半乳糖凝集素3与恶性肿瘤顺铂耐药相关性的研究进展

赵楚楚 胡晓丽 朱雪琼

半乳糖凝集素3与恶性肿瘤顺铂耐药相关性的研究进展

赵楚楚 胡晓丽 朱雪琼

研究表明，肿瘤细胞中半乳糖凝集素3的高表达可能是导致肿瘤细胞对顺铂耐药的原因之一。本文就顺铂处理后半乳糖凝集素3在肿瘤细胞中表达的变化及半乳糖凝集素3与顺铂耐药的关系及其可能的相关机制进行综述，以进一步指导恶性肿瘤尤其是晚期及复发恶性肿瘤的临床治疗。

半乳糖凝集素3 肿瘤 顺铂 耐药

半乳糖凝集素（Galectins，Gal）即β-半乳糖苷结合蛋白，是动物凝集素家族的成员。有以下2个共同特征：（1）含特征性的氨基酸序列，由大约130个高度保守的氨基酸序列组成糖识别结构域。（2）对β-半乳糖苷的亲和性[1]。目前已分离、鉴别的15种Gal中有11种在哺乳动物中表达。研究表明[2]，Gal在肿瘤、免疫、衰老等相关信号转导中具有重要的调控作用，特别是在肿瘤发生、发展过程中的重要作用，使其成为癌症防治的新靶点。

半乳糖凝集素3（Gal-3）是目前研究最热门的一种，Gal-3包含3个结构域，除了具有糖识别域外，还包含1个由12个氨基酸残基组成的N端结构域，和一个富含甘氨酸、酪氨酸、脯氨酸重复序列的类胶原结构，能与多种细胞外基质结合[3]。Gal-3主要存在于细胞浆中，也可存在于细胞核、细胞表面或者细胞外[4]，参与细胞生长，细胞与细胞之间、细胞与间质之间的黏附，炎症反应，细胞凋亡，免疫调节及肿瘤细胞转移、浸润等[5]。据报道，Gal-3在前列腺癌[6-7]、骨肉瘤[8]等多种恶性肿瘤中都有抗凋亡作用。顺铂是恶性肿瘤化疗中最常用的一线药物，然而由于癌细胞内在或者后天获得的耐药性，常常导致顺铂治疗剂量加大甚至治疗失败。顺铂耐药机制主要包括：化疗药物外排的增加、耐药相关基因表达的改变、DNA的损伤修复能力增强、细胞凋亡受到抑制等[9]。

近年来许多研究发现，Gal的表达情况与恶性肿瘤的进展及顺铂的疗效有关，提示其在肿瘤细胞中的高表达可能是导致肿瘤细胞对顺铂耐药的原因之一，因此本文就顺铂处理后Gal-3在肿瘤细胞中表达的变化情况及Gal-3与顺铂耐药的关系及其可能的相关机制进行综述，以进一步指导恶性肿瘤尤其是晚期及复发恶性肿瘤的临床治疗。

1 Gal-3与肺癌顺铂耐药的关系

Wu等[10]选取了Ⅲ、Ⅳ期的非小细胞肺癌患者320例，以铂类为基础进行化疗然后评价疗效，同时检测两种Gal-3（+191 A＞C和+292 A＞C）基因多态性。结果发现化疗有效组和无效组中，Gal-3+191 A＞C基因型没有明显差异，但是化疗有效患者Gal-3+292 A＞C AA基因型和A等位基因分布均显著高于无效者，而且AA型患者的总生存率为25.6个月，明显高于CC型患者（19.5个月）。表明Gal-3+292 A＞C基因型与非小细胞肺癌患者的化疗疗效以及癌症的预后相关。

选取22例接受以铂类为基础的化疗方案的肺腺癌患者为研究对象，检测其接受化疗前外周血浆中抗Gal-3的IgG抗体的效价，并在化疗后评价其化疗疗效，Yanagita等[11]发现化疗无效组中的Gal-3抗体效价明显高于有效组，提示化疗前检测血浆中抗Gal-3的IgG抗体水平有助于预测肺腺癌患者的化疗疗效。

