別立翰， 房 萌， 陸志成， 高春芳

（1. 上海東方肝膽外科醫(yī)院實驗診斷科，上海 200438；2. 上海中醫(yī)藥大學附屬第七人民醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，上海 200137）

糖基化是蛋白質翻譯后修飾的主要方式，糖鏈結構的變化與病理生理過程相關。腫瘤發(fā)生時，腫瘤微環(huán)境中單糖轉運途徑改變、腫瘤細胞糖基轉移酶與糖苷酶的含量和活性等異常，導致了腫瘤細胞表面或腫瘤細胞分泌蛋白糖基化的異常[1]。在腫瘤相關的異常糖基化改變中，唾液酸化異常修飾是具有重要臨床意義的糖鏈異常之一。唾液酸是有9個碳原子骨架結構的羥基化單糖?；苌锏目偡Q，有超過50種化合物[2]。唾液酸在20種不同的唾液酸轉移酶的催化下，通過糖苷鍵（α2，3-、α2，6-或α2，8-）結合在蛋白或脂質中糖鏈末端結構上。催化形成α2，3結構的酶是β-半乳糖苷-α-2，3-唾液酸轉移酶（beta-galactoside alpha-2，3-sialyltransferase，ST3Gal）Ⅰ～ST3GalⅥ；催化形成α2，6結構的酶是β-半乳糖苷-α-2，6-唾液酸轉移酶（beta-galactoside alpha-2，6-sialyltransferase，ST6GAL）Ⅰ、ST6GalⅡ和 N-乙酰半乳糖胺-α-2，6-唾液酸轉移酶（N-acetylgalactosaminide alpha-2，6-sialyltransferase，ST6GalNAc）Ⅰ～ST6GalNAcⅥ；催化形成α2，8結構的酶是α-N-乙酰神經氨酸-α-2，8-唾液酸轉移酶（alpha-N-acetyl-neuraminide alpha-2，8-sialyltransferase，ST8Sia）Ⅰ～ST8SiaⅥ[2]。COHEN等[3]根據唾液酸化學修飾的多樣性引入了“唾液酸組學”的概念。對唾液酸生物學功能的研究結果顯示，異常唾液酸修飾可促進腫瘤的增殖、轉移、免疫逃逸和逃避細胞凋亡[4]。本文綜述了血清唾液酸類標志物在腫瘤診斷及預后中的價值，以及腫瘤發(fā)生時導致腫瘤分泌異常唾液酸化糖蛋白的唾液酸轉移酶的研究進展。

1 唾液酸類標志物在腫瘤診斷及預后評估中的價值

1.1 血清總唾液酸在腫瘤中的價值

血清總唾液酸包含少量的游離唾液酸、糖蛋白結合的唾液酸和糖脂結合的唾液酸三大部分。血清中絕大部分唾液酸是與糖蛋白共價結合存在的，這些蛋白質包括各類酶、免疫球蛋白、載脂蛋白、激素、凝血因子以及很多急性時相反應蛋白[5]。

唾液酸的測定方法早期有高碘酸鹽-硫代巴比妥酸測定法及間苯二酚比色法，這2種方法易受樣本中不飽和脂肪酸、脫氧核糖及其他糖苷的影響，靈敏度較低，影響因素較多[6]。隨著技術的發(fā)展，酶法測定血清總唾液酸的方法被建立，提高了唾液酸檢測的靈敏度及特異性。TESHIMA等[7]和HORIUCHI等[8]建立了不受丙酮酸干擾的血清唾液酸酶法測定體系，目前依然是臨床實驗室檢測血清總唾液酸的主要方法。

不同類型的癌癥，如口腔癌、卵巢癌、宮頸癌、白血病、結直腸癌、乳腺癌、肺癌、胃癌、子宮內膜癌患者的血清總唾液酸水平均明顯高于健康人（P＜0.05）[9]。TEWARSON等[10]的研究結果顯示，不同腫瘤分期的胃癌、乳腺癌、結直腸癌和膽囊癌患者的血清唾液酸水平均明顯高于健康人（P＜0.05），并與腫瘤分期相關。這提示血清總唾液酸具有輔助診斷腫瘤和判斷預后的價值。然而，在一些良性和炎性病變中，血清總唾液酸水平也會升高，這說明血清總唾液酸對腫瘤缺乏特異性，從而限制了其在腫瘤篩查和早期診斷中的作用[11]。腫瘤患者血清唾液酸水平升高，原因可能是：（1）腫瘤細胞唾液酸轉移酶高表達，導致細胞膜蛋白唾液酸化增高及細胞分泌的蛋白唾液酸含量增高；（2）腫瘤相關性炎癥導致白細胞介素6（interleukin-6，IL-6）升高，而IL-6可刺激肝臟合成并釋放唾液酸化的急性時相反應蛋白，如α-酸性糖蛋白、纖維蛋白原、補體和轉鐵蛋白，從而導致血清總唾液酸水平升高[12-13]。

