Fibulin蛋白家族与肿瘤关系的研究进展

细胞外基质（extracellular matrix，ECM）蛋白是在细胞内合成并分泌到胞外，分布在细胞表面和细胞之间的分子，主要成分包括多糖、蛋白质及蛋白聚糖。该类物质能够构成复杂的细胞外网架，连接并支持组织结构，调节细胞的生理活动，为细胞的生存及活动提供适宜的场所，通过信号转导系统影响细胞的形态、代谢、功能、迁移、增殖和分化。ECM的结构和功能多样化，能够形成大量的胶原原纤维，给予肌腱、骨骼和皮肤足够的机械强度，亦能构成基底膜用于维持上皮细胞和内皮细胞的分化。许多蛋白质已被证实参与上述超分子结构的组成，并根据结构域类别及功能将其分为不同的家族［1］。Fibulin蛋白家族为一类在各组织中广泛表达的ECM蛋白，该糖蛋白家族有7位成员（Fibulin1-7），其在结构上具有一定的相似性，在调节细胞与细胞，细胞与ECM之间的相互联系中发挥功能［2］。有研究认为Fibulin蛋白在肿瘤的发生、发展中发挥比较重要的作用［3-4］。对Fibulin家族深入的研究有助于肿瘤疾病的早期诊断，以及提供新的治疗靶点。本文拟对Fibulin蛋白家族成员的分子结构及其与肿瘤的关系进行综述。

1 Fibulin家族蛋白的分子结构

Fibulin蛋白家族有7位成员，其共同特征为蛋白分子结构的羧基末端均有一个“Fibulin类”或“结构域Ⅲ”的球形结构域。在该结构域的氨基方向由数个串联的钙结合上皮生长因子（calcium binding epithelial growth factor，cbEGF）模块组成的“结构域Ⅱ”。氨基末端区域为“结构域Ⅰ”，是整个蛋白结构中可变性最大的区域。根据结构域Ⅰ的构成，可以将Fibulin蛋白家族分为两个亚组［5］。第一个亚组包括Fibulin-1和Fibulin-2，两者在结构域Ⅰ内均有3个过敏毒素（anaphylaxis，AT）模块，Fibulin-1因其羧基末端结构域具有4种不同的可变模块，又可分为Fibulin-1A、Fibulin-1B、Fibulin-1C和Fibulin-1D。第二个亚组包括Fibulin-3、Fibulin-4、Fibulin-5、Fibulin-6以及Fibulin-7，其中前3个Fibulin蛋白因为分子量较小被称为短链Fibulin，在其结构域Ⅰ中不包含任何已知的模块。Fibulin-6因在结构域Ⅰ中含有44个串联的免疫球蛋白和6个血小板反应蛋白Ⅰ型模块而成为该家族中最大的分子。Fibulin-7的结构域Ⅰ中含有较为特殊的“Sushi”模块，被认为在蛋白质的相互作用中发挥功能（图1）［6］。

图1 Fibulin蛋白家族分子结构

2 Fibulin蛋白与肿瘤

在肿瘤发生、发展的进程中，Fibulin家族蛋白发挥作用，在肿瘤组织的肿瘤细胞和基质细胞中均有表达，且能受到表观遗传的调控［7］。然而，该类蛋白在肿瘤中的作用机制尚未明确，甚至在不同的研究结果中相互矛盾。目前，已有相关研究揭示Fibulin蛋白与肿瘤之间的关系，如Fibulin-2能够与金属蛋白酶ADAMTS-12相结合，抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭，Fibulin-2表达量与肿瘤的分级呈负相关［8］。Fibulin-3的衍生型肿瘤抑制蛋白在小鼠模型上抑制恶性胶质瘤的生长［9］。Fibulin-4异常表达与结肠癌的发生密切相关［10］，提示不同的Fibulin蛋白在不同肿瘤发生、发展过程中发挥促癌或抑癌的作用。

