S100P在消化系统肿瘤中的临床价值

李伟沣，谢菲岚，梅晓月，刘 璐，刘锦涛※

(1.广东医科大学研究生学院，广东 湛江 524000； 2.深圳市宝安区人民医院消化内科，广东 深圳 518100)

消化系统肿瘤是危害人类健康的重大疾病。目前，早期消化系统肿瘤可通过内镜以及传统手术治疗，中晚期消化系统肿瘤的死亡率高，尚无有效的治疗方法。消化系统肿瘤早期常缺乏特异性症状，多数患者确诊时已处于中晚期，临床治愈率较低。早发现、早诊断、早治疗是治疗恶性肿瘤，提高患者生存率的关键。胃肠镜等技术的发展使早期发现消化系统肿瘤成为可能，但大多数患者常因检查的痛苦以及对常规体检的不重视而延误了诊断和治疗。与胃肠镜等检查相比，肿瘤标志物筛查更易被大多数人群接受。传统的肿瘤标志物(如甲胎蛋白、癌胚抗原、糖类抗原125、糖类抗原19-9等)对消化系统肿瘤有一定的血清学诊断价值，但缺乏敏感性和特异性。因此，寻找并探索新的肿瘤标志物及其临床价值成为目前的研究热点。S100P是S100的家族成员，广泛存在于人体组织中，以胎盘和胃的表达最高[1-2]。有文献报道，S100P在肺癌[3]、乳腺癌[4]、卵巢癌[5]、子宫内膜癌[6]等肿瘤中的高表达与肿瘤恶性程度、增殖能力、预后等密切相关，被认为是驱动肿瘤发生发展的重要基因。随着研究的不断深入，S100P与结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌等消化系统肿瘤也存在一定的联系。现就S100P的结构与功能及其相关靶蛋白予以综述，分析S100P在消化系统肿瘤中的表达特点，为肿瘤临床诊断和靶向治疗提供新的参考与选择。

1 S100P的结构和功能

S100家族是最大的EF-手型钙结合蛋白家族的亚族，包括S100A1～S100A16、S100B、S100G、S100P及S100Z等20多个成员[7]。人S100P基因位于染色体4p16，其序列全长为510 bp，具有1个内含子和2 个外显子，共编码 95个氨基酸。与其他S100蛋白类似，S100P具有两个呈“螺旋-环-螺旋”的EF-手型结构域，可分别结合二价金属离子，其中C端的EF-手型结构域更为保守，与Ca2+亲和力也更高。结构生物学研究证明，S100P与Ca2+/Mg2+结合后，将配体结合位点暴露出来，应用该结合位点与配体的相互作用发挥相应的功能[8]。S100P一般以同源二聚体(S100P/S100P)的形式存在并发挥功能，也可与S100A1结合形成不稳定的异源二聚体(S100P/S100A1)[9]。

研究发现，S100家族蛋白广泛地参与细胞内和细胞外功能的调节。S100在细胞内通过介导Ca2+依赖的信号传导途径，调节细胞增殖分化、细胞凋亡、黏附运动、细胞骨架的构成和蛋白质磷酸化等过程；在细胞外，S100以旁分泌或自分泌等方式激活相应的靶蛋白，参与炎症反应、肿瘤疾病等病理过程[10]。由此可见，S100P作为S100钙结合蛋白家族的成员，在细胞增殖分化、细胞凋亡、黏附运动等过程中起至关重要的作用[11]。

2 S100P的靶蛋白

S100P通过与S100P靶蛋白结合发挥生物学功能。目前，已发现的S100P靶蛋白包括晚期糖基化终末产物受体(advanced glycation end product receptor，RAGE)、IQ结构域GTP酶激活蛋白1(IQ-domain GTPase-activating protein 1，IQGAP1)、埃兹蛋白、钙周期素结合蛋白(calcyclin binding protein/Siah-interaction-protein，CacyBP/SIP)以及S100P结合蛋白配体等。

