分泌性磷蛋白1在肺癌所致恶性胸腔积液中的作用

张鹤宋勇

恶性胸腔积液(malignant pleural effusion，MPE)，又称癌性胸膜炎，系恶性肿瘤的胸膜转移或胸膜起源的恶性肿瘤所致的胸腔积液，是晚期癌症常见并发症，其中以肺癌(lung cancer)多见。患者一旦出现MPE就意味着病变已失去手术治疗的可能性，且MPE增长迅速，严重影响患者的呼吸循环功能及生活质量，并造成患者生存期十分有限。因此对MPE进行有效的治疗，对于患者生活质量的改善，生存期的延长均具有重要意义。然而现有的MPE治疗手段有限，且疗效及安全性不佳。因此寻找安全、有效的MPE治疗方法是目前亟待解决的问题之一［1-3］。有证据表明分泌性磷蛋白-1(secreted phosphoprotein-1，SPP-1)在肺癌所致的MPE中起着重要的作用，因此有效阻断SPP1参与MPE的病理过程可能成为未来MPE治疗的靶点。现就近年来有关SPP1在肺癌所致MPE中的作用做一综述。

一、SPP1简介

SPP1又称骨桥蛋白(osteopontin，OPN)，是一种富含精氨酸－甘氨酸－天冬氨酸序列(RGD结构域)的分泌性磷酸化糖蛋白，相对分子量约为325×103，该蛋白最初作为细胞外基质蛋白，是由Herring从骨基质中分离出的［4-5］。它不但在骨组织的矿化与重建、动脉硬化、抗感染、免疫调节、缺血－再灌注损伤中发挥重要作用，而且与肿瘤的发生、发展及转移等过程紧密相关。人类SPP1基因定位于染色体4q13，由7个外显子和6个内含子构成，人体内破骨细胞、巨噬细胞、T细胞、上皮细胞、内皮细胞以及血管平滑肌细胞等多种细胞均可分泌该蛋白［6］。越来越多的证据支持SPP1的表达同肿瘤的发生和转移密切相关，如在胃癌、食管癌、神经胶质瘤、乳腺癌等多种瘤组织中均可检测到SPP1的高表达［6-9］。因此这种具有分泌特性的蛋白产物有望成为血清学候选标志物及药物作用靶点。

二、SPP1在肺癌所致MPE中的作用

MPE是肺癌晚期常见的重要病理改变，在我国每年约672万新发生的胸腔积液患者中，其中约75%为肺癌所致。虽然MPE的流行病学日臻完善，但治疗手段仍有限，阐明其发病机制实为拯救该类患者唯一捷径。资料显示SPP1与多种肿瘤的发生、转移紧密相关，并广泛参与MPE的多种病理过程，其具体作用如下:

1．SPP1抑制细胞凋亡:在癌变的小鼠模型转录调控途径研究中发现，伴有SPP1参与的表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)信号通路激活，可导致肿瘤细胞生长［10］。在对芳烃受体(aryl hydrocarbon receptor，AHR)研究中亦证实SPP1的表达上调可明显增强肺癌细胞的生长和迁移［11］。进一步研究发现在实验性MPE小鼠模型中，肿瘤来源的SPP1能抑制肿瘤细胞的凋亡，进而促进肿瘤的发生;而机体自身来源的SPP1无此功能［12］。最近发现通过慢病毒介导的shRNA削弱SPP1可诱导人类肺癌细胞的自噬，再次印证了该蛋白可通过抑制肿瘤细胞凋亡促进肿瘤生长与进展［13］。另有研究发现SPP1对细胞存活的影响与NF-kB的核转位有关［14］。

2．SPP1增加血管渗透性:Cui等［15］研究发现间皮细胞与内皮细胞可通过SPP1诱导血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达，进而增加胸膜腔血管渗透性，并提高MPE相关肿瘤来源的蛋白质活性。而在进一步的小鼠真皮层渗透试验中已证实，SPP1诱导的血管渗漏不被靶向VEGF的抑制剂所阻断，其渗漏面积较单一注射SPP1或VEGF抑制剂均增大，这说SPP1同时具有非VEGF依赖性的促血管渗透作用［12］。

3．SPP1参与肿瘤相关性炎症:肿瘤相关性炎症是肿瘤发生与发展过程中不可缺失的组分［16］。许多研究均证实巨噬细胞是该类型炎症之关键，其具有致癌性［17-18］。SPP1可促进巨噬细胞向肿瘤累及的胸膜处迁移或抑制其凋亡，从而发生实验性小鼠MPE中巨噬细胞聚集现象，同时SPP1含量与MPE中多种炎症介质水平相关，如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白介素6(interleukin-6，IL-6)、基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase，MMP-2)等［12］。

4．SPP1促进肿瘤胸腔内播散:细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的侵袭为肿瘤细胞转移创造了必要条件，SPP1广泛参与了ECM的侵袭［19］。研究发现在体外试验中SPP1能促进非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)细胞对ECM的侵袭，此作用可被SPP1抗体阻断［20］。MPE研究中分别给予野生型小鼠(SPP1+/+)、SPP1基因缺陷型小鼠(SPP1-/-)胸腔内注射稳定转染有抗SPP1-shRNA的LLC细胞。2周后检测发现，无论空白对照组或随机试验组，小鼠胸腔内典型肿瘤数目均较试验组明显增多，且接受同一试验条件处置后野生型小鼠胸腔内肿瘤数目较基因缺陷型小鼠明显增多［12］。该试验表明SPP1可促进肿瘤胸膜内转移。

