胡 酉 張春雷 楊 琦 常德輝

1 甘肅中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院,甘肅省蘭州市 730000; 2 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院泌尿外科; 3 甘肅干細胞與基因藥物重點實驗室

在體內(nèi),小熱休克蛋白(Small heat shock protein,SHSPs)是維持健康蛋白質(zhì)組的關鍵因素。αB-晶體蛋白(αB Crystallin, CRYAB)是人類SHSPs中最廣泛分布和最密集的一種。在細胞內(nèi),CRYAB通過其分子伴侶的作用,作為在細胞應激條件下阻止靶蛋白展開和聚集的第一道防線。近年來,已有文獻表明CRYAB在肺癌、前列腺癌、胃癌、乳腺癌等多種癌癥中均有異常表達,本文旨在綜述近年來文獻中對CRYAB在多種腫瘤發(fā)生機制中的研究進展,以期為腫瘤性疾病的理論研究、臨床診斷及治療提供幫助。

1 熱休克蛋白

熱休克蛋白(Heat shock proteins,HSPs)是一種穩(wěn)定的蛋白質(zhì),被稱為分子伴侶。它們根據(jù)分子量分為不同的家族,包括HSP110、HSP90、HSP70、HSP60和小熱休克蛋白等。HSPs在多種生理和保護過程中發(fā)揮作用,以協(xié)助維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài),特別是熱休克蛋白在熱休克、缺氧和降解等多種應激源下參與蛋白質(zhì)的折疊和成熟過程[1]。熱休克蛋白的合成是由熱激因子(Heat shock factors,HSF)調(diào)節(jié)的,在正常條件下,HSF在細胞質(zhì)中仍然存在。然而,在應激條件下,HSF從HSPs中分離出來,形成三聚體,進入細胞核,經(jīng)歷磷酸化,介導熱休克蛋白的合成[2]。研究表明HSPs不僅是一類在蛋白質(zhì)折疊過程中起關鍵作用的蛋白質(zhì),也是可以調(diào)節(jié)許多信號通路的關鍵因子。在過去的幾十年里,HSPs在癌癥中已經(jīng)被廣泛研究。多項研究表明HSPs在腫瘤進展和治療反應的許多方面發(fā)揮著深遠的作用。它們是某些組織中癌變的有效生物標志物,并標志著某些癌癥的分化程度和侵襲程度,腫瘤患者血清中HSP和抗HSP抗體水平對腫瘤診斷具有重要意義[3]。此外,一些HSPs與特定癌癥的預后有關,包括HSP27的表達,它與胃癌、肝癌、前列腺癌和骨肉瘤的不良預后相關[4],而HSP70與乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌和膀胱癌的不良預后相關[5]。HSPs在幾種腫瘤中的表達譜表明,它們有助于癌癥的診斷和治療。檢測患者血清中的熱休克蛋白及其特異性抗體水平可在癌癥診斷中發(fā)揮重要作用。

2 CRYAB簡介

CRYAB是一種22～23kDa的蛋白質(zhì),是SHSPs家族的一員,CRYAB蛋白最初是在眼睛晶狀體中被發(fā)現(xiàn)的[6],也在身體的其他部位表達,如心臟、骨骼肌、卵巢等[7-9]。 CRYAB主要作為分子伴侶蛋白,阻止變性蛋白質(zhì)的聚集,并將易于聚集的蛋白質(zhì)保留在大型可溶性多聚體結(jié)構中的非天然折疊中間產(chǎn)物庫中。不同類型細胞中CRYAB的異位表達已被證明可保護細胞免受多種凋亡刺激、氧化應激和抗癌藥物的影響[10]。同時,通過RNA干擾沉默其表達可使細胞對凋亡敏感[10]。近期的研究表明CRYAB在肺癌、乳腺癌、胃癌、膀胱癌中異常表達,可能參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展,本篇綜述旨在詳細描述CRYAB的作用及功能機制,充分了解circHIPK3在惡性腫瘤中的研究進展。

