骨桥蛋白与基质金属蛋白酶2在卵巢癌中的研究进展

田心宇，尤琪，龚承凤，程丛丛，李云秀，武金玉，袁海涛

卵巢癌是所有女性生殖系统肿瘤中常见恶性肿瘤，死于卵巢癌的女性人数要多于其他妇科恶性肿瘤[1]，由于卵巢位于盆腔深部，大部分早期没有明显的症状，70%患者就诊时已发生腔外转移，临床治愈率低，预后不良，选择细胞减灭术和铂类化学疗法的晚期卵巢癌患者的5年生存率仅为20%～30%[2]，Ⅲ期和Ⅳ期患者5年生存率只有20%，Ⅰ期患者的5年生存率大于90%[3]，且卵巢癌复发率很高，影响生存质量，增加经济负担。因此，明确诊断是提高卵巢癌患者生存率的关键，用于卵巢癌检测的筛选工具是提高卵巢癌患者生存率的主要挑战[4]。近年研究表明，基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP-2）和骨桥蛋白（osteopontin，OPN）在卵巢癌中大量表达，这与卵巢癌的发生、发展、侵袭和转移密切相关。本文对MMP-2及OPN在卵巢癌中表达、意义以及二者表达的相关性等进行综述。

1 OPN与卵巢癌

1.1 OPN的结构与功能概述 OPN最初是1979年由Senger从骨基质中提取出的一种磷蛋白，而Franzén等于1985年也从骨组织中分离出一种磷蛋白，类似于Senger等的发现，正式命名为OPN[5]。其定位在4q13染色体上，是一个单一编码的基因，大小约8kb，由6个内含子和7个外显子组成，相对分子质量为440 000，约含有300个氨基酸残基[6]。OPN含有大量丝氨酸和天冬氨酸残基，是一种具有多种生物学活性的分泌型磷酸化糖蛋白（secreted phosphoprotein1，SPP1），由人类基因Spp1及其鼠对应物Spp1编码[7]，可是分泌型的也可是细胞内的，可由多种细胞分泌，包括上皮细胞、内皮细胞、骨细胞和巨噬细胞等，介导免疫应答、骨的重吸收、组织的修复、炎症和上皮细胞的恶性转化，广泛分布于破骨细胞、成骨细胞、血管平滑肌细胞、骨骼肌细胞及内皮细胞、淋巴细胞和神经细胞等中，而部分恶性上皮细胞（肾、乳腺和表皮）也可以分泌OPN[8]。

1.2 OPN对卵巢癌细胞功能影响及其分子机制 OPN结构中包含精氨酸－甘氨酸－天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，RGD）序列、凝血酶裂解位点、钙离子结合位点和MMP作用位点，其中RGD序列与黏附功能有关，OPN通过多种方法激活一系列细胞内信号，包括通过黏附序列RGD与细胞表面的多种整合素受体结合以及通过非依赖RGD序列与CD44结合，使细胞合成内在蛋白水解酶，加速层粘连蛋白和纤维粘连蛋白等细胞外基质的降解，从而促进肿瘤浸润及转移[9]。

OPN中RGD序列增强了其与受体结合的能力以及细胞黏附的能力，在细胞迁移中起到重要作用。此外，凝血蛋白在OPN的氨基酸序列中识别凝血蛋白高敏感位点的糖原合成激酶（glycogen synthase kinase，GSK）保守序列，然后将GSK序列在凝血蛋白酶切割位点分为氨基端（N端）的整合素结合域和羧基端（C端）的CD44结合域[10]，在被凝血蛋白剪切后，激活N-端整合素结合域中的RGD磷酸化，与整合蛋白受体αvβ3结合，并激活核因子κB（NF-κB）途径抑制细胞凋亡，也可通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）信号途径抑制细胞凋亡，有研究发现OPN会引起黏附斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）磷酸化，从而激活Ras与丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK） 信号转导途径和改变细胞骨架，这与肿瘤细胞产生与转移关系密切。也有学者提出OPN在缺氧应激条件下可激活PI3K/Akt途径诱导缺氧诱导因子1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1），并且通过调节HIF及PI3K/Akt通路来提高肿瘤细胞存活率并抑制细胞凋亡[11]。另有研究发现，OPN与其受体CD44结合以抑制细胞凋亡，并且通过激活PI3K/Akt和细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)信号，结合整合素受体，依赖血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的作用，从而诱导新生血管的形成，促进残留细胞的生长和增殖，促进细胞黏附和转移，并且与肿瘤的发生和发展密不可分。

