冀慎英，張湘豫，鄒先瓊

(1.桂林醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)研究所，廣西 桂林 541004； 2.桂林醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541100)

頭頸部腫瘤是來(lái)源于口腔、鼻腔、咽及喉等部位的惡性腫瘤的總稱(chēng)，常見(jiàn)類(lèi)型包括口腔鱗狀細(xì)胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)、口咽鱗狀細(xì)胞癌(oropharyngeal squamous cell carcinoma,OPSCC)、食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)、鼻咽鱗狀細(xì)胞癌(nasopharyngeal squamous cell carcinoma,NSCC)、喉鱗狀細(xì)胞癌(laryngeal squamous cell carcinoma LSCC)、甲狀腺癌(thyroid cancer,TC)等[1-2]。OSCC是最常見(jiàn)的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)，常伴有口腔癌前病變，如口腔白斑等[3]。隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)，S100A8/A9的異常表達(dá)與頭頸部腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[1]。

1 S100A8/A9的結(jié)構(gòu)與功能

S100A8和S100A9均屬于S100蛋白家族，分子量分別為10 800和13 200[4]，其分子結(jié)構(gòu)均由兩個(gè)不同的螺旋-環(huán)-螺旋配基組成，兩側(cè)為疏水區(qū)，中央為鉸鏈區(qū)，鉸鏈區(qū)與其他靶蛋白結(jié)合[4]。S100A8及S100A9均為酸性鈣離子結(jié)合蛋白，兩者以鈣離子依賴(lài)性方式形成異源二聚體S100A8/A9(即鈣防衛(wèi)蛋白)[5]。S100A8/A9能誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞趨化和黏附，促進(jìn)白細(xì)胞花生四烯酸的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝，調(diào)節(jié)吞噬細(xì)胞遷移和中性粒細(xì)胞還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶活化過(guò)程中微管蛋白依賴(lài)性細(xì)胞骨架的代謝，具有促炎、抗菌、抗氧化和誘導(dǎo)凋亡等功能[5]。

S100A8/A9以組織特異性方式表達(dá)，在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[1]。S100A8/A9在皮膚癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胰腺癌、結(jié)直腸癌、膀胱癌、胃癌[6]以及部分TC組織[1]中高表達(dá)，具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用[1]。S100A8/A9在OSCC、OPSCC、ESCC、NSCC及LSCC等頭頸部腫瘤組織中低表達(dá)，一般認(rèn)為發(fā)揮了抗腫瘤作用[1]。S100A8/A9在不同腫瘤組織中的作用可能取決于其在細(xì)胞內(nèi)外的水平和位置[5]：其在細(xì)胞外高水平時(shí)能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；細(xì)胞內(nèi)高水平時(shí)可調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞間質(zhì)化與間質(zhì)細(xì)胞上皮化之間的信號(hào)級(jí)聯(lián)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞侵襲能力降低[5]。

2 S100A8/A9在頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1S100A8/A9與OSCC和OPSCC S100A8/A9表達(dá)失調(diào)是口腔和口咽腫瘤發(fā)生的一個(gè)特征[1]。在OSCC、OPSCC細(xì)胞中S100A8/A9的表達(dá)水平較口腔和口咽非腫瘤性復(fù)層鱗狀上皮顯著降低[1]。S100A8/A9的表達(dá)在高分化、中等分化、低分化以及非角質(zhì)化基底細(xì)胞樣癌HNSCC中逐漸降低，提示S100A8/A9的表達(dá)水平在HNSCC的發(fā)生發(fā)展中逐漸下調(diào)[7]。一般認(rèn)為OSCC中S100A8/A9表達(dá)的下調(diào)與腫瘤分化不良[1]以及DNA甲基化增加[8]有關(guān)。

