热休克蛋白70与胃癌相关性的研究进展*

鲁旭阳　陈　茁　王俊雄　罗大蓓　金醒昉

昆明市延安医院消化科(650000)

热休克蛋白70与胃癌相关性的研究进展*

鲁旭阳陈茁王俊雄罗大蓓金醒昉#

昆明市延安医院消化科(650000)

胃癌是消化系统常见的恶性肿瘤，发病率和死亡率分别占全球肿瘤的第4位和第2位[1]。我国胃癌发病率居恶性肿瘤第2位，死亡率居第3位，并存在明显的地域和城乡差异[2]。胃癌早期起病缓慢，病情隐蔽，不易察觉，常因症状不明显而延误诊治，确诊时多已发展为中、晚期，失去治疗机会，其发生是由遗传、环境等诸多因素相互作用所致，是一个多因素、多步骤参与的癌变过程。胃癌具有发病率高、转移率高、死亡率高、早期诊断率低的“三高一低”特点，严重危害人类健康，已成为近年来肿瘤研究的重点。热休克蛋白(HSP)70是HSP家族中最重要的一类具有分子伴侣作用的蛋白，参与机体特异性免疫和固有免疫。研究表明HSP70与胃癌的发生、发展密切相关。本文就HSP70与胃癌相关性的研究进展作一综述。

一、HSP70的分类、结构和功能

HSP是一类在进化上高度保守的细胞应激蛋白，在感染、炎症、缺血、缺氧等应激状态下可诱导表达[3-4]。大多数HSP具有分子伴侣活性，按照蛋白相对分子质量以及氨基酸序列的同源性，HSP可分为6类，分别为HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40和小分子HSP[5]，其中HSP70家族是最保守且研究最多的蛋白。HSP70家族大致分为4种类型：①HSP73(结构型HSP70)，分布于细胞核和细胞质，受热刺激诱导，在细胞分化和发育中起有重要作用；②HSP72(诱导型HSP70)，一般在正常细胞中不表达或少量表达，在应激原如炎症、致癌物等作用下诱导表达，发挥保护细胞的功能；③葡萄糖调节蛋白78(GRP78)，分布于内质网腔内；④葡萄糖调节蛋白75(GRP75)，分布于线粒体中。HSP70家族是多基因家族，广泛分布于亚细胞结构中，其N端是相对分子质量为45×103的氨基酸序列，结构域高度保守，具有ATP酶活性，可结合ATP；紧接着为相对保守的氨基酸序列，是多肽或特殊蛋白的结合部位；近C端是结构多变的氨基酸序列，其结构和功能尚未明确，可能与某些特定蛋白底物作用有关[6]。

HSP70具有多种生物学功能，主要包括以下几个方面：①分子伴侣作用：HSP70通过其分子伴侣作用，参与细胞生长、增殖、自稳和免疫功能。在正常细胞内，HSP70呈低表达状态；当受到热刺激、病毒感染、缺氧、异常金属离子、肿瘤坏死因子或变性蛋白刺激时，细胞内HSP70表达增加，通过保护细胞生命活动必需的蛋白质维持细胞生存[7]。②参与免疫反应：协助抗原呈递细胞将抗原呈递给T细胞，从而参与细胞免疫；HSP70能与肿瘤特异性多肽结合，形成HSP70多肽复合物，增强肿瘤抗原的稳定性和免疫原性，激活单核-巨噬细胞系统、活化自然杀伤(NK)细胞，引发固有免疫反应，从而非特异性地杀伤肿瘤细胞，同时促使肿瘤抗原呈递，引发特异性免疫反应，提高机体对肿瘤的体液免疫和细胞免疫能力[8-9]。③抗细胞凋亡：通过保护线粒体功能、抑制应激活化蛋白激酶、抑制凋亡活化基因p53和Bax表达、抑制半胱天冬酶(caspase)和氧自由基生成、清除氧自由基、释放内源性过氧化物酶，从而发挥抑制细胞凋亡的作用[10]。④提高细胞对应激原的耐受性：细胞或机体在应激状态下，HSP70通过抵抗各种刺激，使细胞和机体对应激的耐受性增加，避免机体发生更严重的损伤，从而使细胞从应激刺激中快速修复[11-12]。

