曹繁華(綜述)，劉興國(審校)

(宜昌市中醫(yī)醫(yī)院腎內(nèi)科，湖北 宜昌 443003

鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin,CRT)是一個相對分子質(zhì)量為46×103的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)常駐蛋白，具有多種生物學(xué)功能。大致可以分為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)功能和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外功能，前者主要包括分子伴侶活性、機體內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)；后者主要與免疫原性的細胞死亡、抗原呈遞、細胞黏附有關(guān)。很多研究顯示，CRT在多種疾病中均有異常表達的現(xiàn)象，如自身免疫性疾病中的類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡[1-2]；惡性腫瘤中發(fā)病率很高的肺癌、病死率極高的胃癌[3-4]。目前，惡性腫瘤的發(fā)病率在逐年上升，針對腫瘤主要的治療方式為手術(shù)、化療、放療，然而很多惡性腫瘤如肺癌在治療后的5年存活率也不高，早發(fā)現(xiàn)、早診斷成為許多科學(xué)家研究的主要方向。腫瘤的早期癥狀并不明顯，通過研究發(fā)現(xiàn)腫瘤組織早期會產(chǎn)生一類似于反應(yīng)腫瘤存在和生長的生化物質(zhì)，主要有胚胎抗原、糖類抗原、天然自身抗原以及某些癌基因等[5]。CRT屬于天然自身抗原，由于在多類型的惡性腫瘤中均有異常表達，因此通過檢測患者體內(nèi)的CRT表達水平將會有助于疾病的診斷。該文從CRT異常表達與腫瘤發(fā)生、發(fā)展分子機制以及其在不同腫瘤中的研究現(xiàn)狀予以綜述。

1 CRT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的分子機制

1.1CRT基因 在生物界種屬間CRT高度保守，人和豬以及鼠有50%的CRT基因是相同的，主要分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。CRT是由單基因編碼，人類CRT基因位于第19號染色體(p13.2～p13.3)，由9個外顯子和8個內(nèi)含子構(gòu)成，長度為1254 bp，編碼由417個氨基酸組成的酸性蛋白質(zhì)，具有高度保守的N區(qū)(1～180氨基酸)、富含脯氨酸的P區(qū)(181～290氨基酸)和酸性的C區(qū)(291～400氨基酸)。最初發(fā)現(xiàn)其主要功能為調(diào)節(jié)機體內(nèi)鈣平衡及分子伴侶活性[6-7]。隨后的大量研究顯示，CRT具有多種生物學(xué)功能，如調(diào)解基因的表達、細胞間的黏附、引發(fā)免疫原性的細胞死亡[8-10]。近年來發(fā)現(xiàn)，CRT在多種惡性腫瘤中也有異常表達現(xiàn)象，表達水平和腫瘤的分類、病理分型以及預(yù)后有一定的關(guān)聯(lián)[3]。

1.2CRT的信號通路和調(diào)控 在CRT異常表達與腫瘤關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，通過基因沉默下調(diào)CRT表達或者CRT基因剔除都證明CRT的過表達在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中可以增強癌細胞的遷移侵襲能力以及對“失巢凋亡”的抵抗能力。研究顯示[11]，CRT相關(guān)的癌細胞凋亡與蛋白激酶B(casein kinase，Akt)的活化有關(guān)，Akt活化后能磷酸化一系列蛋白成分，通過多種途徑抑制細胞凋亡。其中包括皮層機動蛋白結(jié)合蛋白(cortactin，CTTN)，屬于與“失巢凋亡”相關(guān)的癌基因，作為肉瘤基因激酶直接磷酸化的底物，CTTN受到磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase/casein kinase,PI3K)/Akt信號通路的調(diào)控。最近Du等[12]在食管鱗狀細胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)，下調(diào)CRT的表達水平后，CTTN表達同時下調(diào)并伴隨著Akt磷酸化失活，這也證實了CTTN確實由Akt信號通路調(diào)控，外源性的補充CRT及CTTN均能恢復(fù)細胞增殖活性。然而，實驗證明CTTN的下調(diào)并不能下調(diào)CRT的表達水平，說明CRT是CTTN的上游分子，它通過調(diào)控CTTN的表達水平來活化Akt信號通路，從而抑制癌細胞的凋亡。

最近又有證據(jù)證明CRT可以結(jié)合低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(low density lipoprotein receptor-related protein 1，LRP1)和凝血酶敏感蛋白1，可促進成纖維細胞的生成，最后達到抑制凋亡發(fā)生的目的。首先CRT與LRP1受體結(jié)合成復(fù)合物，凝血酶敏感蛋白1的N端再與之結(jié)合就會活化細胞存活信號(如PI3K)，從而活化Akt信號路線，抑制細胞凋亡[13]。由此可以看出，Akt信號通路活化與否在CRT相關(guān)的癌細胞凋亡過程中發(fā)揮著重要作用。

