热休克蛋白70在肝细胞癌中的表达意义

司 薇，徐 丹

北华大学附属医院，吉林 吉林 132011

肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是全世界最多见的恶性肿瘤之一，发病率逐年增加，致死率高，一般认为其发生与原癌基因激活和/或抑癌基因抑制有关［1］。随着现代医学的不断进步，手术及介入治疗等方面已取得了巨大进展，但是，大多数HCC患者就诊时已是病程中晚期，疗效及预后差，复发率高，因此，提高HCC的早期诊断率，对延长肝癌患者的生存时间尤为重要。尽管已有多种生物学标志物应用于HCC的临床诊断，但临床实践效果并不十分理想，甲胎蛋白（alpha-fetoprotein，AFP）作为肝癌的特征性蛋白，是目前临床用于诊断HCC最主要的生物学指标之一，但单一的标志物缺乏充足的敏感性和特异性［2］。近年来，随着对热休克蛋白70（Heat shock protein70，HSP70）的研究，发现HCC 组织中存在不同程度的HSP70表达，并且其表达水平与HCC 治疗和预后有着密切的关联，HSP70 在肿瘤的发生发展过程中的作用也逐渐成为研究热点，为此，本文就HSP70 与HCC 的关系展开综述。

1 HSP70的概述

关于HSPs的研究最早始于1962年，Feruccio Ritossa［3］在果蝇蛹化过程中短暂升高环境温度，发现其唾液腺染色体（polytene chromosome）某些部位出现新的膨突，复温一段时间后这些新生的膨突消失，此过程被称为“热休克反应（HSR）”，这种非致命性应激反应实质上是细胞的自我保护机制，避免机体遭受严重损害。此后，Tusseres［4］在Ritossa 实验的基础上从热休克果蝇唾液腺细胞中发现一组新的蛋白质，即命名为“热休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）”。诸多实验已证明［5］，几乎所有生物体均可在应激条件下产生HSPs，除了热应激以外，在疾病（如炎症、肿瘤）、环境变化（如暴露于毒物、辐射、化疗）、缺氧、营养缺乏、饥饿等条件下均可诱导HSPs的表达。 HSPs根据分子量分为不同的家族，其中属HSP70 研究较为深入，HSP70 具有诸多生物学功能，可作为分子伴侣，具有增强细胞耐受性、缓解细胞损伤、免疫调节、抗凋亡、抗氧化等重要功能［6］。

2 HSP70的生物学功能

2.1 分子伴侣

蛋白质在折叠和组装过程中需要分子伴侣的参与，分子伴侣本身并不参与折叠，而是通过与不稳定构象的蛋白质有控制的结合、释放和稳定，从而减少不正确的折叠，促进多肽链完成合成及运输［7］。1986 年，Pelham［8］提出关于HSPs 是一种分子伴侣，且其中HSP70 是重要的一族的理论。HSP70 的N 端的结构域具有ATP 酶活性，可以结合未折叠多肽链的疏水区，以稳定处于未折叠状态下的蛋白质；C 末端的疏水结构可与新生肽链相结合，帮助蛋白分子在折叠酶的作用下完成正确折叠，并完成转运。在非天然蛋白折叠过程中，HSP70 可帮助其重折叠或加速降解，从而保持蛋白质原有的功能。HSP70 参与着蛋白质整个合成及转运的过程，并可识别并修正、去除错配及变性的蛋白质，有助于稳定蛋白质的内环境，对维持细胞的正常生理功能具有重要作用［9-10］。

2.2 调节免疫

在机体发生免疫反应时，HSP70 可以与细胞内多种抗原多肽结合，并以HSP-多肽复合物的形式被高效地呈递到MHC-I通路上，在此过程中抗原片段稳定性的维持、转运均有赖于HSP70的参与，从而协助机体免疫系统有效识别抗原并启动特异性免疫反应；同时，HSP70 也可以直接刺激抗原呈递细胞、巨噬细胞产生多种细胞因子（如IL-1、IL-12、TNF-α、GM-CSF 等），还可激活T 淋巴细胞，对维持机体抗炎、抗肿瘤免疫均具有重要意义［11］。但HSP70具有免疫双重性，因其本身也具有细胞因子的作用，故可诱导先天性免疫的启动，从而诱发感染及多种自身免疫性疾病［12］。故如何使HSP70 在免疫调控过程中的作用偏向有利一面应予以重视。

2.3 抗细胞凋亡

细胞凋亡是生命体不可或缺的程序，具有维持机体内环境稳态的重要作用［13］。细胞凋亡存在多种途径，其中以内在（线粒体）途径和外在（死亡受体）途径为主要的凋亡过程，当机体在某些不良应激条件下，会导致细胞凋亡的失控而引发疾病，为避免机体受到严重损伤，HSP70 通过多种方式发挥抗细胞凋亡作用［14］。HSP70 在内在途径中，可作为负调节因子，在前线粒体阶段抑制应激信号转导，从而阻断不同水平的细胞凋亡；在线粒体阶段，又可通过阻断Bax 染色体的易位及插入，从而阻止线粒体膜透化以及细胞色素c 等凋亡因子的释放；而在线粒体后阶段，HSP70 则通过抑制Caspase-3 活化来发挥抗凋亡作用［15］。在外在途径，HSP70 一方面通过与死亡受体结合，抑制死亡诱导信号复合物（DISC）形成，另一方面又通过抑制Fas介导的细胞凋亡，从而保护细胞免受应激诱导的损伤［16］。此外，HSP70 还可以通过穿孔素/颗粒酶途径对细胞凋亡产生影响［17］。