2.1 RAGE RAGE是免疫球蛋白超家族成员，能结合多种配体，从而启动不同的信号通路，激活细胞内氧化应激和炎症反应，导致细胞或组织功能紊乱。目前，RAGE与配体相互作用调控肿瘤细胞的分子机制已较明确。RAGE与配体结合后，激活促分裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B、Janus激酶/信号转导及转录激活因子等信号通路，促进核因子κB、激活蛋白-1、信号转导及转录激活因子1和信号转导及转录激活因子3的活性，调控多种生长因子、纤维连接蛋白等基因的表达，从而促进肿瘤的发生发展[12]。Fuentes等[13]应用蛋白质免疫印迹法、逆转录聚合酶链反应等方法检测发现，阻断RAGE可抑制S100P过表达介导的结直肠癌细胞增殖。进一步研究发现，S100P与RAGE结合可激活胞外信号调节激酶1/2信号转导通路，通过活化核因子κB，促进结直肠癌的生长和迁移。Mercado-Pimentel等[14]首次证明，S100P/RAGE信号通路可依赖激活蛋白-1使微RNA-21上调，有助于结肠癌的侵袭和转移。Shen等[15]的研究发现，异常表达的S100P能通过激活RAGE/胞外信号调节激酶信号通路，促进上皮-间充质转化，从而增强结直肠癌的侵袭和转移能力。综上所述，S100P可与RAGE结合调控肿瘤的发生发展，但下游调控点可能不同。

2.2 IQGAP1 IQGAP1是IQGAP家族的一员，是最早在转移性骨肉瘤组织中发现的一种GTP酶活化蛋白[16]。IQGAP1是广泛存在于人体组织的支架蛋白，作为细胞定向运动的重要调控分子，在细胞黏附、运动、骨架改变及增殖等方面发挥重要作用。IQGAP1的结构包括钙结合蛋白同源性结构域、脯氨酸富集的蛋白-蛋白结构域、4个串联的IQ基序列、RasGTP酶活化蛋白相关结构域以及C端RasGAP相关结构域[17]。IQGAP1通过多种途径在肿瘤细胞的增殖和迁移侵袭中扮演重要角色。Heil等[18]发现，S100P可通过第一个EF-手型结构域与IQGAP1的IQ结构域结合，抑制表皮生长因子诱导的IQGAP1磷酸化，影响B型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的结合和丝裂原活化蛋白激酶1/2的激活，可见，S100P对表皮生长因子诱导的细胞增殖具有抑制效果。

2.3 埃兹蛋白 埃兹蛋白是胞内蛋白家族的成员之一，也是一种细胞内的桥接蛋白。静息状态下，胞质内埃兹蛋白N端和C端结构域折叠在一起，掩盖了与其他分子结合的点位。埃兹蛋白磷酸化后，将F-肌动蛋白与细胞膜连接起来，从而在细胞结构形成、运动和内吞作用中发挥重要作用[4]。Koltzscher等[19]的研究发现，与磷脂酰肌醇活化埃兹蛋白方式类似，S100P能直接结合到埃兹蛋白N端结构域，使埃兹蛋白暴露出配体的结合位点，提高肿瘤细胞的迁移能力。有研究发现，S100P与埃兹蛋白对三阴性乳腺癌细胞的迁移均有影响，但未验证S100P和埃兹蛋白的相互作用对肿瘤细胞的影响[4]。

2.4 CacyBP/SIP CacyBP/SIP最早从艾氏腹水瘤细胞中克隆而来，因可与钙周期素结合，故命名为钙周期素结合蛋白。Matsuzawa和Reed[20]在研究泛素化降解通路时发现一种蛋白质，这种蛋白可与人RING指状蛋白sina的同源基因结合，遂命名为SIP，随后经检测发现，SIP即人CacyBP，所以钙周期结合蛋白目前命名为CacyBP/SIP；此外，该研究还认为，钙周期素结合蛋白CacyBP/SIP是最早发现的S100P配体之一，与泛素连接酶Siah-1、S期激酶相关蛋白1和转导素β样蛋白1组成泛素化连接酶复合物，参与致癌基因β联蛋白的降解。Ning等[21]通过CacyBP/SIP过表达及表达降低对胃癌细胞影响的研究发现，CacyBP/SIP可能是胃癌细胞生长和侵袭的潜在抑制剂，可能与β联蛋白表达增加和T细胞因子/淋巴增强因子转录激活有关，表明CacyBP/SIP对胃癌细胞可能存在影响，但未验证S100P与CacyBP/SIP结合对胃癌细胞的影响。目前，S100P与CacyBP/SIP对β联蛋白泛素化降解的影响尚未明确，仍有待进一步的研究。

