王心琛，桂思語，華 瑋,董凱旋 綜述 王林定 審校

卡波西肉瘤(Kaposi′s sarcoma, KS)是一種罕見的內(nèi)皮細(xì)胞系腫瘤，也是世界上最常見的艾滋病相關(guān)惡性腫瘤之一[1]。KS是由卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒(Kaposi′s sarcoma-associated herpesvirus, KSHV)，又名人類皰疹病毒-8(human herpesvirus-8，HHV-8)引起的[2]。HHV-8首次于KS組織中通過代表性差異分析法發(fā)現(xiàn)，也是艾滋病感染的判定依據(jù)之一[3-4]。非洲和中東是KSHV流行率較高的地區(qū)，而美國和北歐的流行率相對較低，但傳播途徑尚未確定[5]。KSHV基因組中的K15基因編碼K15蛋白，該蛋白可顯著誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和促炎性細(xì)胞因子以及環(huán)氧酶(cyclooxygenase,COX)-2、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6、IL-8等趨化因子的表達(dá)[6]。目前KS的臨床治療仍面臨巨大的挑戰(zhàn)，而信號膜蛋白K15可能成為未來研究的重點(diǎn)。該文就K15蛋白的作用機(jī)制和研究進(jìn)展做一綜述。

1 概述

1.1 KS異常的血管生成、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞遷移是KS的重要病理特征。KS病變早期(斑塊期)會出現(xiàn)血管壁裂縫，引起紅細(xì)胞外滲進(jìn)入周圍組織產(chǎn)生水腫，伴隨含鐵血黃素沉積形成紫紅色外觀，同時含有中性粒細(xì)胞和B細(xì)胞的炎性浸潤。疾病發(fā)展至后期(結(jié)節(jié)期)，內(nèi)皮細(xì)胞變異成梭形獲得侵襲性并在血管縫處聚集[6-7]。

1.2 KSHV目前研究[8]表明，不僅KS由KSHV感染引起，體腔性淋巴瘤(body cavity-based lymphoma,BCBL)、原發(fā)性滲出性淋巴瘤(primary effusion lymphoma,PEL)和多中心性牧牛人病(multicentric castleman′s disease,MCD)也與其有關(guān)。KSHV存在于已有KS病變的內(nèi)皮細(xì)胞、PEL細(xì)胞、MCD的濾泡周圍B細(xì)胞中，并常以潛伏期形式存在，病毒基因表達(dá)受限。KSHV擁有兩種生命周期模式，即潛伏期和裂解性復(fù)制，其中KSHV裂解性復(fù)制有利于KS的發(fā)展。在KS和其他相關(guān)惡性腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中，KSHV基因表達(dá)的病毒蛋白是強(qiáng)有力的信號分子，對于腫瘤的血管生成和炎癥反應(yīng)有重要意義[9]。

1.3K15基因與蛋白K15基因位于病毒基因組的末端，其初始轉(zhuǎn)錄物由8個交替拼接的外顯子組成，表達(dá)KSHV基因組長獨(dú)特編碼區(qū)最右端的一個假定跨膜蛋白，即K15蛋白[10]。

K15蛋白是一個包含最多12個跨膜結(jié)構(gòu)域和1個羧基末端的信號受體，有若干高度保守的信號模體，包括2個SH2結(jié)合位點(diǎn)、1個富含脯氨酸的SH3結(jié)合位點(diǎn)和1個TRAF結(jié)合位點(diǎn)[2]。既往的研究[4，11-12]表明，K15蛋白通過其羧基末端結(jié)構(gòu)域和其他胞內(nèi)蛋白相互作用，激活轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(AP-1)和活化T細(xì)胞核因子(NFAT)，從而進(jìn)一步激活促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑、核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)以及c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號通路。

