刘增辉,杨 柳(综述),顾志恺※(审校)
(1.南通大学医学院,江苏 南通 226001; 2.南通大学附属医院神经外科,江苏 南通 226001)
人脑细胞胶质瘤(胶质瘤)占颅内肿瘤的40%~50%[1],是成人神经系统最常见的恶性肿瘤。胶质瘤细胞的侵袭性和转移是一个复杂、多系统、多介质、多步骤共同参与介导的过程[2],与多种因素的协同作用有关。目前胶质瘤常见的治疗方法有放疗、化疗、手术治疗,但效果都十分有限[3]。随着分子生物学技术的发展,寻找胶质瘤细胞高度特异性的治疗靶点已经成为近年的研究新方向。血管生成素、血管内皮生长因子、生长转化因子β、肿瘤坏死因子α、碱性成纤维细胞生长因子、单核细胞趋化蛋白1等越来越多的细胞因子开始应用于胶质瘤的免疫基因治疗。而热激蛋白60(heat shock protein 60,HSP60),CXC趋化因子受体2(CXC chemokine receptor 2,CXCR2)作为两种细胞因子在肿瘤免疫基因治疗中的作用与研究,近年来也逐渐得到了国内外学者的重视。
1.1结构 HSP又称分子伴侣,位于细胞质和线粒体的基质中,可作为危险信号来诱发机体的免疫应答,在新生蛋白的正确折叠、转运、定位及降解上起到重要作用。HSP基因位于2q33.1,基因序列从198553852~198567540,全长13.689 kbp,含12个外显子,HSP60基因5′端并含有启动子区,长度约为700 bp[2]。HSP具有多种亚型,如HSP60、HSP70和HSP90,提示其在漫长的生物进化过程中同时存在着遗传和变异。其中HSP60在肿瘤细胞的增殖和转移中起着尤为重要的作用。
1.2作用 HPS可作为免疫抗原激活先天免疫系统,被认为是细菌或寄生物侵染过程中的一种优势抗原。作为分子伴侣蛋白,HSP60具有抗凋亡和促凋亡双向作用,即不仅能够维护抗凋亡因子的正常构象和功能、抑制促凋亡因子激活,还可以在某些条件下对促凋亡因子产生保护和协同作用。HSP还影响人口的老龄化,因为HSP60与免疫系统相互作用,有助于慢性炎症性疾病的启动与进展,如心血管和神经变性疾病、骨质疏松症、糖尿病、癌症等[4]。
1.3对胶质瘤细胞的免疫影响 免疫反应的主要功能是区分某一可能入侵机体正常生理功能的来自自体或者非自体的蛋白分子,通过中央与外周免疫耐受机制的调节,维持机体正常的稳态[5]。目前还不清楚HSP如何影响体液反应,然而HSP60已经被证明通过一条Toll样受体信号通路,与B细胞相互作用,刺激幼稚细胞,增加MHC2级的表达,从而保护细胞不发生凋亡[6]。以上过程往往引起释放,表明细胞外HSP60的B细胞上的影响可能引发免疫调节响应。因此,细胞外HSP对细胞的体液免疫反应在肿瘤环境的影响可能会涉及一个潜在的免疫和免疫反应之间的平衡。
1.4对胶质瘤细胞增殖和转移与侵袭性的作用 HSP60是一个经典的协助其他线粒体蛋白质正确折叠的分子伴侣。其在对抗细胞压力方面也起到细胞保护的作用,如潜在地抗细胞凋亡。通过直接或间接地影响HSP60的功能,如蛋白质积累、缺氧诱导因子1α聚集、HSP60相关的细胞增殖,在抗癌治疗中有效开发HSP60靶向药物治疗新途径[7]。研究表明,HSP60在胶质瘤中的表达与胶质瘤的病理分级呈正相关,即胶质瘤级别越高,HSP60表达水平越高[25]。
1.5临床意义 众所周知,HSP从各种细胞应激中保护细胞,因此目前HSP已经用于癌症和炎症性疾病的治疗。无论是外源性炎症还是内源性炎症,都可以由抗原呈递细胞的处理,HSP-衍生的表位,然后激活调节性T细胞和抑制炎症性疾病[8]。现已确立HSP的水平已经成为多种癌症治疗的必要过程,直接影响肿瘤的治疗目标[9]。HSP可以同时抑制细胞凋亡路径[10],从而在抗癌治疗中保护细胞[11]。
另外,HSP在基因治疗方面也始有研究与应用。例如,PS-341可以通过c-Jun氨基端激酶信号通路在人脑胶质瘤体外诱导细胞死亡。然而,抑制蛋白酶体的复杂的PS-341可诱导HSP,对细胞的压力,赋予潜在的保护。诱导HSP可能会削弱PS-341诱导的细胞死亡和抑制HSP可提高PS-341在神经胶质瘤细胞的细胞损伤。抑制HSP反应能够增强PS-341介导的神经胶质瘤细胞死亡[12]。
