孫 茜，李 煥綜述，陳龍邦審校

0 引 言

乳腺絲氨酸蛋白酶抑制劑（mammary serine protease inhibitor，Maspin）是絲氨酸蛋白酶抑制劑（serine protease inhibitor，Serpin）超家族中的一員。Maspin在多種腫瘤中表達(dá)，越來越多的證據(jù)表明，Maspin基因在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展中起到重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)Maspin作為Ⅱ類抑癌基因可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，減少腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)及增加黏附能力來抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，還可直接誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及抑制內(nèi)皮細(xì)胞生成信號(hào)通路來抑制腫瘤內(nèi)新生血管的形成。Maspin具有廣泛的抗腫瘤作用，近年來的研究還發(fā)現(xiàn)Maspin與宿主免疫相關(guān)。本文將對(duì)Maspin的結(jié)構(gòu)部分，腫瘤抑制作用的發(fā)揮機(jī)制等作一綜述。

1 Maspin的結(jié)構(gòu)與分布

Maspin是Zou等［1］1994年通過消減雜交法和差異顯示分析技術(shù)，在比較正常乳腺組織與乳腺癌組織基因差異表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)的候選腫瘤抑制基因。Maspin屬于Serpin超家族一員，也被稱為SerpinB5，位于染色體18q21.3-q23區(qū)，由7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子組成，具有375個(gè)氨基酸，其cDNA包含2548個(gè)核苷酸，其中75個(gè)5’端氨基酸和1381個(gè)3’端未翻譯氨基酸，其內(nèi)有8個(gè)半胱氨酸組成2個(gè)及以上二硫鍵以穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)。Maspin的-COOH端附近有一個(gè)活性點(diǎn)環(huán)（reactivesiteloop，RSL），活性中心的NH 2有一鉸鏈區(qū)，該區(qū)域在Serpin家族中高度保守，決定與之結(jié)合的特定靶點(diǎn)。RSL的完整性與Maspin的功能發(fā)揮密切相關(guān)［1］。敲除Maspin后的小鼠是胚胎致死的，體現(xiàn)了其不能被家族其他成員補(bǔ)償或替代的重要生物學(xué)功能［2-3］。多種實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定了Maspin的幾個(gè)靶點(diǎn)，包括組蛋白脫乙酰酶1（HDAC1），前尿激酶型纖溶酶原激活物（pro-uPA），單鏈組織型纖溶酶原激活劑（SC-TPA）。此外，干擾素調(diào)節(jié)因子6、β1整合素、膠原蛋白I和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶被鑒定為Maspin相關(guān)蛋白［4］。Maspin是一種上皮特異性基因，在許多類型包括前列腺、乳腺和肺等實(shí)體腫瘤的發(fā)展過程中受到不同的調(diào)節(jié)［5］。Maspin基因表達(dá)在胰，膽囊、結(jié)腸癌、甲狀腺癌中上調(diào)［6-7］，但在乳腺癌，前列腺癌、肺癌、胃癌和黑素瘤、口腔癌、食管癌中下調(diào)［6-9］。Maspin無特定的亞細(xì)胞定位序列的模體，目前發(fā)現(xiàn)有4種Maspin，分別是核型，細(xì)胞質(zhì)性，細(xì)胞膜相關(guān)型的和分泌型［5］。因此，Maspin的腫瘤抑制功能及其分子相互作用可能取決于其亞細(xì)胞定位。最近的研究表明，細(xì)胞核Maspin與分化良好的表型和存活率提高有關(guān)，而細(xì)胞質(zhì)Maspin與乳腺癌、卵巢癌和頭頸癌、肺癌的不良預(yù)后有關(guān)［10-13］；也有研究發(fā)現(xiàn)在黑色瘤中，核maspin與疾病進(jìn)展、復(fù)發(fā)及不良預(yù)后有關(guān)［14］。Maspin的亞細(xì)胞定位從細(xì)胞核易位到細(xì)胞質(zhì)中與腫瘤進(jìn)展有關(guān)。

2 Maspin的腫瘤抑制作用

目前研究發(fā)現(xiàn)Maspin是腫瘤抑制基因，可通過誘導(dǎo)凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞遷移和運(yùn)動(dòng)、抑制新生血管的形成來發(fā)揮腫瘤抑制作用。見圖1。

圖1 Maspin在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制Figure 1 The mechanism of maspin in tumor formation and progression