2 CRT異常表達在不同類型腫瘤中的研究現(xiàn)狀

2.1CRT與呼吸系統(tǒng)腫瘤 在呼吸系統(tǒng)惡性腫瘤中，肺癌的發(fā)病率居高不下并逐年升高，而關(guān)于肺癌的研究也是眾多研究的熱門課題，肺癌的發(fā)生是一個綜合性的結(jié)果，非某一單因素。對小細胞肺癌及非小細胞肺癌細胞的研究顯示[14]，后者存在著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣穩(wěn)態(tài)的改變，表現(xiàn)為內(nèi)鈣容量的降低，主要原因是肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATP酶的表達水平降低引起泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子減少和來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的三磷酸肌醇受體(inositol 1,4,5-triphosphate receptor,IP3R)釋放增多導(dǎo)致鈣離子的流失增多以及CRT的表達減少，在降低肺癌細胞系的CRT表達后會促進肺癌細胞的增殖和遷移[15]。Liu等[3]通過獲得的重組CRT蛋白來免疫老鼠制得多株單克隆抗體，再用化學(xué)發(fā)光酶免疫方法檢測來自58例肺癌患者中可溶性CRT的表達水平，發(fā)現(xiàn)這些患者中的CRT表達平均值比40例正常對照組高。經(jīng)免疫組織化學(xué)法對肺癌腫瘤組織染色發(fā)現(xiàn)，癌細胞膜上的CRT表達水平與腫瘤的病理分型和分期相關(guān)，小細胞肺癌的CRT水平低于腺癌，然而鱗狀細胞癌表達均比前兩者高。由此得出結(jié)論，CRT在肺癌組織中過表達的這種現(xiàn)象很可能使其成為肺癌發(fā)生及診斷的生物學(xué)標志物。

2.2CRT與消化系統(tǒng)腫瘤 消化系統(tǒng)腫瘤有其特殊性，患者在患病期間由于進食的減少會導(dǎo)致免疫力的下降從而加速病情的惡化，無論手術(shù)還是放療、化療對患者的影響都很大。Chignard等[16]通過蛋白質(zhì)組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)，肝癌患者的癌組織與癌旁組織有23個基因表達不同，有7個在轉(zhuǎn)錄與蛋白表達水平上呈正相關(guān)，其中之一便是CRT。隨后又研究了肝癌患者中CRT的表達水平，與健康人以及慢性肝炎、肝硬化患者相比，肝癌患者血清中的CRT表達量明顯上升。對胃癌的研究顯示[17]，CRT的過表達將會促進癌細胞間血管的生成及癌細胞的增殖遷移，表現(xiàn)為血管內(nèi)皮細胞生長因子和胎盤生長因子的分泌增多。盡管有研究表明CRT為血管生成抑制因子[18]，但Liu等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在將血管生成抑制因子轉(zhuǎn)染入神經(jīng)內(nèi)分泌細胞再給裸鼠注射后也出現(xiàn)了惡性增殖的現(xiàn)象，表明在胃癌進展中CRT可能是以另外一種途徑影響其發(fā)展。在大部分疾病中，CRT在血清中是作為自身抗原出現(xiàn)的，對胰腺癌研究發(fā)現(xiàn)它是一種自身保護性抗體，且可以作為一種早期診斷方法[19]。

2.3CRT與泌尿系統(tǒng)腫瘤 CRT被鑒定為前列腺雄激素應(yīng)答基因之一，雄激素在前列腺癌進展中扮演著重要的角色，通過手術(shù)去勢和雄激素可以延緩轉(zhuǎn)移性前列腺癌的進程，然而并不能根治。在前列腺中，CRT的表達量很豐富，用雄激素敏感細胞系LNCaP和雄激素不敏感細胞系PC-3研究雄激素在前列腺癌發(fā)展過程中的調(diào)節(jié)作用也證實了雄激素可以調(diào)節(jié)CRT的表達，從而說明在LNCaP中CRT也是一個最基本的雄激素應(yīng)答基因[20]。用蛋白組學(xué)法篩選膀胱癌相關(guān)蛋白，二維電泳顯示癌組織中CRT的表達升高，癌癥患者尿液中的CRT量也同時增加，從結(jié)果看出膀胱癌患者中CRT表達量上升是不爭的事實，由此推論CRT作為膀胱癌的標志物也是有可能的[21]。

3 結(jié) 語

除了上述系統(tǒng)腫瘤中CRT的表達異常，在一些婦科腫瘤(如乳腺癌、宮頸癌)中CRT的表達升高，神經(jīng)元的發(fā)育過程中CRT同樣也起到了重要的作用[22-24]。最初發(fā)現(xiàn)CRT可以作為分子伴侶，調(diào)節(jié)內(nèi)鈣平衡，漸漸研究顯示CRT膜轉(zhuǎn)位至細胞表面能引起免疫原性的細胞死亡，越來越多的功能被人們所了解。CRT在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中所扮演的角色也逐漸清晰，然而CRT的異常表達與癌細胞凋亡相關(guān)機制在不同腫瘤中可能還不太一致，還需要更多的研究來充實。盡管如此，CRT作為一種新的腫瘤標志物是有可能的。

[1] Fu J,Ling S,Liu Y,etal.A small shared epitope-mimetic compound potently accelerates osteoclast-mediated bone damage in autoimmune arthritis[J].J Immunol,2013,191(5):2096-2103.

