肖世偉，王海峰，李亞楠，左毅剛，王劍松

1昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科，昆明650101；2貴州省人民醫(yī)院泌尿外科；3貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院

糖類是生物體中的關(guān)鍵組成部分，在病理生理過程中發(fā)揮重要的作用，除參與能量代謝外，還參與細胞黏附、細胞間信號傳導(dǎo)和免疫調(diào)控等［1-3］。糖類可以與蛋白質(zhì)、脂類結(jié)合形成糖衍生物，如糖蛋白、蛋白聚糖、糖胺聚糖和糖脂等。蛋白質(zhì)糖基化修飾是指在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，以核苷二磷酸糖為供體，將糖鏈連接到蛋白質(zhì)（多肽）特定氨基酸殘基（糖基化修飾位點）的過程，起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，終止于高爾基體［4］。糖基化修飾形式按糖鏈組成和連接形式可分為N-糖鏈、O-糖鏈、C-甘露糖化、糖基磷脂酰肌醇錨定連接等。糖基化修飾是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾形式，真核生物中有超過50%的蛋白質(zhì)都會出現(xiàn)糖基化修飾［3］。生物體內(nèi)蛋白質(zhì)分子尤其是細胞膜表面蛋白質(zhì)及分泌型蛋白質(zhì)多數(shù)為糖基化修飾的蛋白質(zhì)［5-6］。弄清蛋白質(zhì)的糖基化修飾與腫瘤的關(guān)系對腫瘤的診治具有重要意義，近年有關(guān)二者關(guān)系的基礎(chǔ)及臨床研究已經(jīng)取得不少研究成果。現(xiàn)就蛋白質(zhì)糖基化修飾在腫瘤生物學(xué)行為、能量代謝、腫瘤免疫及耐藥中作用的研究進展進行以下綜述。

1 糖基化修飾在腫瘤生物學(xué)行為過程中的調(diào)控作用

糖基化修飾受多種機制調(diào)控，主要包括糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶的表達水平、分泌途徑（高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）中糖基轉(zhuǎn)移酶定位的變化、修飾的分子伴侶活性、代謝變化和供體底物的可用性等［1］。糖基轉(zhuǎn)移酶是糖基化修飾中的關(guān)鍵酶之一，可以將其相應(yīng)供體的單糖部分轉(zhuǎn)移到糖、脂類及蛋白質(zhì)上，從而對后者進行糖基化加工，實現(xiàn)其生物學(xué)功能［7-8］。目前為止，在高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有100多種糖基轉(zhuǎn)移酶，主要包括巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶（FUT）、N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶、唾液?；D(zhuǎn)移酶等［9］。糖苷酶是一種可以將寡糖、糖蛋白等糖基復(fù)合物的糖苷鍵水解的酶［10］。目前發(fā)現(xiàn)195種不同類型的糖苷酶，常見的有α-甘露糖苷酶、β-木糖苷酶和硫代糖苷酶等［11-12］。相關(guān)研究提示，多肽N-乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶的高爾基體到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的重新定位可以導(dǎo)致癌細胞中O-乙酰半乳糖胺Tn水平升高，通過修飾細胞表面蛋白可以增強腫瘤細胞的侵襲和遷移能力［13］。最近研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌腫瘤組織中高表達α-甘露糖苷酶（MAN1A 1）的患者，無復(fù)發(fā)生存率明顯縮短，且與臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠處轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。這主要與糖基化黏附分子有關(guān)，敲除MAN1A1可使腫瘤細胞聚集性顯著降低［14-15］。越來越多的研究表明，糖基化修飾主要受糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶的調(diào)控，進而對細胞黏附、細胞增殖、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和腫瘤轉(zhuǎn)移等生物學(xué)特征產(chǎn)生重要影響［16-17］，為腫瘤的治療提供了新的思路。