S100A8/A9可能調(diào)節(jié)OSCC細(xì)胞的惡性特征[1]。在高分化的人OSCC細(xì)胞系中，采用短發(fā)夾RNA沉默內(nèi)源性S100A8/A9后，細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-2的活性及細(xì)胞遷移和侵襲能力增強(qiáng)[9]；相反，當(dāng)S100A8/A9在KB細(xì)胞(S100A8/A9陰性表達(dá)的細(xì)胞)過(guò)表達(dá)后，MMP-2的表達(dá)、細(xì)胞遷移及侵襲能力減弱[9]，表明S100A8/A9能夠負(fù)性調(diào)控MMP-2蛋白的產(chǎn)生和相關(guān)酶的活性。另一方面，在MC38結(jié)腸癌細(xì)胞和LLC肺癌細(xì)胞中，S100A8/A9的下調(diào)顯著降低了MMP-2和MMP-9在癌細(xì)胞中的表達(dá)，進(jìn)一步導(dǎo)致癌細(xì)胞遷移和侵襲能力降低[10]，說(shuō)明基質(zhì)來(lái)源和腫瘤來(lái)源的S100A8/A9對(duì)于調(diào)節(jié)MMP-2和MMP-9的表達(dá)有功能差異。用單核/巨噬細(xì)胞條件培養(yǎng)基誘導(dǎo)MC38和LLC細(xì)胞表達(dá)S100A8/A9，與未表達(dá)S100A8/A9的MC38和LLC癌細(xì)胞相比，細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平降低[9]。當(dāng)誘導(dǎo)的S100A8/A9被敲除時(shí)，癌細(xì)胞中鈣離子水平降低的現(xiàn)象被消除[9]，提示S100A8/A9可通過(guò)調(diào)節(jié)癌細(xì)胞內(nèi)鈣離子的水平調(diào)節(jié)MMP-2、MMP-9的表達(dá)[9]。使用小鼠異種移植腫瘤模型發(fā)現(xiàn)，KB細(xì)胞和KB-EGFP細(xì)胞形成的腫瘤明顯大于KB-S100A8/A9細(xì)胞[8]，說(shuō)明S100A8/A9與控制細(xì)胞發(fā)育和分化、細(xì)胞間信號(hào)和相互作用以及細(xì)胞形態(tài)的基因網(wǎng)絡(luò)相互作用，下調(diào)了與侵襲和腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因的表達(dá)[8]。

研究發(fā)現(xiàn)，S100A8/A9在OSCC中表達(dá)的下調(diào)與G2/M期細(xì)胞周期阻滯密切相關(guān)[11]。典型的G2/M細(xì)胞周期檢查點(diǎn)信號(hào)通路受細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)激酶1(checkpoint kinase 1,Chk1)的控制[11]。細(xì)胞周期中的細(xì)胞分裂周期蛋白25同源蛋白C(cell division cyclin 25 homolog C,Cdc25C)是激活細(xì)胞周期蛋白B1(cyclin B1)/細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)激酶1復(fù)合物和進(jìn)入有絲分裂所必需的[11]。S100A8/A9的表達(dá)增加了Chk1(Ser345)的磷酸化和蛋白磷酸酶2A的活性，p-Chk1(Ser345)使Cdc25C在Ser216處磷酸化后與分子伴侶14-3-3β結(jié)合，形成無(wú)活性的p-Cdc25C/14-3-3b復(fù)合物，導(dǎo)致Cdc25C失活并在胞質(zhì)中積聚[11]。另一方面，p-Cdc25c(Thr48)可使p-Cdc2(Thr14/Tyr15)去磷酸化成為有活性的Cdc2，Cdc2與cyclin B1結(jié)合成為cyclin B1/Cdc2復(fù)合物，從而進(jìn)行有絲分裂[11]。但Cdc25C的Thr48和Ser216殘基不能同時(shí)磷酸化[11]。當(dāng)?shù)鞍琢姿崦?A活性增強(qiáng)后可使p-Cdc25c(Thr48)去磷酸化，導(dǎo)致p-Cdc2(Thr14/Tyr15)積聚，cyclin B1表達(dá)下調(diào)，細(xì)胞周期在G2/M檢查點(diǎn)停止，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯[11](圖1A)。

表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)在OSCC、OPSCC中高表達(dá)[7]。EGFR可被胱天蛋白酶(caspase)1、3和7水解和翻譯后修飾，故細(xì)胞表面EGFR的變異可能反映caspases-1、caspases-3和caspases-7的裂解[7]。S100A8/A9在頭頸部腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá)時(shí)，caspase-1、caspases-3和caspases-7的轉(zhuǎn)錄水平和活性提高，導(dǎo)致EGFR水解作用增強(qiáng)，EGFR水平降低，進(jìn)而影響EGFR依賴(lài)的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[7]。在TR146細(xì)胞沉默S100A8/A9后，細(xì)胞caspase-3和caspase-7的活性顯著降低，而EGFR水平升高，這說(shuō)明S100A8/A9的表達(dá)與EGFR蛋白呈負(fù)相關(guān)[7](圖1B)。該研究也表明S100A8/A9相關(guān)的EGFR下調(diào)可能有助于S100A8/A9高表達(dá)的HNSCC患者總生存率的提高[7]。