1.2 唾液酸化特定蛋白作為腫瘤標志物的應用價值

用于腫瘤診斷和預后判斷的腫瘤標志物大部分是糖蛋白，由于這些腫瘤標志物的敏感性和特異性不足，因此在腫瘤早期診斷中的應用價值有限。隨著對蛋白質糖基化了解的不斷深入，臨床對新型腫瘤標志物的需求推動了基于蛋白質特定糖型的腫瘤標志物的研究。以甲胎蛋白（alpha-fetoprotein，AFP）為例，約有1/3的肝癌患者AFP水平正常，有部分肝病，如肝硬化患者的AFP也會明顯升高。在不同疾病的病變過程中，AFP糖基化修飾存在差異。有學者根據與植物凝集素結合活性的差異，發(fā)現(xiàn)與小扁豆凝集素有高結合力的甲胎蛋白異質體（alphafetoprotein heterogeneity，AFP-L3）由肝癌細胞產生，具有核心巖藻糖結構。AFP-L3診斷肝癌的敏感性和特異性分別為65.2%和100%[14]。唾液酸修飾與巖藻糖基化修飾在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中常明顯升高，因此探索唾液酸化糖蛋白作為腫瘤早期診斷標志物的研究成為熱點。

前列腺癌是男性常見腫瘤，用于前列腺癌診斷的前列腺特異性抗原（prostate-specific antigen，PSA）的敏感性（20%）和特異性（93%）均較差，且良性前列腺增生也會導致PSA水平升高[15]。有研究結果顯示，前列腺癌患者血清PSA升高不是由PSA表達增多引起的，而是由導管腔結構被破壞導致的。OHYAMA等[15]使用基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜分析了PSA特異性序列（Ile-Arg-Asn-Lys）處的N-聚糖修飾的糖鏈結構，結果顯示前列腺癌患者血清游離PSA的N糖鏈末端α2，3結構唾液酸修飾高于前列腺良性增生患者，經5種凝集素色譜分析發(fā)現(xiàn)，α2，3唾液酸化PSA在前列腺癌與前列腺良性增生患者之間的差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），提示α2，3唾液酸化PSA有早期診斷前列腺癌的潛力。ISHIKAWA等[16]采用微流控系統(tǒng)同時檢測血清α2，3唾液酸化PSA和α2，6唾液酸化PSA，α2，3唾液酸化PSA的最低檢測限為0.05 ng/mL，變異系數(shù)是3.1%；將α2，3唾液酸化PSA與α2，6唾液酸化PSA比值定義為α2，3唾液酸化PSA比值；受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析結果顯示，α2，3唾液酸化PSA比值診斷前列腺癌的曲線下面積（95%可信區(qū)間）為0.834 0（0.755 5～0.912 5），最佳臨界值為42.2%，特異性、敏感性、陽性預測值和陰性預測值分別為72.0%、80.0%、75.5%和78.7%。

對肝細胞肝癌早期診斷標志物的研究結果顯示，單唾液酸化甲胎蛋白[17]、α2，6唾液酸化觸珠蛋白[18]均有潛在的應用價值。血清IgG的唾液酸化修飾在腫瘤發(fā)生時也表現(xiàn)異常，結腸癌、胃癌和卵巢癌患者IgG唾液酸化水平降低，多發(fā)性骨髓瘤患者IgG唾液酸化水平升高[19]。