2.1 Maspin誘導(dǎo)凋亡作用Maspin是迄今為止在凋亡調(diào)控中涉及的所有Serpin超家族成員中唯一的促凋亡Serpin。Maspin可通過增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)凋亡刺激的敏感性來抑制腫瘤進(jìn)展，且Bax在Maspin的促凋亡作用中發(fā)揮重要作用。Liu等［15］發(fā)現(xiàn)Bax在Maspin轉(zhuǎn)染的前列腺和乳腺腫瘤細(xì)胞中上調(diào)，而其他Bcl-2家族成員包括Bcl-2，Bcl-xl和Bak的水平則保持不變。但Zhang等［16］發(fā)現(xiàn)Maspin過表達(dá)的小鼠模型中促凋亡蛋白Bax水平上升的同時(shí)，抗凋亡蛋白Bcl-2的水平降低，且該現(xiàn)象不受轉(zhuǎn)錄水平的控制，而是通過選擇性的控制Bcl-2和Bax蛋白穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)后，Maspin轉(zhuǎn)染的前列腺癌細(xì)胞中有更多量的Bax從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線粒體，且在用Bax沉默的小干擾RNA處理后，Maspin轉(zhuǎn)染的前列腺癌細(xì)胞對(duì)藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡更敏感。另外轉(zhuǎn)染Maspin的前列腺癌細(xì)胞經(jīng)凋亡誘導(dǎo)劑處理后，細(xì)胞中的Caspase-8和9的活化增加［15］。E2F1轉(zhuǎn)錄因子是腫瘤抑制因子RB的關(guān)鍵下游靶標(biāo)。E2F1被激活時(shí)后可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和/或凋亡。研究發(fā)現(xiàn)Maspin可作為E2F1調(diào)節(jié)基因而誘導(dǎo)凋亡［17］。研究者利用DNA微陣列的方法分別分析了經(jīng)過E2F1激動(dòng)劑和細(xì)胞毒性藥物處理的人骨肉瘤細(xì)胞株中的基因譜，發(fā)現(xiàn)了Maspin的表達(dá)增加，并且聯(lián)合用藥時(shí)Maspin的表達(dá)增加更顯著。在小干擾RNA處理E2F1后，Maspin的水平下降。然而，當(dāng)在用小干擾RNA處理Maspin之后，發(fā)現(xiàn)E2F1激動(dòng)劑聯(lián)合細(xì)胞毒性化療藥處理的細(xì)胞株的凋亡水平下降，在獨(dú)立試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果，表明Maspin是E2F1促進(jìn)凋亡的必要因子。Gan等［18］發(fā)現(xiàn)Maspin可通過PTEN/Maspin途徑調(diào)節(jié)前列癌的紫杉醇耐藥，PTEN的過表達(dá)可引起細(xì)胞凋亡，PTEN對(duì)紫杉醇誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的促凋亡效應(yīng)可通過敲除Maspin來消除。基于Maspin可增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)凋亡刺激更敏感的特點(diǎn)，對(duì)Maspin在增加腫瘤對(duì)化療藥物敏感進(jìn)行了相關(guān)研究。Jiang等［19］發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入Maspin后，乳腺癌細(xì)胞對(duì)星形環(huán)孢素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的敏感度增加；Ben等［17］發(fā)現(xiàn)Maspin可通過增強(qiáng)E2F誘導(dǎo)的凋亡來增加骨肉瘤細(xì)胞對(duì)多西他賽和順鉑的敏感性；Chen等［20］發(fā)現(xiàn)Maspin可增加膀胱癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染Maspin后，癌細(xì)胞的凋亡增加。