上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是指在多種因子的調(diào)控作用下，上皮細胞失去其上皮樣特征，并獲得間質(zhì)細胞特性的過程。目前研究提示，EMT參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，并且與E-鈣黏蛋白（E-cadherin）、波形蛋白和β-連環(huán)蛋白等相關(guān)［18］。大量研究證明，糖基化修飾通過多種機制影響腫瘤細胞在上皮表型和間質(zhì)表型之間的轉(zhuǎn)化［19］。E-cadherin上N-聚糖的分支增加會損害細胞黏附和下游信號，并促進侵襲和轉(zhuǎn)移［20］。受體酪氨酸激酶（RTK）可以被受體糖基化、神經(jīng)節(jié)苷脂和糖胺多糖的表達改變激活，導(dǎo)致癌細胞遷移、侵襲和增殖增加［21］。糖基化修飾改變能夠干擾RTK以及整合素和鈣黏附素等細胞黏附分子的功能，從而影響EMT［22］。β-半乳糖苷結(jié)合蛋白是一個β-半乳糖苷結(jié)合蛋白家族，在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的不同階段發(fā)揮作用，與EMT、基質(zhì)金屬蛋白酶-9和人表皮生長因子受體2等有關(guān)［23-24］。此外，已有研究表明，EMT的過程取決于1，4-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的糖鞘糖脂的表達［19］。由此可見，糖基化修飾可以改變EMT相關(guān)因子的糖基化狀態(tài)，進一步影響腫瘤的遷移和侵襲能力，明確糖基化修飾的相關(guān)作用，有利于腫瘤新治療靶點的確定。

2 糖基化修飾在腫瘤能量代謝過程中的調(diào)控作用

腫瘤細胞能量代謝重排是腫瘤發(fā)生進展過程中的一個重要特征［25］。它可以滿足腫瘤細胞快速增長對能量和合成物質(zhì)的需要。相關(guān)研究顯示，O位N-乙酰葡萄糖胺糖基化修飾可以動態(tài)調(diào)節(jié)糖代謝途徑中的關(guān)鍵酶，如葡萄糖轉(zhuǎn)運體（GLUT）、丙酮酸激酶M2和己糖激酶（HK）等［26-27］。低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）是腫瘤細胞在缺氧時而表達的一種轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)控100~200個基因，其中參與能量代謝的基因包括GLUT1、GLUT3、HK II、3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1等［28］。相關(guān)研究提示，HIF-1α也受O型N-乙酰葡萄糖胺糖基轉(zhuǎn)移酶的調(diào)控，導(dǎo)致糖攝取和糖代謝的增加［29］。然而，在缺氧條件下過表達的HIF-1α可以上調(diào)巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶和唾液酸基轉(zhuǎn)移酶在腫瘤細胞中的表達［30］。負責(zé)N-糖鏈末端α-2，6-唾液酸化的β-半乳糖苷α-2，6-唾液酸基轉(zhuǎn)移酶1也可以影響HIF-1α的表達，增強腫瘤細胞對缺氧的抵抗力，從而促進腫瘤細胞對缺氧環(huán)境的適應(yīng)［31］。此外，一些研究表明，血葡萄糖濃度的升高誘發(fā)了蛋白非酶催化的糖基化，并導(dǎo)致了晚期糖基化產(chǎn)物的蓄積［32］。而當(dāng)這些晚期糖基化產(chǎn)物與各自晚期糖基化終產(chǎn)物受體結(jié)合能夠激活一系列的錯誤信號通路，從而導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生?？傊?，糖基轉(zhuǎn)移酶與糖代謝關(guān)鍵酶、HIF-1α相互作用，對腫瘤的能量代謝發(fā)揮重要作用，從而影響腫瘤的生長。