1.3 含唾液酸的糖類抗原（carbohydrate antigen，CA）的價值

與腫瘤相關的含唾液酸的CA主要有：CA19-9[又稱唾液酸化路易斯-a抗原（sialyl-Lewis a，sLea）]、唾液酸化路易斯-X抗原（sialyl-Lewisx，sLex）和唾液酸化Tn抗原（sialyl Tn，STn）。sLea和sLex是α2，3唾液酸轉移酶的催化合成產物，可以與內皮細胞選擇素受體結合介導腫瘤細胞黏附轉移，如腫瘤組織中sLea和sLex水平升高提示預后不良。血清CA19-9一般作為胰腺癌的診斷或預后標志物，但在其他腫瘤中也會升高，而且在非癌性疾病中也會升高或降低[20]。有學者認為血清CA19-9水平異?？赡苁菣C體特殊狀態(tài)的一種反應性改變，因此CA19-9作為腫瘤標志物的特異性不高[20]。有研究結果顯示，乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胰腺癌、黑色素瘤、腹膜癌和子宮內膜癌患者的血清中含sLex的三天線N-聚糖水平升高[21]。CA125聯(lián)合sLex檢測可顯著提升鑒別診斷良性疾病與卵巢癌的效能，sLex在卵巢癌診斷中有作為補充標志物的潛在用途[22]。STn在80%以上的人類癌癥中過度表達，如膀胱癌、卵巢癌、結腸癌、乳腺癌和前列腺癌，但在健康組織中很少見到[23]。術前血清STn水平是結腸癌術后預后的預測指標[24]。

2 腫瘤發(fā)生過程中相關唾液酸轉移酶的改變

2.1 α2，3唾液酸轉移酶

ST3GalⅠ、ST3GalⅢ、ST3GalⅣ是催化形成唾液酸化路易斯抗原（sLex、sLea）的關鍵酶。sLea和sLex可結合血管內皮細胞的E-選擇素，介導腫瘤的黏附轉移。有研究結果顯示，晚期漿液性上皮性卵巢癌組織高表達ST3GalⅠ，大豆皂苷可以抑制透明細胞型上皮性卵巢癌細胞系的α2，3-唾液酸化，并增加E-鈣黏蛋白的表達，從而抑制癌細胞的遷移[25]。WU等[26]的研究結果顯示，ST3GalⅠ的表達與癌栓、腫瘤大小、淋巴結轉移和巴塞羅那臨床肝癌分級（Barcelona clinic liver cancer，BCLC）分期相關，ST3GalⅠ高表達提示預后不良。ST3GalⅢ在人乳腺癌細胞系MDA-MB-231中高表達時，細胞表面sLex表達升高，腫瘤細胞與E-選擇素結合能力增強[27]。ST3GalⅢ還參與調節(jié)侵襲相關分子的表達，包括β1整合素、基質金屬蛋白酶和環(huán)氧合酶[27]。腫瘤壞死因子可以上調ST3GalⅠ的活性，促進結腸癌細胞表面sLex和sLea的合成，增強細胞的黏附轉移能力[28]。在對胰腺癌、胃癌、非小細胞肺癌的研究中均發(fā)現(xiàn)ST3Gal Ⅳ高表達介導的sLea和sLex合成增加，腫瘤細胞黏附能力增強[29-31]。

有學者在對乙型肝炎病毒相關肝細胞肝癌轉移的研究中發(fā)現(xiàn)，肝細胞肝癌組織中乙型肝炎病毒X蛋白（hepatitis B virus X protein，HBx）表達與sLea的特異性合成有關，HBx轉基因小鼠肝臟組織中sLea表達量增加，HBx特異性地提升了ST3GalⅢ的轉錄和活性，促進了sLea表達，提高了腫瘤細胞與血管內皮之間的黏附作用，介導腫瘤轉移[32]。

2.2 α2，6唾液酸轉移酶

ST6GalⅠ在許多腫瘤，如卵巢癌、胰腺癌、結腸癌、乳腺癌、肝細胞肝癌中上調，且ST6GalⅠ高表達與腫瘤患者預后不良有關[33]。有研究結果顯示，高水平的ST6GalⅠ可催化Fas末端唾液酸化，F(xiàn)as的α2，6唾液酸化通過阻斷Fas相關死亡域蛋白與Fas細胞質尾部的結合來抑制Fas誘導結腸癌細胞凋亡的能力；Fas的α2，6唾液酸化還可抑制凋亡信號傳導所需的Fas內化[34]。ST6GalⅠ催化形成的α2，6唾液酸修飾可調節(jié)腫瘤的血管生成。動物實驗結果顯示，ST6GalⅠ缺陷型小鼠腫瘤血管內皮細胞表面血小板內皮細胞黏附分子表達降低，導致血小板內皮細胞黏附分子與血管內皮細胞生長因子受體2、整合素β3之間的協(xié)同功能受到干擾，進而導致血管內皮細胞凋亡，影響腫瘤生長[35]。有研究結果顯示，微小RNA（microRNA，miRNA）-9可以抑制ST6GalⅠ的表達，降低肝癌細胞系的增殖、侵襲能力，提高對腫瘤藥物的敏感性[36]。ST6GalⅠ高表達后可使卵巢癌細胞表面表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）α2，6唾液酸化升高，導致EGFR胞質末端酪氨酸激酶磷酸化，在與配體結合時活性增強[37]，進而引起卵巢癌、結腸癌患者對吉非替尼的耐藥[37-38]。胃癌細胞高表達ST6GalⅠ后可誘導人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER-2）α2，6唾液酸化水平升高，并增加癌細胞的侵襲力；高水平的ST6GalⅠ會使癌細胞增加對曲妥珠單抗誘導的細胞凋亡的抵抗力，并伴有半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶3（cysteine-containing aspartate-specific protease-3，Caspase-3）水平的降低[39]。

