锌α2-糖蛋白与肿瘤研究进展*

宋 琦 王学春

(泰山医学院基础医学院，山东 泰安 271000)

锌α2-糖蛋白(Zinc-α2-glycoprotein , AZGP1)是一种分布于多种体液中且功能复杂的蛋白质，因此成为多种学科的研究热点。早在1961年Burgi W等就对正常人血浆中的AZGP1进行了分离提纯，并对其化学结构及化学特性进行研究[1]。AZGP1是一种41 kDa的分泌性糖蛋白，因能够被锌离子沉淀而得名，并存在于多种体液中[2]。AZGP1与MHCI类分子的序列及结构高度相似，其晶体结构包含一个非极性槽，该槽的结构虽与MHC I 类分子的肽结合槽非常相似但又具独特性[3]，这就提示AZGP1的功能已经偏离了MHC I类分子的功能，或许能够与不同的肽、抗原和配体结合[4]。AZGP1能够刺激小鼠附睾脂肪细胞的脂解作用，消耗脂肪组织中的脂肪酸，因此被称为脂肪动员因子[5]。AZGP1在肿瘤恶病质中高表达，它的特点即为大量消耗人体内的脂肪。AZGP1与肿瘤的研究最初是在前列腺癌及乳腺癌中进行的，研究发现，AZGP1是一个潜在的前列腺癌的生物标志物，可用于肿瘤的早期诊断[6]。另有研究发现，在乳腺肿瘤中，AZGP1水平与乳腺癌的组织学分级相关[7]。随后，AZGP1与各种常见肿瘤的研究陆续展开，故作一综述以总结其在肿瘤方向的研究进展。

1 AZGP1的表达与结构

1.1AZGP1的表达 AZGP1最初在人血清中发现并纯化。有研究发现，人精液中AZGP1的含量超过了血清中的含量，这就提示AZGP1可能在受精过程中起作用[8]。血清AZGP1是肝脏的基因表达产物，然而精液中的AZGP1来源于前列腺。随后人们在其它正常体液和肾脏提取物中均发现了AZGP1。由前列腺和肝脏的上皮细胞表达的AZGP1，分泌到多种体液中，如血清、精液、汗液、唾液、脑脊液和乳汁[9]。通过免疫组化分析，Mazoujian等研究了正常皮肤和41例良性汗腺瘤，发现AZGP1主要在顶浆分泌分化的肿瘤中表达[10]。然而它同时也在一些分泌腺分化的肿瘤中表达。通过蛋白组学分析和大量指纹印记分析，在人唾液中表达的异常蛋白是AZGP1和一些其他蛋白。近来，有报道称在人表皮和口腔上皮中存在AZGP1基因的表达。AZGP1同样由脂肪细胞产生，通过RT-PCR在小鼠白色脂肪组织和肩胛间棕色脂肪组织检测到AZGP1 mRNA的表达。AZGP1的浓度在肿瘤中升高明显。因此，它被认为可作为前列腺癌，乳腺癌，口腔鳞癌，表皮肿瘤等的良好生物标志物。

1.2AZGP1的蛋白结构 在AZGP1的cDNA序列确定后，Araki等运用生物化学的方法首次对AZGP1的多肽序列进行分析[3]。研究表明，来自不同体液的AZGP1有着同样的多肽序列，即使有差异，也是来源于翻译后水平。刚合成的AZGP1是一个由295个氨基酸组成的不成熟多肽链，随后切除其氨基端信号肽(含17个氨基酸)后，其转变为成熟的AZGP1，因此成熟AZGP1 的多态结构包含278个氨基酸残基，分子量为31889 Da。AZGP1折叠成三个结构域，分别为α1、α2和α3结构域，每个结构域的氨基酸残基数基本相同。AZGP1的α1和α2结构域在与MHC I类分子相应的区域也有二硫键，用以与抗原结合。从人血清中提纯的AZGP1的晶体结构证实，AZGP1有一个类似MHC的折叠，尽管AZGP1的槽与MHC的肽结合槽相似，但却无法解释该槽的电子密度，AZGP1的天然配体为不饱和脂肪酸。由催乳素诱导的人精液中的AZGP1与血清中的AZGP1在晶体结构上有着相同的折叠。

2 基因结构与调节

通过荧光原位杂交及染色体核型分析，AZGP1的基因位于染色体7q22.1上，包括4个外显子和3个内含子[11]。第一外显子(exon 1)的区域是从帽子位点到第6氨基酸(Gly)，第二外显子(exon 2)的区域是从第6到第93氨基酸(Gly)，第三外显子(exon 3)区域是从第93到第185氨基酸(Asp)，第4外显子(exon 4)区域是从第185氨基酸到mRNA的末端。exon 4同时包含完整的3’-非翻译区，可能代表了基因的多腺苷酸化信号[11]。血清AZGP1与前列腺来源的AZGP1表现了完全的核苷酸序列同源性[12]。AZGP1的基因序列包括一个开放的阅读框，编码一个18氨基酸的长疏水信号肽和成熟蛋白的278个残基。通过将由核苷酸序列推论出的氨基酸序列与通过化学手段从血清中分离的蛋白序列比较发现，两者存在一些细微的差别[3]。