3 糖基化修飾在抗腫瘤免疫過程中的調(diào)控作用

免疫系統(tǒng)主要識別組織損傷和病原體存在的形式。損傷相關(guān)分子模式和病原體相關(guān)分子模式往往是基于錯誤定位或外來的多糖和糖復(fù)合物，誘導(dǎo)促炎細胞因子的大量釋放和免疫細胞的激活［33］。然而，促炎信號通過表達特定的多糖抗原而被宿主細胞上的自相關(guān)分子模式所抑制，蛋白質(zhì)的糖基化修飾可以參與相關(guān)調(diào)控［34］。除對免疫抑制的直接作用外，糖基化修飾還可以通過增強免疫檢查點間接促進免疫逃避能力［35］。一些學(xué)者已開展針對腫瘤細胞和免疫細胞表達的特定蛋白RTK或免疫檢查點分子創(chuàng)新治療策略的研究［36］?？钩绦蛐约毎劳鍪荏w配體1（PD-L1）的糖基化已被證明可以穩(wěn)定和調(diào)節(jié)其與程序性細胞死亡受體1（PD-1）的結(jié)合［37］。此外，免疫細胞通過糖結(jié)合蛋白（凝集素）檢測靶細胞表面特定的糖鏈抗原，抑制免疫細胞的激活信號級聯(lián)，從而減弱免疫細胞的激活狀態(tài)。C型凝集素樹突狀細胞特異性細胞間黏附分子3結(jié)合非整合素（DC-SIGN）由巨噬細胞和樹突狀細胞表達，與含有巖藻糖的多糖結(jié)合，觸發(fā)抗炎細胞因子釋放并導(dǎo)致免疫抑制環(huán)境［38］。半乳糖凝集素（Galectin）是動物凝集素家族重要的成員，參與免疫調(diào)節(jié)和細胞黏附［39］。有研究提示，過表達α2，3-唾液酸轉(zhuǎn)移酶1能夠阻止O-聚糖的延伸，使前列腺癌細胞對Galectin-1產(chǎn)生抗性［40］。表達Galectin-1的前列腺癌細胞會殺死結(jié)合的T細胞，有助于前列腺癌細胞的存活并促進腫瘤的免疫逃逸［41］。另一些研究表明，結(jié)直腸癌中未成熟的樹突狀細胞表達DC-SIGN，通過其配體Lewis（X）和Lewis（Y）與大腸癌細胞中特異性的糖基化癌胚抗原（CEA）結(jié)合，以抑制樹突狀細胞功能，使腫瘤細胞逃避免疫監(jiān)視［42］。因而可知，糖基化修飾能夠作用于PD-L1、DC-SIGN等腫瘤免疫的關(guān)鍵因子，從而促進腫瘤的免疫逃避能力。

4 糖基化修飾在腫瘤耐藥過程中的調(diào)控作用

化療是實體腫瘤常用的治療方案，而且對大多數(shù)高度的惡性腫瘤具有良好的效果，但化療耐藥是難以避免的問題。越來越多的研究支持蛋白質(zhì)糖基化在腫瘤耐藥中發(fā)揮重要作用［43］。NAOOMI等［44］研究發(fā)現(xiàn)，抗原分化簇63（CD63）是一種高度N-糖基化的四跨膜蛋白，受核糖體結(jié)合蛋白Ⅱ（RPN2）的調(diào)節(jié)。RPN2是N-寡糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的重要組成部分，抑制RPN2的表達可以降低CD63的糖基化水平。沉默CD63可以導(dǎo)致多藥耐藥蛋白1（MDR1）從細胞表面移位，降低了惡性乳腺癌細胞的化療耐藥性和侵襲能力。衣霉素作為一種有效的糖基化抑制劑，在多種癌癥中顯示出顯著的抗腫瘤活性。衣霉素可以通過激發(fā)胃癌細胞，特別是MDR細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，顯著增加化療誘導(dǎo)的凋亡［45］。此外，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶1（UAP1）在前列腺癌中高度表達。在UAP1高表達的前列腺癌細胞中，UDP-N-乙酰氨基葡萄糖（UDP-GlcNAc）表達也顯著增加。UDP-GlcNAc是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生的N-連接糖基化所必需的，其與N-連接糖基化抑制劑（衣霉素和2-脫氧葡萄糖）的抗藥性存在相關(guān)性。糖基化修飾可以調(diào)控MDR1，緩解腫瘤的耐藥性，糖基化抑制是逆轉(zhuǎn)腫瘤患者化療耐藥的一種可行策略。

綜上所述，糖基化修飾主要受糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶的調(diào)控，通過改變腫瘤相關(guān)因子的糖基化狀態(tài)，進而影響腫瘤的生物學(xué)行為。此外，糖基轉(zhuǎn)移酶能夠與糖代謝途徑的關(guān)鍵因子相互作用，對腫瘤的能量代謝產(chǎn)生重要影響。更重要的是，糖基化修飾能夠促進腫瘤的免疫逃避能力，緩解腫瘤的化療耐藥性。相信隨著糖基化修飾研究的不斷深入，有望實現(xiàn)癌癥疫苗的開發(fā)、腫瘤靶向治療和精確醫(yī)學(xué)，為腫瘤的診治提供新的方向。