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Sprouty在腫瘤中的研究進展

王珂綜述王國興審校

摘要Sprouty蛋白是受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）等信號通路的抑制因子。Sprouty蛋白家族在多種腫瘤組織中表達降低，導致RTK等信號通路失去正常的抑制，造成腫瘤細胞異常增殖，從而促進腫瘤的發(fā)生及發(fā)展，因而Sprouty成為當前腫瘤靶向治療的研究熱點。本文就Sprouty與腫瘤發(fā)生、發(fā)展關系及其在腫瘤中的研究進展進行綜述。

關鍵詞Sprouty蛋白信號通路腫瘤

作者單位：天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院婦科腫瘤科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室（天津市300060）

Sprouty蛋白是一種能夠反向抑制受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）等信號通路的重要生物分子，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用，因此成為目前腫瘤靶向治療的研究熱點。近年來的研究表明，在多種腫瘤組織中，Sprouty蛋白家族的表達被抑制［1-3］，從而導致RTK等信號通路異常，使細胞失去正常的抑制，并可進一步引起細胞異常增生及新生血管形成，最終導致腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，因此Sprouty蛋白在腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移及凋亡等過程中發(fā)揮重要作用［4-5］。本文就Sprouty與腫瘤發(fā)生、發(fā)展關系及其在腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 Sprouty蛋白的結(jié)構(gòu)功能及作用的分子機制

1.1 Sprouty蛋白的結(jié)構(gòu)及功能

1998年Hacohen等［6］首次在果蠅氣管分化過程中發(fā)現(xiàn)了Sprouty蛋白，其為Ras/絲裂原活化蛋白激酶（Ras/ mitogen activated protein kinase，Ras/MAPK）信號通路特異性的抑制蛋白。在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)Sprouty蛋白的4種亞型，分為Sprouty1、Sprouty2、Sprouty3、Sprouty4，在結(jié)構(gòu)上具有較強的相似性。Sprouty的功能主要來源于其結(jié)構(gòu)域，Sprouty蛋白的C末端富含半胱氨酸，具有較強的保守性，定位于胞膜的靶區(qū)域，也是Sprouty蛋白的靶結(jié)構(gòu)域，這段序列的差異造成了4種Sprouty亞型發(fā)揮著不同功能［7］；而N末端卻有較強的變異性，其c-Cbl結(jié)合域包含1個富含酪氨酸殘基/絲氨酸的SRM區(qū)，這是區(qū)別Sprouty亞型的主要區(qū)域，4種亞型即根據(jù)N末端的差異而命名。其中Sprouty2基因具有高度保守性，定位于13q31.1，其編碼的蛋白包含315個氨基酸殘基，對RTK信號途徑起著最強的抑制作用，高于其他亞型，因而成為目前研究的熱點［8］。

1.2 Sprouty蛋白作用的分子機制

在多細胞生物中，RTK控制著細胞的增殖、分化、遷移、存活，細胞中信號的級聯(lián)反映在多個水平上，均由正向、負向因子相互合作和制約，如果出現(xiàn)任何失衡，都可能導致生長發(fā)育的缺陷，或?qū)е履[瘤的發(fā)生。Sprouty蛋白是一系列RTK信號通路的配體誘導抑制因子的一員。Sprouty蛋白對MAPK/ERK和RTK信號通路有反饋抑制作用，但Sprouty對于MAPK/ERK的具體阻斷點以及Sprouty如何引起RTK通路的信號下調(diào)，機制尚不清楚，仍存在爭議。研究表明［9］，Sprouty是RTK誘導的MAPK信號通路的負性調(diào)節(jié)蛋白，MAPK信號途徑可以被EFG、FGF、PDGF、VEGF等誘導，這些配體與RTK結(jié)合導致受體的酪氨酸自體磷酸化，從而激活MAPK激酶，MAPK激酶激活ERK1、ERK2，并將RTK信號傳遞給多個磷酸化的蛋白分子，其中包括細胞核中的翻譯分子。Sprouty蛋白的存在使這條信號通路被阻斷，從而使MAPK/ERK和RTK信號通路無法發(fā)揮其生物學效應。