結直腸癌患者過表達的ST6GalNAcⅠ通過與半乳糖凝集素3協(xié)同激活蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱Akt）途徑維持腫瘤干細胞功能，且ST6GalNAcⅠ可催化STn合成[40]。LIU等[41]的研究結果顯示，miRNA-135b 和miRNA-182可抑制ST6GalNAcⅡ的表達，提高結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性。MUNKLEY等[42]對前列腺癌的研究結果顯示，雄激素受體被激活后可通過提高ST6GalNAcⅠ表達來促進STn的合成和細胞黏附。BOS等[43]對乳腺癌腦轉移患者的研究結果顯示，乳腺癌細胞中ST6GalNAcⅤ的表達增強了癌細胞對腦血管內皮細胞的黏附和通過血腦屏障的能力，說明腫瘤細胞表面糖基化在器官特異性轉移中起重要作用。

2.3 α2，8唾液酸轉移酶

α2，8唾液酸轉移酶可以催化唾液酸以α2，8糖苷鍵連接到糖鏈末端的唾液酸上，是合成多聚唾液酸和神經節(jié)苷脂的關鍵酶。多聚唾液酸在胚胎期呈高表達，但在除神經組織以外的健康成人組織中呈低表達[44]。在黑色素瘤、乳腺癌、膠質瘤、肺癌、結腸癌等腫瘤患者中可以檢測到多聚唾液酸及其轉移酶的高表達，且多聚唾液酸的表達與腫瘤進展和患者不良預后密切相關[44]。小細胞肺癌中ST8SiaⅡ的高表達可引起神經細胞黏附分子的多聚唾液酸修飾，使細胞的侵襲和遷移能力增強[45]。

神經節(jié)苷脂是含有唾液酸的鞘糖脂。在正常生理情況下，神經節(jié)苷脂在中樞神經系統(tǒng)中高表達，并促進神經系統(tǒng)的發(fā)育。有研究結果顯示，神經節(jié)苷脂可影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，其中雙唾液酸神經節(jié)苷脂（ganglioside with two glycosyl groups，GD2）和三唾液酸神經節(jié)苷脂（ganglioside with three glycosyl groups，GD3）是2種非常重要的神經節(jié)苷脂，GD2可作為多種腫瘤干細胞的標志物，GD3可促進腫瘤細胞的黏附和侵襲[46]。ST8SiaⅠ過表達并催化合成的GD2是“三陰性”乳腺癌中乳腺癌干細胞（breast cancer stem cell，BCSC）的標志物[47]。有研究結果顯示，ST8SiaⅠ可調節(jié)GD2陽性BCSC中黏附斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）-Akt-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路的激活，敲除乳腺癌細胞中的ST8SiaⅠ可以完全阻斷細胞的體內生長和轉移[47]。雌二醇通過阻止核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）的p50和p65亞基進入細胞核來抑制NF-κB與ST8SiaⅠ核心啟動子的結合，進而抑制內源性ST8SiaⅠ mRNA表達；由于缺乏雌二醇的信號傳導，雌激素受體陰性乳腺癌細胞中NF-κB途徑的激活可導致ST8SiaⅠ過表達[48]。

3 總結與展望

唾液酸轉移酶基因的異常表達引起的腫瘤細胞合成蛋白質唾液酸修飾的改變，影響了腫瘤細胞內各信號通路的激活和腫瘤細胞與血管內皮細胞、免疫細胞間的相互作用，賦予了腫瘤細胞的惡性生物學特性。近年來，隨著質譜、毛細管電泳、高效液相色譜和微流控等技術在蛋白質糖譜分析領域的發(fā)展，基于特征性糖鏈結構的新型腫瘤標志物不斷被發(fā)現(xiàn)。進一步探索唾液酸化在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用，將有助于腫瘤的早期診斷和治療。