热休克蛋白70及其疫苗与胃癌的相关性研究

高晓霞，冯义朝

(延安大学附属医院，陕西 延安 716000)

热休克蛋白(heat shock protein，HSPs)又称应激蛋白(stress protein，SP)，广泛存在于细胞核、细胞质、内质网、线粒体和叶绿体细胞中，是一类高度保守的蛋白质。当细胞在受到一些应激原如高热、感染、缺血、缺氧及化学物质等刺激时，会激活HSP基因，高效合成热休克蛋白，发挥细胞保护功能。应激时HSPs在细胞内的出现标志着细胞自身保护机理的启动。近年来很多研究表明，HSPs与肿瘤的生物学行为及其预后有着密切的关系[1-2]。本文重点对热休克蛋白70及其疫苗在胃癌中的意义及进展进行综述。

1 HSP70的分类和结构

1.1 HSP70的分类 Ritossa[3]1962年在果蝇中首次发现：在热刺激的诱导下，果蝇唾液腺染色体出现3个膨突，说明这一区带转录加强，这一现象被称为“热休克反应(HSR)”。HSP70是热休克蛋白家族中的重要成员，其分子量比较大，约为72 000～80 000。HSP家族大致可以分为4种类型：①HSP70(热应激同源蛋白70，heat shock cognate 70)，也称为HSP73，属于结构型HSP70，几乎在所有的细胞内都可表达，而且受热刺激的诱导，其在细胞的分化和发育中起着重要的作用；②HSC70，也称为HSP72，属于诱导型HSP70，一般在正常细胞中不表达或表达量很少，但是在应激原如炎症、肿瘤的作用下，可以诱导它的表达，从而发挥保护细胞的功能；③GRP78(葡萄糖调节蛋白78，glucose-regulated protein 78)，存在于内质网腔内；④GRP75(葡萄糖调节蛋白75，glucose-regulated protein 75)，主要位于线粒体内。

1.2 HSP70的结构 HSP70在结构上具有3个结构域：近N端为ATP酶活性结合区，可以结合ATP并且具有ATP酶活性，分子量约为45 000，N端包括两个球形亚功能域Ⅰ和Ⅱ；紧接着的部位是多肽或特殊蛋白的结合部位，分子量约为15 000；近C端的氨基酸序列，分子量约为10 000，其结构和功能尚不明确，可能和某些特定的蛋白底物的作用有关系。HSP70发挥分子伴侣的作用，主要取决于其ATP结构域。

2 HSP70在胃癌中的表达及作用

2.1 HSP70在胃癌中的表达 目前许多研究表明，HSP70在许多肿瘤组织中都有表达。在胃癌中，HSP70也有表达。李春梅等[4]研究表明，随着前胃黏膜细胞形态的改变，HSP70的表达呈升高趋势，并且与对照组相比较有显著性差异。肖立新等[5]对胃癌病例的研究也表明，胃癌组织中HSP70的表达与病理组织学的分级及远处转移呈正相关，但与淋巴转移情况没有明显的相关性，说明HSP70还可作为判断胃癌恶性程度及预后的指标。吴永梅等[6]研究发现，HSP70随着胃黏膜从腺体萎缩，中重度不典型增生到组织癌变的过程呈递增形式表达，与TMN分期呈正相关表达。这表明HSP70在胃癌的发生发展中起重要作用。陈兰英等[7]对癌组织中HSP70基因表达研究表明，癌组织中HSP70基因转录大大增强。

2.2 HSP70在肿瘤中的生物学作用

2.2.1 分子伴侣作用 分子伴侣通过减少错误的蛋白质折叠途径来给处于折叠中间肽的多肽链提供了最多的正确折叠机会。HSP70主要通过以下途径发挥伴侣功能的作用：①通过ATP依赖的方式结合未折叠多肽链的疏水区，从而稳定蛋白质的未折叠状态，使蛋白质向着正确的折叠方向进行；②可以解聚或降解错误折叠蛋白质，减少不溶性蛋白质的聚集；③通过与一些细胞中的蛋白质前体相结合，维持蛋白质的伸展状态，完成细胞内跨膜转移，进入到不同的区域发挥作用。此外，细胞内有很多蛋白质可以与HSP70暂时性结合，以保证其适宜的结构状态。

2.2.2 协同免疫功能 研究表明[8]，HSP70通过识别清除受损细胞表面的毒性细胞，发挥其免疫作用和抑制炎症作用。HSP70可以与抗原和ATP结合，加工和呈递抗原，抗原与细胞内主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex, MHC)分子形成复合物，该复合物可以特异性地识别T细胞，激活免疫应答反应；HSP70又可抑制IL-1、肿瘤坏死因子(TNF)-α等炎症介质的表达；它还能与肿瘤多肽特异性结合热休克蛋白-肽复合物(HSP-Pe)，通过与抗原呈递细胞(antigen-presentingeell，APe)的表面受体结合，激活机体特异和非特异免疫反应。