2.1 Fibulin-1

Fibulin-1蛋白的羧基末端具有4种可变形式，分别为Fibulin-1A、Fibulin-1B、Fibulin-1C及Fibulin-1D。Fibulin-1D具有完整的结构域Ⅲ，可通过阻断肿瘤细胞与纤连蛋白的黏附而抑制肿瘤细胞的生长、黏附及转移［11］。Fibulin-1C缺失末端的21个氨基酸，其表达量的高低与卵巢癌的侵袭性呈正相关，起到促癌的作用［12］。Fibulin-1的促癌或抑癌作用也与其在肿瘤组织中的表达位置相关联。Fibulin-1 mRNA和蛋白在乳腺正常细胞的表达量显著高于癌细胞［13］。然而在卵巢癌组织中，卵巢基质细胞中Fibulin-1的表达量却低于其在癌上皮细胞中的表达量［14］。研究发现，Fibulin-1在原发性胃癌组织及胃癌AGS、KatoⅢ、MKN28、MKN45等细胞系中均低表达，在通过药物的去甲基化处理后其表达量显著增高，从而促进肿瘤细胞的凋亡，提示Fibulin-1在胃癌中发挥抑制肿瘤的作用［15］。在肝细胞癌中，Fibulin-1作为抑癌因子，其表达量与肿瘤的大小、分期及恶性程度呈负相关［16］。在雌激素受体阳性的卵巢癌及乳腺癌中，Fibulin-1的表达量明显增高，证明其发挥促进肿瘤发生、发展的作用［17］。Shen等［18］研究报道，与正常人和前列腺良性病变患者相比较，前列腺癌患者的尿液及血浆中的Fibulin-1在mRNA水平和蛋白水平均下调，且与病理分级及淋巴结转移状态呈负相关。提示Fibulin-1在诊断前列腺癌的敏感性和特异性均优于前列腺特异性抗原（prostatic specific antigen，PSA），可将Fibulin-1作为诊断前列腺癌新的生物标记物。

2.2 Fibulin-2

在检测人原发性实体肿瘤与转移瘤之间差异表达分子的实验中，Fibulin-2被证实与肿瘤的发生、发展相关［19］。在胰腺癌中，Fibulin-2能与具有扩增表达功能的跨膜Ⅰ型糖蛋白MUC4结合，蛋白的相互作用促进由MUC4介导的胰腺肿瘤细胞的转移［20］。Fibulin-2在人肺腺癌的基质及在肺癌细胞系中均高表达，与K-ras和p53突变体共表达促进肺腺癌的转移。然而在其他肿瘤中，Fibulin-2基因却发挥着抑癌基因的作用。Fontanil等［21］研究发现，Fibulin-2作为底物与金属蛋白酶ADAMT-4及ADAMT5结合而被水解，进而增强乳腺癌细胞系MCF-7和T47D的侵袭能力，表明Fibulin-2在乳腺癌中为保护性因素，发挥抑癌作用。在用卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus，KSHV）感染皮肤微血管内皮细胞10天后，Fibulin-2在mRNA和蛋白水平分别下降26倍和50倍，提示Fibulin-2能够抑制KSHV的生物学进程［22］。在另一项鼻咽癌的研究中，发现Fibulin-2可分为Fibulin-2L和Fibulin-2S两种蛋白异构体，其中Fibulin-2S的异常表达与鼻咽癌相关。该研究指出，Fibulin-2S在鼻咽癌癌旁正常组织中的表达显著高于其在癌组织中的表达，在癌细胞中恢复Fibulin-2S的正常表达能够明显抑制鼻咽癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并能够通过下调血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2），从而抑制肿瘤新生血管的形成［23］。

2.3 Fibulin-3

在胸膜间皮瘤患者的血浆中Fibulin-3的表达水平明显高于仅有石棉暴露却未患胸膜间皮瘤的人群，胸膜渗出液Fibulin-3的表达水平在胸膜间皮瘤患者亦显著增高，提示血浆及胸膜渗出液中的Fibulin-3可以作为胸膜间皮瘤早期诊断及鉴别诊断的生物指标［24］。Fibulin-3在卵巢癌中发挥促癌因子的作用，过表达Fibulin-3基因可诱导磷酸化的AKT活性增强，从而显著增强卵巢癌细胞迁移及侵袭能力［25］。近期研究发现，Fibulin-3在恶性程度高的膀胱癌组织以及高侵袭性膀胱癌细胞系中的表达上调，过表达Fibulin-3可通过介导胰岛素样生长样子结合蛋白5（insulin like growth appearance binding protein 5，IGFBP5）的表达增加促进膀胱癌细胞的迁徙和侵袭［26］。Fibulin-3在部分肿瘤中被证实可抑制肿瘤发生、发展。Chen等［27］研究指出，下调Fibulin-3的表达可通过抑制基质金属蛋白酶7（matrix metalloproteinase 7，MMP7）的表达及活化Wnt/β-catenin信号通路，增强肺癌的迁移及转移能力。在非小细胞肺癌中，Fibulin-3可下调MMP2和MMP7表达并降低癌细胞的侵袭能力［28］。在鼻咽癌中Fibulin-3的表达下调，过表达Fibulin-3可通过降低磷酸化-AKT的活性，抑制鼻咽癌细胞的迁移和侵袭［29］。