2.1结构与起源 趋化因子受体是细胞表面上特定的G蛋白免疫受体。属G蛋白偶联受体超家族成员,含1条长约350个氨基酸,具有7个富含疏水氨基酸的跨膜区结构的肽链糖蛋白。目前常见的趋化因子受体有CXCR1、CXCR4、CCR2和CX3CR1,其中CXCR2有许多不同的重要功能[13]。CXCR2基因组定位于染色体2q35,是由3个外显子和2个分别为3 kb、5.4 kb的内含子组成。其是由Murphy等[14]于1991年在HL-60细胞中首次克隆成功。CXCR2常表达于多种粒细胞(特别是中性粒细胞)中,但也表达于嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞核嗜碱性粒细胞中。
2.2作用 目前的研究表明,CXC趋化因子及其受体在多种恶性肿瘤的发生、发展中起重要作用,参与了多种恶性肿瘤的发生与转移[15]。研究显示,阻断CXCR2可以引起肿瘤组织的坏死,肿瘤相关的新血管生成以及肿瘤的转移均明显抑制[16]。我国研究者的研究发现,CXCR2在胃癌患者中呈高表达,其中分化程度越低,临床分期越高的患者呈进一步高表达,因此提出如进一步研究针对CXCR2的靶向治疗,可能进一步增加胃癌患者的预后[17]。国外学者指出,CXCR2拮抗作用能减轻组织的损伤和疾病的进展,如在辐射诱导肺泡炎、败血症、腹膜炎和关节炎等[18]。
CXCR2在调节中性粒细胞稳态中具有至关重要的作用[19],因为将小鼠的CXCR基因剔除时,小鼠的骨髓中会出现轻度中性白细胞增多和严重中性粒细胞增多[20]。最近的一项研究也表明,CXCR2是一种第二趋化因子轴,与CXCR4拮抗,相互作用调节骨髓中性粒细胞的释放[21],在一些炎症性疾病模型,阻止或消除CXCR2可以显著降低白细胞聚集,组织损伤和死亡率。基于CXCR2的生理重要性,选择性CXCR2的抑制剂已被开发,目前正在临床试验中进行测试。
2.3临床意义 CXCR2及其配体可以影响不同的疾病条件的许多过程。因此,控制CXCR2和相关CXCR2依赖的过程,可以成为强有力的作用机制。目前几种低分子质量的CXCR2拮抗剂已被开发出来,并在体外和体内模型中进行了不同的测试。第一个低分子量CXCR2拮抗剂是由White等[22]在1998年开发。该拮抗剂是一种选择性的非肽类CXCR2拮抗剂,抑制体外CXCL8和相关癌基因α依赖的中性粒细胞趋化性。另一种类型的CXCR2抑制剂是变构抑制剂,通过阻断受体的信号,从而阻止CXCR2功能,如可以通过减少中性粒细胞的聚集和血管的通透性来减轻急性肺损伤[23]。
近年来,研究人员围绕肿瘤血管形成进行了大量的试验研究,相继发现了血管内皮生长因子等一系列的肿瘤血管生成促进因子及相关受体,其中CXC趋化因子及受体更是近几年抗肿瘤相关研究的热点之一。研究表明,阻断CXCR2可以引起肿瘤组织的坏死,阻断CXCR2的小鼠模型,肿瘤相关的新血管生成以及肿瘤的转移均得到了明显的抑制[22]。有关抑制肿瘤血管形成的靶向治疗研究已经成为热点。
必须注意,阻断CXCR2虽有有益的一面,但也有有害的影响[3]。如在细菌或病毒感染后,抑制免疫反应是非常危险的。病原体无法完全消除,可导致病原体的传播和全身感染。因此,需要进行进一步的研究和临床试验,以进一步阐明阻断CXCR2的和(或)它的配体在不同的疾病条件下的确切影响。到目前为止,关于CXCR2抑制剂的研究已经在很多动物模型和临床试验中进行,并得到了可喜的结果[16]。
HSP60与CXCR2蛋白分子参与了胶质瘤发病、迁袭与转移多过程的免疫反应,在很多治疗中起重要作用。这两种蛋白分子在不同肿瘤、不同等级胶质瘤细胞中过表达,今后势必重点研究HSP60与CXCR2作为肿瘤标志物在胶质瘤免疫治疗中的应用,以提高胶质瘤的疗效。
HSP60是重要的分子伴侣兼应激蛋白,参与多种生理、病理过程,特别是对胶质瘤的发生、发展过程,一方面为肿瘤蛋白的空间构成提供一个稳定的外环境;再者通过免疫调节来促进胶质瘤的转移和侵袭。CXCR2主要以促进肿瘤血管形成和肿瘤转移的方式促进肿瘤的进展,而胶质瘤的发生、发展中涉及应激反应和炎性反应,并且颅内肿瘤复杂的血供,提示两分子可能存在的紧密联系,在胶质瘤的分子治疗方面有望带来新的突破。
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