3 CRYAB與腫瘤

3.1 CRYAB與肺癌 根據(jù)國際癌癥研究機構[11]統(tǒng)計的2018年全球癌癥發(fā)病率和死亡率,肺癌是最常見的癌癥診斷(11.6%)和癌癥死亡的主要原因(18.4%),且發(fā)病率正在逐步上升。其中非小細胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)約占所有肺癌病例的85%[12]。由于診斷技術的不敏感,許多NSCLC患者被診斷時已經(jīng)進展到晚期階段,手術切除只適用于早期階段的肺癌和明確部位的局部病灶,絕大多數(shù)患有晚期、復發(fā)或轉(zhuǎn)移性癌癥的患者5年總生存率(Overall survival,OS)和無病生存率(Disease free survival,DFS)極低。因此,更好地理解NSCLC發(fā)病機制對于早期診斷和改善NSCLC治療至關重要。研究表明CRYAB在NSCLC的表達顯著高于癌旁組織,并且通過實驗發(fā)現(xiàn)NSCLC中CRYAB蛋白表達與TNM分期和總生存期顯著相關[13],由此可知CRYAB具有較好的臨床診斷價值,有望成為新的預后標志物。此外,有研究表明CRYAB參與了M2巨噬細胞促進肺癌發(fā)展的過程,M2巨噬細胞通過上調(diào)CRYAB表達并激活ERK1/2/fra1/slug信號通路介導上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)促進肺癌的惡性進展[14]。

3.2 CRYAB與消化系統(tǒng)腫瘤 胃癌(Gastric cancer,GC)是世界上最常見的惡性腫瘤之一,盡管目前有一線治療,GC患者的OS值仍然很低,早期診斷和系統(tǒng)治療可顯著提高GC患者的生存結(jié)局。目前確診GC的金標準是胃鏡檢查,然而它的侵襲性相對限制了在初步診斷中的應用[15]。因此,改善GC的早期檢測有重要意義,研究人員發(fā)現(xiàn)CRYAB在GC組織中的表達明顯高于正常胃黏膜組織[16],體外實驗抑制CRYAB的表達可以顯著抑制GC細胞EMT、遷移和侵襲,而過表達CRYAB可以逆轉(zhuǎn)這一事件,通過實驗還發(fā)現(xiàn)CRYAB是通過NF-κB信號通路介導的EMT參與GC細胞的遷移和侵襲。此外,還有研究表明CRYAB的高表達參與GC的血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[17]。這些結(jié)果表明,CRYAB有望成為GC預后不良的分子標記物和潛在的治療靶點。

研究表明CRYAB在結(jié)直腸癌(Colorectal cancer,CRC)中表達上調(diào)[18],其高表達、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移、腫瘤TNM分期均與結(jié)直腸癌患者的總生存率顯著相關。CRYAB高表達和遠處轉(zhuǎn)移陽性的結(jié)直腸癌患者的總生存率明顯較差。臨床資料顯示,CRYAB表達上調(diào)與TNM期結(jié)直腸癌患者呈正相關。 CRYAB的高表達通過EMT促進結(jié)直腸癌腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。其在CRC患者中的表達水平與EMT的兩個核心基因產(chǎn)物MMP7和E-鈣粘蛋白密切相關。通過信號轉(zhuǎn)導通路抑制劑和CRYAB基因表達敲低模型驗證,CRYAB可能通過激活ERK信號通路來觸發(fā)CRC中的EMT[18],是CRC診斷和預后的潛在腫瘤生物標志物。

3.3 CRYAB與泌尿系惡性腫瘤 前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率隨年齡增長而增加,根據(jù) 2020 年腫瘤疾病統(tǒng)計,PCa目前是男性腫瘤疾病發(fā)病率的首位,腫瘤疾病致死率的第二位[11],是困擾著男性泌尿生殖健康的重大課題,因此明確前列腺癌發(fā)生發(fā)展的機制具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)CRYAB作為miR-671-5p的下游靶點調(diào)控著PCa的發(fā)展與遷移,并且發(fā)現(xiàn)高表達的CRYAB與PCa患者的晚期臨床病理特征及轉(zhuǎn)移狀態(tài)呈負相關[19],這表明CRYAB在PCa中是潛在的抑癌因子,有望成為PCa預后不良的分子標記物和潛在的治療靶點,但其具體的機制尚未明了,需后人進一步的研究。

膀胱癌也是泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,一項研究表明CRYAB在膀胱癌(Bladder cancer,BC)組織中的表達低于正常膀胱組織,研究人員通過細胞功能實驗發(fā)現(xiàn)過表達CRYAB后,BC細胞系T42和J82的遷移和侵襲能力顯著降低,這與PI3K、AKT和ERK的活化降低有關,并且過表達CRYAB增加了E-鈣粘蛋白的表達,降低了N-鈣粘蛋白的表達,說明過表達CRYAB抑制了EMT的進展[20]。綜上所述CRYAB通過PI3K/AKT和ERK通路抑制了EMT從而抑制了BC的遷移和侵襲。此外,還有研究表明CRYAB在高級別膀胱尿路上皮癌組織中表達下調(diào),并通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)其具有一定的診斷價值[21],是一個潛在的高級別膀胱尿路上皮癌尿液生物標志物,但對其具體調(diào)控的機制并不了解,需要進一步的實驗加以驗證。

