Pentraxin 3在肿瘤中作用的研究进展

贾圣陶，张慧鲲综述，谷峰，2，马勇杰审校

（天津医科大学肿瘤医院1.肿瘤细胞生物学实验室，2.乳腺病理科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市“肿瘤防治”重点实验室，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心，天津300060）

肿瘤是一种影响人类身心健康的重大疾病。2018年，全球新增1 810万例肿瘤患者以及960万死亡病例[1]。肿瘤的进展受多种因素的影响，现阶段，越来越多的研究表明，肿瘤的发生、发展与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）密切相关。

TME由细胞成分（如肿瘤细胞、内皮细胞、成纤维细胞）和其他非细胞成分（如细胞外基质、细胞因子、趋化因子）组成[2]，与正常组织微环境有显著差异，在肿瘤生长、转移、耐药和血管生成中发挥重要作用。近年的研究显示，TME中炎症因子在肿瘤中表达异常，是导致肿瘤细胞遗传异质性的重要原因之一。五聚蛋白3（PTX3）是一种重要的炎症与天然免疫的生物标志物，作为一种参与急、慢性炎症和天然免疫的炎症因子[3]，其在肿瘤进展中也发挥重要作用。由于炎症因子在肿瘤进展中的作用机制尚未阐明，总结炎症因子PTX3在不同肿瘤中的作用，不仅对于探究其机制寻找肿瘤治疗的新靶点有重要提示作用，而且对于探明炎症在肿瘤中作用也有十分重要的意义。

1 PTX3的结构与生理功能

Pentraxin蛋白家族分为长亚型与短亚型。与定位在1号染色体上的同家族短亚型C反应蛋白（CRP）和血清淀粉样蛋白P组分（SAP）的基因不同，长亚型五聚蛋白3（PTX3）基因位于3q25号染色体上，由3个外显子组成，前两个外显子编码PTX3蛋白的信号肽和N-端结构域，第3个外显子编码C-端结构域，PTX3启动子区域含有多个转录因子结合位点，包括Pu1、核因子（NF）-κB、Sp1、核因子白细胞介素6（NF-IL6）和激活蛋白（AP）-1，这些也是PTX3表观遗传调控的位点[4]。PTX3蛋白的N-端结构域上包含有成纤维细胞生长因子（FGF）2、肿瘤坏死因子α诱导蛋白6（TSG6）、纤溶酶原、纤维蛋白等多个蛋白的结合位点；C-末端结构域上的两个半胱氨酸残基参与形成PTX3蛋白复杂的四级结构；C-端结构域在Asn220上有一个单一的N-糖基化位点，被复合型低聚糖完全占据[5]。

PTX3的蛋白结构促使其形成复杂的相互作用网络并介导其多效性。PTX3可与某些抗原结合并增强吞噬细胞活性，促进机体天然免疫；PTX3与补体蛋白C1q结合，通过调节凋亡细胞的清除来限制炎症条件下的组织损伤，并促进多种炎症因子的释放，从而激活和调节补体级联反应；Factor H是补体的主要可溶性抑制剂，PTX3与其结合可以防止补体过度激活，在组织损伤的炎症中发挥重要作用；此外，PTX3蛋白质糖基化后可以与P-选择素相互作用，减少嗜中性白细胞募集从而调节炎症[6]。FGFs的多个成员，能够诱导内皮细胞的血管生成表型，并在体内引起强烈的新血管生成反应，PTX3的N-端结构可以结合多种FGFs，抑制FGFs与其受体的相互作用，进而抑制FGF依赖的血管生成反应[5]。

2 PTX3在肿瘤中的作用及机制

近年研究显示，PTX3不仅参与正常的生理功能，而且与肿瘤进展相关。PTX3的高表达在多种肿瘤中为预后较差的标志，但其抗血管生成作用又可以抑制某些肿瘤的恶性进展，PTX3的两面性表明其在肿瘤中的作用可能依赖于肿瘤类型、细胞来源和肿瘤微环境。如表1所示，对PTX3在多种肿瘤中的作用初步进行总结，后续又对其机制进行了详细描述。