2.2.3 抗细胞凋亡的作用 HSP70主要调节肿瘤细胞周期及凋亡[9]。HSP70通过线粒体途径、死亡受体途径、DNA降解途径影响细胞凋亡[10]。①线粒体途径。HSP70通过降低线粒体外膜的透性，使线粒体释放cytc减少，抑制凋亡活化因子自身多聚化，阻滞procaspase-9与凋亡活化因子多聚物的结合，使凋亡小体不能形成，下游的caspase-3不能被激活。②死亡受体途径。应激因子可以激活应激酶JNK，启动特定程序引发细胞凋亡。HSP对JNK激活的抑制作用是其抗凋亡的重要机理之一。③抑制凋亡激活基因P53、Bax的表达。HSP70可能通过抑制P53C从而防止P53介导的Bax基因的转录激活。

3 HSP70疫苗在胃癌中的优势

3.1 HSP70疫苗的研究基础

3.1.1 HSP70在特异性抗肿瘤免疫中的作用 HSP70可以通过识别呈递抗原细胞表面的特异性受体并结合成抗原肽，抗原肽与细胞内MHC-1类分子形成复合物，通过呈递抗原细胞的呈递作用，激活细胞毒性T淋巴细胞，引起特异性抗肿瘤免疫应答。相比较单独的肿瘤多肽，HSP70多肽复合物可通过交叉呈递途径激活更强烈的T淋巴细胞反应[11]。

3.1.2 HSP70在非特异性抗肿瘤免疫中的作用 HSP70在非特异性抗肿瘤免疫中通过多种途径发挥作用。①诱导树突状细胞(DC)成熟：树突状细胞是体内最强大的呈递抗原细胞，但是只有成熟的DC才能激活细胞毒性T淋巴细胞反应。HSP70可以与DC表面的受体CD91结合，诱导DC成熟，产生CTL免疫应答[12]。②增强自然杀伤细胞(NK)和r&T细胞的抗肿瘤作用：HSP70能活化NK细胞，诱导其迁移活化，提高NK细胞对肿瘤细胞的杀伤活性；r&T细胞是机体抵御外界伤害的第一道防线，主要存在于黏膜、上皮组织及外周血中，HSP72能诱导r&T细胞的增殖，作为一种免疫佐剂辅助加强r&T细胞的抗肿瘤作用。③激活补体系统：Prohaszka等[13]的研究发现，HSP70可以不依赖抗体直接激活补体，而HSP60需要与特异性抗体形成复合物激活补体，HSP90不可以激活补体。HSP70通过激活补体途径发挥其免疫调节作用，产生对肿瘤细胞的溶细胞作用。

3.2 HSP70疫苗作为胃癌疫苗的优势 HSP70疫苗作为胃癌疫苗有以下优势：首先，只有从肿瘤组织中制备的HSP70可以诱导抗肿瘤免疫反应，HSP70本身作为抗原肽的载体，自身就充当了免疫佐剂，无须其他佐剂。其次，HSP70多肽复合物包含了全部肿瘤抗原成分，可激活多种细胞毒性T淋巴细胞反应，更有效地杀伤一种肿瘤内的所有肿瘤细胞，可以防止“肿瘤逃逸”。再次，HSP70在同种属内具有高度的保守性，HSP70多肽复合物可激发宿主产生非MHC-1限制性抗肿瘤免疫保护效应，解决了主要组织相容复合体限制的问题[14]。此外，体内外制备HSP70肿瘤疫苗的技术已经成熟，为其应用提供了可能性[15]。

3.3 HSP70肿瘤疫苗的主要类型

3.3.2 HSP70或其片段作为其他蛋白或多肽类疫苗的佐剂 Li等[18]的实验发现，较单独的汉坦病毒核衣壳蛋白(nucleocapsid protein，NP)疫苗，HSP70-NP融合蛋白疫苗能诱导产生更高滴度的NP特异性的抗体，发挥高效的CTL反应。Yamaoka等[19]研究表明，将多组氨酸(pHis)、HSP70和卵清蛋白的MHC-1抗原表位(peptide，pep)的基因串联构建抗肿瘤DNA疫苗，可针对特异性抗原的T细胞产生应答，发挥显著的抗肿瘤保护效应。

3.3.3 直接从肿瘤细胞中纯化构建HSP70疫苗 Chen等[20]通过ConA-sepharose亲和层析、ADP-agarose亲和层析以及DEAE阴离子交换层析，从小鼠肝癌细胞中提取纯化HSP70-肿瘤抗原肽用于DNA疫苗，用此免疫小鼠从而使小鼠获得保护性免疫。Gong等[21]的实验发现，相比于单纯从肿瘤中提取的HSP70抗原肽复合物，从树突状细胞和肿瘤细胞共孵育后的混合细胞中提取纯化HSP70抗原肽复合物具有更强的诱导DCs成熟的能力，进而提高T淋巴细胞干扰素γ的表达及其杀伤能力。

4 结 语

HSP70在抗肿瘤免疫中发挥着重要的作用，由于其保守性及在消化道肿瘤中表达的丰富性，研究其抗肿瘤免疫机理和制备疫苗有着现实意义。但是，HSP70的具体抗肿瘤免疫机理还未阐明，HSP70肿瘤疫苗的临床应用也并不多，其在临床治疗中的剂量、途径、疗程等以及如何选择、制备HSP70疫苗等问题，还需要长期的探索。但是，HSP70疫苗作为一种新型的抗肿瘤疫苗，为肿瘤的免疫治疗提供一个新的思路和途径。

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