趙 聞(綜述)，楊紹軍(審校)

(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院心胸外科，昆明 650101)

肺癌發(fā)病率的增高成為了全球關注的問題，研究顯示腫瘤細胞中金屬硫蛋白(metallothioneins，MT)水平高于正常，對腫瘤的侵襲性、惡化、轉移、預后有影響[1]。MT在維持鋅和銅的穩(wěn)定以及清除自由基抗氧化、細胞代謝和生長發(fā)育中發(fā)揮作用，并參與應激反應。MT家族包括MT-Ⅰ、MT-Ⅱ、MT-Ⅲ、MT-Ⅳ，廣泛存在于人體中[2]。MT-Ⅰ和MT-Ⅱ在人和動物中分布比例較大，MT-Ⅲ主要分布于神經(jīng)系統(tǒng)，MT-Ⅳ主要位于含有角質細胞和復層鱗狀上皮細胞的器官中。氧化應激反應、激素、金屬離子、細胞因子及理化因素應激在轉錄水平上誘導MT表達[3]。MT高度表達將促進細胞增殖、有毒金屬清除能力下降，使金屬毒素在體內(nèi)水平過高而引起細胞及DNA的損傷、突變，類固醇激素受MT刺激過度分泌，引起激素水平增高，誘發(fā)相關疾病的發(fā)生。

1 MT在腫瘤發(fā)生過程中的作用機制

1.1低氧環(huán)境誘導MT增多 在腫瘤的進展中，由于腫瘤的增長迅速，腫瘤內(nèi)新生毛細血管對腫瘤的供血不足以致局部缺氧，細胞對缺氧的反應主要是由低氧誘導因子1(hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)來調(diào)節(jié)，從而促進HIF-1α的表達，被上調(diào)的HIF-1α可保護腫瘤細胞和新生血管。活化的HIF-1能分解纖維母細胞中的微囊蛋白1，阻礙鄰近腫瘤細胞的凋亡，增加腫瘤侵襲的可能。在癌組織中，HIF-1能上調(diào)MT的表達，MT的生物學功能不僅在于清除氧自由基和重金屬，對癌細胞生長和增殖方面的調(diào)控也發(fā)揮著極大作用，MT的發(fā)現(xiàn)為腫瘤的診斷和治療提供了新的方法和理念。首先，HIF-1的上調(diào)受低氧調(diào)控，上調(diào)的HIF-1進而刺激Slug上調(diào)；其次，Slug下調(diào)上皮鈣黏素的表達，上皮鈣黏素能阻止腫瘤細胞脫離原發(fā)灶的腫瘤轉移抑制因子，Slug結合上皮鈣黏素上螺旋-環(huán)-螺旋蛋白轉錄因子家族的結合位點下調(diào)上皮鈣黏素，促進腫瘤的侵襲、轉移[4]。低氧環(huán)境能誘導MT表達，HIF-1是低氧誘導MT的必需物質，MT能增加HIF-1的穩(wěn)定性，兩者之間表現(xiàn)出互相促進作用[5]。Slug是一種鋅轉錄因子，而MT能與細胞內(nèi)多種含鋅蛋白和轉錄因子在空間上相互作用，提示低氧誘導產(chǎn)生的MT為Slug提供Zn2+，上調(diào)Slug的轉錄活性，上調(diào)的Slug使得抑制癌轉移能力下降。

1.2MT-3和p53對腫瘤的影響 在正常狀態(tài)下，MT-3的主要生物學功能是參與Zn2+的貯存，維持機體的平衡。腫瘤引起 MT-3的過表達，大量的MT游離在細胞外，游離的MT可以奪去Zn2+，導致鋅DNA結合蛋白以及轉錄因子和眾多需鋅蛋白中的Zn2+水平下降，使其表達下調(diào)，從而影響細胞的正常生長分化[6-7]。p53基因與特異的DNA結合需Zn2+輔助才能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，而游離MT奪去Zn2+后使其處于缺Zn狀態(tài)，導致上述反應無法進行，p53的調(diào)節(jié)活性喪失，從而失去抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展及惡化的作用，加重了腫瘤患者的負擔[8]。腫瘤的進展同時促進p53和MT-3的過度表達，并且發(fā)現(xiàn)p53和MT-3的相互促進能力能有效起到抗腫瘤作用，其原因是：①腫瘤的增殖刺激p53使其發(fā)揮抑癌作用，保護機體，同時大量表達的p53進一步刺激MT-3表達，使其調(diào)節(jié)體內(nèi)Zn2+參與p53的抑制腫瘤作用；②MT-3同樣具有抑制細胞生長的作用。MT-3和p53的相互調(diào)節(jié)，腫瘤的進展處于可控制范圍內(nèi)；隨著腫瘤的進一步發(fā)展，兩者的保護作用減弱，使得腫瘤發(fā)展加快，進入無法控制的狀態(tài)。