Wang等[12]选取18只C57BL/6小鼠在其侧腹皮下接种Lewis肺癌细胞，并在接种癌细胞的第14～18天于腹腔内注射顺铂（分为0.4mg/kg组和4mg/kg组），对照组注射同等剂量的生理盐水，另外选取15只C57BL/6小鼠不接种Lewis肺癌细胞作为对照。在最后一次注射顺铂后72h收集小鼠血浆和肿瘤组织。免疫组织化学法检测肿瘤组织中的Gal-3表达情况，发现Gal-3主要在癌细胞的细胞质中表达，且经顺铂作用后Gal-3在Lewis肺癌细胞中的表达逐渐增强。用酶联免疫吸附测定法检测小鼠血浆中Gal-3的表达情况，发现经顺铂作用后，血浆中的Gal-3表达升高，并且顺铂浓度较高组小鼠血浆中的Gal-3升高更加明显（低浓度组升高125%，高浓度组升高200%）。但是未接种Lewis肺癌细胞的小鼠血浆中Gal-3浓度在顺铂作用前后无明显变化。以上结果提示，Gal-3经顺铂作用后在小鼠外周血和肿瘤组织表达升高是肺癌细胞应对顺铂刺激的一种反应。

2 Gal-3与前列腺癌顺铂耐药的关系

Fukumori等[6]将外源性Gal-3转染入原本不表达Gal-3的人前列腺癌细胞LNCaP中，发现Gal-3高表达的前列腺癌细胞对顺铂的敏感性显著降低，进一步研究发现Gal-3高表达的前列腺癌细胞中Bad蛋白表达增加，而在顺铂作用后Bad表达量下降，磷酸化Bad蛋白增加，线粒体损伤减少，细胞色素C释放减少和半胱天冬酶-3（caspase-3）活性受抑制。用免疫荧光染色法检测顺铂作用前后Gal-3在LNCaP细胞的表达定位，发现在顺铂作用前Gal-3随机分布在细胞核和细胞质中，经50μM顺铂作用48h后，Gal-3基本只在细胞质中表达。用Western blot法进一步验证，发现细胞总的Gal-3表达量没有明显变化，但是细胞核内的Gal-3表达明显减少而细胞质内增多，提示顺铂刺激使Gal-3从细胞核内转移至细胞质，抑制化疗药物对线粒体的去极化和损伤，导致细胞色素C释放减少和caspase-3活性抑制，从而抑制了癌细胞的线粒体凋亡途径，增加癌细胞对顺铂的耐药性。

Wang等[7]选取前列腺癌Gal-3高表达细胞系PC3，分别用siGal3-11和siGal3-19转染到细胞内抑制Gal-3的表达，并用空载体设置对照组，然后用50μM顺铂处理，作用24h后检测细胞凋亡以及与细胞凋亡相关蛋白的变化。结果对照组中Bcl-2表达升高，而Gal-3表达抑制组细胞内Bcl-2表达没有明显改变，但是发现更多的DNA碎裂片段，并且细胞凋亡相关的caspase-3和caspase-9活性增强，细胞内细胞色素C含量明显增加。提示Gal-3表达被抑制后，阻止了顺铂诱导的线粒体保护因子Bcl-2的增加，从而线粒体破坏，释放细胞色素C、caspase-3、caspase-9，使细胞凋亡增加，从而对顺铂的敏感性增加。

3 Gal-3与甲状腺癌顺铂耐药的关系

Lavra等[13]将突变型p53 R273H转染入甲状腺未分化癌细胞后，癌细胞中的Gal-3表达较空载体组增强。然后，他们选取突变型p53 R273H甲状腺癌细胞系ARO（Gal-3高表达）及野生型wt-p53甲状腺癌细胞系K1（Gal-3低表达）分别用顺铂处理24h后，发现Gal-3低表达的K1细胞对顺铂的敏感性明显高于Gal-3高表达的ARO细胞，同时发现K1细胞在顺铂作用后，caspase-3的表达减少，聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1（PARP-1）裂解增强，而ARO细胞系中没有明显改变。另外，他们用RNA干扰减少ARO细胞内源性Gal-3的表达，用顺铂处理后进行细胞克隆形成实验，发现Gal-3的表达减少后形成的细胞克隆数量较未处理的ARO细胞明显减少。提示Gal-3的表达与甲状腺未分化癌对顺铂的敏感性相关。