2 K15蛋白作用機(jī)制

2.1 誘導(dǎo)血管新生KS早期病變的特征之一是有顯著的血管生成。HHV-8初始感染和潛伏感染內(nèi)皮細(xì)胞過程中，K15蛋白會靶向激活VEGF信號通路，靶點(diǎn)有唐氏綜合征關(guān)鍵區(qū)域(down syndrome critical region，DSCR)-1和COX-2，從而招募多種炎癥和血管生成因子[6, 13]?；|(zhì)凝膠毛細(xì)管形成試驗(yàn)[14]提示KSHV編碼的K15蛋白通過招募PLCγ1以及酪氨酸磷酸化，連續(xù)激活VEGF信號通路下游，觸發(fā)NFAT通路和上調(diào)DSCR-1的下游分子，增強(qiáng)KSHV感染的原代內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成特性。

另外一方面，K15介導(dǎo)的信號通路調(diào)節(jié)分泌細(xì)胞因子和炎性趨化因子，如IL-6、CCL2、CXCL3和CXCL8，這些細(xì)胞因子都已被證實(shí)與KS發(fā)病機(jī)制有關(guān)，具有促進(jìn)血管生成活性[13]。

2.2 慢性炎癥微環(huán)境與晚期觸發(fā)炎癥反應(yīng)的經(jīng)典癌癥不同，巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和漿細(xì)胞的炎性浸潤在KS早期(斑塊期)已經(jīng)非常豐富。細(xì)胞經(jīng)HIV感染后生成的的炎性細(xì)胞因子(如干擾素(interferon,IFN)-γ)已被證實(shí)能夠體外誘導(dǎo)KSHV溶解再活化和內(nèi)皮細(xì)胞活化，因此艾滋病患者的慢性炎癥微環(huán)境可能有利于KS的發(fā)展[6]。

2.2.1NF-κB信號通路的激活 NF-κB是一種多效性功能誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、生長因子和效應(yīng)酶的表達(dá)參與細(xì)胞增殖分化、免疫反應(yīng)、炎癥以及腫瘤轉(zhuǎn)化等生物過程。哺乳動物的NF-κB家族由5個成員組成，p50和p52(Ⅰ類)、p65/RelA、c-Rel和RelB (Ⅱ類)。p50和p52分別由p105和p100經(jīng)蛋白酶水解加工后產(chǎn)生。而大多數(shù)細(xì)胞中的NF-κB因子通常是p50/p65異源二聚體[15]。靜息態(tài)細(xì)胞中核因子κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB，IκB)能夠阻止NF-κB進(jìn)入胞核，而NF-κB激活后可誘導(dǎo)IκB蛋白的磷酸化，并通過泛素-蛋白酶體途徑將其快速降解。經(jīng)典途徑通常誘導(dǎo)p50-p65二聚體從IκB介導(dǎo)的儲存庫中釋放，替代途徑則促進(jìn)p52-RelB二聚體在細(xì)胞核中的積累[16]。NF-κB誘導(dǎo)激酶(NF-κB inducing kinase，NIK)可調(diào)節(jié)p100的磷酸化和水解，使其形成p52后再轉(zhuǎn)位入胞核。因此，NIK的含量是激活該通路的關(guān)鍵步驟[17]，正常情況下，NF-κB誘導(dǎo)NIK保持較低水平。以前的研究[11]表明K15蛋白可能是一個受泛素化調(diào)控且具有持續(xù)活性的NF-κB活化因子，其與負(fù)性NIK的共表達(dá)會導(dǎo)致NF-κB反應(yīng)啟動子的激活減少，可能有助于調(diào)節(jié)KSHV感染細(xì)胞中NF-κB介導(dǎo)的細(xì)胞炎癥基因的表達(dá)。NF-κB途徑也已被證明在其他病毒誘導(dǎo)慢性炎癥的過程中存在，例如HHV-4潛伏膜蛋白(latent membrane protent,LMP)1以NIK依賴的方式激活NF-κB通路。

2.2.2誘導(dǎo)炎癥基因表達(dá) K15蛋白在KSHV潛伏感染的B細(xì)胞中能夠激活炎癥基因的表達(dá)，如基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-1、MMP-3和COX-2。其中COX-2是KSHV感染原代內(nèi)皮細(xì)胞時誘導(dǎo)的強(qiáng)有力的炎癥介質(zhì)之一。K15通過上調(diào)COX-2的表達(dá)可促進(jìn)炎性細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子的分泌，介導(dǎo)炎性細(xì)胞的招募[6, 10, 18]。