1.3 OPN与卵巢癌的相关临床研究 OPN在不同肿瘤中发挥不同的作用，其在卵巢癌的发展中也具有独特的意义。有学者研究发现OPN与卵巢癌的发生发展有一定联系，OPN在正常的卵巢组织中不表达，但在卵巢良性囊腺瘤、交界性卵巢肿瘤和浆液性卵巢肿瘤中表达逐渐增加[12]。另有研究表明，卵巢癌组织中OPN表达与卵巢癌FIGO分期及组织学分级和淋巴结转移呈正相关[13]，在有腹水和转移性卵巢癌的患者中，OPN的表达明显增加[14]；且OPN的升高程度与患者的生存时间关系密切，OPN浓度越高，患者存活时间越短，转移病灶数量也与OPN浓度有关，转移病灶数量越多，OPN的浓度越高，患者的存活时间越短[15]。OPN在浸润性和交界性卵巢肿瘤组织中高表达，而在卵巢良性肿瘤组织和卵巢正常卵巢组织中低表达[16]，有侵袭性或有淋巴结转移的卵巢癌组织较良性卵巢组织或无淋巴结转移的卵巢癌组织OPN表达阳性率高[17]。因此，OPN可作为卵巢癌诊断、预后、复发或转移监测的指标。

2 MMP-2与卵巢癌

2.1 MMP-2的结构与功能 早在二十世纪七十年代初期，Haris和Krane在类风湿性滑膜组织培养基中鉴定出一种内肽酶，该酶降解了Ⅰ型胶原或明胶的变性形式，但不能降解其天然形式，类似于胶原酶的内肽酶，因为其对天然Ⅰ型胶原的催化活性，称为明胶酶，其可被激活成降解Ⅳ型胶原的活性形式，因此也被称为Ⅳ型胶原酶[18]。这种明胶酶/Ⅳ型胶原酶表现出MMP家族成员的主要特征，即以无活性的前体基质金属蛋白酶（promatrix metalloproteinase，proMMP）的形式分泌、活化以及金属依赖性地降解细胞外大分子，因为其是继间质胶原酶MMP-1之后进入家族的第2种酶，也称为MMP-2。

MMPs家族因需要金属离子（例如Ca2+、Zn2+等）作为辅助因子而得名。目前已经确定的约有25种MMPs，根据酶基因结构和底物特异性的差异，MMPs可以分为6种不同的类别[19]：①胶原酶类（MMP-1，MMP-8，MMP-13，MMP-18）；②明胶酶类（MMP-2，MMP-9）；③基质溶解酶类（MMP-3，MMP-7，MMP-10，MMP-11，MMP-26，MMP-27）；④弹性蛋白酶类（MMP-12）；⑤膜型基质金属蛋白酶类（MMP-14，MMP-15，MMP-16，MMP-17，MMP-24，MMP-25）；⑥其他未分类（MMP-19，MMP-20，MMP-21，MMP-22，MMP-23，MMP-28）。MMPs可以降解细胞外各种蛋白成分（基底膜、胶原蛋白、纤连蛋白等），破坏肿瘤细胞侵袭的组织屏障，在组织侵袭转移中起到很重要的作用，是与肿瘤侵袭和转移有关的主要蛋白水解酶。Ⅳ型胶原酶是MMP中最重要的一类，而MMP-2是降解Ⅳ型胶原蛋白（细胞外基质和基底膜的主要成分）的MMP中最重要的非糖基化形式之一。该基因位于16q12.2处，整个基因组包括17个外显子，大小约3 416 bp，该基因翻译的蛋白质约含660个氨基酸残基，蛋白质大小约73 882 ku，主要作用是降解细胞外基质蛋白并参与细胞信号转导[18]，转导MMP-2蛋白酶除能降解细胞外基质蛋白外，还可作用于非基质蛋白质，如内皮素1和降钙素基因相关肽，从而促进血管收缩，具备促进血管生成及肿瘤细胞等特性[20]，若其结构改变，其功能将改变。

2.2 MMP-2对卵巢癌细胞功能影响及其分子机制 MMP-2降解血管基底膜和细胞外基质，为肿瘤的侵袭和转移提供途径，并且在有淋巴结转移的卵巢癌患者中MMP-2的阳性表达率明显高于无淋巴结转移的患者[21]。MMP还通过结合特定的结合位点，裂解细胞基质受体并释放细胞外基质（extracellular matrix，ECM）结合的趋化因子而在细胞迁移过程中起协同作用，且MMP-2与肿瘤血管生成和生长有关[22]。Furuya等[23]发现，MMP-2在卵巢癌（浆液性和黏液性）中的表达水平显著高于交界性和良性卵巢肿瘤。Wang等[24]应用免疫组织化学法发现MMP-2的表达与卵巢癌的临床分期呈正相关，MMP-2表达在Ⅲ～Ⅳ期卵巢癌患者中明显高于Ⅰ～Ⅱ期。Campo等[25]发现MMP-2在无侵袭的低度恶性肿瘤和良性肿瘤中不表达或表达程度低，在基底膜广泛缺失并且伴远处器官及淋巴结转移的恶性肿瘤中表达程度高。