4 Gal-3与消化系统肿瘤顺铂耐药的关系

4.1 Gal-3与食管癌顺铂耐药的关系 Kim等[14]采用基因突变技术，将Gal-3第64位碱基脯氨酸突变成组氨酸，并将突变前后的Gal-3基因分别转入食管癌细胞系SNU-638中并用顺铂处理，发现相较于对照组，转染入Gal-3的癌细胞对顺铂有更高的耐药性，而且突变组的耐药性更高。提示Gal-3基因与食管癌顺铂耐药相关。4.2 Gal-3与胆管癌顺铂耐药的关系 为了研究Gal-3对顺铂治疗胆管癌疗效的影响，Wongkham等[15]用siRNA技术抑制胆管上皮癌细胞中Gal-3的表达，同时将带有Gal-3基因的质粒转染入胆管癌细胞使Gal-3过表达，然后用不同浓度顺铂处理48h，用磺酰罗丹明染色法检测顺铂敏感性，发现Gal-3的表达减少后，胆管癌细胞对顺铂的敏感性较对照组提高了近10倍，而胆管上皮癌细胞中Gal-3高表达后，顺铂的作用效果明显下降。

5 Gal-3与卵巢癌顺铂耐药的关系

为了研究Gal-3在卵巢透明细胞癌中对顺铂诱导的细胞凋亡的影响，Oishi等[16]采用siRNA抑制细胞中Gal-3的表达，发现处于S期的癌细胞比例升高而且细胞周期抑制因子p27的表达下降。用10μM的顺铂处理后，Gal-3表达被抑制组中顺铂诱导的细胞凋亡明显高于Gal-3未被抑制组，而且这种凋亡增强效果可以被细胞周期蛋白依赖激酶抵消，提示Gal-3对细胞周期有抑制作用，会增加卵巢癌细胞对顺铂的耐药性。

6 Gal-3与骨肉瘤顺铂耐药的关系

采用流式细胞术Annexin V结合7-AAD双染色法，Park等[8]研究人骨肉瘤细胞中Gal-3的表达对顺铂诱导的细胞凋亡的影响，Gal-3 siRNA抑制细胞Gal-3的表达后与顺铂共同孵育24h，发现Gal-3抑制组顺铂促进细胞凋亡所需的浓度明显低于对照组，且可增加顺铂促进细胞凋亡的作用。同时发现，促进凋亡的作用与caspase途径的活化相关。

7 Gal-3与白血病顺铂耐药的关系

Cheng等[17]选取人慢性白血病细胞系K562，分别通过转染或用短发夹RNA干扰使细胞内Gal-3的表达升高或者降低，用10μM顺铂处理细胞24h，发现与对照组相比，Gal-3过表达组细胞凋亡明显降低，而Gal-3表达被抑制后增加了顺铂导致的细胞凋亡。进一步研究发现，Gal-3过表达后细胞线粒体内Bcl-2家族中Mcl-1、Bcl-xL以及Bcl-2的表达升高。提示Gal-3能促进白血病细胞对顺铂耐药，该作用是通过加强Bcl-2家族蛋白的作用实现的。

综上所述，在多种恶性肿瘤的研究中，Gal-3与恶性肿瘤顺铂耐药均相关，即Gal-3会增加不同类型的恶性肿瘤细胞顺铂耐药，且与肺癌预后相关，但具体相关机制尚待进一步研究。通过了解Gal-3与顺铂耐药的关系可以为耐药性恶性肿瘤的治疗提供新的方向。

[1] Viguier M,Advedissian T,Delacour D,et al．Galectins in epithelial functions[J]．Tissue Barriers,2014,2:e29103．