2 Sprouty蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 Sprouty蛋白與肝癌

近年來，許多研究證實了Sprouty在癌細胞的形成、遷移、浸潤、存活能力中有重要作用，并且可以作為癌癥的獨立預后因子［2，4-5，8］。研究表明，Sprouty1、Sprouty2 及Sprouty4蛋白在肝癌組織中的表達比正常組織顯著降低，Sprouty3蛋白在肝硬化組織中的表達明顯低于正常組織，同時Sprouty2蛋白的表達與腫瘤的分期呈負相關，在有無血管、淋巴管浸潤的肝癌組織中，Sprouty2蛋白的表達具有顯著性差異［3］。Fong等［10］研究發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞中的Sprouty2轉(zhuǎn)錄和蛋白表達水平比正常肝臟細胞、肝硬化細胞明顯下降。該研究在肝癌組織中發(fā)現(xiàn)，Sprouty2蛋白的表達明顯低于肝硬化組織，Sprouty2蛋白在肝硬化組織中的高表達可延緩肝癌的發(fā)生，在肝癌NIH3T3細胞系中，敲除Sprouty2基因，能引起細胞輕度異常增生，肝癌細胞中Sprouty2的作用與抑制肝細胞生長因子引起的刺激細胞增殖及抑制ERK通路的激活相關，Sprouty2表達降低時引起肝細胞過度增殖、ERK通路過度激活，最終導致肝癌發(fā)生。

2.2 Sprouty蛋白與乳腺癌

Faratian等［11］研究表明，在乳腺癌組織中，Sprouty2的表達明顯低于正常乳腺上皮組織，其低表達與HER-2的高表達相關，并可作為影響不同病理類型的乳腺癌預后的獨立因素，Sprouty2低表達預示著預后不佳及死亡的高風險。該研究發(fā)現(xiàn)Sprouty2是通過與PTEN蛋白發(fā)揮協(xié)同作用抑制PI3K信號通路，從而阻止其下游蛋白發(fā)揮其生物學效應。郭翔宇等［12］在乳腺癌MCF-7細胞中通過shRNA技術(shù)降低Sprouty2蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)Sprouty2表達降低能引起乳腺癌細胞的異常增生，包括細胞生長加快、侵襲能力增強，提示Sprouty2是一個乳腺癌潛在的治療靶點和預后指標。該研究還發(fā)現(xiàn)Sprouty2是通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶家族（matrix metallopro?teinase，MMP）信號通路發(fā)揮其作用。Vanas等［13］則發(fā)現(xiàn)Sprouty4蛋白在乳腺癌組織中發(fā)揮與Sprouty2蛋白類似的作用，其表達降低同樣能促進癌細胞的增殖和侵襲。

