Omi/HtrA2及其在恶性肿瘤中的研究进展

耿乐乐　陈彦平

Omi/HtrA2及其在恶性肿瘤中的研究进展

耿乐乐陈彦平

【关键词】细胞凋亡; Omi/HtrA2;肿瘤

【中图分类号】R 730.53

【文献标识码】A

【文章编号】1002－7386(2015)16－2507－04

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.16.037

收稿日期:(2015－03－20)

作者单位: 050051河北省石家庄市，石家庄和协口腔医院颌面外科(耿乐乐);河北医科大学第四医院口腔科(陈彦平)

在肿瘤组织中，通常存在着坏死性细胞死亡和细胞凋亡两种死亡形式，而就目前研究认为肿瘤细胞的增殖率与死亡速率决定肿瘤的生长速率，因此，有效地调控细胞凋亡的速率以期达到治疗肿瘤的目的成为了肿瘤治疗研究的重要方向。2001年人们发现了一种存在于线粒体膜间隙的促凋亡蛋白———Omi/HtrA2，并开始对这一凋亡分子的进行研究扩展，发现其对多种肿瘤细胞可显示促凋亡效应以及预测肿瘤预后的作用。

1　细胞凋亡蛋白Omi/HtrA2

HtrA(High temperature requirement A，HtrA)是存在于细菌体内的一种丝氨酸蛋白酶，其作用主要在于使折叠错误的蛋白质分子重新折叠或发生降解［1，2］。在2000年，由Faccio等自哺乳动物体内发现一种与HtrA同源的丝氨酸蛋白酶，将其命名为Omi;同年，Savopaulose等又通过杆状病毒表达质粒对Omi进行纯化分析，命名为HtrA2。Omi/HtrA2是由458个氨基酸残基组成，相对分子质量为51 kD，编码基因位于染色体2q13(或2p12)，可转录生成2.1 kb和4.5 kb两种不同的mRNA，但以前者为主。它高度同源于细菌HtrA，在多种细胞和组织中都有表达［1－3］。

1.1 Omi/HtrA2的作用在正常情况下，位于线粒体膜间隙的Omi/HtrA2在凋亡诱导因子的作用下以Bid依赖的方式被释放至细胞液，通过caspase途径与非caspase依赖途径两种方式引起细胞凋亡。线粒体外的Omi/HtrA2具有蛋白酶活性，可以水解Bax抑制蛋白，从而调节Bax转移至线粒体，增加线粒体膜通透性，诱导Cytc的释放，进而引起细胞凋亡的正反馈［4］。同时在线粒体内，Omi/HtrA2能够维持线粒体内环境的稳定，通过其丝氨酸蛋白酶作用清除线粒体的淀粉样前蛋白，阻止线粒体因淀粉样前蛋白积聚而引起的功能障碍［5］。缺乏Omi/HtrA2的细胞，其线粒体形态将发生不正常改变，线粒体膜电位较正常线粒体下降。因此，Omi/HtrA2的作用是双重的，即在线粒体外诱导细胞凋亡，在线粒体内对细胞有一定的保护作用。1.2 Omi/HtrA2引起细胞凋亡的途径

1.2.1 Omi/HtrA2依赖caspase凋亡途径:在凋亡诱导因子的作用下，线粒体膜通透性增加时，成熟的Omi/HtrA2可以经线粒体膜间隙进入胞液，其分子中reaper结构域和凋亡抑制蛋白(IAP)中BIR3结构域相互作用，使IAP被特异性地催化分裂及灭活，解除了IAP对caspase的抑制，从而启动caspase依赖的细胞凋亡。

1.2.2 Omi/HtrA2非依赖caspase凋亡途径:一方面，Omi/HtrA2还可以完全依赖它的蛋白酶活性参与非依赖caspase的凋亡;此外，Omi/HtrA2也可以通过与HAX-1(HIS-associated protein X-1)相互作用参与细胞凋亡。HAX-1是一类位于线粒体的抗凋亡蛋白，具有维持线粒体膜电位和抗凋亡的作用。在细胞受各种致凋亡刺激之后，Omi/HtrA2通过与HAX-1相互作用，使HAX-1降解，从而增加了细胞对凋亡刺激的敏感性，诱导细胞凋亡的发生。