S100P结合蛋白配体也是S100P的一种靶蛋白。有研究发现，S100P结合蛋白配体能负向调控组织蛋白酶Z的转录，而组织蛋白酶Z与整合素αvβ5相互作用，可介导恶性胰腺肿瘤细胞黏附性的改变[22]。Dowen等[23]的研究发现，S100P与S100P结合蛋白配体可能相互作用，并参与早期胰腺肿瘤发展的调控。目前，尚无S100P与S100P结合蛋白配体的相互作用对胰腺肿瘤发生发展机制影响的报道。

3 S100P在消化系统肿瘤诊断中的价值

S100P在大多数正常组织中不表达或低表达，但在多数肿瘤组织中过表达。目前，有研究发现，S100P在结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌等消化系统肿瘤组织中表达升高，且与肿瘤诊断和预后评估密切相关。因此，S100P有望成为结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌等消化系统肿瘤早期诊断、预测进展和复发的重要标志物。

3.1 结直肠癌 随着人们生活和饮食习惯的改变，结直肠癌的发病率和死亡率逐年升高，已成为威胁人类生存的重要疾病之一。近年来，S100P与结直肠癌之间关系的研究越来越受到关注。结肠扁平腺瘤具有恶变潜能，Kita等[24]报道，与正常结肠黏膜相比，S100P在结肠扁平腺瘤中异常表达，提示S100P可区分正常结肠黏膜与扁平腺瘤，有助于早期内镜下切除扁平腺瘤，降低结肠癌的发病率。溃疡性结肠炎患者患结直肠癌的风险显著提升，Brentnall等[25]的研究发现，S100P与溃疡性肠炎的临床分级呈正相关，S100P可能成为预测溃疡性结肠炎患者结直肠癌发展的潜在生物标志物。S100P与结直肠癌的关系密切。Dong等[26]收集91例结直肠癌患者的临床资料(性别、年龄、肿瘤分期、肿瘤分级、淋巴结转移、复发等)，并应用免疫组织化学方法检测结直肠癌组织及相应正常结直肠组织中S100P蛋白的表达，进行Kaplan-Meier生存分析发现，结直肠癌组织的S100P表达显著高于相应的正常结直肠组织；通过随访分析发现，S100P表达与肿瘤临床分期、淋巴结转移、复发均有密切联系，但S100P表达与肿瘤分级和生存率无关。多项研究运用逆转录聚合酶链反应检测结直肠癌组织及其相应正常组织S100P的表达发现，结直肠癌S100P 信使RNA表达显著高于正常结直肠组织[13,27-28]。综上所述，结直肠癌组织中S100P的表达高于相应的正常组织，因此，S100P可能作为结直肠癌的新型肿瘤标志物，用于区分结直肠癌与非癌组织。此外，S100P高表达与结直肠癌的淋巴结转移、肿瘤复发等预后指标存在一定联系。Dong等[26]通过慢病毒表达载体，形成S100P过表达SW480细胞系，进行细胞增殖、迁移和侵袭实验，虽未观察到S100P过表达SW480细胞的增殖率增加，但说明S100P的过表达可促进结直肠癌细胞的迁移和浸润。 通过敲低S100P表达进行结直肠癌细胞系的体外迁移及侵袭实验，并对低表达S100P细胞移植小鼠体内实验的研究验证了S100P表达的下调，结直肠肿瘤细胞的侵袭和迁移能力显著降低[15]。刘峰等[29]利用基因芯片技术检测3例患者组织中相关基因表达的研究证实，S100P是结直肠癌腹膜转移的上调基因之一。由此可见，S100P过表达可促进结直肠癌细胞的侵袭、迁移，提示S100P阳性的结直肠癌患者的预后欠佳。