2.2 抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移Maspin可抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，其作用部位在細(xì)胞膜上，當(dāng)用重組Maspin處理乳腺癌細(xì)胞時(shí)，通過免疫染色顯示Maspin蛋白質(zhì)特異性結(jié)合于細(xì)胞表面，表明Maspin活性是膜相關(guān)的［21］。G-螺旋是Maspin抑制細(xì)胞遷移和改變細(xì)胞粘附的關(guān)鍵部位，其通過影響細(xì)胞表面的β1整合素的活化狀態(tài)來發(fā)揮作用［22］。Maspin能抑制前列腺癌細(xì)胞中的細(xì)胞表面結(jié)合尿激酶型纖溶酶原激活物（urokinase plasminogen aetivator，uPA）［23］。uPA是一種絲氨酸蛋白酶同時(shí)也是纖溶系統(tǒng)的重要組成部分，通過與細(xì)胞表面的uPA受體結(jié)合，降解細(xì)胞外基質(zhì)、纖維連接蛋白、層黏連蛋白、板層素、蛋白多糖等基膜成分，促進(jìn)細(xì)胞浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)染Maspin的前列腺癌細(xì)胞中，uPA及其受體蛋白顯著降低，但mRNA的水平不受影響。酶和分子分析顯示Maspin通過與細(xì)胞表面的uPA形成SDS抗性復(fù)合物來抑制細(xì)胞表面的纖溶酶原激活。Maspin對(duì)細(xì)胞周圍uPA活性的影響可能是其在細(xì)胞黏附步驟中的刺激作用及其對(duì)細(xì)胞侵襲和運(yùn)動(dòng)的抑制作用的基礎(chǔ)［23-24］。Rho GTPases通過對(duì)肌動(dòng)-肌球蛋白細(xì)胞骨架進(jìn)行調(diào)控而影響細(xì)胞移動(dòng)，有研究發(fā)現(xiàn)Maspin可通過調(diào)節(jié)Rho GTPase尤其是Rac1和其效應(yīng)物PAK1活性來抑制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，并通過PI3K/ERK途徑促進(jìn)細(xì)胞粘附［25］。轉(zhuǎn)染Maspin的乳腺癌細(xì)胞的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)力下降，并在轉(zhuǎn)染Maspin的12-24h后發(fā)現(xiàn)Rac1和PAK1的活性也是下降的，說明Maspin可通過抑制Rac1抑制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。PI3K/ERK通路參與了黏附因子所介導(dǎo)的細(xì)胞黏附、運(yùn)動(dòng)和侵襲作用，在乳腺癌細(xì)胞經(jīng)重組Maspin處理后的1h內(nèi)觀察到了PI3K和ERK1/2活性增加，在12h后恢復(fù)基線水平，同時(shí)觀察到了細(xì)胞黏附性下降30%。作者還發(fā)現(xiàn)了PI3K信號(hào)不影響Rac的活性，經(jīng)PI3K抑制劑處理過的重組Maspin的乳腺癌細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)Rac的活性下降程度與未加抑制劑一樣。除改變腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)及黏附能力，Maspin還可通過逆轉(zhuǎn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。Cai等［26］發(fā)現(xiàn)Maspin可抑制上皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，將Maspin導(dǎo)入經(jīng)表皮生長(zhǎng)因子（epithelial growth factor，EGF）誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的食管癌細(xì)胞模型中，發(fā)現(xiàn)相比親代和空載細(xì)胞系接受EGF刺激后細(xì)胞形態(tài)從上皮樣轉(zhuǎn)化為紡錘樣，Maspin轉(zhuǎn)染的癌細(xì)胞仍呈聚集狀態(tài)，并且Mapsin轉(zhuǎn)染細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力更低。Bernardo等［4］發(fā)現(xiàn)Maspin可通過一系列的時(shí)間和空間上的過程驅(qū)動(dòng)前列腺癌細(xì)胞的再分化，這可逆轉(zhuǎn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

2.3 抑制新生血管形成血管生成，指從先前存在的毛細(xì)血管中形成新的血管，對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移是至關(guān)重要的。Maspin可通過抑制新生血管的形成發(fā)揮腫瘤抑制作用。體外試驗(yàn)中，Maspin基因能夠直接抑制培養(yǎng)基中血管內(nèi)皮細(xì)胞向堿性纖維生長(zhǎng)因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的運(yùn)動(dòng)，抑制有絲分裂和血管生成。在將轉(zhuǎn)染Maspin基因的人前列腺腫瘤細(xì)胞接種小鼠后，發(fā)現(xiàn)腫瘤生長(zhǎng)速度明顯減慢，且腫瘤微血管的密度明顯減少。Maspin的RSL的突變使其失去了抑制纖維母細(xì)胞，角化細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞遷移的能力，但仍然能夠阻止體外和體內(nèi)的血管生成［27］。另外有研究發(fā)現(xiàn)，Maspin可直接誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，在含乳腺癌細(xì)胞的異種移植小鼠模型中發(fā)現(xiàn)Maspin可誘導(dǎo)新生內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，干擾腫瘤新生血管的形成，而不影響正常成熟的血管內(nèi)皮細(xì)胞［28］。突變p53和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）與血管生成有關(guān)，而Maspin是一種強(qiáng)有力的血管生成抑制劑，有研究發(fā)現(xiàn)Maspin的P53調(diào)控，抑制VEGF引起的內(nèi)皮刺激［29］。野生型P53參與多種生物過程，其中包括抑制血管生成，突變型則與血管生成相關(guān)；Zou等［30］在乳腺癌及前列腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，P53可直接結(jié)合到Maspin啟動(dòng)子中的P53共識(shí)結(jié)合位點(diǎn)來激活Maspin啟動(dòng)子。研究發(fā)現(xiàn)在早期口腔癌中，Maspin與突變型P53及VEGF呈負(fù)相關(guān)，但突變型P53與VEGF呈正相關(guān)，于是假設(shè)P53調(diào)控Maspin表達(dá)，Maspin抑制VEGF生成（P53-Maspin-VEGF），從而抑制血管生成［26］。Bolat等［31］發(fā)現(xiàn)卵巢癌患者中的Maspin的表達(dá)與 VEGF-A（P=0.01）、VEGF-C（P＜0.001）、VEGF-D（P＜0.001）的表達(dá)相關(guān)，且Maspin、VEGF-A、VEGF-C、VEGF-D的表達(dá)與腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)。有88.3%（53/60）的卵巢癌樣本的Maspin僅在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，11.7%（7/60）的樣本的Maspin在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均有表達(dá)［31］，這些結(jié)果說明Maspin的亞細(xì)胞定位與其功能發(fā)揮腫瘤血管抑制作用有關(guān)。另外Qin等［32］發(fā)現(xiàn)體外試驗(yàn)中，Maspin通過整合信號(hào)β1通路調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞黏附和遷移，Maspin在血管和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）中表達(dá)。HUVECs中的Maspin能激活整合素連接激酶，增強(qiáng)HUVEC細(xì)胞粘附在各種基質(zhì)蛋白上的能力，抑制血管形成。

