in gastric cancer：association with tumor invasion，metastasis and heparanase transcription[J]．Pathol Int，2010，60(4)：268-277．

[6]Ogishima T，Shiina H，Breault JE，et al，Promoter CpG hypomethylation and transcription factor EGR1 hyperactivate heparanase expression in bladder cancer[J]．Oncogene，2005，24(45)：6765-6772．

[7]Li LD，Chen JQ．The role of heparanase in the invasion and metastasis of breast carcinoma and its regulation mechanism[J]．Chinese Journal of Clinical Oncology，2010，37(5)：118-121．

[8]Cohen I，Maly B，Simon I，et al．Tamoxifen induces heparanase expression in estrogen receptor-positive breast cancer[J]．Clin Cancer Res，2007，13(14)：4069-4077．

[9]Lu WC，Liu YN，Kang BB，et al．Trans-activation of heparanase promoter by ETS transcription factors [J]．Oncogene，2003，22(6)：919-923．

[10]Wu W，Pan C，Yu H，et al．Heparanase expression in gallbladder carcinoma and its correlation to prognosis[J]．J Gastroenterol Hepatol，2008，23(3)：491-497．

[11]Wu W，Pan C，Meng K，et al．Hypoxia activates heparanase expression in an NF-kappaB dependent manner[J]．Oncol Rep，2010，23(1)：255-261．

[12]Andela VB，Schwarz EM，Puzas JE，et al．Tumor metastasis and the reciprocal regulation of prometastatic and antimetastatic factors by nuclear factor kappaB[J]．Cancer Res，2000，60(23)：6557-6562．

[13]Jiang P，Kumar A，Parrillo JE，et al．Cloning and characterization of the human heparanase-1 (HPR1) gene promoter：role of GA-binding protein and Sp1 in regulating HPR1 basal promoter activity[J]．J Biol Chem，2002，277(11)：8989-8998．

[14]Luan Q，Sun J，Progress in regulation of heparanse expression in maligoncies[J]．Oncology，2008，14(10)：856-858．

[15]王巧歡，張文竹，劉玉林，等．乙酰肝素酶與GA結合蛋白α在乳腺癌組織中的表達及意義[J]．中國醫(yī)科大學學報，2012，23(1)：45-51．

[16]Shteper PJ，Zcharia E，Ashhab Y，et al．Role of promoter methylationin regulation of themammalian heparanase gene[J]．Oncogene，2003，22(49)：7737-7749．

[17]Hong X，Nelson K，Lemke N，et al．Heparanase expression is associated with histone modifications in glioblastoma[J]．Int J Oncol，2012，40(2)：494-500．

[18]Han J，MandalAK，Hiebert LM．Endothelial cell in jury by high glucose and heparanase is prevented by insulin，heparin and basic fib rob last growth factor HPSE[J]．Cardiovasc Diabetol，2005，4(1)：12-15．

[19]Baraz L，Haupt Y，Elkin M，et al．Tumor suppressor p53 regulates heparanase gene expression[J]．Oncogene，2006，25(28)：3939-3947．

[20]March etti D，Mrak RE，Paulsen DD，et al．Neurotrophinreceptors and heparanase：a functional axis in human medulloblastoma invasion [J]．J Exp Clin Cancer Res，2007，26(1)：5-23．

[21]Han J，Woytow ich AE，MandalAK，et al．Heparanase upregulationin high glucosetreated endothelial cells is prevented by insulin and heparin[ J]．Exp Biol Med (Maywood)，2007，232 (7)：927-934．

[22]Luan Q，Sun J，Li C，et al．A hypothetical signaling loop withtumorprogressiontriggeredbyheparanaseoverexpression and growth factors [J]．Bioscience Hypotheses，2008，1(2)：118-120．