热休克蛋白70在胃癌中的研究进展

龙明炬, 黄秋林

胃癌在我国癌症发病率排行中仅次于肺癌,居于第2位,是消化系统中最常见的恶性肿瘤[1]。热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)是一类当细胞暴露于热疗、缺血、缺氧、毒素或其他应激时胞内异常表达增多的蛋白[2],其在结肠癌、卵巢癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤中高表达,与肿瘤细胞的增殖、分化有关,且与患者对治疗的抵抗及预后有关[3-4]。热休克蛋白70(heat shock protein 70, Hsp70)是HSPs家族中最保守且最为重要的一族,Hsp70与胃癌的发生发展密切相关。本文就Hsp70在胃癌中的相关研究进展作一简要综述。

1 Hsp70家族概述

哺乳动物的HSPs根据其分子量大小可分为6个家族:Hsp100、Hsp90、Hsp70、Hsp60、Hsp40和包括Hsp27在内的小分子HSP[5]。其中,Hsp70是HSPs家族中最重要且最保守的一族,被认为是一种有效的细胞应激缓冲系统,对细胞的生存起保护作用,其由至少8个成员构成,分别是Hsp70-1a、Hsp1b、Hsp1t、Hsp70-2、Hsp70-5、Hsp70-6、Hsp70-8和Hsp70-9[6]。Hsp70-1a、Hsp1b和Hsp1t被统称为Hsp70-1,具有应激诱导表达的特性,是Hsp70家族中主要的应激诱导表达成员[6]。Hsp70-2在所有细胞中以极低的水平组成性表达,但在脑和睾丸中大量表达[7]。Hsp70-5具有内质网特异性,能在内质网中检测错误折叠蛋白[6]。Hsp70-6在大多数组织中不表达,但在血液和免疫细胞中大量表达[8]。Hsp70-8在所有细胞中呈现低水平的组成性表达,不受热休克或其他应激的影响,与分子伴侣介导的自噬有关[6]。Hsp70-9存在于线粒体中,也被称为Mortalin[6],能与P53形成复合体,从而抑制P53的活化[9]。

2 Hsp70的生物学功能

Hsp70具有多种生物学功能,主要包括以下四个方面:① 分子伴侣作用。Hsp70作为分子伴侣在蛋白质折叠、组装、运输、降解及控制调节蛋白活性的过程中发挥重要作用[10]。② 参与肿瘤免疫。研究表明,Hsp70能通过激活抗原提呈细胞(Antigen presenting cells, APC)启动固有免疫和适应性免疫[11-12],且肿瘤细胞来源的Hsp70可引发针对瘤细胞本身的适应性免疫,诱发自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)对癌细胞的杀伤作用[13-14],瘤细胞死亡裂解后所释放的Hsp70蛋白能促进树突状细胞(dendritic cells,DCs)的成熟[15]。Hsp70还可诱导固有免疫细胞释放促炎细胞因子,增加共刺激分子的表达[16-17]。③ 参与细胞的增殖和凋亡调控。Hsp70与大部分恶性肿瘤细胞的增殖和凋亡有关[18],其可在细胞程序性死亡信号通路中的不同环节调控肿瘤细胞凋亡,且可影响内源性和外源性的细胞凋亡途径[19]。④ 提高细胞对各种应激的耐受性。抑制Hsp70蛋白的表达或敲除Hsp70基因可增强肿瘤细胞(如胰腺癌、结肠癌、乳腺癌细胞)对凋亡的敏感性[20-22]。

3 Hsp70在胃癌中的相关研究

3.1 Hsp70在胃癌中的表达情况 目前研究报道Hsp70在胃癌中的表达情况不尽相同。多项研究采用免疫组织化学法检测人胃癌组织标本中Hsp70蛋白的表达,结果显示,Hsp70蛋白在胃癌组织中的阳性表达率均低于50%[23-25]。针对这一现象,有研究者认为,Hsp70蛋白的表达较低可以使胃癌细胞逃避来自Hsp70蛋白所引发的抗肿瘤免疫反应[26-27]。然而,另有多项研究却显示,Hsp70蛋白在胃癌组织中的阳性表达率高于50%[28-30]。王琼等[31]研究发现,胃癌组织中的Hsp70阳性表达率(87.67%)显著高于癌旁组织(56.16%)。有研究发现,Hsp70蛋白在正常胃黏膜、增生性息肉、腺瘤样息肉、胃癌组织中的表达水平依次递增[32]。针对这一现象,Bodoor等[24]研究认为,Hsp70蛋白对肿瘤细胞的生存具有保护作用,从而导致肿瘤的发生、发展。Hsp70蛋白在胃癌组织中的表达差异可能与胃癌组织标本数量、组织类型构成等因素有关,有待进一步研究验证。