2　Omi/Htra2　与肿瘤

细胞凋亡参与了肿瘤的起始过程，并对肿瘤的发生起负调控作用。一方面，在肿瘤细胞增殖过程中产生了一些近似正常表型的细胞，需启动程序化机制以清除快速增殖的细胞，维持肿瘤细胞群的高增值率。另一方面，研究发现癌前病灶中的细胞凋亡率高出周围正常组织约8倍，表明因为转化后细胞分裂周期变短，机体需要通过细胞凋亡机制及时地加以清除。Omi/Htra2作为一种重要的具蛋白酶活性的致凋亡分子，学者们对其在肿瘤发生发展中的作用进行了多方面的研究探索，以期找到治疗肿瘤的新途径。

2.1细胞凋亡蛋白Omi/HtrA2与胃癌在2003年，Tyurin［5］等发现在晚期胃腺癌样本中Omi/HtrA2呈高表达，在正常的胃黏膜组织中呈弱表达或不表达，而在一些胃癌组织中存在失表达的情况。这一发现提示

Omi/HtraA2可能在癌细胞中通过致细胞凋亡方式，在胃癌发展过程中发挥重要作用。

2010年，陈泓磊等［6］进一步发现Omi/HtrA2在胃癌组织中的表达与胃癌分化程度、淋巴结转移及TNM分期有关，但并不影响胃癌患者的预后。他们认为Omi/HtrA2与胃癌的发生发展密切相关，可能使胃癌细胞的凋亡增加，它的减少或缺失可以影响胃癌的发生、发展及浸润和转移过程。

2.2 Omi/HtrA2与乳腺癌2005年，刘聪等［7］以免疫组化EnVinsion System法检测63例乳腺癌及37例乳腺纤维腺瘤组织中Omi/HtrA2的表达情况，观察到在乳腺癌组织中Omi/HtrA2有较高表达，而在乳腺纤维腺瘤中低表达，甚至不表达。该结果提示了Omi/ HtrA2在乳腺癌的发生发展中可能发挥了重要作用，而且，Omi/HtrA2在体内肿瘤细胞中的表达水平对评估凋亡的变化有一定意义。

2.3 Omi/HtrA2与肠癌在肠癌的研究中，有学者发现Omi/HtrA2在其中扮演重要角色，推断致癌基因RAS通过组织释放线粒体前凋亡蛋白Omi/HtrA2进入细胞质，从而阻止肠上皮细胞凋亡［8］。并进一步推断致癌基因RAS是通过抑制Bak表达，从而阻止Omi/HtrA2和被解离的细胞释放入细胞质。

2.4 Omi/HtrA2与肺癌2006年，黄畦等［9］观察到Omi/HtrA2在肺癌组织中高表达，在正常肺组织中几乎不表达，提示Omi/HtrA2在肺癌的发展过程中可能起一定的作用。同时，发现用RNA干扰降低细胞内Omi/HtrA2表达的同时细胞对凋亡刺激的抗性增加，认为Omi/HtrA2可以使肿瘤细胞对化疗药更敏感。并进一步推断如果提高Omi/HtrA2表达可促进肿瘤细胞的凋亡，通过转入Omi/HtrA2基因有望为肺癌基因治疗提供的新工具。

2.5 Omi/HtrA2与喉癌陈沛等［10］发现喉癌癌旁正常组织中无Omi/HtrA2蛋白表达，而在喉癌组织与声带息肉组织中均有表达，高分化喉鳞癌组织中的Omi/ HtrA2表达水平高于低分化喉鳞癌组织、声带息肉和癌旁正常组织(P＜0.01)。这一结果提示Omi/ HtrA2的促凋亡作用影响了喉癌的发生发展，为研究癌症治疗提供了新的理论基础。