[2] Souza A,da Silva LM,Oliveira FR,etal.Anti-nucleosome and anti-chromatin antibodies are present in active systemic lupus erythematosus but not in the cutaneous form of the disease[J].Lupus,2009,18(3):223-229.

[3] Liu R,Gong J,Chen J,etal.Calreticulin as a potential diagnostic biomarker for lung cancer[J].Cancer Immunol Immunother,2012,61(6):855-864.

[4] Liu M,Imam H,Oberg K,etal.Gene transfer of vasostatin,a calreticulin fragment,into neuroendocrine tumor cells results in enhanced malignant behavior[J].Neuroendocrinology,2005,82(1):1-10.

[5] Vasil′eva EV,Verbov VN,Ivanovskiǐ VB,etal.Combined determination of spontaneous and antigen-induced production of cytokines for differential diagnostics of active tuberculosis of lungs and latent tuberculosis infection[J].Zh Mikrobiol Epidemiol Immunobiol,2013(4):77-85.

[6] Nakamura K,Zuppini A,Arnaudeau S,etal.Functional specialization of calreticulin domains[J].J Cell Biol,2001,154(5):961-972.

[7] Chen X,Karnovsky A,Sans MD,etal.Molecular characterization of the endoplasmic reticulum:insights from proteomic studies[J].Proteomics,2010,10(22):4040-4052.

[8] Wheeler DG,Horsford J,Michalak M,etal.Calreticulin inhibits vitamin D3 signal transduction[J].Nucleic Acids Res,1995,23(16):3268-3274.

[9] Fadel MP,Szewczenko-Pawlikowski M,Leclerc P,etal.Calreticulin affects beta-catenin-associated pathways[J].J Biol Chem,2001，276(29):27083-27089.

[10] Cai KX,Tse LY,Leung C,etal.Suppression of lung tumor growth andmetastasis inmice by adeno-associated virus-mediated expression of vasostatin[J].Clin Cancer Res,2008,14(3):939-949.

[11] Pallero MA,Elzie CA,Chen J,etal.Thrombospondin 1 binding to calreticulin-LRP1 signals resistance to anoikis[J].FASEB J,2008,22(11):3968-3979.

[12] Du XL,Yang H,Liu SG,etal.Calreticulin promotes cell motility and enhances resistance to anoikis through STAT3-CTTN-Akt pathway in esophageal squamous cell carcinoma[J].Oncogene,2009,28(42):3714-3722.

[13] Yan Q,Murphy-Ullrich JE,Song Y.Molecular and structural insight into the role of key residues of thrombospondin-1 and calreticulin in thrombospondin-1-calreticulin binding[J].Biochemistry,2011,50(4):566-573.

[14] Yang H,Zhang Q,He J,etal.Regulation of calcium signaling in lung cancer[J].J Thorac Dis,2010,2(1):52-56.

[15] Tseng D,Volkmer JP,Willingham SB,etal.Anti-CD47?antibody-mediated phagocytosis of cancer by macrophages primes an effective antitumor T-cell response[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2013,110(27):11103-11108.

[16] Chignard N,Shang S,Wang H,etal.Cleavage of endoplasmic reticulum proteins in hepatocellular carcinoma:Detection of generated fragments in patient sera[J].Gastroenterology,2006,130(7):2010-2022.

[17] Chen CN,Chang CC,Su TE,etal.Identification of calreticulin as a prognosis marker and angiogenic regulator in human gastric cancer[J].Ann Surg Oncol,2009,16(2):524-533.

[18] Brunner JM,Plattet P,Doucey MA,etal.Morbillivirus glycoprotein expression induces ER stress,alters Ca2+homeostasis and results in the release of vasostatin[J].PLoS One,2012,7(3):e32803.

[19] Kaur S,Baine MJ,Jain M,etal.Early diagnosis of pancreatic cancer:challenges and new developments[J].Biomark Med,2012,6(5):597-612.

[20] Alur M,Nguyen MM,Eggener SE,etal.Suppressive roles of calreticulin in prostate cancer growth and metastasis[J].Am J Pathol,2009,175(2):882-890.

[21] Lu YC,Chen CN,Wang B,etal.Changes in tumor growth and metastatic capacities of J82 human bladder cancer cells suppressed by down-regulation of calreticulin expression[J].Am J Pathol,2011,179(3):1425-1433.

[22] Lwin ZM,Guo C,Salim A,etal.Clinicopathological significance of calreticulin in breast invasive ductal carcinoma[J].Mod Pathol,2010,23(12):1559-1566.

[23] Zhang Y,Lu R,Liu W,etal.Hormetic effects of acute methylmercury exposure on grp78 expression in rat brain cortex[J].Dose Response,2013,11(1):109-120.

[24] Lee HH,Lim CA,Cheong YT,etal.Comparison of protein expression profiles of different stages of lymph nodes metastasis in breast cancer[J].Int J Biol Sci,2012,8(3):353-562.