OSCC：口腔鱗狀細(xì)胞癌；p-Chk1(Ser345)：在絲氨酸345處磷酸化的周期檢測(cè)點(diǎn)激酶1；Cdc25C：細(xì)胞分裂周期蛋白25同源蛋白C； p-Chk1(Ser216)：在絲氨酸216處磷酸化的周期檢測(cè)點(diǎn)激酶1；14-3-3b：分子伴侶；PP2A：蛋白磷酸酶2A；p-Chk1(Thr48)：在蘇氨酸48處磷酸化的周期檢測(cè)點(diǎn)激酶1；cyclin B1：細(xì)胞周期蛋白B1；p-Cdc2(Thr14/Tyr15)：在蘇氨酸48處或酪氨酸15處磷酸化的細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)激酶1； EGFR：表皮生長(zhǎng)因子受體；caspase：胱天蛋白酶

在人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)陰性、S100A8/A9高表達(dá)的OSCC、OPSCC細(xì)胞中，S100A8/A9減弱了癌細(xì)胞的惡性表型，起到了抑癌作用[7]。S100A8/A9可能通過(guò)調(diào)節(jié)酪蛋白激酶Ⅱ介導(dǎo)的體外HPV E7蛋白的磷酸化而抑制病毒的致癌活性[12]。HPV誘導(dǎo)的S100A8/A9的間接下調(diào)可能是一種額外的致瘤機(jī)制[7]。

2.2S100A8/A9與ESCC 在ESCC中S100A8/A9表達(dá)下調(diào)，且其表達(dá)水平與ESCC的分化程度呈負(fù)相關(guān)[13]。低分化ESCC組織細(xì)胞與中度和分化良好的ESCC組織細(xì)胞相比，S100A8/A9的表達(dá)顯著下調(diào)，甚至不表達(dá)[13]，這可能與S100A8/A9在食管鱗狀上皮細(xì)胞中能阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程，進(jìn)而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)有關(guān)[13]。

4-硝基喹啉-1-氧化物(4-nitroquinoline-1-oxide,4-NQO)是一種前體致癌劑，在舌部黏膜中含量較高，故4-NQO也可作為舌癌的標(biāo)志物之一[14]。環(huán)加氧酶2(cyclooxygenase-2,COX-2)是合成前列腺素的關(guān)鍵酶，也是核因子κB(nuclear factor-kappaB,NF-κB)的下游靶點(diǎn)[14]。經(jīng)4-NQO處理的缺鋅性小鼠的ESCC中S100A8的免疫反應(yīng)顯著增強(qiáng)[14]。當(dāng)4-NQO局部誘導(dǎo)缺鋅COX-2-/-小鼠發(fā)生食管癌時(shí)，S100A8/A9在近端胃癌/舌癌中的表達(dá)上調(diào)[14]。免疫組織化學(xué)顯示，S100A8/A9、晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycosylation end product,RAGE)、NF-κB、p65和cyclin D1在缺鋅性小鼠近端胃或舌的癌前病變和癌中共表達(dá)，提示RAGE-S100A8/A9炎癥信號(hào)通路在近端胃/舌的癌前病變和癌變中被激活[14]。因此，缺鋅可能調(diào)節(jié)S100A8/A9的表達(dá)，并調(diào)節(jié)S100A8/A9與RAGE的相互作用和S100A8/A9與下游NF-κB/COX-2信號(hào)通路間的聯(lián)系，從而促進(jìn)食管細(xì)胞增殖和癌變[14](圖2A)。通過(guò)特殊飲食建立缺鋅性增生和補(bǔ)充鋅的大鼠食管組織模型發(fā)現(xiàn)，S100A8/A9在缺鋅性增生食管中的表達(dá)與補(bǔ)鋅組織相比顯著增強(qiáng)，表明補(bǔ)鋅能恢復(fù)S100A8/A9基因在體內(nèi)的表達(dá)和食管的生理表型[15]。缺鋅性小鼠ESCC的NF-κB通路還受微RNA(microRNA，miRNA)的調(diào)控[16]。miR-31是最常見(jiàn)的腫瘤相關(guān)失調(diào)的miRNA之一，在ESCC、舌鱗狀細(xì)胞癌等HNSCC組織中高表達(dá)[17]。缺鋅性小鼠ESCC誘導(dǎo)的癌基因miR-31的過(guò)度表達(dá)能夠下調(diào)絲氨酸/蘇氨酸激酶40(Stk40)，進(jìn)而通過(guò)S100A8/A9激活NF-κB和RAGE，促進(jìn)炎癥發(fā)生和細(xì)胞增殖，產(chǎn)生食管癌前表型(圖2B)[17]。以上研究表明，鋅缺乏激活了S100A8/A9-RAGE/NF-κB和miR-31/Stk40/NF-κB信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)食管癌的發(fā)生發(fā)展[17]。