AZGP1基因的表达主要由雄激素类和孕激素类调节[13]。糖皮质激素也对脂肪组织中AZGP1的高表达起作用[14]。另外，地塞米松的脂解作用在抗AZGP1抗体的存在下减弱提示，脂解作用的诱导通过AZGP1的表达而增强。这就进一步证明AZGP1的表达是通过β3-肾上腺素受体在AZGP1基因上的存在来介导的[13]。

3 AZGP1与肿瘤

尽管AZGP1在肿瘤增殖中是如何发挥作用的机制仍不明确，大量数据表明AZGP1的表达与肿瘤分级有关。因此，AZGP1被认为是不同类型肿瘤的潜在生物标志物，与肿瘤密切相关。

3.1AZGP1与前列腺肿瘤 AZGP1由前列腺上皮细胞自身合成，并分泌到精液中，其占精液总蛋白的30%[15]。AZGP1在前列腺组织及前列腺分泌物中的高浓度表达，与前列腺的生理学及病理生理学行为相关[6]。Hale等研究AZGP1在前列腺肿瘤中的表达发现，73%的前列腺癌分泌AZGP1[16]。通过二维凝胶电泳和质谱分析，我们发现与正常样本相比，在前列腺癌患者精浆中的AZGP1的表达是增高的[17]。分析发现大多数考察的前列腺癌细胞能够与抗AZGP1抗体起反应，高级别的肿瘤比中级别的肿瘤表达AZGP1少[16]。近来，Lapointe等运用包含26000个基因的cDNA微阵列研究前列腺癌基因的表达，样本包括62例原发前列腺肿瘤、41例正常前列腺样本以及9例淋巴结转移癌[18]。他们提出前列腺肿瘤能够根据它们的基因表达类型分类，这些肿瘤类型或许能够提供一个改善预后和治疗分层的基准。而AZGP1正是一个在前列腺癌样本中差异表达的基因。此外，他们对一组232例肿瘤样本运用免疫组化评估AZGP1的表达，发现AZGP1的强着色与低复发相关。AZGP1在前列腺癌中的表达与其他前列腺相关蛋白相似，如前列腺特异性抗原和前列腺酸性磷酸酶，而两者的表达均在前列腺肿瘤中显著降低[19]。此外，免疫组化结果证实，恶性转移后AZGP1在前列腺组织中的表达部分损失。Hull等对1000例前列腺癌患者进行了临床与病理的多元分析[20]，他们发现术前PSA水平、活检标本的Gleason分级及临床分期是前列腺癌的独立预后因素，前列腺切除术后的独立危险因子是五个独立的变量：前列腺切除术样本的Gleason分级、囊外扩散、精囊累及情况、淋巴转移及手术切缘情况。Gillian O’Hurley等对199例Gleason评分为5到10分不等的前列腺癌样本进行免疫组化分析[21]，结果发现AZGP1的表达与Gleason分级呈负相关。John Mills等指出，AZGP1的表达与Gleason分级的关系可作为评估临床疗效的指标[22]。AZGP1作为前列腺癌发展中的生物标志物的设想运用半自动显微镜系统在前列腺癌样本大范围的表达来进行验证。AZGP1表达已经用来预测临床复发和肿瘤转移进程。此外，仍有人提出，AZGP1可作为前列腺癌的早期诊断[23]、骨转移[24]的生物标志物。然而近来，Petra Massoner等[25]指出，AZGP1不能有效的作为前列腺癌的生物标志物并应用于临床，其表达只能说明样本组织为ERG+的前列腺肿瘤。

3.2AZGP1与乳腺肿瘤 AZGP1同样被认为是乳腺癌的潜在标志物，与正常和良性乳腺组织相比，其在乳腺癌组织中高表达，AZGP1同时也是一个女性早期乳腺癌的预后因素[9]。晚期乳腺癌患者血清中的AZGP1水平较早期患者高。一个来自不同疾病的女性患者乳腺组织的比较分析表明，在良性乳腺疾病中AZGP1基因表达增强，而在乳腺癌组织中基因的表达是变化的[7]。Sanchez等对大量的在乳腺癌细胞系中表达的蛋白进行研究发现，与中分化和低分化的肿瘤相比，AZGP1在高分化的肿瘤中AZGP1有更高的表达水平[26]。这就提示我们可以认为AZGP1是乳腺癌分化程度的生物学标志物[7]。Toshima Z.Parris等发现，AZGP1是乳腺癌发生发展的关键基因，或许其能成为乳腺癌的新药物开发的治疗靶点[27]。大量研究表明，AZGP1是一个可靠的乳腺癌上皮组织中顶浆分泌细胞的免疫组化标志物[7,13]。AZGP1在顶浆分泌及分泌腺分化的肿瘤中表达占优势[28]。Helene Tuft Stavnes等发现，与卵巢肿瘤相比，乳腺癌中AZGP1的mRNA过表达，与乳腺癌积液相比，AZGP1的mRNA在原发性乳腺癌中过表达[29]。

