丁星，吳曉梅

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院呼吸科，哈爾濱 150000)

富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(secreted protein acidic and rich in cysteine，SPARC)是一種酸性分泌蛋白質(zhì)，編碼基因位于人類染色體5q31.3-32，包括10個外顯子，全長25.9 kb，為單拷貝基因，在各種生物中70%的氨基酸序列同源。SPARC的基因高度保守，盡管它表達的蛋白被稱為分泌糖蛋白，但在細胞表面和胞內(nèi)也表達，表達水平在胚胎發(fā)育期升高，而在正常成人組織中卻減少。值得注意的是，其在皮膚、腸道和腺體組織等上皮細胞中的表達水平升高，在組織損傷和炎癥以及腫瘤相關(guān)異常生長期則發(fā)揮組織再生和修復作用[1]。研究表明，癌癥、纖維化、青光眼和糖尿病等慢性疾病患者SPARC水平升高[2]。然而，它在以炎癥和組織重構(gòu)為特征的其他肺部疾病如哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)中的作用卻鮮為人知。本文綜述了SPARC在肺癌和肺纖維化中的作用，以及它可能導致哮喘和COPD的潛在機制，并探討了SPARC在靶向治療方面的潛在價值。

1 SPARC和肺癌

1.1 SPARC在非小細胞肺癌組織中的表達

肺癌的5年生存率很低，目前仍是16%[3]。它依據(jù)病理類型可分為非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)和小細胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)。NSCLC較常見，大約占全部肺癌患者的85%[3]。SPARC基因在NSCLC組織中有不同程度的表達，主要在腫瘤相關(guān)基質(zhì)尤其是成纖維細胞的細胞質(zhì)和細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)中表達。盡管在腫瘤組織中SPARC基因極少表達，但它的表達控制包括成纖維細胞、免疫細胞、脈管系統(tǒng)和ECM在內(nèi)的腫瘤相關(guān)基質(zhì)，而腫瘤與其周圍基質(zhì)間的相互作用對腫瘤的生長、分化、侵襲和轉(zhuǎn)移都至關(guān)重要，它決定腫瘤的侵襲性[4]。SPARC對NSCLC腫瘤的生長和侵襲至關(guān)重要，可能通過腫瘤-基質(zhì)間的相互作用實現(xiàn)，但目前沒有研究證實SPARC在SCLC中的作用。

1.2 SPARC與NSCLC預后

SPARC與NSCLC的預后也息息相關(guān)，SPARC基因表達活躍的患者整體存活差。基質(zhì)內(nèi)SPARC的表達往往與腫瘤壞死、酸性、乏氧、氧化應(yīng)激相關(guān)聯(lián)，而這些是侵襲腫瘤的特征。

NSCLC早期發(fā)生的轉(zhuǎn)移是使患者死亡的主要因素，而且術(shù)后復發(fā)率非常高，約40%[5]。SPARC已被證明為NSCLC細胞侵襲的關(guān)鍵物質(zhì)，一種在NSCLC組織中表達上調(diào)的鋅指轉(zhuǎn)錄因子(kruppel-like factor，KLF)snail通過SPARC依賴方式促進肺上皮細胞A549侵襲[6,7]。研究表明，snail可上調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)表達和激活促分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein，MAP)激酶，從而激活促分裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activted protein kinase kinase,eMEK)/細胞外信號調(diào)控激酶(extracellular signal regulated kinase,ERK)信號通路使得SPARC表達來增強細胞的侵襲性[6]。有研究表明，當SPARC表達被KLF4抑制時，細胞侵襲被抑制。當SPARC表達恢復時，KLF4轉(zhuǎn)染的A549細胞則恢復侵襲能力[8]。

脈管系統(tǒng)對于腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移也必不可少，因為它們?yōu)槟[瘤的生長提供必需的氧氣和營養(yǎng)，并促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移到遠處器官[5]。SPARC高度表達于小而不成熟的血管，說明它對于血管的成熟很重要，脈管系統(tǒng)一旦發(fā)展起來后也許它就不再被需要。研究表明，基質(zhì)SPARC的表達與成熟腫瘤內(nèi)血管的高密度有關(guān)，而與整體血管密度或血管生成因子如血管表皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)的表達卻不相關(guān)，提示SPARC在新血管形成中的作用較小。