3.4 CRYAB與女性生殖惡性腫瘤 乳腺癌是女性人群中最常見的癌癥,也是癌癥死亡的主要原因。在乳腺癌的研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)CRYAB在三陰性乳腺癌基底樣2亞型組織中的表達上調(diào),沉默CRYAB的表達可以抑制三陰性乳腺癌基底樣2亞型細胞系的遷移能力,說明CRYAB是三陰性乳腺癌基底樣2亞型預后不良的一個因素[22],此外,還有研究表明CRYAB通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子來增強乳腺癌的發(fā)生發(fā)展,抑制CRYAB的表達可阻斷乳腺癌細胞刺激的內(nèi)皮細胞內(nèi)源性血管內(nèi)皮生長因子水平的升高,從而抑制腫瘤的進展[23]。與此不同的是,研究發(fā)現(xiàn)CRYAB在乳腺癌的另外一種類型導管癌里表達降低[24],這說明CRYAB在不同類型乳腺癌中的作用機制可能并不相同,需要進一步的實驗驗證相關的機制。這些結(jié)果表明,CRYAB有成為乳腺癌早期診斷標志物的潛力。

3.5 CRYAB與其他腫瘤 除了上述腫瘤,CRYAB在其他腫瘤中也有研究,Linda等[25]發(fā)現(xiàn)CRYAB在髓母細胞瘤中起著致癌因子的作用,CRYAB作為ω3-長鏈多不飽和脂肪酸的下游靶點影響著髓母細胞瘤的發(fā)生發(fā)現(xiàn),實驗表明CRYAB表達降低時能顯著減少前列腺素E2的表達水平,從而抑制髓母細胞瘤的腫瘤生長,這些結(jié)果表明,CRYAB可能成為髓母細胞瘤的預后標志物。此外,在鼻咽癌的研究中,Wu等[26]發(fā)現(xiàn)CRYAB作為LBH基因的下游靶點調(diào)控著鼻咽癌細胞的遷移、侵襲和EMT。體外實驗表明當抑制LBH基因的表達時,P38磷酸化被抑制,同時下調(diào)了CRYAB的mRNA表達,而且CRYAB在鼻咽癌中是直接與LBH相互作用的。這些發(fā)現(xiàn)表明CRYAB可能是一種潛在的生物標記物,能為鼻咽癌提供有效的治療靶點。

4 小結(jié)與展望

CRYAB擁有與伴侶蛋白結(jié)合并調(diào)節(jié)參與細胞凋亡、腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的許多蛋白靶點的活性和半衰期的作用,一方面說明其在細胞生物功能調(diào)控方面具有較好的研究意義,另一方面說明CRYAB在機體正常生理活動中扮演著重要角色。目前來說,對CRYAB的研究尚有幾個方面需要改進,首先,隨著研究的不斷深入,CRYAB在不同癌癥的表達得以驗證,然而有一些癌癥發(fā)生發(fā)展中的具體機制尚未清楚,只停留在細胞功能實驗,未對機制清楚地闡述,與此同時,CRYAB在不同癌癥中發(fā)揮的作用不同,如在前列腺癌,膀胱癌中發(fā)揮著抑癌因子的作用,在肺癌、結(jié)直腸癌和胃癌中發(fā)揮著促癌因子的作用,這說明CRYAB在各個癌癥當中的作用機制不同,因此,CRYAB在癌癥中的表達和功能作用還需要進一步的研究來揭示其在疾病進展和轉(zhuǎn)移中的潛在作用。此外,目前對CRYAB在作用機制的探索主要停留在腫瘤研究中miRNA海綿的機制上,它并不代表CRYAB的所有的功能機制。在未來,研究CRYAB在癌癥中的其他新功能或機制將非常重要。

總之,CRYAB作為分子伴侶,具有獨特的功能,對于研究癌癥的發(fā)生發(fā)展的機制,和其是否能作為診斷和預后的生物標記物都有重要的研究意義,期望后續(xù)的研究能夠更加清楚的闡述CRYAB的功能和在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制。