2.3 延長感染細(xì)胞壽命

2.3.1下調(diào)B細(xì)胞受體信號 KSHV與EB病毒同屬γ皰疹病毒亞科，二者DNA序列有高度同源性[19]。與其他皰疹病毒一樣，KSHV主要在B細(xì)胞中建立潛伏感染[13]。有研究[12]顯示CD8分子與K15胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域融合的結(jié)合體在Y481EEV模體的Y481位點(diǎn)產(chǎn)生磷酸化，從而下調(diào)B細(xì)胞受體(BCR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制胞內(nèi)鈣動員和受感染B細(xì)胞凋亡，延長病毒潛伏期。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)EB病毒基因組編碼的蛋白LMP2A能夠維持記憶B細(xì)胞的潛伏期，BCR的下游效應(yīng)子(如Lyn)能夠通過SH2結(jié)構(gòu)域識別磷酸化的LMP2A YEEA模體[20]。而LMP2A可以調(diào)節(jié)Lyn活性，因此LMP2A是將抗原受體活化信號轉(zhuǎn)化為鈣動員和激活MAPK途徑的關(guān)鍵因素[21]。此外，有研究[4]顯示在重組皰疹病毒的轉(zhuǎn)基因小鼠中，K15胞質(zhì)區(qū)抑制BCR近端酪氨酸磷酸化，進(jìn)而阻斷Ca2+內(nèi)流。K15蛋白的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與LMP2A類似，因此可能激活某些相同的信號通路[10]。

2.3.2抗細(xì)胞凋亡 HS1相關(guān)蛋白X-1(HS1-associated protein X-1,HAX-1)是一種新型的細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白，具有與凋亡調(diào)控基因B細(xì)胞淋巴瘤(B-cell lymphoma，Bcl)-2編碼蛋白同源的結(jié)構(gòu)域，二者可以在體內(nèi)形成同源二聚體，二者可以在體內(nèi)形成同源二聚體，阻斷促凋亡蛋白Bax誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，還擁有調(diào)節(jié)肌動蛋白細(xì)胞骨架運(yùn)動的功能[14-15]。K15蛋白不僅與HAX-1相互作用，還可以誘導(dǎo)多種抗凋亡基因的表達(dá)，如A20、Bcl-2A1，大大提高了細(xì)胞增殖，轉(zhuǎn)移及生存能力，有助于延長KSHV感染細(xì)胞的存活時間[13]。

Bcl-2同源基因BHRF1和BALF1均于EB病毒感染潛伏期內(nèi)高表達(dá)，且表達(dá)產(chǎn)物與LMP2A協(xié)同發(fā)揮抗凋亡作用[4]。因此猜測K15蛋白可能也通過與類似抗凋亡蛋白的相互作用，對抗不同的促凋亡信號抑制細(xì)胞凋亡。

2.3.3維持病毒潛伏期 轉(zhuǎn)錄因子NF-κB參與維持病毒潛伏期，也有抑制病毒裂解的作用。K15蛋白最有可能通過其胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域的SH2結(jié)合位點(diǎn)YEEV模體中的Y481以及NIK和IκB激酶復(fù)合體的膜近端氨基酸磷酸化，激活I(lǐng)κB激酶復(fù)合物，從而活化NF-κB。因此SH2結(jié)合模體YEEV在延長病毒潛伏期中占據(jù)重要地位[18]。

K15基因?qū)儆诘湫偷脑缙诹呀饣?，主要在病毒裂解周期中表達(dá)。但在潛伏期的KSHV陽性PEL細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了該基因，誘導(dǎo)病毒進(jìn)入裂解周期后其表達(dá)增加。因此可以猜測K15基因可能根據(jù)病毒處于潛伏期或裂解期適當(dāng)調(diào)節(jié)表達(dá)量，通過轉(zhuǎn)導(dǎo)促生存信號提高細(xì)胞活性[13]。