MMP-2能特异地降解ECM和基底膜中的Ⅳ型胶原蛋白，分解层黏连蛋白和纤维连接蛋白，在肿瘤细胞发生侵袭及转移过程中发挥重要作用[26-27]。MMP-2可通过细胞外调节蛋白激酶信号通路（extracellular regulated pritein kinases，ERK），将信号从表面受体传导至细胞核，进而介导多种因子的转录活化，参与肿瘤细胞增殖与分化、细胞凋亡及浸润、转移[28]。因此MMP-2可能与卵巢癌发生、发展、浸润及转移有着密不可分的联系。

2.3 MMP-2与卵巢癌的相关临床研究 肿瘤细胞的形成在很大程度上取决于细胞外基质的降解，而MMP-2，主要能够降解Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型胶原和弹性纤维，其表达与卵巢癌细胞的生长、进展、转移及预后显著相关。另有研究发现卵巢癌晚期MMP-2表达高于早期，低分化癌症患者高于高分化和中分化者，且MMP-2高表达患者的复发率高，较高表达的卵巢癌患者预后差[29]。因此，MMP-2在促进卵巢癌的发生、发展、浸润和转移中起作用，并且与卵巢癌的预后密切相关，可作为卵巢癌的诊断、监测和预后的指标。

3 OPN、MMP-2与卵巢癌

OPN和MMP-2在实体肿瘤的转移和侵袭性中的分子机制已得到证实。Philip等[30]发现OPN和MMP-2在NF-κB信号通路中具有调控关系。OPN可以诱导MMP-2的活性增加，应用经抗MMP-2抗体处理过的细胞可阻滞MMP-2的活性，同时也可以降低OPN介导的肿瘤转移和浸润。且OPN激活细胞表面受体后的信号转导可以增加蛋白水解酶的表达，该蛋白可以降解细胞外基质蛋白，尤其是MMPs和尿激酶纤溶酶原活性激活剂（UPA）[31]，从而增强了侵袭性。

卵巢癌是一种常见的实体肿瘤，OPN与MMP-2均在一定程度上参与了卵巢癌的发生、发展、浸润和转移。OPN与MMP-2均在一定程度上通过NF-κB信号通路参与了卵巢癌的发生、发展、浸润和转移。Fan等[32]证明OPN可以促进血管平滑肌细胞（VSMC）的增殖并增强MMP-2基因的表达及其活性，与卵巢癌细胞[l1]密切相关。也有研究表明，卵巢癌中的OPN可能通过激活NF-κB信号通路，使NF-κB从细胞胞质活化至细胞内，与K位点（K位点位于MMP-2基因的启动子或增强子上）结合使MMP-2转录活性增强，从而引起MMP-2表达的上调[33-35]，加快卵巢癌细胞周围胶原蛋白等细胞外基质的降解，从而促进卵巢癌细胞的发生、发展、组织浸润及转移，促进卵巢癌的发生与发展。二者与恶变前卵巢组织存在关联，增加了卵巢癌浸润的风险，提示了OPN、MMP-2与卵巢癌细胞的发生、发展、组织浸润及转移有着密切联系。

卵巢癌的发生取决于卵巢细胞自身特异性及宿主反应性，正常情况下，卵巢细胞与细胞基质之间处于一个相对稳定的动态平衡中，而ECM为宿主细胞赖以生存的微环境，MMP-2则可以打破这种微环境，降低卵巢细胞黏附性，产生自主生长信号，促进卵巢癌细胞的增殖、发展、浸润及转移，而OPN可以通过多种信号转导的途径加速这一过程，扮演重要的角色。

4 结语

综上，OPN和MMP-2与卵巢癌的发生、发展、浸润及转移密切相关，可能成为卵巢癌生物学行为的敏感标记物，可作为除临床、病理特征以外的无创性诊断方法，对卵巢癌的明确临床诊断以及判断预后有非常重要的意义，为临床选择合理有效的治疗方案提供合理有效的指导，为降低患者的死亡率和提高生存质量提供了希望。因此，针对OPN、MMP-2及其受体从基因启动到信号转导途径的成功干预可能成为卵巢癌治疗的一个新的靶点。今后进一步探讨OPN与MMP-2及二者之间作用机制与卵巢癌间的关系对临床有着十分重要的意义，可为包括卵巢癌在内的恶性肿瘤的诊断及治疗及预后开发展示广阔前景。