2.3 Sprouty蛋白與婦科惡性腫瘤

2005年Haimov-Kochman等［14］通過RT-PCR和免疫組織化學染色證明在人類正常卵巢粒層、黃體細胞存在Sprouty2表達。Jiang等［15］對卵巢顆粒細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF2通過ERK1/2和AKT信號途徑上調(diào)Sprouty1、2、4基因表達水平，PKC信號途徑活化對FGF2上調(diào)Sprouty1、Sprouty4 mRNA的表達有重要作用，而Sprouty2則主要由細胞內(nèi)的鈣進行調(diào)控。以上均說明Sprouty在卵巢細胞的生長中有重要作用。2012年 Moghaddam等［16］首次報道了卵巢癌與Sprouty表達的關系，分別檢測了7種卵巢癌細胞系中Sprouty1和Sprouty2的蛋白及基因表達水平，發(fā)現(xiàn)不同卵巢癌細胞系中Sprouty1和Sprouty2的蛋白表達水平是不同的，同時RT-PCR結(jié)果顯示Sprouty蛋白表達水平與mRNA水平可能不一致，這為后來的卵巢癌與Sprouty的相關研究奠定了基礎。通過對99例卵巢癌患者的癌組織和癌旁組織行免疫組織化學檢測發(fā)現(xiàn)，Sprouty2和Sprouty4在卵巢癌組織中表達明顯低于癌旁組織，且Sprouty2表達水平與磷酸化ERK/ERK、Ki-67、腫瘤分期、細胞分化、復發(fā)和治療后是否再次出現(xiàn)腹水呈負相關。同時該研究還表明，患者Sprouty2低表達組中總生存期和無進展生存期低于Sprouty2高表達組，并首次證明Sprouty2在卵巢癌的預后中有重要評估作用，Sprouty2可以作為一個生存率和復發(fā)率的獨立預后因子［17］。該研究小組在體外實驗中證實［18］，在SKOV-3細胞系中轉(zhuǎn)染入Sprouty1基因，細胞的生長和增殖明顯受抑，細胞的遷移、浸潤、修復能力明顯下降，可使細胞在有絲分裂過程中停滯于G2/M期，從而抑制細胞過度增殖，并且抑制ERK和AKT通路的活化。但阻止腫瘤的發(fā)生的具體機制有待進一步探索及研究。

Velasco等［19］發(fā)現(xiàn)健康者和子宮內(nèi)膜癌患者的子宮內(nèi)膜在不同月經(jīng)周期中Sprouty2表達水平不同，Sprouty2可能參與了子宮內(nèi)膜中腺體結(jié)構(gòu)的形成。該研究的136例子宮內(nèi)膜癌患者中，20%患者Sprouty2完全缺失，并且子宮內(nèi)膜癌患者Ⅲ期和Ⅳ期的Sprouty2表達水平最低，另外Sprouty2的表達水平與細胞增殖指數(shù)Ki-67的表達呈負相關，所以推論Sprouty2可能通過調(diào)節(jié)細胞增殖參與抑制子宮內(nèi)膜細胞的癌變過程，且Sprouty2蛋白的表達水平降低與DNA的甲基化有關。期待更多的體內(nèi)、體外實驗能更精確地解釋Sprouty在其他婦科腫瘤中的作用，充分發(fā)揮其抑癌因子的作用。

2.4 Sprouty蛋白與其他惡性腫瘤

在黑色素瘤中，更具侵襲性的黑色素表型與Sprouty1 和Sprouty2基因同時缺失呈正相關［20］。此外，在前列腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、淋巴瘤、甲狀腺癌中均檢測到了Sprouty蛋白各個亞型的表達下降或缺失，使RTK等信號通路逃避抑制而被過度激活，造成腫瘤細胞異常增殖，促進了腫瘤的發(fā)生及發(fā)展［2，21-24］。

3 Sprouty蛋白在腫瘤表達變化的機制

Sprouty蛋白表達下降的具體機制目前尚不明確，主要有DNA甲基化、組蛋白去乙?；碗s合子丟失等3種理論，但仍存在爭議。Fong等［10］發(fā)現(xiàn)在肝癌細胞培養(yǎng)基中加入DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑后，Sprouty2蛋白的表達并未升高，同時該研究未發(fā)現(xiàn)任何微衛(wèi)星標記存在雜合子丟失現(xiàn)象，結(jié)果顯示在肝癌細胞中Sprouty2蛋白表達下調(diào)并不是由于基因啟動子區(qū)域甲基化或雜合子丟失引起。同樣Lo等［25］研究表明，在乳腺癌中Sprouty2蛋白表達下調(diào)并不是由于啟動子甲基化或組蛋白去乙?；稹＿@種表達下調(diào)可能由Sprouty基因上游區(qū)的轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生改變導致，也可能由多種轉(zhuǎn)錄因子之間復雜的相互作用引起，有待進一步研究［9］。