二、HSP70在恶性肿瘤中的表达及其作用机制

研究发现HSP70在多数恶性肿瘤中高表达[13-14]。肿瘤微环境中的有害因素如缺氧、营养物质缺乏等可激活热休克转录因子1(heat shock transcription factor 1, HSF1)，诱导HSP70表达[15]。人类癌症基因芯片数据表明，与相应正常组织相比，多种恶性肿瘤组织HSP mRNA水平升高，此可能对抑制肿瘤生长和阻止肿瘤细胞逃避的临床治疗有积极作用，使其最大限度地杀伤肿瘤细胞，并减少对正常细胞的损伤[15]。在HSP家族中，HSP70在免疫反应、抗感染和自身免疫反应中起着重要作用。肿瘤细胞来源的HSP70通过激活NK细胞、T细胞和γ/δT细胞，诱导肿瘤特异性免疫，刺激非主要组织相容性复合体(MHC)限制性抗肿瘤免疫反应，激活补体系统，从而促进多种具有抗肿瘤作用的细胞因子释放[16-17]。此外，HSP70可与p53协同作用，抑制肿瘤细胞生长[18-19]。然而，HSP70的抗肿瘤作用仍存在争议，有研究[20]表明HSP70可促进肿瘤生长，下调HSP70表达可抑制肿瘤细胞增殖。亦有研究[21]表明，HSP70具有双重活性，细胞内的HSP70具有保护作用，可抑制肿瘤细胞凋亡；细胞外的HSP70具有免疫原性，可激活机体免疫反应，导致肿瘤细胞程序性死亡。

三、HSP70与胃癌

1. 胃癌的病因及其发病机制：胃癌是胃黏膜细胞长期受各种损伤因子如pH值、温度、微生物感染、化学药物等作用而逐渐发生癌变的疾病。胃癌的发生是多步骤、多因素的发展过程，“正常胃黏膜-慢性非萎缩性胃炎-慢性萎缩性胃炎-肠上皮化生-异型增生-胃癌”的演变模式已得到认同[22]。但胃癌的病因目前尚未完全明确，可能与遗传因素、幽门螺杆菌和EB病毒感染、饮食生活习惯、地域环境、化学因素、癌前疾病(慢性萎缩性胃炎、胃溃疡、胃息肉、残胃炎等)、癌前病变(肠型化生和异型增生)、精神因素、年龄、性别、血型等有关。世界卫生组织在1994年年鉴中将幽门螺杆菌感染列为人胃癌的Ⅰ类致癌原。研究[23-24]表明幽门螺杆菌感染与胃癌关系密切。胃癌的发生、浸润和转移过程复杂。首先，原癌基因激活、抑癌基因失活、凋亡基因失调以及转移相关基因作用，使细胞增殖失控，导致恶变、转移；其次，肿瘤细胞受黏附分子介导黏附，通过水解酶使其降解，并在细胞动力因子作用下使胃癌细胞向纵深方向或远处运动，同时，着床的肿瘤细胞在多种促血管生成因子的作用下形成新生血管。肿瘤细胞可通过自身机制参与特异性免疫反应，逃避宿主免疫监视系统的杀伤作用[25]。在胃癌癌变过程中，各种致病因素可能单独或共同发挥作用，但胃黏膜癌变的具体机制目前尚未完全明确。

2. HSP70在胃癌中的表达：Isomoto等[26]对81例胃癌患者胃黏膜HSP70表达进行研究，结果显示HSP70在正常胃黏膜组织中不表达或低表达，但在胃癌组织中高表达，67.9%的胃癌患者HSP70阳性表达，提示HSP70与胃癌的发生关系密切。诸多研究[27-29]表明，HSP70表达与胃癌的发生、发展、恶性程度、转移、分化、预后和肿瘤细胞耐药性密切相关。吴永梅等[30]的研究发现，在胃黏膜萎缩-中重度异型增生-组织癌变过程中，HSP70的表达呈递增式，且随TNM分期进展呈进行性升高。陈吉等[31]的研究发现，HSP70表达水平在正常胃黏膜、增生性息肉、腺瘤样息肉和胃癌组织中呈逐渐递增趋势。Kang等[28]对458例行胃癌根治术患者的癌组织标本采用免疫组化染色检测HSP70表达，结果显示与晚期胃癌患者相比，早期胃癌患者癌组织HSP70表达显著升高，该结果提示HSP70可用于胃癌的早期诊断和评估。Targosz等[23]的研究发现，幽门螺杆菌可促进体外培养的胃腺癌上皮细胞凋亡，其机制可能与抑制HSP70表达有关。Lee等[29]对172例胃癌组织芯片采用免疫组化染色检测HSP70表达，结果显示122例HSP70低表达，50例高表达。HSP70高表达主要发生于贲门癌、肠型胃癌以及T分期等级较高的胃癌。上述结果表明，HSP70高表达可能是胃癌预后不良的重要因素。