2011年，李珂等［11］采用免疫组织化学方法检测40例喉鳞癌组织(喉癌组)和10例正常喉黏膜组织(对照组)中Omi/HtrA2和caspase-7表达情况，通过对结果的分析，认为喉鳞状细胞癌组织Omi/HtrA2和caspase-7表达的阳性单位与年龄、性别、临床分型(肿瘤部位)、临床TNM分期和淋巴结转移无关，与病理分级(Gl-G2+G3)有关(P＜0.05)，并且喉鳞状细胞癌组织中Omi/HtrA2与caspase-7表达有相关性(r = 0.332，P＜0.05)，考虑Omi/HtrA2和caspase-7可通过调节细胞凋亡，对喉癌的发生和发展起重要作用。

2.6 Omi/HtrA2与肝癌徐宗全等［12］对Omi/HtrA2在肝癌中做了系列研究，2006年他们观察到肝癌高分化组中Omi/HtrA2蛋白的表达明显高于肝癌中、低分化组;此外，Omi/HtrA2表达与肿瘤大小及临床分期可能相关，但Omi/HtrA2的表达与HBsAg、AFP、有无癌栓和肝硬化无关。这一结果表明Omi/HtrA2与肝癌发展相关，可能增加了肝癌细胞的凋亡，其减少或缺失可作为肝癌发生发展、浸润及转移过程中的重要因素。在2011年，徐宗等［13］通过转染Omi/HtrA2小干扰RNA表达载体(psiRNA-Omi/HtrA2)使Omi/HtrA2沉默后，评价人HepG2细胞中的凋亡变化。观察到转染psiRNA-Omi，HtrA2载体的HepG2细胞凋亡下调，Omi/HtrA2在肝癌细胞系中表达增高，进一步论证了Omi/HtrA2可能在促进肝癌细胞凋亡中有重要作用，并为肝癌的治疗提供了一个新的选择靶点。随后，徐宗全等［14］在已有研究结果上深化探讨Omi/HtrA2预测肝细胞癌预后中的作用及其与缺氧诱导因子(HIF)-1的相关性。实验中发现Omi/HtrA2表达阳性患者肝癌切除术后1、2、3、4、5年累积生存率明显高于Omi/HtrA2表达阴性患者(χ2= 6.13，P = 0.013)，Omi/HtrA2表达与肝细胞癌肝门淋巴结转移和术后2年内肝内复发相关，推断Omi/HtrA2可能成为预测肝细胞癌预后的一个重要分子标记。此外肝癌组织中Omi/HtrA2与HIF-1表达水平呈负相关，在Omi/ HtrA2参与肝癌细胞凋亡过程中，HIF-1可能参与调控了Omi/HtrA2的表达。

2.7 Omi/HtrA2与胰腺癌2012年，杨军凯等［15］曾就Omi/ HtrA2在胰腺癌中的表达及其临床意义做探讨，发现Omi/ HtrA2在胰腺癌组织中的表达与肿瘤TNM分期、分化程度相关。在分化差和临床晚期胰腺癌组织中Omi/ HtrA2表达减少，但在高分化肿瘤组织和早期肝癌组织中表达相反，提示了Omi/ HtrA2与胰腺癌的发生发展密切相关，可能促使胰腺癌细胞发生凋亡。Omi/HtrA2的减少或缺失是胰腺细胞发生发展、浸润和转移过程中重要因素。

2.8 Omi/HtrA2与前列腺癌2006年，胡晓勇等［16］已发现前列腺癌细胞(PC-3M)细胞株中Omi/HtrA2高表达，其后，有学者在研究肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)对Omi/HtrA2不同表达水平PC-3M的促凋亡作用中，再次证实PC-3M细胞株中Omi/

HtrA2高表达，并且分析Omi/HtrA2可能增强肿瘤细胞对凋亡刺激的敏感性。同时，由于Omi/HtrA2对TRAIL有正相协同效应，两者的抗肿瘤效应可能会得以放大，这对今后指导治疗前列腺癌中有重要意义。