4 結(jié)語

Sprouty可作為抑制RTK通路激活的重要負向調(diào)節(jié)因子，從而避免細胞的過度增生和新生血管形成，預防腫瘤細胞的發(fā)生、遷移、浸潤。特定的Sprouty蛋白對器官的形成、分化、發(fā)育有重要作用，丟失Sprouty或Sprouty不表達，不僅導致細胞正常生理功能的缺陷，也可導致腫瘤細胞的發(fā)生。目前Sprouty在腫瘤不同病理類型、不同分化的腫瘤細胞中的表達仍有待更多的研究來確定，通過對Sprouty蛋白調(diào)控機制的進一步探索可為腫瘤治療開辟新的途徑。

參考文獻

[1] So WK, Cheng JC, Fan Q, et al.Loss of Sprouty2 in human high-grade serous ovarian carcinomas promotes EGF-induced E-cadherin downregulation and cell invasion[J].FEBS Lett, 2015, 589(3):302-309.

[2] Macià A, Gallel P, Vaquero M, et al.Sprouty1 is a candidate tumorsuppressor gene in medullary thyroid carcinoma[J].Oncogene, 2012, 31(35):3961-3972.

[3] Sirivatanauksorn Y, Sirivatanauksorn V, Srisawat C, et al.Differential expression of sprouty genes in hepatocellular carcinoma[J].J Surg Oncol, 2012, 105(3):273-276.

[4] Edwin F, Patel TB.A novel role of Sprouty 2 in regulating cellular apoptosis[J].J Biol Chem, 2008, 283(6):3181-3190.

[5] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Wei AQ, et al.Sprouty 1 predicts prognosis in human epithelial ovarian cancer[J].Am J Cancer Res, 2015, 5(4):1531-1541.

[6] Hacohen N, Kramer S, Sutherland D, et al.Sprouty encodes a novel antagonist of FGF signaling that patterns apical branching of the drosophila airways[J].Cell, 1998, 92(2):253-263.

[7] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Morris DL.The developing story of Sprouty and cancer[J].Cancer Metastasis Rev, 2014, 33(2-3):695-720.

[8] Rathmanner N, Haigl B, Vanas V, et al.Sprouty2 but not Sprouty4 is a potent inhibitor of cell proliferation and migration of osteosarcoma cells[J].FEBS Lett, 2013, 587(16):2597-2605.

[9] Murphy T, Hori S, Sewell J, et al.Expression and functional role of negative signalling regulators in tumour development and progression [J].Int J Cancer, 2010, 127(11):2491-2499.

[10] Fong CW, Chua MS, McKie AB, et al.Sprouty 2, an inhibitor of mitogenactivated protein kinase signaling, is down-regulated in hepatocellular carcinoma[J].Cancer Res, 2006, 66(4):2048-2058.

[11] Faratian D, Sims AH, Mullen P, et al.Sprouty 2 is an independent prognostic factor in breast cancer and may be useful in stratifying patients for trastuzumab therapy[J].PLoS One, 2011, 6(8):e23772.

[12] Guo XY, Sun T, Wang Y, et al.Relationship between the molecular mechanismof Sprouty2 and proliferation and migration in MCF-7 cells [J].Progress Modern Biomedicine, 2013, 13(26):5119-5123.[郭翔宇,孫濤,王妍,等.Sprouty2蛋白與人乳腺癌MCF-7細胞增殖與遷徙的關系[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2013,13(26):5119-5123.]

[13] Vanas V, Mühlbacher E, Kral R, et al.Sprouty4 interferes with cell proliferation and migration of breast cancer-derived cell lines[J].Tumor Biol, 2014, 35(5):4447-4456.

[14] Haimov-Kochman R, Ravhon A, Prus D, et al.Expression and regulation of Sprouty-2 in the granulosa-lutein cells of the corpus luteum[J].Mol Hum Reprod, 2005, 11(8):537-542.

