GD3 synthase与肝癌的研究进展

余勇，张玉胜

(广东医学院，广东湛江523808)

GD3 synthase与肝癌的研究进展

余勇，张玉胜

(广东医学院，广东湛江523808)

GD3是含唾液酸的神经节糖脂分子，与细胞的多种功能密切相关，在这个过程中包含了细胞凋亡与增殖、细胞分化、信号传导和细胞迁徙等一系列生物行为。本文主要综述了GD3的分子结构，生物学作用，尤其是在肝癌的发生与发展过程的作用及临床研究成果。

GD3；肝癌；NF-KB

脂质和糖脂类介质是细胞凋亡过程中重要的信号分子。神经节苷脂类是唾液酸糖苷神经鞘脂类的一个家族，是脊椎动物细胞质膜外叶的组成部分，在生物多样性的进程中有着不可或缺的作用，如细胞间的相互作用、粘附、细胞分化、生长调控、受体的功能等等[1-2]。在肿瘤的形成和进展中也是很重要的[3]，在神经外胚叶性肿瘤细胞、黑色素瘤细胞、成神经瘤细胞中都有表达[4-6]。GD3是属于神经节苷脂类，即唾液酸糖苷神经鞘脂类，又称α-2,8-唾液酸基转移酶。其是B族神经苷脂类合成的关键酶，表达是在细胞内ST8Sia I基因水平调节的[7]。GD3不仅是重要的肿瘤标记物，也是肿瘤靶向治疗的一个靶点。尽管GD3未定义为癌基因，但是GD3蛋白的表达量增高在多种组织起源的肿瘤中都有报道。近年来发现GD3与肝癌关系密切，其与肝癌关系是促进还是抑制颇具争议。GD3与肿瘤关系的报道较少，其与肝癌的进展及预后的关系已经吸引了学术界的眼球。

1 GD3的结构和生物学功能

GD3是一种含唾液酸的神经鞘糖脂。神经节苷脂(Ganglioside，Gg)按唾液酸的残疾数目有GM、GD、GT、GQ和GP五个家族。Gg是两性分子，既有脂溶性又有水溶性，分子量在1～3 kD。在水溶液里，由许多Gg分子组成球形聚合体，其糖链部分朝外，烃链部分朝内，每个聚合体的分子量约为300 kD。其是脊椎动物细胞质膜外叶的组成部分，在大脑灰质中含量最高，此外高尔基体、内质网和溶酶体中也含有。Gg有两个基本功能：(1)介导细胞—细胞，细胞—微生物以及细胞与基质间的相互作用。(2)调控细胞质膜中蛋白质的功能，如生长因子受体、离子通道等的功能。外源性的Gg可以通过与细胞表面的Gg结合蛋白结合，来改变与Gg相连的激酶活性从而增高或减低细胞生长速率[8]。而且Gg可以作为细胞的特定标志而被识别，对细胞的粘附也起着重要的作用。粘附分子ELAM-1在急性炎症时可以介导白细胞对内皮细胞的粘附。在这一过程中Gg的唾液酸残基是必需的，ELAM-1只有识别细胞上的Gg唾液酸残基才能发挥其粘附作用。

众所周知，线粒体、内质网、高尔基复合体等亚细胞器参与了细胞程序性凋亡，近年的研究揭示了FAS相关蛋白介导的细胞凋亡是通过改变线粒体等细胞器的膜通透性，从而引起线粒体功能紊乱，而这些是通过调节Caspases来实现的。脂筏是由鞘脂类组成，包括神经节苷脂、神经鞘磷脂、胆固醇和信号蛋白，这就提示它们参与了介导线粒体的功能紊乱并且参与了细胞的重塑，引起细胞程序性凋亡[9]。目前国内外对细胞程序性凋亡的研究主要在通过介导CD95/Fas的T细胞性凋亡。氧自由基、p53及Bax等产物的增加激活T细胞，Sa等[10]研究阐述了GD3调解活性T细胞介导的细胞凋亡。改变线粒体通透性，刺激细胞色素C释放以及激活Caspase-9都与GD3有关联。有文献报道称GD3能够介导细胞增殖和分化等生物行为，通过改变细胞水平GD3的定位及结构来影响细胞的生物学行为[11]。在线粒体内，细胞凋亡前体蛋白间的相互作用激活了凋亡途径，GD3作为一种新出现的细胞凋亡脂质充当介质，在线粒体内负责凋亡信号的发出，García-Ruiz等[12]用激光扫描共焦显微镜及免疫电子技术证明了在鼠肝细胞中TNF-α能将GD3转移至线粒体内，GD3通过唾液酸糖蛋白受体共区域化在肝细胞的高尔基复合体和质膜中有明显的定位。

2 GD3与肿瘤的关系

神经节苷脂类的研究在国内主要局限于神经系统，在神经传递和神经受体功能方面其重要作用，对体外培养的神经细胞有营养和促进作用，有研究指出神经节苷脂类能减轻实验动物神经损伤和缺血后发生的脑水肿，并加速神经功能的回复。神经节普脂广泛分布于神经系统，其浓度及组成因脑、脊柱、末梢神经等部位及细胞种类之不同而异。从动物发育中的中枢神经系统神经节普脂变化的研究中，作为分化抗原标志的神经节普脂已被重视起来。乳糖系神经节苷脂中的唾液酸—Le(CA-19-9)的单克隆抗体(N-19-9)在结肠癌，胰腺癌，胃癌的患者血清中均出现，诊断价值较高。另一种叫做SSEA-3(Stage-Specific embryonic antigen)的神经节苷脂已经在畸胎瘤中发现。GD3作为一种小分子神经节苷脂，在一些病理学条件下都有过表达，比如癌症及神经性紊乱。GD3在人类肿瘤，如黑色素瘤、脑癌、前列腺癌、乳腺癌、白血病、肝癌中都有表达，其在这些组织中的表达呈现的作用不尽相同。目前国内外报道最多的就是GD3在黑色素瘤细胞中的表达，Kang等[13]阐述了GD3在人黑色素瘤细胞中的过表达，并证实了GD3基因表达的启动区，而且通过实验提示了NF-KB在黑色素瘤细胞中表达GD3的基因转录激活方面有很重要的作用。且Kwon等[14]研究表明雷公藤内酯能够下调GD3在黑色素瘤细胞中的表达。