2.3S100A8/A9與NSCC及LSCC 在NSCC組織中，S100A8/A9的表達(dá)水平顯著低于癌旁正常組織[18]。S100A8/A9在鼻咽惡性腫瘤的上皮中表達(dá)不明顯，但在非腫瘤性上皮的淺層表達(dá)[18]。S100A9在癌細(xì)胞和正常咽上皮細(xì)胞中的免疫反應(yīng)性均為陰性，但在所有NSCC的間質(zhì)炎癥細(xì)胞中均有免疫反應(yīng)性[19]。在更晚期NSCC區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移增加中，S100A9的表達(dá)在炎癥腫瘤微環(huán)境中上調(diào)，但在癌細(xì)胞未上調(diào)[19]。S100A8/A9通過(guò)劑量效應(yīng)影響鼻咽癌細(xì)胞的增殖與凋亡[20]，低水平S100A8/A9(S100A8/A9<10 mg/L)能夠促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞株CNE1及CNE2的增殖，而S100A8/A9水平超過(guò)30 mg/L則會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[21]。

在LSCC組織中，S100A9的表達(dá)水平顯著低于癌旁正常組織[22]。S100A8的3′非翻譯區(qū)攜帶一個(gè)直接與miR-24結(jié)合的特異位點(diǎn)，在LSCC的Hep2細(xì)胞中miR-24能在翻譯水平直接靶向S100A8，顯著誘導(dǎo)Hep2細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變，并在阻斷S100A8蛋白后顯著抑制Hep2細(xì)胞的增殖和侵襲[23]；另一方面，circMAN2B2可通過(guò)抑制miR-1205促進(jìn)S100A8的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[24]。

2.4S100A8/A9與TC TC是來(lái)源于內(nèi)分泌器官的最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，濾泡狀癌和乳頭狀癌是其最常見(jiàn)的兩種類(lèi)型，且均不表達(dá)S100A9[25]。S100A9在TC中的陽(yáng)性率普遍較低，但未分化癌除外[25]。在未分化癌中，S100A9呈較高表達(dá)[25]。一般認(rèn)為，升高的S100A9蛋白可能會(huì)導(dǎo)致TC的去分化。

ESCC：食管鱗狀細(xì)胞癌；RAGE：晚期糖基化終末產(chǎn)物受體；4-NQO：4-硝基喹啉-1-氧化物；cyclin D1：細(xì)胞周期蛋白D1；NF-κB：核因子κB；COX-2：環(huán)加氧酶2；PGs：前列腺素；miR-31：微RNA-31；Stk40：絲氨酸/蘇氨酸激酶40