2.4 促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲腫瘤細(xì)胞的異常遷移會導(dǎo)致病灶轉(zhuǎn)移，這是大多數(shù)癌癥患者死亡的主要原因[10]。在晚期KS病變中，KSHV感染的內(nèi)皮細(xì)胞失去正常形態(tài)變成紡錘形并獲得侵襲特性[14]。與其他皰疹病毒一樣，大多數(shù)KSHV感染的細(xì)胞處于潛伏期，只有少部分潛伏感染的細(xì)胞自發(fā)性溶解再激活，將病毒傳播至易感細(xì)胞，如B細(xì)胞和T細(xì)胞[21]。此外，裂解感染的細(xì)胞合成的細(xì)胞因子一般以旁分泌方式促進(jìn)病理性血管生成和潛伏感染細(xì)胞的侵襲[14]。K15蛋白會上調(diào)與細(xì)胞遷移有關(guān)的基因表達(dá)，誘導(dǎo)幾種已知參與細(xì)胞運(yùn)動的蛋白質(zhì)的生成[4]。實(shí)驗(yàn)研究[10]證明K15可以通過激活MMP-1、MMP-2、MMP-9和AP-1提高原代人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的侵襲性。

2.4.1K15蛋白與PLC γ1的相互作用 K15蛋白通過招募和激活細(xì)胞蛋白PLCγ1及其下游效應(yīng)分子βPIX、GIT1和cdc42，顯著提高病毒潛伏期內(nèi)皮細(xì)胞的侵襲性。研究[14]已經(jīng)證明GIT1與βPIX能夠形成穩(wěn)定的復(fù)合體并充當(dāng)PLCγ1誘導(dǎo)的蛋白復(fù)合體，即PLCγ1-GIT1-βPIX-cdc42復(fù)合體的支架。PLCγ2 cSH2結(jié)構(gòu)域作為顯性抑制物，能夠以劑量依賴的方式抑制K15蛋白對于PLCγ1的招募和激活。K15蛋白與PLCγ1相互作用是受感染內(nèi)皮細(xì)胞獲得侵襲性所必需的條件，發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用的PLCγ2 cSH2結(jié)構(gòu)域可能作為一個重要的治療靶點(diǎn)。

2.4.2K15P與K15M的重要作用K15基因可分為P、M和N三種基因型，其中K15P與K15M有33%的氨基酸同源性，在功能上基本等效[10]。已有研究[4]表明，K15P通過誘導(dǎo)鈣庫操作性鈣離子通道(store-operated calcium entry，SOCE)的重要膜蛋白Orail1的形成參與Ca2+信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，并促進(jìn)細(xì)胞遷移。研究[10]表明K15M在KSHV陽性的PEL細(xì)胞中潛伏表達(dá)，通過其SH2結(jié)構(gòu)域定位于細(xì)胞溶酶體膜，誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和侵襲，同時提高NF-κB的活性。K15M可能通過負(fù)調(diào)節(jié)miR-21和miR-31的胞內(nèi)含量參與KSHV介導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移。K15M是否通過調(diào)節(jié)溶酶體膜的通透性從而影響組織蛋白酶的釋放還未得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但這仍可能是一種治療KSHV相關(guān)癌癥的新方法。

3 展望

K15可激活細(xì)胞的Ras/MAPK和NF-κB通路，并弱激活JNK/SAPK通路，上調(diào)細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)，引起免疫和炎癥效應(yīng)。K15蛋白招募并激活PLCγ1，提高原代內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成活性，同時以PLCγ1-GIT1-βPIX-cdc42復(fù)合物的方式促進(jìn)KSHV感染的內(nèi)皮細(xì)胞遷移和侵襲，因此可以成為治療KS的有效靶點(diǎn)。K15蛋白與抗凋亡蛋白HAX-1之間的相互作用可以有效延長細(xì)胞壽命，也可成為治療KS的突破點(diǎn)。大部分情況下K15蛋白通過羧基末端結(jié)合的模體與特定的宿主蛋白相互作用，促進(jìn)病毒感染和擴(kuò)散。對其致病機(jī)制的深入研究依據(jù)，可能為開發(fā)新型抗病毒和抗感染藥物提供依據(jù)。