综上所述，SPP1无论何种来源(自身来源或肿瘤来源)均可促进MPE发生、发展。结合希腊研究者在实验性肺腺癌MPE小鼠模型中的研究发现，我们将SPP1在MPE形成中的作用总结如下［12］:①肿瘤来源和机体自身来源的SPP1以协同作用方式促进胸腔积液量增加及胸腔内肿瘤播散;②SPP1具有直接、非VEGF依赖性血管高渗透性作用;③机体自身来源的SPP1可促进巨噬细胞迁移至肿瘤累及胸膜处，并促进肿瘤血管形成;肿瘤来源的SPP1在体内试验中可减少肿瘤细胞凋亡;④两种不同来源的SPP1对MPE中TNF、MMP-2、IL-6等炎症介质影响各异;⑤SPP1可激活肺腺癌细胞中NF-kB信号通路。总之，SPP1广泛参与MPE中多种病理过程，为肺癌所致MPE的重要因素。有效阻断SPP1参与的病理过程可能成为未来治疗MPE的关键。辉瑞公司最近的临床前期研究已证实，SPP1的单克隆抗体-AOM1作为单一药物或联合卡铂均能显著抑制荷瘤小鼠肺部肿瘤的生长，这进一步支持了SPP1在肿瘤的转移和发展中的关键作用［21］。相信在不久的将来，随着对SPP1的深入研究，MPE的治疗手段将得到极大改善。

1 Burgers JA，Kunst PW，Koolen MG，et al．Pleural drainage and pleurodesis:implementation of guidelines in four hospitals［J］．Eur Respir J，2008，32(5):1321-1327．

2 Kalomenidis I．Beyond talc pleurodesis:do we really need new methods? ［J］Respirology，2011，6(7):1020-1022．

3 Van Meter ME，McKee KY，Kohlwes RJ．Efficacy and safety of tunneled pleural catheters in adults with malignant pleural effusions:a systematic review［J］．J Gen Intern Med，2011，26:70-76．

4 Oldberg A，Franzen A，Heinegard D．Cloning and sequence analysis of rat bone sialoprotein(osteopontin)cDNA reveals an Arg-Gly-Asp cell-binding sequence［J］．Proc Natl Acad Sci USA，1986，83(23):8819-8823．

5 Heinegard D，Hultenby K，Oldberg A，et al．Macromolecules in bone matrix［J］．Connect Tissue Res，1989，21(1-4):3-11．

6 Saitoh Y，Kuratsu J，Takeshima H，et al．Expression of osteopontin in human glioma．Its correlation with the malignancy［J］．Lab Invest，1995，72(1):55-63．

7 Ue T，Yokozaki H，Kitadai Y，et al．Coexpression of osteopontin and CD44v9 in gastric cancer［J］．Int J Cancer，1998，79(2):127-132．

8 Casson AG，Wilson SM，McCart JA，et al．Ras mutation and expression of the ras regulated genes osteopontin and cathepsinL in human esophageal cancer［J］．Int J Cancer，1997，72(5):739-745．

9 Gillesp ie MT，Thomas RJ，Pu ZY，et al．Calcitonin recep tors，bone sialoprotein and osteopontin are expressed in primary breast cancers［J］．Int J Cancer，1997，73(6):812-815．

10 Bauer AK，Fostel J，Degraff LMet al．Transcriptomic analysis of pathways regulated by toll-like receptor 4 in a murine model of chronic pulmonary inflammation and carcinogenesis［J］．Mol Cancer，2009，19(8):107．

11 Chuang CY，Chang H，Lin P，et al．Up-regulation of osteopontin expression by aryl hydrocarbon receptor via both ligand-dependent and ligand-independent pathways in lung cancer［J］．Gene，2012，492(1):262-299．

12 Psallidas I，Stathopoulos GT，Maniatis NA，et al．Secreted phosphoprotein －1 directly provokes vascular leakage to foster malignant pleural effusion［J］．Oncogene，2012(in press)．

13 Chang SH，Minai-Tehrani A，Shin JY，et al．Beclin1-induced autophagy abrogates radioresistance of lung cancer cells by suppressing osteopontin［J］．J Radiat Res，2012(in press)．

14 Scatena M，Almeida M，Chaisson ML，et al．NF-kappaB mediates alphavbeta3 integrin-induced endothelial cell survival［J］．J Cell Biol，1998，141(4):1083-1093．

15 Cui R，Takahashi F，Ohashi R，et al．Osteopontin is involved in the formation of malignant pleural effusion in lung cancer［J］．Lung Cancer，2009，63(3):368-374．

16 Aggarwal BB，Shishodia S，Sandur SK，et al．Inflammation and cancer:how hot is the link? ［J］．Biochem Pharmacol，2006，72(11):1605-1621．

17 Pollard JW．Tumour-educated macrophages promote tumour progression and metastasis［J］．Nat Rev Cancer，2004，4(1):71-78．

18 Condeelis J，Pollard JW．Macrophages:obligate partners for tumor cell migration，invasion，and metastasis［J］．Cell，2006，124(2):263-266．

19 Valastyan S，Weinberg RA．Tumor metastasis:molecular insights and evolving paradigms［J］．Cell，2011，147(2):275-292．

20 Hu Z，Lin D，et al．Overexpression of osteopontin is associated with more aggressive phenotypes in human non-small cell lung cancer［J］．Cancer Res，2005，11(13):4646-4652．

21 Shojaei F，Scott N，Kang K，et al．Osteopontin induces growth of metastatic tumors in a preclinical model of non-small lung cancer［J］．J Exp Clin Cancer Res，2012，31:26．