目前对GD3的研究主要是在神经损伤方面，有关GD3在肿瘤发生过程中的作用相关报道较少。Fabbri等[15]发现用蒽环类药物作用的前列腺癌细胞中有GD3的表达，并进一步证明了GD3发挥抗癌的作用是通过高尔基体而发挥作用的。2009年Cazet等[16]发现在乳腺癌中有GD3的过表达，在浸润性导管癌中大约50%有过表达，并通过GD3、GD2、GT3的对照研究指出GD3可能与癌细胞的恶性程度有关，但是其与乳腺癌的进展关系不大。2008年Mandal等[17]发现在早期急性淋巴细胞白血病中GD3的表达水平较高。

3 GD3与肝癌的关系

GD3作为一种肿瘤标记物，近年来国内外学者对GD3在肝癌组织中的表达进行了一些研究。研究中有实验结果提示GD3在肝癌细胞中的表达要高于癌旁组织和正常肝癌组织，有的则持相反论断，但有一点是肯定的，那就是GD3与肝癌有着密切的联系。2002年Paris等[18]对GD3在肝癌中的作用做了一些研究，研究证明GD3能够通过阻断核因子KB (NF-KB)途径进而达到肝癌治疗的目的，但是在组织表达方面却存在不确定性。国内的一些学者研究阐述了GD3在肝癌组织中的过表达，并提出了GD3的过表达可能与GD3合成酶活性增高有关，还与其水解酶唾液酸酶活性的降低有关[19]。GD3是细胞凋亡的影响因子，有报道称CD95和N-脂酰鞘氨醇诱导的肝细胞凋亡，这些细胞中的GD3有过表达[20]。有报道指出了GD3与肝癌发生与发展的关系，2007年Chu等[21]的研究指出肝细胞生长因子是重要的细胞因子，能引起多种癌细胞的转移和侵袭，且能导致血管再生。人神经胶质瘤细胞中的GD3能刺激人类生长因子(HGF)的分泌，这种作用与转移性生长因子(TGF)-β相似。这说明GD3可能是一种间接的血管生成因子。

Mesarić等[22]阐述了GD3的激活与肝癌有关联，并通过动物实验证明了在小鼠的肝细胞中GD3的激活有赖于性激素，但是目前临床报道较少。但是也有些文献指出活性氧介导的GD3能够抑制细胞外信号调节激酶和基质金属蛋白酶(MMP-9)的分泌，实验进一步证实了GD3改变血管平滑肌细胞(VSMC)的表型的过程中氧自由基起着重要的作用[23]，这就说明GD3能够影响细胞间的粘附作用，减少肿瘤血管的生成。如图1所示，GD3生物作用发挥与NF-KB/cScr通道有关[24]。组织缺氧诱导分泌低氧诱导因子1(HIF-1)和NF-KB的激活在癌症发生和进展，血管发生及肿瘤侵袭方面都有影响[24]。缺氧为环境能诱导细胞凋亡，这可能与GD3诱导HIF-1表达上调有关。这些研究说明了GD3在肝癌的发生发展中有抑制作用。

图1 GD3生物作用途径

4 GD3与肝癌浸润与转移

浸润与远处转移是肿瘤细胞重要的生物学特征之一，肝癌患者的死亡大多与之有关。临床上大多数肿瘤患者不是死于原发灶，而是死于不同程度的肿瘤转移。在一个肿瘤细胞群体中，细胞不完全相同，其生物学特性有不完全相同，这就是所谓的异质性。据此认为癌的转移并不是所有的癌细胞具有的特性，而是肿瘤细胞群体中一些具有转移能力的癌细胞所致。其转移过程包含一系列连续的步骤，引起转移性生长的瘤细胞，首先必须离开原发瘤并侵入周围组织，及瘤细胞的粘附性降低而活动性增高，最后这些细胞进入血液或淋巴系统，并由此播散全身。GD3与VSMC的关系暗示了GD3在肿瘤侵润方面有一定的抑制作用。但是此类报道并不多，因此GD3在肝癌组织中的表达规律及其在肝癌发生过程中的作用有待进一步的研究证实。

5 小结

GD3在许多细胞生物行为包括细胞分化，细胞凋亡和信号传导中都起重要作用。在一些肿瘤细胞中GD3有很重要的临床作用。在黑色素瘤中，GD3的过表达可以作为独立诊断标准。但是GD3在肝癌中的作用并不是很清晰，有待深入研究。

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Advances in the research of GD3 synthase and hepatic carcinoma.

YU Yong.Guangdong Medical College, Zhanjiang 523808,Guangdong,CHINA

The α 2,8-sialyl-transferase,called GD3 synthase,sialic acid-containing glycosphingolipids,has been historically considered to be involved in the proliferation,differentiation,signal transduction and migration of biological behavior in vertebrates.This review summarizes the molecular structure and biological function of GD3 synthase,especially its function in the genesis and progress of hepatic carcinoma.

GD3 synthase;Hepatic carcinoma;NF-KB

R735.7

A

1003—6350（2012）02—122—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2012.02.055

2011-08-04)

余勇（1985—），男，湖北省黄冈市人，在读硕士。