[2] Yang R Y,Rabinovich G A,Liu F T,et al．Galectins:structure, function and therapeutic potential[J]．Expert Rev Mol Med,2008, 10:e17．

[3]Cardoso A C,Andrade L N,Bustos S O,et al．Galectin-3 Determines Tumor Cell Adaptive Strategies in Stressed Tumor Microenvironments[J]．Front Oncol,2016,6:127．

[4]Funasaka T,Raz A,Nangia-Makker P．Galectin-3 in angiogenesis and metastasis[J]．Glycobiology,2014,24(10):886-891．

[5]Peng W,Wang H Y,Miyahara Y,et al．Tumor-associated galectin-3 modulates the function of tumor-reactive T cells[J]．Cancer Res, 2008,68(17):7228-7236．

[6]Fukumori T,Oka N,Takenaka Y,et al．Galectin-3 regulates mitochondrial stability and antiapoptotic function in response to anticancer drug in prostate cancer[J]．CancerRes,2006,66(6):3114-3119．

[7] Wang Y,Nangia-Makker P,Balan V,et al．Calpain activation through galectin-3 inhibition sensitizes prostate cancer cells to cisplatin treatment[J]．Cell Death Dis,2010,1:e101．

[8] Park G B,Kim D J,Kim Y S,et al．Silencing of galectin-3 represses osteosarcoma cell migration and invasion through inhibition of FAK/Src/Lyn activation and β-catenin expression and increases susceptibility to chemotherapeutic agents[J]．Int J Oncol, 2015,46(1):185-194．

[9] Stewart D J．Mechanisms of resistance to cisplatin and carboplatin[J]．Crit Rev Oncol Hematol,2007,63(1):12-31．

[10] Wu F,Hu N,Li Y,et al．Galectin-3 genetic variants are associated with platinum-based chemotherapy response and prognosis in patients with NSCLC[J]．Cell Oncol(Dordr),2012,35(3): 175-180．

[11]Yanagita K,Nagashio R,Ryuge S,et al．Serum Anti-Gal-3 Autoantibody is a Predictive Marker of the Efficacy of Platinum-Based Chemotherapy against Pulmonary Adenocarcinoma[J]．Asian Pac J Cancer Prev,2015,16(17):7959-7966．

[12] Wang T,Chu Z,Lin H,et al．Galectin-3 contributes to cisplatin-induced myeloid derived suppressor cells(MDSCs)recruitment in Lewis lung cancer-bearing mice[J]．Mol Biol Rep, 2014,41(6):4069-4076．

[13] Lavra L,Ulivieri A,Rinaldo C,et al．Gal-3 is stimulated by gain-of-function p53 mutations and modulates chemoresistance in anaplastic thyroid carcinomas[J]．J Pathol,2009,218 (1):66-75．

[14]Kim S J,Shin J Y,Cheong T C,et al．Galectin-3 germline variant at position 191 enhances nuclear accumulation and activation of β-catenin in gastric cancer[J]．Clin Exp Metastasis,2011,28 (8):743-750．

[15] Wongkham S,Junking M,Wongkham C,et al．Suppression of galectin-3 expression enhances apoptosis and chemosensitivity in liver fluke-associated cholangiocarcinoma[J]．Cancer Sci, 2009,100(11):2077-2084．

[16] Oishi T,Itamochi H,Kigawa J,et al．Galectin-3 may contribute to Cisplatin resistance in clear cell carcinoma of the ovary[J]．Int J Gynecol Cancer,2007,17(5):1040-1046．

[17] Cheng Y L,Huang W C,Chen C L,et al．Increased galectin-3 facilitates leukemia cell survival from apoptotic stimuli[J]．Biochem Biophys Res Commun,2011,412(2):334-340．

2016-04-13）

（本文编辑：马雯娜）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.5.2016-514

浙江省医药卫生平台重点资助计划资助（2013ZDA016）

325027 温州医科大学附属第二医院妇产科

朱雪琼，E-mail：zjwzzxq@163.com