2 SPARC和肺纖維化

2.1 SPARC在人肺纖維化中的作用機制

肺纖維化是肺實質(zhì)疾病導致呼吸功能不全的終末階段，最常見的形式是特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)，其低倍鏡下表現(xiàn)呈斑片狀分布，主要累及胸膜下及肺實質(zhì)，間質(zhì)炎癥、纖維化和蜂窩肺改變輕重不一，新舊病變交雜分布，病變間可見正常肺組織，特點是過量的ECM沉積和不可逆的肺結(jié)構(gòu)破壞[9]。研究表明，SPARC只在IPF患者的肺組織中表達，而在健康受試者中不表達。在IPF患者肺組織中，SPARC主要參與纖維化的最初階段。相比未患IPF者，IPF患者肺纖維母細胞持續(xù)表達SPARC[10]。這些發(fā)現(xiàn)為SPARC參與IPF發(fā)病機制提供了強有力的支持。

肺成纖維細胞抑制凋亡是IPF的一個基本特征，其中肺泡Ⅱ型上皮細胞的反復損傷導致修復介質(zhì)持續(xù)聚集。此外，定植的成纖維細胞增殖、分化成肌成纖維細胞，這些肌成纖維細胞抑制細胞凋亡，從而維持ECM，導致纖維疤痕發(fā)展及肺泡功能喪失[9,10]。研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)肺成纖維細胞中SPARC的表達導致下游β-連環(huán)蛋白激活，并增加纖溶酶原激活物抑制物-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)的表達，從而抑制纖溶酶原誘導的細胞凋亡。SPARC的過度表達潛在地促使PAI-1表達的組織纖維化，抑制肌成纖維細胞聚集[11]。

TGF-β在人類的肺成纖維細胞中誘導SPARC表達[12]。受損傷后由肺泡Ⅱ型上皮細胞、巨噬細胞和肌成纖維細胞分泌的TGF-β是促纖維化的一個媒介。它通過調(diào)停成纖維細胞分化成肌成纖維細胞聚集，刺激膠原、纖連蛋白等的生成抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、纖溶酶原活化劑和參與ECM流動的彈性蛋白酶的活性來促進肺纖維化[9,11,13]。這表明SPARC可能是一個 TGF-β誘導纖維化反應(yīng)的下游效應(yīng)器。TGF-β和SPARC都能夠誘導PAI-1的表達，但是否TGF-β以SPARC依賴的方式誘導PAI-1表達尚未確定[11,14]。此外，TGF-β在活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成中扮演著重要角色[15]。相比健康人，來源于IPF患者的肺成纖維細胞有產(chǎn)生ROS的內(nèi)在能力，而SPARC可介導TGF-β誘導這些細胞產(chǎn)生過氧化氫[12]。因此，未來可研究TGF-β/SPARC信號是否為促纖維化和氧化反應(yīng)的一個重要軸線。

2.2SPARC在博來霉素誘導的IPF小鼠模型中的角色

博來霉素誘導小鼠IPF與肺內(nèi)SPARC的高水平表達相關(guān)，SPARC主要在肺損傷部位的成纖維細胞質(zhì)中表達。博來霉素暴露缺乏SPARC的小鼠纖維化和膠原蛋白水平較低[16]。然而，Savani等[17]的研究表明膠原蛋白沉積和纖維化水平增高的博來霉素暴露缺乏SPARC的小鼠肺泡結(jié)構(gòu)仍受到破壞，但原因尚不清楚。Sangaletti等[16]的研究也表明了SPARC在間質(zhì)炎癥中的作用，他們發(fā)現(xiàn)缺乏SPARC的小鼠能夠防止博來霉素誘導纖維化，但卻出現(xiàn)更強的炎癥，表明SPARC在降低炎癥反應(yīng)方面起作用。該研究還發(fā)現(xiàn)嵌合體小鼠纖維母細胞源性的SPARC通過促進成熟的、富功能性的膠原纖維生成來誘導纖維化，而白細胞源性的SPARC通過減少潛在的炎癥反應(yīng)來減弱纖維化，機制可能是纖維母細胞源性的SPARC介導肺損傷后的纖維化，而白細胞源性的SPARC后期起減弱炎癥反應(yīng)的作用。而Savani等[17]報道SPARC增高纖維化水平的同時會增加炎癥反應(yīng)，因此，SPARC的細胞特異性和時間行為以及它們?nèi)绾斡绊懠膊∪孕柽M一步探索，可能是由于它在不同細胞類型以及不同疾病階段的表達水平差異造成。