3.2 胰腺癌 胰腺癌的死亡率高、预后差，大部分患者确诊时已为晚期，无法进行手术治疗。早期诊断胰腺癌，寻找胰腺癌的特异性肿瘤标志物是胰腺癌的研究重点。胰腺癌组织的S100P表达水平显著高于正常胰腺组织[30-31]。Hu等[32]的荟萃分析发现，S100P在胰腺癌诊断中的总灵敏度和特异度分别为0.87(95%CI0.83～0.90)，0.88(95%CI0.82～0.93)，提示S100P具有高度敏感性和特异性，有望成为胰腺癌筛查的重要诊断标志物。超声引导下胰腺细针穿刺活检有利于提高胰腺癌的检出率。Dim等[33]纳入62例超声引导下胰腺癌细针穿刺组织，应用免疫组织化学比较胰腺癌中5种蛋白(前列腺干细胞抗原、成束蛋白、间皮素、14-3-3σ和S100P)抗体的诊断特性发现，S100P显示出最佳的诊断特征，诊断的灵敏度和特异度分别为90%和67%。可见，S100P对胰腺癌具有重要的诊断价值，可能应用于未来的临床诊断。

胰腺癌患者大多数死亡原因是由转移扩散引起，S100P与胰腺癌进展存在一定的关系。Dowen等[23]发现，S100P水平与胰腺上皮内瘤变的损伤程度呈正相关，在早期胰腺的原位癌以及进展至具有侵袭性的胰腺导管腺癌中均起重要作用。Barry等[34]通过数据分析胰腺导管腺癌相关肝转移的33个基因以及敲低S100P的胰腺癌细胞的转移行为发现，S100P在胰腺癌细胞的血源性扩散中起关键作用。

3.3 肝癌 `S100P与肝癌关系的研究相对较少。Yuan等[35]对305例原发性肝癌标本进行免疫组织化学检测发现，肝癌组织中S100P过表达；并收集肝癌患者临床病历资料并进行单因素分析得出，S100P的表达与性别、甲胎蛋白、肿瘤分级、肿瘤分期、p53突变及β联蛋白突变缺失有关；多因素分析提示，S100P阳性的肝癌患者更易复发(P=0.018 9)，5年生存率较低(P=0.002 3)，证明S100P表达是原发性肝癌预后的独立预测因素，S100P阳性的肝癌患者更应严密监测肿瘤复发情况。临床常用的肝癌标志物为甲胎蛋白，S100P单独或联合甲胎蛋白能否增加肝癌的检出率尚不明确。Ko等[36]应用逆转录聚合酶链反应、蛋白质免疫印迹法、细胞增殖实验和划痕实验等多种方式，验证S100P的表达可能与肝癌的致瘤性相关。Mao等[37]在研究对小窝蛋白1促进肝癌发生发展机制的研究发现，与小窝蛋白1相似，S100P亦可在缺氧条件下上调，提示小窝蛋白1可能通过S100P促进肝癌的转移。

3.4 胆管癌 胆管癌难以早期确诊，目前仍缺乏高特异性和高敏感性的早期诊断指标。既往有研究发现，胆管细胞癌的S100P表达水平显著高于正常胆管上皮组织[38-39]。Sato等[40]对S100A2、S100A4、S100A6和S100P在胆管癌发生中表达情况的研究发现，S100P在多步骤胆管癌变过程中表达的增加最显著；并对胆汁中S100P表达进行测量发现，胆汁中S100P的浓度是胆管癌诊断的重要指标。Aishima等[41]提出，S100P表达是早期胆管癌的强有力指标，其表达增加与级胆管上皮内瘤变的进展相关。

Lok等[42]的研究证实，S100P联合其他相关蛋白组成免疫组织化学小组有助于区分原发性肝内胆管细胞癌和转移性胰腺导管腺癌。Wu等[43]的研究发现，胆管癌组织中S100P信使RNA的表达极高，并通过免疫组织化学证实，增加的S100P蛋白表达定位于胆管癌细胞质或细胞核以及高度发育不良和发育异常的胆管，而不在正常胆管；此外，敲低S100P可上调凋亡相关因子的表达，促进胆管癌细胞的凋亡。有研究发现，S100P的过度表达与肝内胆管癌患者总体存活率的降低有关，S100P阳性患者的预后较差[44]。S100P可能成为胆管癌的新型标志物，其表达与胆管癌的诊断和预后相关。