表1 PTX3蛋白在不同肿瘤中的作用

2.1 PTX3参与调控肿瘤细胞迁移、侵袭及转移 PTX3可能受NF-κB、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、c-Jun等转录因子以及PI3K/Akt信号通路的调控在多种肿瘤中高表达，并通过调控MMP家族、EMT相关蛋白的表达，从而促进肿瘤细胞的迁移侵袭及肺转移。同时，PTX3作为骨代谢的关键分子，可以促进成骨细胞中破骨细胞分化因子（RANKL）的产生，进而促进骨溶解导致骨转移。

多项研究显示，转录因子NF-κB调控PTX3的高表达，从而促进肿瘤细胞的迁移侵袭。此外，HIF-1α、c-Jun等转录因子以及PI3K/Akt等信号通路也参与调控PTX3的高表达。在头颈癌中，表皮生长因子（EGF）通过PI3K/Akt和NF-κB通路诱导PTX3高表达。同时，EGF诱导c-Jun与PTX3启动子上的AP1位点结合，在NF-κB的协同下调控PTX3高表达，导致肿瘤细胞迁移、侵袭能力增强[25]。在研究肺癌对吉西他滨（GEM）的耐药性过程中发现，GEM诱导活性氧簇介导的Akt和细胞外调节蛋白激酶（ERK）通路的激活并进一步促进了GEM调控的NFκB和HIF-1α的核移位激活，在转录水平上调控PTX3的高表达从而促进肺癌细胞侵袭[7]。此外，在缺氧条件下，乳腺癌细胞中也会出现HIF-1α和NF-κB的核移位激活，诱导包括PTX3在内的多种炎症因子的表达，促进细胞的侵袭和迁移[18]。在原发性乳腺肿瘤中，PTX3高表达可促进肿瘤细胞的侵袭性，同时，PTX3在侵袭性乳腺癌组织及细胞中表达更高[17，19]。在胃癌中，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）诱导NF-κB激活增加了PTX3的表达，不仅促进了肿瘤细胞的迁移而且促进了巨噬细胞的募集及其随后与肿瘤细胞的相互作用，从而促进胃癌转移；此外，脑源性神经营养因子（BDNF）与其受体原肌球蛋白受体激酶B（TrkB）的结合也可以增加PTX3表达，从而促进胃癌细胞的迁移及骨转移[26]。

PTX3在肿瘤细胞中主要通过调控EMT相关蛋白而促进细胞的迁移、侵袭。在探究代谢疾病与肿瘤风险之间的关系时发现，油酸通过激活头颈部鳞状细胞癌中的Akt/NF-κB通路，诱导PTX3表达和分泌，并通过PTX3/vimentin信号轴促进肿瘤细胞的迁移、侵袭，从而增强肿瘤的转移能力[20]。CCAAT/增强子结合蛋白δ（CEBPD）在肿瘤微环境中的激活与肿瘤细胞的转移、侵袭、获得性耐药和干性有关，CEBPD作为转录因子直接调控PTX3的表达，PTX3高表达可以促进乳腺癌细胞的成球能力，抑制E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达，增加N-钙黏蛋白（Ncadherin）、Twist1和Snail2的mRNA表达水平，进而提高肿瘤细胞的迁移和侵袭能力[21]。在头颈癌及宫颈癌中均发现降表达PTX3时肿瘤细胞活力及集落形成能力受到抑制，细胞周期停滞在G2/M期，MMP-1、MMP-2、MMP-9和尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）蛋白表达降低，肿瘤细胞的迁移、侵袭能力及小鼠体内异种移植瘤的生长和肺转移潜力均受到抑制，相反，PTX3的过表达增强了宫颈癌细胞在体内和体外的增殖和侵袭[12，25]。黑色素瘤中，PTX3表达与EMT和炎症反应呈正相关，细胞学实验发现，PTX3会触发NF-κB抑制蛋白激酶/NF-κB（IKK/NF-κB）信号通路，从而促进EMT因子TWIST1的表达，诱导肿瘤细胞迁移、侵袭[24]。此外，PTX3作为骨代谢的关键角色，它与成骨细胞分化和骨骼状态有关，TNF-α可进一步增强其表达，PTX3高表促进肿瘤细胞的迁移、巨噬细胞的趋化并增加成骨细胞中RANKL的产生与破骨细胞（OC）的形成，从而促进胃癌及乳腺癌的溶骨性骨转移[19，26]。

也有少量研究发现PTX3抑制肿瘤细胞的迁移、侵袭能力。在膀胱癌中，肿瘤的恶性程度以及肿瘤细胞侵袭能力与PTX3蛋白表达水平之间呈负相关，PTX3高表达抑制高等级膀胱癌细胞的增殖能力，PTX3在基质中的表达阻碍了膀胱癌的生长[29]。