2.4 Fibulin-4

Fibulin-4与肿瘤的关系，在研究其表型与结直肠癌进展关系的实验中被首次提及［30］。Wang等［31］研究报道，神经胶质瘤中Fibulin-4的表达明显上调。敲低Fibulin-4的表达后，能够抑制胶质瘤细胞的侵袭和增殖能力，并促进肿瘤细胞的凋亡，表明Fibulin-4在神经胶质瘤的生物学进程中发挥抑癌作用。Yao等［32］通过免疫组织化学和酶联免疫吸附试验测定Fibulin-4在结直肠癌患者的组织样本及血清中的表达情况，发现Fibulin-4的表达量显著升高，有助于结直肠癌的早期诊断。在骨肉瘤中，高表达Fibulin-4可通过PI3K/AKT/mTOR信号通路介导的上皮间质转化促进肿瘤细胞的侵袭及远处转移，Fibulin-4表达情况与患者的淋巴结转移及预后情况相关［33］。然而，Fibulin-4在乳腺癌组织中的表达显著低于其在癌旁组织的表达，且其表达量与乳腺癌肿瘤分级呈负相关，提示Fibulin-4可作为预测乳腺癌预后的独立因素［34］。

2.5 Fibulin-5

Fibulin-5在不同的肿瘤组织中同样发挥抑癌或促癌的作用。Wang等［35］研究指出，Fibulin-5可作为调节肿瘤细胞与细胞外基质相互作用的分子变阻器，减少组织内活性氧的生成，从而促进胰腺癌的进展。在胰腺癌的研究中，发现低氧环境和转化生长因子β可诱导胰腺癌Fibulin-5的表达［36］。Fibulin-5在肾癌及纤维肉瘤中同样起到促进肿瘤发生、发展的作用［37］。Chen等［38］在肺癌组织样本中发现Fibulin-5可通过活化Wnt/β-catenin信号通路抑制肿瘤细胞的侵袭，提示Fibulin-5在肺癌进展中发挥抑癌作用。Mohamedi等［39］研究报道，在乳腺癌细胞系MCF-7、T47D及MDA-MB-231中高表达Fibulin-5能够抑制肿瘤细胞的侵袭和增殖，阻止癌细胞成球，Fibulin-5降低Ki-67的表达水平，从而影响肿瘤增殖，表明Fibulin-5在乳腺癌的生物学进程中为保护性因子。

2.6 Fibulin-6和Fibulin-7

尚未见Fibulin-6、Fibulin-7与肿瘤关系的报道。现有研究认为，Fibulin-6的表达量增高可通过TGF-β途径促进纤维母细胞的迁移［40］；Fibulin-7羧基末端的多肽对于内皮细胞的黏附具有生物活性，影响血管管状结构的形成，提示其可为血管生成性相关疾病提供潜在治疗靶点［41］。

3 结语

近年来，关于Fibulin蛋白功能的探索取得了多项成果。诸多研究表明，该类蛋白家族不仅参与细胞外网架结构的组成，且在细胞生长、黏附、凋亡以及组织形态的形成等生理过程中发挥关键作用。同时，Fibulin蛋白功能的改变与疾病的病理特征相关，该类蛋白家族在肿瘤的发生、发展中发挥促进作用，能够增强肿瘤细胞的迁移、侵袭及转移能力。目前，关于Fibulin蛋白的研究多集中于体外细胞层面的实验，尚无研究反映Fibulin在体内所发挥的作用。构建荷瘤小鼠模型，有助于模拟Fibulin蛋白在人体内的真实状态下对肿瘤的影响，为后续研究提供更多条件。Fibulin类糖蛋白家族与肿瘤关系同时体现在与疾病的早期诊断及预后方面，对Fibulin蛋白研究的不断深入可能为肿瘤的早期诊断及预后提供新的生物标志物。

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