3.3AZGP1与其他常见肿瘤 AZGP1在其他常见肿瘤上的研究也非常广泛。Irmak等通过实验发现了两种蛋白血清黏蛋白和人AZGP1，与正常志愿者尿样相比，两者在膀胱癌患者尿样中表达上升[30]。AZGP1或许与表浅膀胱癌的发展相关，能够将其转变成侵袭性肿瘤。将口腔鳞状上皮细胞癌的AZGP1基因表达与癌旁正常组织进行对比发现，AZGP1水平在对照组比肿瘤组高，高分化肿瘤比低分化肿瘤高。通过这些发现我们得出，AZGP1也可以作为口腔上皮成熟的标志物。Abdul-Rahman等[31]第一次发现AZGP1存在于妇科肿瘤中。与正常对照血清相比，AZGP1在宫颈鳞癌和宫颈腺癌患者血清中高表达。F Haugen等发现，胰腺导管腺癌患者的腹内脂肪组织及皮下脂肪组织中均存在增高的AZGP1的mRNA水平[32]。B Kong等指出，AZGP1通过抑制TGF-β-介导的ERK信号通路诱导间质细胞-上皮细胞转化(MET)，是胰腺癌的肿瘤抑制子[33]。结直肠癌、肺癌、胃癌、多发性骨髓瘤、食管鳞癌的预后标志物和治疗靶点。AZGP1 不仅是前列腺癌和乳腺癌的生物标志物，同时是大多数常见肿瘤及其他一些疾病的标志物。

4 AZGP1与肿瘤恶病质

由人类白色脂肪组织释放的AZGP1对循环中的AZGP1含量无影响，无论在癌症还是在非恶性状态下，白色脂肪组织分泌的AZGP1并不是与脂肪重量有关而是与营养状况相关。因此，脂肪组织来源的AZGP1是一个主要由代谢状态激动的局部因子[34]。AZGP1由脂肪组织的表达和释放在体重减轻的癌症患者中是上调的，血清AZGP1已被证实是胰腺癌相关恶病质的生物标志物，这提示AZGP1也许能够系统局部的刺激脂肪代谢。

研究已证实，AZGP1在肿瘤恶病质中高表达[5, 14]。Russell等使用冻结/解冻的方法以研究AZGP1在体内的脂解作用[35]。AZGP1二级结构的转变是由于冻结/解冻转变了AZGP1的构造，这对其与β3-肾上腺素受体的相互作用是很重要的，或许β3-肾上腺素受体需要AZGP1来完成生物学活动。AZGP1与LMF的高度的序列同源性进一步表明AZGP1在脂肪动员中潜在的作用。尽管AZGP1和LMF间存在一些细小的化学差异，AZGP1的生物学行为与LMF却非常相似，同时药理学及生物化学证据表明两种分子在体外均是通过一个cAMP-介导的系统通过与β3-肾上腺素受体的相互作用诱导脂解作用。客观上讲，恶病质在疾病的进程中表现为过度的体重减低，经常伴有不成比例的肌肉损耗。Bing等研究[36]显示，AZGP1是由白色和棕色脂肪组织生产的，它们的mRNA和蛋白水平在肿瘤恶病质小鼠的脂肪组织中是显著提高的。此外，他们提示AZGP1可能是局部脂质代谢调节中的一种独特的蛋白因子，尤其在肿瘤恶病质脂肪组织的绝对降低中起重要作用。AZGP1诱导解偶联蛋白表达的能力已经得到证实，研究发现AZGP1直接影响解偶联蛋白的表达，其在肿瘤恶病质的脂质利用中起着重要的作用。Rolli等利用一种AZGP1-缺失小鼠来阐述AZGP1的病理生理学[37]。他们使用标准的基因靶向技术融化了小鼠基因组中两种类型的AZGP1，发现AZGP1缺失小鼠与野生型相比体重偏重。这就是说，AZGP1过表达应该能够导致体重降低，最终导致恶病质。AZGP1在肿瘤恶病质中的表达与其在尿中的浓度有直接的相关，因此，同样把AZGP1认为是肿瘤恶病质的生物标志物。同时，AZGP1在脂肪组织中功能的阐述或许能够使其成为肿瘤恶病质的新的治疗靶点。

5 总结与展望

AZGP1在前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌等肿瘤中的表达与癌旁组织相比是增高的，其表达与肿瘤的分级、预后有关。AZGP1对肿瘤的诊断、治疗、复发、转移等方面的作用是显而易见的。但是真正能够将其作为生物标志物在临床很好的应用，需要对AZGP1的表达通过大样本的分析进行量化。AZGP1的过表达与肿瘤恶病质相关，因此同样把其作为肿瘤恶病质的生物标志物。AZGP1与肿瘤的关系已成为目前研究的热点。相信在不远的将来，AZGP1在肿瘤及肿瘤恶病质发生发展中的作用机制将会得以阐释，以服务于肿瘤的预防、诊断与治疗。

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