3. HSP70基因多态性与胃癌：Ferrer-Ferrer等[32]的研究结果发现，HSP70-2的GA基因亚型与胃癌风险升高相关。Partida-Rodríguez等[33]研究了HSP70-2+1267A/G、HSP70-hom+2437T/C多态性与胃癌风险的相关性，结果发现相比于GG基因型，HSP70-2+1267的GA基因型与胃癌风险增加相关。HSP70多态性与胃癌相关性的研究有助于阐明胃癌发生和发展机制、探索新的胃癌诊治途径，但目前相关结论有待证实，需进一步深入研究。

4. HSP70与胃癌治疗：Chen等[34]的研究显示，HSP70可与MHC-Ⅰ类分子结合，形成HSP70-多肽复合物，其可通过TLR4途径诱导树突状细胞活化，并诱导肿瘤细胞趋化因子产生，从而激发抗肿瘤免疫反应，杀伤肿瘤细胞。Zhao等[35]将HSP70反义寡核苷酸转染人胃癌SGC-7901细胞株，发现HSP70反义寡核苷酸定向于HSP70 mRNA，其可使SGC-7901细胞增殖和存活受抑制，提示HSP70的反义RNA基因治疗可作为胃癌的治疗方法之一。Mucin1是一种肿瘤特异性抗原，在肿瘤组织中过表达。Choi等[36]的研究发现，构建Mucin1基因胞外区与人HSP70基因融合的重组质粒，制备成DNA疫苗，可产生特异性细胞免疫应答，抑制肿瘤细胞生长，证实了HSP70具有抗肿瘤效应。Wang等[37]利用基因转载技术将HSP70加载至溶瘤腺病毒，合成adsurp-HSP70病毒治疗系统，探讨其对胃癌的治疗效果，结果显示该病毒治疗系统可选择性溶解生存素阳性胃癌细胞，而对正常细胞无明显毒性。进一步研究显示，adsurp-HSP70在免疫缺陷和免疫重建小鼠模型体内可抑制胃癌移植瘤生长。此治疗系统利用生存素启动子调控溶瘤腺病毒载体介导HSP70基因靶向表达，对治疗胃癌具有良好的有效性和安全性。

四、结语

综上所述，HSP70与胃癌密切相关，在胃癌诊断、治疗、预后方面均发挥重要作用。本文从临床研究、细胞培养和动物模型实验等方面阐述了HSP70在胃癌发生、发展中的关键作用。HSP70为胃癌的诊断和治疗提供了新方向，且具有广阔的临床应用前景，但目前研究多集中于细胞培养和动物模型研究，临床研究有限，且样本量较少，尚需进一步的研究和探索。

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(2015-01-22收稿；2015-02-03修回)

#本文通信作者，Email： Jinxf177@126.com

摘要胃癌是消化系统常见的恶性肿瘤，发病率和死亡率分别占全球肿瘤的第4位和第2位。胃癌的发生由遗传、环境等诸多因素相互作用所致，是一个多因素、多步骤参与的癌变过程。热休克蛋白(HSP)70是HSP家族中最重要的一类具有分子伴侣作用的蛋白，参与机体特异性免疫和固有免疫。研究表明HSP70与胃癌的发生、发展密切相关。本文就HSP70与胃癌相关性的研究进展作一综述。

关键词胃肿瘤；HSP70热休克蛋白质类；基因多态性；治疗

Advances in Study on Relationship between Heat Shock Protein 70 and Gastric CancerLUXuyang,CHENZhuo,WANGJunxiong,LUODabei,JINXingfang.DepartmentofGastroenterology,Yan’anHospitalofKunmingCity,Kunming(650000)

Correspondence to: JIN Xingfang, Email: Jinxf177@126.com

AbstractGastric cancer is one of the most commonly seen malignant tumors, and is the fourth leading cause of morbidity and second leading cause of mortality among malignancies worldwide. The genesis of gastric cancer is the result of interaction between genetic and environmental factors, and is a multi-factor and multi-step carcinogenesis. As one of the most important members in the heat shock protein (HSP) family, HSP70 plays a molecular chaperone role, and is involved in body specific immunity and innate immunity. Studies have demonstrated that over expression of HSP70 often correlates with the genesis and development of gastric cancer. This article reviewed the advances in study on relationship between HSP70 and gastric cancer.

Key wordsStomach Neoplasms;HSP70 Heat-Shock Proteins;Gene Polymorphisms;Therapy

*基金项目：云南省科技计划项目(2013FZ228)

DOI:10.3969/j.issn.1008-7125.2015.09.014