3.2 Hsp70与胃癌临床病理特征之间的关系 有研究发现,Hsp70的阳性表达与胃癌组织的分化程度显著相关,Hsp70在低、中、高分化胃癌组织中的阳性表达率依次升高;Hsp70在肠型腺癌和管状腺癌组织中的阳性表达率高于弥漫型腺癌和印戒细胞型胃癌组织[23]。但是Hsp70是否直接参与胃癌细胞的分化调控尚不明确[25]。另外,有研究表明Hsp70的表达与胃癌组织的病理T分期(即肿瘤的侵袭深度)呈正相关[23]。Motalin是Hsp70家族的组成成员之一。有研究显示,与Mortalin阴性表达者相比,Mortalin阳性表达者的肿瘤侵袭深度更深、淋巴结转移数目更多、肝脏转移子灶的数值更大[9]。Hsp70在肿瘤的发生、发展过程中起重要作用,与瘤细胞的增殖和肿瘤的恶性程度显著相关[33-34]。综上,Hsp70与胃癌的临床病理特征密切相关。

3.3 Hsp70与胃癌患者预后的关系 胃癌绝大部分为腺癌,胃腺癌按照Lauren分型,可分为肠型和弥漫型。有研究显示,在肠型胃腺癌中,Hsp70高表达则预示患者总生存期较短;但在弥漫型胃癌中Hsp70的表达与患者总生存期无明显相关性[23]。Bodoor等[24]研究发现,与Hsp70阴性表达者相比,Hsp70阳性表达者的无病生存期更短,预后更差。Ando等[9]对胃癌患者的组织标本行免疫组化分析显示,与Mortalin阴性表达者相比,Mortalin阳性表达者的预后更差。Kang等[25]通过对458例胃癌患者中Hsp70蛋白的表达情况进行分析发现,Hsp70蛋白在早期胃癌中的阳性表达率显著高于进展期胃癌,提示Hsp70可用于胃癌的早期诊断和评估。综上,Hsp70与胃癌患者的临床预后关系密切。

3.4 Hsp70在胃癌化疗、热疗、靶向治疗中的作用机制研究 有研究发现,使用Hsp70抑制剂PES(2-phenylethynesulfonamide)特异性抑制Hsp70蛋白的表达能显著促进顺铂诱导的胃癌细胞系HGC27的凋亡,增强化疗的疗效,其分子机制是Hsp70促进了胃癌细胞内丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)信号通路的活化[35]。类似的,周桥等[36]研究发现,Hsp70抑制剂PES能抑制胃癌BGC细胞的增殖和迁移能力,其机制是PES抑制了BGC细胞内核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路的活性及下调了血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)蛋白的表达水平。有研究发现,中药红景天苷(salidroside)能抑制Hsp70蛋白的表达,且能抑制胃癌BGC-823细胞的增殖、迁移和侵袭能力。同时,研究发现通过上调Hsp70蛋白的表达能逆转中药红景天苷对胃癌BGC-823细胞增殖的抑制作用[37]。Arora等[38]采用Minnelide抑制人胃癌细胞系MKN28(中分化)和MKN45(低分化)中Hsp70蛋白的表达,可诱导胃癌MKN28和MKN45细胞株的凋亡。同时,在无胸腺裸鼠皮下成瘤(使用MKN28和MKN45细胞系)实验中,Hsp70抑制剂组裸鼠皮下瘤体的体积显著小于对照组(使用生理盐水)。研究发现,胃癌细胞系MKN45对靶向治疗药物阿帕替尼的获得耐药性依赖于胞内Hsp70蛋白的高表达,且应用Hsp70的特异性抑制剂(雷公藤内酯/triptolide)能逆转胃癌MKN45细胞对阿帕替尼的耐药性[39]。本课题组前期研究发现,抑制Hsp70蛋白的表达能协同增强人胃癌SGC7901细胞对热疗的敏感性,增强热疗的疗效[40]。综上所述,Hsp70能促进胃癌细胞的增殖、增强胃癌细胞的侵袭和迁移能力。靶向抑制Hsp70蛋白的表达有助于提高胃癌细胞化疗、热疗、分子靶向治疗的疗效。

4 结论与展望

Hsp70家族庞大,其生物学功能多种多样。目前研究报道的Hsp70在胃癌组织标本中的表达情况不尽相同,有待进一步研究验证。Hsp70与胃癌的发生、发展关系密切,靶向抑制Hsp70蛋白的表达有助于提高胃癌细胞化疗、热疗、分子靶向治疗的疗效。但目前有关Hsp70与胃癌的研究主要是针对细胞模型,有待进一步的临床研究验证。