颗粒蛋白前体在肿瘤发生和发展中的作用研究进展

樊 盼，陆建荣，姚俊涛△

1.西安医学院( 西安 710068)；2.西安交通大学附属陕西省肿瘤医院(西安 710061)

1990年，Anakwe[1]最早在豚鼠的精子中发现了颗粒蛋白前体(Progranulin,PGRN)，因为它存在于顶体颗粒中，当时称之为“顶体颗粒”。PGRN在调节生长发育、损伤修复和促进细胞增殖等方面均发挥重要作用。近年来研究发现，该蛋白与心肌肥厚和功能障碍[2]、系统性红斑狼疮发病[3]、糖尿病并发症[4]等有着密切的关系。国内相关专家也进一步证实PGRN参与糖尿病肾病的疾病进展[5]。同时，PGRN是一种神经保护因子，而PGRN基因功能缺失突变与神经退行性疾病密切相关[6]。此外，许多研究证实PGRN能促进肿瘤细胞过度增殖及肿瘤组织新生血管形成、增强肿瘤细胞向外周侵袭和转移的能力，提示它可能是肿瘤治疗的一个非常重要的靶点。

1 PGRN的结构

编码人类PGRN的颗粒蛋白前体基因包含13个外显子，位于17号染色体的长臂上，而小鼠基因则位于11号染色体的一个同位区。人颗粒蛋白前体由593个氨基酸组成，其中约15%的残基为半胱氨酸，它的序列与一个高度保守的被称为颗粒蛋白域的基序串联，形成七个半重复。PGRN分泌后可被蛋白酶水解，产生片段或单个颗粒蛋白(Granulin,GRN)。中性粒细胞分泌的弹性蛋白酶、蛋白酶3(Proteinase 3,PR3)、基质金属蛋白酶-9 (MMP-9)、MMP-12和MMP-14，组织蛋白酶L (Cat L)，以及解聚蛋白样金属蛋白酶-7(ADAMTS-7)，都是能够处理PGRN的蛋白酶。PGRN被蛋白酶水解后释放7个全长的GRN结构域(G、F、B、A、C、D、E)和一个半长的GRN结构域(P)，产生的GRN具有新的生物活性。而白细胞蛋白酶抑制因子(Secretory leukocyte protease inhibitor,SLPI)和高密度脂蛋白/载脂蛋白A-I(HDL/Apo A-I)则保护PGRN不被蛋白酶水解[7]。PGRN和GRN可通过细胞表面受体介导产生相应的生物学效应。

2 PGRN在肿瘤中的作用

2.1 PGRN与细胞恶性转化 细胞恶性转化即正常细胞获得癌变的过程。恶性转化细胞经多次传代后给裸鼠接种,可形成肿瘤。He等[8]的研究最早发现PGRN可以促进细胞恶性转化。随后，另一项研究将SV40早期区域(SV40ER)单独及PGRN和SV40ER同时分别转染到子宫平滑肌细胞中，结果发现只有同时表达PGRN和SV40ER的子宫平滑肌细胞才能在裸鼠体内形成肿瘤[9]。说明PGRN在子宫平滑肌肉瘤的发病机制中起重要作用。类似的研究在卵巢表面上皮细胞和人宫颈黏膜上皮细胞中均有涉及，结果均表明PGRN的过量表达可促进细胞恶性转化，增加裸鼠细胞的增殖和致瘤性[10-11]。

2.2 PGRN与肿瘤增殖及血管生成 PGRN可促进肿瘤细胞的增殖与血管的生成。在创伤愈合的研究中最早发现PGRN与血管生成具有密切相关性，PGRN可诱导人微血管内皮细胞增殖，促进管状结构形成[12]。随后在乳腺癌中发现，PGRN通过刺激MCF-7细胞的血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)表达来促进血管生成[13]。许多研究中均发现PGRN与肿瘤生长密切相关。众所周知，Ki-67是一种提示肿瘤细胞增殖活性的生物标记物。在一项观察PGRN和Ki-67在95例胃癌组织及57例癌旁组织中的表达水平及相关性的实验研究中，发现PGRN和Ki-67两者间存在正相关性,并且表达水平与肿瘤的病理学分期密切相关[14]。另外一项关于结直肠癌的研究中发现PGRN高表达与肿瘤增殖和血管生成标记物的表达增加有关。PGRN高表达显著促进Ki-67和VEGF-A的表达以及结直肠癌细胞系中的生长速率，而PGRN低表达具有相反的作用[15]。此外，在一项人间皮瘤细胞株诱导毛细血管样管结构的形成的实验中证实PGRN及GRN样蛋白在诱导VEGF依赖性血管形成中具有极其重要的作用[16]。另有研究表明，在食管鳞癌和结直肠肿瘤组织中，PGRN高表达与VEGF表达升高以及微血管密度升高之间存在相关性[15,17]。