2 MT與肺癌的相關性

吸煙是引起肺癌的主要危險因素之一，吸煙者肺癌發(fā)病率和并發(fā)癥顯著高于非吸煙者，煙草中的大量化學物質可能會參與腫瘤的進程。吸煙能產(chǎn)生大量自由基。研究證實，自由基在多種原因誘發(fā)肺癌的過程中起重要作用，肺癌患者人體內(nèi)自由基的生成多于正常人群，很多致癌物質本身并無致癌作用，而是在體內(nèi)通過代謝產(chǎn)生自由基才出現(xiàn)致癌性，吸煙時呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量氧自由基，特別是羥自由基，是引起DNA損傷的一個重要因素[9-10]。Zowczak等[11]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者Zn2+水平顯著低于對照組。劉俊等[12]對肺腺癌細胞系A549、肺支氣管上皮、肺巨細胞癌細胞進行免疫細胞化學方法檢測MT，結果顯示，MT在非小細胞肺癌的轉移起促進作用，作用區(qū)位于胞質。Werynska等[6]通過研究MT-Ⅲ與肺癌的關系發(fā)現(xiàn)，腫瘤的惡性程度與細胞核MT-Ⅲ的表達呈反比。Zn2+具有細胞生長保護作用，特別是在腫瘤細胞，同時Zn2+參與細胞分化、激活和凋亡，是DNA復制及RNA轉錄的重要輔助因子[13-14]。綜合以上研究可以推測，各種損害因素刺激人體，引起大量氧自由基在人體內(nèi)產(chǎn)生，改變機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，引起MT的過度表達，而MT抗氧化需要與Zn2+的結合才能發(fā)揮抗氧化作用，例如大量的MT參與清除氧自由基反應，降低氧自由基中的羥自由基對DNA損傷；另外，抑癌基因p53發(fā)揮抑癌作用。肺癌患者因為Zn2+水平低于正常，MT與Zn2+結合少，以致清除內(nèi)毒素能力降低，引發(fā)炎性反應。炎性因子、重金屬毒素、氧自由基增多導致肺免疫防御被破壞，免疫監(jiān)視功能失活，DNA的突變，最終引起肺支氣管上皮細胞惡變。正常MT在人體細胞核上表達，參與人體內(nèi)有害物質的清除和協(xié)同人體自身免疫功能起到保護作用，但肺癌MT的表達出現(xiàn)在胞質內(nèi)，MT的保護功能失去作用，p53的失活以及DNA損傷加重了肺癌的進展。肺癌快速增長過程中容易出現(xiàn)腫瘤細胞缺氧以及組織壞死等情況，其原因是新生毛細血管生長不足而影響血流供應并且導致缺氧，由于缺氧能使多種基因上調(diào)，包括血管內(nèi)皮生長因子，其通過與其受體結合，激活信號轉導通路磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路和分裂原抑制劑/蛋白激酶信號通路，改變血管內(nèi)環(huán)境，刺激腎上腺釋放兒茶酚胺，收縮外周血管。有報道顯示，MT表達增加與這類因子有關，促進腫瘤內(nèi)新生血管生成[15]。

3 MT與肺癌預后

3.1MT與肺癌獲得耐藥性的關系 研究發(fā)現(xiàn)，MT處在高水平的患者在使用親電性化療藥物(主要是鉑類)后耐藥性明顯增強，其原因可能為修復了腫瘤DNA[16-17]。MT與腫瘤的耐藥性不僅局限于此，MT還可清除體內(nèi)一些微量元素，如鉑類化療藥物順鉑，MT清除鉑等微量元素后使化療藥物對腫瘤細胞的DNA不起作用，且腫瘤細胞死亡的數(shù)量并沒有增多[18]。腫瘤細胞耐藥性與生長因子有關，研究顯示，生長因子可抑制腫瘤相關抑癌酶和蛋白，阻礙其表達[19]。MT具有保護細胞膜的作用，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中，血管細胞膜的通透性降低，阻礙了化療藥物對周圍血管細胞的擴散作用，使治療效果降低。

3.2高表達MT與肺癌生存率的關系 腫瘤組織的分化程度和預后與MT水平密切相關。Mao等[19]在研究肺腫瘤時發(fā)現(xiàn)，MT在癌組織中表達高于良性病變，并且與肺癌的分化、年齡、患者的預后有關。MT表達的患者生存期顯著短于不表達者，而且MT表達與性別、組織學類型、TNM分期、淋巴結轉移與否均無關。多數(shù)報道認為，MT表達與生存情況呈負相關，其具體原因尚不清楚，可能為環(huán)境和生活狀態(tài)的改變所致[20-21]。

4 展 望

肺癌的病死率超過其他腫瘤，對肺癌的研究也日漸頻繁。MT表達水平的上調(diào)受多種因素調(diào)控，如氧自由基的增多、應激反應和腫瘤的發(fā)生等，對于其作用機制也逐漸明朗。MT的表達對腫瘤來說是一個早期表現(xiàn)，并且MT清除一些微量元素的作用對含金屬化療藥物是一個巨大的考驗，今后的化療藥物將繞過MT清除作用直接作用于腫瘤，提高患者生存率。目前，我國尚無相應的檢測設備對其進行詳細的估計，對患者來說也缺少一部分病情資料，未來對MT的關注將會越來越高，而相應的設備和措施也會逐步完善。MT的發(fā)現(xiàn)給患者以及醫(yī)療工作者帶來了希望。

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