總之，SPARC是一種ECM相關(guān)蛋白質(zhì)，盡管不對ECM起作用，但在細胞基質(zhì)連接處介導相互作用，在細胞連接處管理細胞黏附、增殖和分化。因此，細胞微環(huán)境的擾動可能與SPARC的表達和活性相伴而生。如在呼吸道疾病哮喘和COPD中，TGF-β是將哮喘和COPD聯(lián)系起來的中介，通過不同的機制在兩種情況下協(xié)調(diào)重塑[18]。因此，TGF-β和SPARC之間的作用可能是研究的一個重要領(lǐng)域。最新研究結(jié)果表明，患有嚴重哮喘患者的肺巨噬細胞中的SPARC家族成員卵泡抑素樣蛋白1(follistatin like protein 1，F(xiàn)STL1)表達增加，并且FSTL1能誘發(fā)哮喘老鼠模型的氣道重塑[19]。高遷移率族蛋白框1(high mobility group box 1，HMGB1)誘導SPARC在氣道上皮細胞表達[20]。而HMGB1被確認是氣道上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和ECM合成的中介，這也暗示慢性氣道疾病中HMGB1與SPARC之間有潛在聯(lián)系[21,22]。SPARC的這些作用可能為治療開辟了新道路，未來研究人員應(yīng)該探索SPARC在涉及氣道重塑的不同結(jié)構(gòu)細胞中的表達和活性，例如氣道上皮細胞、成纖維細胞和氣管平滑肌細胞，以及參與氣道炎癥反應(yīng)的免疫細胞和炎癥細胞。

【參考文獻】

[1] Chiodoni C, Colombo MP, Sangaletti S. Matricellular proteins: from homeostasis to inflammation, cancer, and metastasis[J]. Cancer Metastasis Rev, 2010, 29(2): 295-307. DOI: 10.1007/s10555-010-9221-8.

[2] 趙海靈, 張亞玲, 張麗穎. SPARC蛋白的研究進展[J]. 中國優(yōu)生與遺傳雜志, 2017, 25(1): 1-2. DOI: 10.13404/j.cnki.cjbhh.2017.01.001.

Zhao HL, Zhang YL, Zhang LY. Research progress in SPARC protein[J]. Chin J Birth Health Hered, 2017, 25(1): 1-2. DOI: 10.13404/j.cnki.cjbhh.2017.01.001.

[3] Dela Cruz CS, Tanoue LT, Matthay RA. Lung cancer: epidemiology, etiology, and prevention[J]. Clin Chest Med, 2011, 32(4): 605-644. DOI: 10.1016/j.ccm.2011.09.001.

[4] Tlsty TD, Coussens LM. Tumor stroma and regulation of cancer development[J]. Annu Rev Pathol, 2006, 1: 119-150. DOI: 10.1146/annurev.pathol.1.110304.100224.

[5] Quail DF, Joyce JA. Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis[J]. Nat Med, 2013, 19(11): 1423-1437. DOI: 10.1038/nm.3394.

[6] Grant JL, Fishbein MC, Hong LS,etal. A novel molecular pathway for snail-dependent, SPARC-mediated invasion in non-small cell lung cancer pathogenesis[J]. Cancer Prev Res (Phila), 2014, 7(1): 150-160. DOI: 10.1158/1940-6207.CAPR-13-0263.