2.9 Omi/HtrA2与食管癌2012年，王洪琰等［17］分析Omi/HtrA2的表达与肿瘤的病理分级、分期以及淋巴结转移关系，得出结论在肿瘤组织浸润浅、高分化、临床分期早和无淋巴结转移的食管癌组织中有较高表达的Omi/HtrA2，但在肿瘤浸润较深、低分化、临床分期晚及存在淋巴结转移的食管癌组织中有较低表达的Omi/HtrA2。这一结果提示了Omi/HtrA2可能通过阻碍肿瘤凋亡抑制因子，从而增加食管癌的凋亡，降低食管癌的转移、浸润，其表达的减少或缺失与食管癌进一步发展关系密切。

2.10 Omi/HtrA2与口腔癌黑乃恒等［18］通过检测Omi/HtrA2蛋白在口腔鳞状细胞癌组织中的表达，发现Omi/HtrA2在口腔鳞癌组织、癌旁组织以及正常口腔黏膜组织中的表达有显著差异，并呈现递减趋势，而且其表达与细胞分化程度有关，推测Omi/HtrA2可能对口腔黏膜异型增生起作用。这一结果与Omi/HtrA2在其他癌组织中的研究结论相似，进一步提示Omi/ HrA2与病变的发生发展关系密切。

3 Omi/HtrA2与抗肿瘤药物研究

目前肿瘤治疗的主要方法有:手术治疗、化学药物治疗、放射治疗以及生物反应调节剂治疗等。其中化疗在白血病和中晚期肿瘤治疗中具有不可替代的位置。近年来，人们发现肿瘤的发生发展不仅与细胞增殖有关，亦与细胞凋亡有关，而后者的作用更为重要。化学药物的研发者们也将研究热点从阻止肿瘤细胞增生，发展到不同化疗药物发挥细胞毒作用引起肿瘤细胞凋亡的研究。

2005年，胡晓勇等［16］应用siRNA沉默Omi/HtrA2基因后，发现PC-3细胞对顺铂的敏感性降低，并且提出Omi/HtrA2可能与化学药物治疗过程中出现药物耐受有相关性。此后，有许多学者就Omi/HtrA2在化疗药物应用的角色问题进行了研究。

人们经试验发现Omi/HtrA2不仅可以促使肿瘤细胞的凋亡，而且可以在提高肿瘤细胞对部分化疗药物的敏感性。Pruefer等［19］在研究中就发现顺铂可以通过刺激Omi/HtrA2的活动从而导致细胞凋亡的发生，而氟尿嘧啶并不存在这种能力。

此外，余丹等［20］在研究细胞凋亡的信号通路中发现Omi/HtrA2在细胞促凋亡和抑凋亡的失衡偏向性上发挥了关键性作用，为Omi/HtrA2在靶向治疗中的应用提供理论依据。

4　对Omi/HtrA2研究的展望及其意义

传统的治疗肿瘤的细胞毒疗法(化疗和放疗)是针对肿瘤细胞的增殖失控所设计的，随着对肿瘤形成机制的深入研究，人们逐渐认识到化疗的效果如何关键在于肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。有选择地诱导肿瘤细胞凋亡，同时不影响周围健康细胞从而减轻化疗副作用的策略，是未来肿瘤治疗研究的发展趋势。如何在治疗中增加特异性诱导肿瘤细胞凋亡并抑制增殖已成为化疗的新目标和筛选抗癌新药物的标准。Omi/HtrA2既能诱导细胞的凋亡，又可以提高细胞对化疗药物的敏感性，因此推测通过干预Omi/HtrA2的表达可能成功地阻止肿瘤的发生发展。毫无疑问，这对于从细胞凋亡入手治疗癌症是一个很好的切入点，但对于如何将分子水平介入Omi/HtrA2诱导癌细胞凋亡，并协同其他促凋亡系统加强促凋亡效应，甚至推广至人体生物水平的应用，还需要学者们的共同努力。

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