3.5 胃癌和食管癌 胃癌中S100P的表达存在争议，S100P在胃癌组织高表达及表达下调均有报道。Ge等[45]研究发现，胃癌组织中S100P的表达明显高于正常组织，且与胃癌TNM分期及预后密切相关，S100P阳性者的5年生存率明显降低。通过免疫组织化学检测胃癌组织与癌旁组织的研究发现，S100P在胃癌组织中高表达，敲低S100P，胃癌细胞的集落形成能力下降，且凋亡加速，提示S100P是胃癌的致癌因子[46]。但Zhang等[47]筛选胃癌组织中上调与下调的基因发现，S100P在胃癌中表达下调。另有研究发现，与S100P阴性胃癌患者相比，S100P阳性胃癌患者的预后较好[48-49]。Liu等[50]发现，S100P在胃癌组织及正常胃组织的表达差异无统计学意义。目前，S100P在胃癌中的表达及临床意义尚不明确，仍需更多相关研究的确定。

国内外对食管癌中S100P表达情况的研究极少。通过筛选食管癌与癌旁组织的相关基因发现，S100P是食管癌的下调基因之一[51-52]。但目前尚不能确定S100P表达与食管癌存在联系。

4 S100P在消化系统肿瘤治疗中的价值

异常表达的S100P与结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌等多种消化系统肿瘤的发生发展密切相关，且S100P的表达水平对化疗药物的敏感性有重要影响，因此，S100P成为消化系统肿瘤靶向治疗的重要靶点。

目前，抑制S100P作用的药物或方法主要有3类：①小分子抑制剂。小分子抑制剂可与配体竞争结合位点，从而抑制S100P与配体的相互作用，阻断下游信号的激活。色甘酸作为抗过敏药，可与S100P结合。Arumugam等[53]的研究发现，色甘酸与S100P结合可干扰S100P与RAGE的相互作用，抑制核因子κB信号通路的激活，从而抑制小鼠胰腺癌细胞的增殖和转移，并增加吉西他滨在胰腺癌治疗中的有效性。由于实现色甘酸有效性所需的浓度较高，Arumugam等[54]设计并合成了色甘酸类似物5-甲基色甘酸，经检测发现，5-甲基色甘酸与色甘酸的作用效果一致，但效率更高。但色甘酸及其类似物也存在一些缺陷。Arumugam等[53]认为，色甘酸与S100家族其他成员结合较与S100P结合缺乏特异性。②单克隆抗体。单克隆抗体可在胞外阻断S100P与配体的相互作用。Dakhel等[55]发现，抗S100P抗体可阻断S100P的细胞外活性，能有效抑制胰腺癌细胞的增殖和肝转移，有望成为胰腺癌的治疗药物。目前，对单克隆抗体的研究较少，仍需进一步的探索。③反义RNA。反义RNA与S100P信使RNA结合导致其降解，从而降低S100P的表达水平。Jiang等[56]使用慢病毒介导的RNA干扰敲低结肠癌细胞中S100P的基因表达，从而抑制结直肠癌细胞的增殖、浸润及迁移。Shen等[15]通过敲低S100P抑制结直肠癌细胞迁移及侵袭。此外，亦有通过降低S100P的表达促进胆管癌[43]、胃癌[46]中肿瘤细胞凋亡的相关报道。目前，通过反义RNA可达到基因治疗的目的。以上3种方法均可达到抑制S100P在消化系统肿瘤中表达的作用，但相关研究均为体外研究，尚存在一定的局限性。

多项研究发现，S100P的表达水平与结直肠癌[26]、胰腺癌[57]和胃癌[45]等对化疗药物的敏感性密切相关，因此，S100P异常表达患者采用化疗联合S100P靶向治疗策略将有望增强对化疗药物的敏感性，改善疗效。

5 小 结

S100P的表达水平与多种消化系统肿瘤的恶性程度、临床分期、淋巴转移情况等密切相关，可在结直肠癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌等消化系统肿瘤中异常表达，并可作为预测肿瘤进展及生存期的指标，是早期诊断的重要标志物。随着对S100P的深入研究，S100P靶向治疗已成为目前的研究热点，联合化疗有望为S100P阳性肿瘤患者提供新的治疗思路，期待制定出更加优化的消化系统肿瘤治疗方案，为消化道肿瘤的临床治疗带来帮助，使更多的患者获益。