[15] Jiang ZL, Ripamonte P, Buratini J, et al.Fibroblast growth factor-2 regulationof Sproutyand NR4Agenesinbovineovariangranulosacells [J].J Cell Physiol, 2011, 226(7):1820-1827.

[16] Moghaddam SM, Amini A, Wei AQ, et al.Initial report on differential expression of sprouty proteins 1 and 2 in human epithelial ovarian cancer cell lines[J].J Oncol, 2012, 2012:3733826.

[17] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Wei AQ, et al.Sprouty 2 protein, but not Sprouty 4, is an independent prognostic biomarker for human epithelial ovarian cancer[J].Int J Cancer, 2015, 137(3):560-570.

[18] Masoumi-Moghaddam S, Amini A, Ehteda A, et al.The expression of the Sprouty 1 protein inversely correlates with growth, proliferation, migration and invasion of ovarian cancer cells[J].J Ovarian Res, 2014, 7:61.

[19] Velasco A, Pallares J, Santacana M, et al.Promoter hypermethylation and expression of sprouty 2 in endometrial carcinoma[J].Hum Pathol, 2011, 42(2):185-193.

[20] Liu Z, Liu X, Cao W, et al.Tumor-specifically hypoxia-induced therapy of SPRY1/2 displayed differential therapeutic efficacy for melanoma[J].Am J Cancer Res, 2015, 5(2)792-801.

[21] Holgren C, Dougherty U, Edwin F, et al.Sprouty-2 controls c-Met expression and metastatic potential of colon cancer cells: sprouty/c-Met upregulation in human colonic adenocarcinomas[J].Oncogene, 2010, 29(38):5241-5253.

[22] Assinder SJ, Beniamen D, Lovicu FJ.Cosuppression of Sprouty and Sprouty- related negative regulators of FGF signalling in prostate cancer: a working hypothesis[J].Biomed Res Int, 2015, 2015:827462-827471.

[23] Sutterlüty H, Mayer CE, Setinek U, et al.Down-regulation of Sprouty2 in non-small cell lung cancer contributes to tumor malignancy via extracellular signal-regulated kinase pathway-dependent and -independent mechanisms[J].Mol Cancer Res, 2007, 5(5):509-520.

[24] Schutzman JL, Martin GR.Sprouty genes function in suppression of prostate tumorigenesis[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2012, 109(49): 20023-20028.

[25] Lo TL, Yusoff P, Fong CW, et al.The ras/mitogen-activated protein kinase pathway inhibitor and likely tumor suppressor proteins, sprouty 1 and sprouty 2 are deregulated in breast cancer[J].Cancer Res, 2004, 64(17):6127-6136.

（2016-02-14收稿）

（2016-03-28修回）

Research progress on Sprouty protein in tumor

Ke WANG, Guoxing WANG
Correspondence to: Guoxing WANG; E-mail: wangguoxing@126.com
Department of Gynecological Oncology, Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital, National Clinical Research Center for Cancer, Tianjin Key Laboratory of Cancer Prevention and Treatment, Tianjin 300060, China

AbstractThe Sprouty protein can inhibit cell proliferation and induce apoptosis by specific interventions in the signaling pathways of tumor cells, such as receptor tyrosine kinase signaling pathway.The Sprouty protein, which is often associated with abnormal cell proliferation and transformation, is down-regulated in many tumors, stimulating the initiation and progression of tumors.The Sprouty protein exhibits potential for developing effective treatment against cancer.This paper reviews research progress on Sprouty protein in tumor.

Keywords:Sprouty protein, signaling pathway, tumor

doi:10.3969/j.issn.1000-8179.2016.08.162

通信作者：王國興wangguoxing@126.com

作者簡介

王珂專業(yè)方向為婦科腫瘤的手術(shù)、放化療及靶向治療。

E-mail：wangketj1968@163.com