3 Maspin與免疫

既往關(guān)于Maspin的研究主要集中于其腫瘤抑制作用，關(guān)于免疫方面的研究相對(duì)較少。Dzinic等［33］發(fā)現(xiàn)Maspin與腫瘤宿主免疫有關(guān)，攜帶Maspin表達(dá)含前列腺癌細(xì)胞的無胸腺小鼠模型中，全身及腫瘤內(nèi)中性粒細(xì)胞成熟、活化和抗體依賴性細(xì)胞毒性增加，而腫瘤周圍淋巴管生成減少。這些結(jié)果揭示了Maspin在增強(qiáng)宿主免疫、抗腫瘤方面的新生物學(xué)功能，即腫瘤細(xì)胞中的Maspin表達(dá)能引發(fā)中性粒細(xì)胞和B細(xì)胞依賴性宿主腫瘤免疫原性。巨噬細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中最常見的免疫細(xì)胞并影響腫瘤發(fā)生的每一步。最近的研究發(fā)現(xiàn)Maspin可抑制巨噬細(xì)胞的吞噬作用，并增加炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生［34］；Maspin的這個(gè)作用是通過激活NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮的。Maspin刺激后，巨噬細(xì)胞中的IL-1β，TNF-α，IFN-γ，IL-6，IL-12，IL-10，and M1樣標(biāo)記物（M1樣巨噬細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用）增多，而TGF-β、M2樣標(biāo)記物（促腫瘤作用）減少。Western試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Maspin刺激的巨噬細(xì)胞中NF-κB的表達(dá)上升，阻斷NF-κB后，巨噬細(xì)胞的吞噬作用得到恢復(fù)。Yang等［35］通過2D凝膠電泳分離了結(jié)腸癌患者的癌組織及正常組織的蛋白質(zhì)，并用患者的自身血清抗體進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了170種僅在癌組織中表達(dá)的血清抗體反應(yīng)蛋白，其中有包括Maspin在內(nèi)的4種蛋白重復(fù)表達(dá)；在跨越結(jié)腸癌的各種臨床階段的8名患者的驗(yàn)證組中通過蛋白質(zhì)印跡和免疫組織化學(xué)獨(dú)立地證實(shí)這4種蛋白質(zhì)在癌組織中相對(duì)于正常組織呈過度表達(dá)。這些結(jié)果揭示了Maspin作為腫瘤抑制基因發(fā)揮著依賴于微環(huán)境的新的生物功能，可能為基于Maspin的腫瘤免疫治療開辟一條新的途徑。

4 結(jié) 語

Maspin是一種表皮特異性的腫瘤抑制基因，其細(xì)胞亞定位與其功能發(fā)揮相關(guān)，Maspin可誘導(dǎo)凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移和新生血管形成，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展，最近的研究發(fā)現(xiàn)Maspin還與宿主免疫相關(guān)。由于Maspin的廣泛抗腫瘤作用，對(duì)Maspin的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)及應(yīng)用有望成為惡性腫瘤的預(yù)后預(yù)測(cè)因子或治療手段。