[7] Yanagawa J, Walser TC, Zhu LX,etal. Snail promotes CXCR2 ligand-dependent tumor progression in non-small cell lung carcinoma[J]. Clin Cancer Res, 2009, 15(22): 6820-6829. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-09-1558.

[8] Zhou Y, Hofstetter WL, He Y,etal.KLF4 inhibition of lung cancer cell invasion by suppression of SPARC expression[J]. Cancer Biol Ther, 2010, 9(7): 507-513.

[9] Wuyts WA, Agostini C, Antoniou KM,etal. The pathogenesis of pulmonary fibrosis: a moving target[J]. Eur Respir J, 2013, 41(5): 1207-1218. DOI: 10.1183/09031936.00073012.

[10] Xu X, Dai H, Wang C. Epithelium-dependent profibrotic milieu in the pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis: current status and future directions[J]. Clin Respir J, 2016, 10(2): 133-141. DOI: 10.1111/crj.12190.

[11] Chang W, Wei K, Jacobs SS,etal. SPARC suppresses apoptosis of idiopathic pulmonary fibrosis fibroblasts through constitutive activation of beta-catenin[J]. J Biol Chem, 2010, 285(11): 8196-8206. DOI: 10.1074/jbc.M109.025684.

[12] Shibata S, Ishiyama J. Secreted protein acidic and rich in cysteine (SPARC) is upregulated by transforming growth factor (TGF)-beta and is required for TGF-beta induced hydrogen peroxide production in fibroblasts[J]. Fibrogenesis Tissue Repair, 2013, 6(1): 6. DOI: 10.1186/1755-1536-6-6.

[13] Bocchino M, Agnese S, Fagone E,etal. Reactive oxygen species are required for maintenance and differentiation of primary lung fibroblasts in idiopathic pulmonary fibrosis[J]. PLoS One, 2010, 5(11): e14003. DOI: 10.1371/journal.pone.0014003.

[14] Ueno M, Maeno T, Nomura M,etal. Hypoxia-inducible factor-1 alpha mediates TGF-beta-induced PAI-1 production in alveolar macrophages in pulmonary fibrosis[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2011, 300(5): 740-752. DOI: 10.1152/ajplung.00146.2010.

[15] Camelo A, Dunmore R, Sleeman MA,etal. The epithelium in idiopathic pulmonary fibrosis: breaking the barrier[J]. Front Pharmacol, 2014, 4: 173. DOI: 10.3389/fphar.2013.00173.

[16] Sangaletti S, Tripodo C, Cappetti B,etal. SPARC oppositely regulates inflammation and fibrosis in bleomycin-induced lung damage[J]. Am J Pathol, 2011, 179(6): 3000-3010. DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.08.027.

[17] Savani RC, Zhou Z, Arguiri E,etal. Bleomycin-induced pulmonary injury in mice deficient in SPARC[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2000, 279(4): 743-750.

[18] Postma DS, Reddel HK, ten Hacken NH,etal. Asthma and chronic obstructive pulmonary disease: similarities and diffe-rences[J]. Clin Chest Med, 2014, 35(1): 143-156. DOI: 10.1016/j.ccm.2013.09.010.

[19] Miller M, Beppu A, Rosenthal P,etal. Fstl1 promotes asthmatic airway remodeling by inducing oncostatin M[J]. J Immunol, 2015, 195(8): 3546-3556. DOI: 10.4049/jimmunol.1501105.

[20] Chen YC, Statt S, Wu R,etal. High mobility group box 1-induced epithelial mesenchymal transition in human airway epithelial cells[J]. Sci Rep, 2016, 6: 18815. DOI: 10.1038/srep18815.

[21] Sukkar MB, Ullah MA, Gan WJ,etal. RAGE: a new frontier in chronic airways disease[J]. Br J Pharmacol, 2012, 167(6): 1161-1176. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2012.01984.x.

[22] Ojo OO, Ryu MH, Jha A,etal. High mobility group box 1 promotes extracellular matrix synthesis and wound repair in human bronchial epithelial cells[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2015, 309(11): 1354-1366. DOI: 10.1152/ajplung.00054.2015.

(編輯: 王彩霞)