2.2 PTX3参与调控肿瘤细胞的干性 CD44在各种类型的癌细胞和肿瘤干细胞中表达，与肿瘤复发和患者死亡显著相关，可能是肿瘤恶性进展和转移的标志物，而PTX3可能与TSG6和CD44形成复合物，从而调控肿瘤细胞干性[21]。基底样乳腺癌（BLBC）中乳腺癌干细胞（BCSCs）的比例高于其他乳腺癌亚型，对表达活化形式PI3K的BLBC细胞进行转录组分析，确定了PTX3是PI3K致癌信号的关键靶点，它是PI3K诱导的肿瘤细胞干细胞样特征所必需的，PTX3促进BLBC细胞干细胞样表型，相应的发现在BLBC患者的肿瘤样本中PTX3的表达较高，它是患者预后较差的指标[22]。Kampo等[23]在研究抗肿瘤镇痛肽rBmK AGAP在乳腺癌中的作用机制时发现，PTX3可以受NF-κB和Wnt/β-catenin信号通路的调控，在乳腺癌细胞和组织中高表达，从而促进肿瘤细胞干性、迁移、侵袭和EMT过程。最新的研究显示，PTX3在乳腺癌中可以被JNK-Jun信号通路调控，其高表达可以促进乳腺癌细胞干性，通过单细胞测序分析，在基底样乳腺癌细胞系中过表达PTX3可以激活Hedgehog信号通路和Yes相关蛋白（YAP）信号通路。Hedgehog信号通路在控制细胞增殖、组织形成、干细胞维持和发育中具有重要作用；YAP是Hippo通路的转录共激活因子，Hippo通路对调节肿瘤干性十分重要，所以，PTX3可能是通过调控Hedgehog和Hippo-YAP信号通路从而促进肿瘤细胞干性[30]。

2.3 PTX3参与调控血管形成 血管生成过程是指从已有血管中生成新血管的过程，在各种生理病理中都发挥重要作用。在肿瘤进展过程中，由于需要保证有充足的养分支持肿瘤细胞快速增殖，肿瘤需要快速发展出新的血管网络。FGFs的多个成员，能够诱导内皮细胞的血管生成表型，并在体内引起强烈的血管生成反应。PTX3的N-端结构域可以与FGFs家族的多个成员结合，主要包括FGF2和FGF8b：PTX3的N-端五肽ARPCA与FGF2结合，它是抑制FGF2生物学活性的最小序列；PTX3与FGF8b以高亲和力结合，抑制FGF8b与其受体的相互作用；此外PTX3还可以与FGF6、FGF10和FGF17相互作用，抑制其与受体的相互作用，从而抑制血管生成[5]。

基于这一作用机制，PTX3可以抑制多种肿瘤的恶性进展，其中包括多发性骨髓瘤[27]、纤维肉瘤[28]、前列腺癌[5]等，PTX3在这些肿瘤中的表达可以通过抑制FGFs与受体的结合，从而抑制肿瘤的恶性进展。

综上，PTX3在肿瘤进展中发挥重要作用。PTX3可以作为肺癌、前列腺癌、胰腺癌、宫颈癌等多种肿瘤的独立预后因子，其高表达患者预后差。PTX3高表达可能受JNK-Jun、IKK/NF-κB和Wnt等信号通路调控，从而促进EMT相关蛋白的表达，同时调控uPA、MMP-2、MMP-9等下游分子，增强肿瘤细胞的迁移、侵袭能力以及EMT过程；作为骨代谢的关键分子，PTX3高表达可以影响破骨细胞分化，促进乳腺癌、胃癌等的骨转移；PTX3可能通过Hedgehog和Hippo-YAP信号通路促进肿瘤细胞干性，从而促进肿瘤的生长与恶性进展。PTX3不仅可以通过其生理功能调节补体和巨噬细胞活性，促进肿瘤的炎症，还可以通过其N-端与FGFs结合而抑制FGFs与受体结合，抑制血管生成，从而抑制多种肿瘤的恶性进展。

结果表明，PTX3可能在肿瘤进展过程中具有不同的功能，具体取决于组织和肿瘤类型，其功能机制仍然有待进一步探究。