2.3 PGRN与肿瘤的转移和侵袭 肿瘤细胞转移和侵袭是肿瘤发展的重要过程，在多项研究中发现PGRN高表达与肿瘤的转移和侵袭密切相关。在Dong等[18]的研究中发现，PGRN的过度表达可以显著提高卵巢癌A2780细胞的迁移和侵袭能力。在其他肿瘤细胞研究中也得出类似结论，如乳腺癌MCF-7细胞[13]、结直肠癌SW116细胞[15]、前列腺癌DU145细胞[19]、肝癌Hep3B细胞[20]等，均证实PGRN可促进肿瘤细胞的转移和侵袭。最新研究发现，PGRN基因敲除的小鼠巨噬细胞可阻断NF-κB和JAK / STAT3信号通路，下调IL-6表达，抑制乳腺癌细胞的侵袭和迁移[21]。

2.4 PGRN与抗肿瘤药物的耐药性 抗肿瘤药物产生耐药性是阻碍抗肿瘤药物达到理性治疗效果的重要原因，也是许多类型肿瘤治疗中一个反复出现的问题。肿瘤耐药机制是一个复杂的过程，其影响因素较多。最早发现PGRN与肿瘤耐药有关是在乳腺癌细胞MCF-7中，PGRN的过表达可以阻止他莫西芬诱导的细胞凋亡，从而产生他莫昔芬耐药[13]。随后在奥沙利铂耐药的结直肠癌细胞的条件培养基中发现PGRN这一独特因子[22]，在其他类型肿瘤中的研究也发现PGRN与耐药相关，如多发性骨髓瘤细胞中，PGRN高表达导致对地塞米松产生耐药性[23]。在雌激素受体阳性(ER+)乳腺癌细胞中，PGRN过表达增加了来曲唑的耐药性[24]，在卵巢癌细胞中，PGRN过表达提高了顺铂耐药[25]。

3 PGRN与肿瘤预后

许多研究已经证实PGRN在肿瘤发生及发展过程中起着非常重要的作用，并且讨论了PGRN作为一种预测预后的生物标志物的应用。在卵巢癌中，研究发现PGRN高表达与晚期卵巢上皮癌患者总体生存期降低显著相关[26]。在乳腺癌中，采用免疫组织化学方法分析了ER+的乳腺浸润性导管癌石蜡包埋组织切片中PGRN的表达情况[27]，结果表明，与肿瘤组织中PGRN低表达的患者相比，PGRN高表达患者的无病生存和总生存期降低，疾病复发风险增加5.9倍，死亡风险增加2.5倍，是一个独立的风险预测因子和预后生物标志物。在结直肠癌中，一项回顾性分析对结直肠癌肿瘤细胞中PGRN表达进行测定，结果发现PGRN高表达患者的3年无复发生存率(Relapse-free survival,RFS)明显低于低表达患者。PGRN高表达与已行根治性切除的结直肠癌患者RFS比较差异显著相关[28]。在非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)中，Edelman等[29]证明了血清PGRN水平在晚期NSCLC中明显升高且与低无进展生存期相关。此外，在慢性淋巴细胞白血病[30]、胃癌[31]、胆道癌[32]、脑胶质母细胞瘤[33]、恶性淋巴瘤[34]、前列腺癌[35]等肿瘤的相关研究中，均有证据支持PGRN的表达水平与患者预后生存有密切的相关性。因此，PGRN有望成为肿瘤患者的一种预测预后的生物标志物。

4 PGRN与抗肿瘤药物治疗

通过上述研究发现，PGRN在肿瘤中的高表达促进肿瘤发生发展，并且与较差的预后生存密切相关。同样，相关研究发现通过抑制PGRN的表达可抑制肿瘤生长。在一项原发性肝癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)的体外实验和动物实验研究中，在体外检测中发现抗PGRN单克隆抗体抑制肝癌细胞生长，但对正常肝细胞无明显影响；在移植人肝癌裸鼠模型中，抗PGRN单抗降低了血清PGRN水平，并以剂量依赖的方式抑制了已有的肿瘤生长，并通过降低微血管密度和VEGF水平来降低肿瘤血管生成[36]。另一项临床前研究中发现在人HCC原位异种移植模型中，单独使用PGRN抗体治疗始终能够抑制肿瘤生长。更重要的是，PGRN抗体联合高剂量的顺铂，在三周内清除了已有的肝内肿瘤[37]。因此，PGRN抗体和化疗药物联合治疗有可能成为PGRN高表达的癌症的有效治疗方案,开发新的抗PGRN中和抗体用于肿瘤治疗值得进一步探索。

此外，多项研究指出，PGRN作为一种生长因子是主要通过激活MAPK/ERK 1/2和PI3K/AKT/mTOR的信号转导通路来参与肿瘤发生发展。因此，积极发现阻断此信号转导通路的药物也可为肿瘤治疗提供新思路。

5 小 结

PGRN自发现以来，其生物学结构及其在肿瘤发生发展中作用的研究取得了长足的进展。目前研究已明确发现高表达的PGRN可促进肿瘤的发生发展，并且与不良预后显著相关。在对肿瘤治疗的探索上，有研究结果显示PGRN单克隆抗体可通过抑制PGRN的表达来达到抑制肿瘤生长的目的。同样我们需要进一步的研究明确PGRN的信号转导通路，为开发抗肿瘤新型药物提供新思路。PGRN目前可作为一种预测预后的生物标志物和潜在治疗靶点，但PGRN对肿瘤作用的潜在分子生物学机制尚未完全明确，需要科研人员进一步的研究，为抗肿瘤药物的研发提供新靶点，为肿瘤患者的治疗开辟新道路。