間變性甲狀腺癌(anaplastic thyroid carcinoma,ATC)是TC中最?lèi)盒缘念?lèi)型，其特點(diǎn)是早期轉(zhuǎn)移和局部器官浸潤(rùn)[26]。在ATC中，S100A8/A9的表達(dá)高于非腫瘤性甲狀腺組織和高分化甲狀腺腫瘤[27]。S100A8通過(guò)與RAGE相互作用激活下游的p38、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular regulated kinase 1/2,ERK1/2)、c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)通路，進(jìn)而刺激腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[27]。通過(guò)短發(fā)夾技術(shù)敲除內(nèi)源性S100A8，抑制S100A8介導(dǎo)的ATC的體外增殖和體內(nèi)腫瘤形成，提高動(dòng)物存活率[27]。S100A8表達(dá)的下調(diào)能抑制蛋白激酶B的磷酸化，誘導(dǎo)細(xì)胞色素C、caspase-3及caspase-9等促凋亡基因表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[28]。因此，S100A8的靶向性可能有利于ATC患者的預(yù)后及治療[27]。

甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma,PTC)是最常見(jiàn)的TC，預(yù)后良好[29]。PTC晚期分泌大量與腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞，這些巨噬細(xì)胞是S100A8/A9的主要來(lái)源，所以PTC患者的S100A8/A9水平顯著升高[6]。氧化應(yīng)激可導(dǎo)致活性氧類(lèi)的過(guò)度產(chǎn)生或清除不足，這些高活性代謝物通過(guò)刺激過(guò)氧亞硝酸鹽和其他致突變劑導(dǎo)致DNA損傷[6]。S100A8/A9可通過(guò)S100A9 C端的HHH結(jié)構(gòu)域與花生四烯酸結(jié)合，S100A9在Thr113處的磷酸化可激活還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶產(chǎn)生活性氧類(lèi)，并激活NF-κB信號(hào)通路[1]。有研究表明，PTC患者中的氧化應(yīng)激指數(shù)、血清脂質(zhì)過(guò)氧化物及S100A8/A9水平均呈上升趨勢(shì)，在甲狀腺全切除術(shù)后血清S100A8/A9的水平明顯下降[6]。提示S100A8/A9可能是這類(lèi)甲狀腺惡性腫瘤的一個(gè)有用的生物標(biāo)志物[6]。另有研究顯示，與健康對(duì)照組相比，良性甲狀腺腫和PTC患者的尿蛋白中S100A8和S100A9蛋白的表達(dá)均顯著降低[29]。

3 S100A8/A9基因的甲基化與頭頸部腫瘤

DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳改變可在整個(gè)細(xì)胞生命周期中持續(xù)，并遺傳給子代細(xì)胞[30]。在腫瘤細(xì)胞中，常存在正常DNA甲基化模式的異常改變，表現(xiàn)為全基因組廣泛低甲基化及抑癌基因CpG島區(qū)域高甲基化[31]。在許多腫瘤中，啟動(dòng)子甲基化導(dǎo)致的基因沉默可能是癌變過(guò)程的早期事件，可能較突變和缺失導(dǎo)致的基因結(jié)構(gòu)失活更常見(jiàn)[3]。研究表明，OSCC患者遠(yuǎn)端正常黏膜組織的平均甲基化水平顯著低于OSCC區(qū)的甲基化水平，同時(shí)顯著高于健康供者正常黏膜的甲基化水平[3]。在HNSCC中S100A9表達(dá)的下調(diào)與增強(qiáng)的甲基化水平呈負(fù)相關(guān)，而HNSCC中S100A8表達(dá)的下調(diào)與增強(qiáng)的甲基化可能并不相關(guān)[8]。

4 展 望

S100A8/A9在頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，有可能成為頭頸部腫瘤預(yù)防、治療和預(yù)后評(píng)定的新指標(biāo)[1,5-9]。S100A8/A9在頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制與G2/M期細(xì)胞周期阻滯、EGFR異常、RAGE/NF-κB信號(hào)通路等密切相關(guān)。近年來(lái)關(guān)于表觀遺傳調(diào)控通過(guò)影響S100A8/A9的表達(dá)，進(jìn)而影響頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展進(jìn)程的研究逐漸增多[1,30]，S100A9在HNSCC中的低表達(dá)與增強(qiáng)的DNA甲基化水平呈負(fù)相關(guān)[8]。隨著對(duì)S100A8/A9在頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制研究的深入，表觀遺傳調(diào)控在頭頸部腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用也將成為研究的熱點(diǎn)。相信隨著S100A8/A9的作用及調(diào)控機(jī)制研究的不斷深入，S100A8/A9將會(huì)在頭頸部腫瘤的預(yù)防、診斷及治療等方面發(fā)揮更加重要的作用。