3 HSP70与HCC的诊断

3.1 HSP70在HCC中的异常表达

HSP70 在正常细胞中位于胞浆，受细胞周期调控，呈不表达或低水平表达，但在应激或恶性细胞中便聚集于核内，合成急剧升高，呈过量表达［18］。研究者们发现肝癌细胞中存在高表达的HSP70， HU 等［19］通过HCC 异种移植模型，将杀伤细胞与高表达的HSP70溶瘤细胞联合，发现其抗肿瘤作用显著高于杀伤细胞的抗肿瘤免疫反应或溶瘤腺病毒溶瘤细胞效应，这提示HSP70与HCC存在某种特殊的相关性。在肿瘤微环境下，HSP70 既可以诱导CD3+T淋巴细胞表达，增强细胞免疫功能，发挥抗肿瘤作用；同时，HSP70 又能提高肿瘤细胞的免疫逃逸能力，减少机体对肿瘤细胞的杀伤，促进恶性细胞的增殖及抗凋亡［20］。肿瘤的发生发展过程极为复杂，生物体内的致癌过程伴随着HSP70表达水平的变化，HSP70能否成为HCC 新的生物学指标物，并为其治疗提供有力帮助，值得进一步探讨［21］。

3.2 HSP70与HCC的早期诊断

由于HCC早期缺乏特征性症状，对其早期确诊非常困难。甲胎蛋白（AFP）是目前临床用于诊断HCC 最主要的生物学指标，但近年来，有国外学者认为单以AFP 作为诊断指标阳性率低，敏感性、特异性不理想［22］。随着HSP70的研究深入，其是否能够成为协助HCC早期诊断的指标已成为热点。很多国内外学者早已经为此进行了实验研究，Gehrmann 等［23］对无肝脏疾病、慢性肝炎、肝硬化和HCC的患者进行分组对比，发现与无肝病组相比较，其余三组血清HSP70 的表达程度明显升高，其中HCC 组最高。Wang 等［24］利用免疫组化法，分别对80 例HCC、30 例早期HCC、30 例慢性肝炎、30 例肝硬化和30 例正常肝脏组织进行检测，同样发现血清HSP70在HCC中表达程度明显高于其他组。Ojima 等［25］对40 例患者切除的66 个模糊的小结节性病变的细胞异型程度和间质侵犯程度进行评估，并检测HSP70 的表达水平，结果发现，在10 例低级别不典型增生性结节（LGDN）、10 例高级别不典型增生结节（HGDN）、46例早期HCC标本中，HSP70 表达水平呈明显的递增趋势。综上，HCC 组织中高表达HSP70与其发生发展都有着密切的关联，根据HSP70 在不同肝脏组织细胞中表达水平的明显差异性，表明HSP70 可能成为HCC 早期诊断的生物学标志物之一，对提高HCC的早期诊断率有着重要意义。

3.3 HSP70与HCC的鉴别诊断

肝硬化中的肝细胞结节为异质性病变，逐步分为良性再生结节、低度增生异型结节、高度增生异型结节和HCC，由于肝细胞形态存在很大的重叠性和相似性，特别是在高度异型增生性病变与高分化HCC之间，这导致某些非典型HCC 的鉴别诊断变得十分困难［26］。日本学者Chuma 等［27］对良性病变、早期HCC、进展期HCC 肝组织中的12600 个基因进行分析，发现HSP70 是其中表达最丰富的上调基因，与早期HCC 相比较，进展期HCC 中HSP70表达程度明显升高；与良性肝组织相比，在早期HCC中有明显过表达现象，说明HSP70在良恶性肿瘤中表达水平明显不同。Lagana 等［28］鉴于HCC 与肝细胞腺瘤（HCA）之间存在组织学重叠而难以区分，故选择30 例HCC 和18 例HCA 进行对比分析，发现HSP70 在HCC 中的14 例呈高水平表达，而在全部HCA 中均无表达，提示HSP70 有助于HCC 和HCA 的鉴别诊断。Shin 等［29］收集了392 份HCC 和120 份非肿瘤性肝组织样本，利用免疫组化法在392 例HCC 样本中的282 例（71.9%）中观察到HSP70 染色阳性，并且分析显示HSP70 表达与无瘤生存时间存在相关性。Yang等［30］同样认证了HSP70 是可作为鉴别早期肝癌、癌前病变和非肿瘤性肝病的有效生物学标志物。

4 HSP70与HCC的治疗及预后

4.1 HSP70与HCC的射频消融治疗

射频消融术（radiofrequency ablation，RFA）是目前用于临床治疗HCC的较为常见的方法，并居于肿瘤微创医疗手段的前沿。RFA 的原理是通过对肿瘤组织加热，从而导致肿瘤细胞的凝固性坏死，此方法具有对机体创伤小、简便，且术后肿瘤若有残留，可再次应用等优点［31］。研究证实［32］，经RFA 治疗后的组织及血清中的HSP70 表达均较治疗前明显上升，且其表达程度与肿瘤大小、分级、分期明显相关。

Schueller 等［33］发现HCC 经RFA 治疗后，在肿瘤细胞质及肿瘤细胞表面，HSP70的表达水平较治疗前增加8倍。Hinz等［34］通过ELISA法分别对18例结肠癌肝转移的病例，在仅行RFA 治疗、或RFA 联合肝切除治疗、或仅行肝切除治疗前后的血清HSP70水平测定和比较，发现有RFA治疗的病例血清HSP70 表达程度显著高于单独肝切除组。Haen等［35］对22例接受RFA治疗的肝、肾和肺原发性或继发性恶性肿瘤的患者血清HSP70 进行评估，并建立20 例仅接受诊断性肝组织活检的血清对照组，结果显示，在RFA 术后1 天血清HSP70 水平明显上升，其中有9 例患者血清HSP70增加了两倍以上，而对照组血清未呈现出类似的增加。Bhardwaj 等［36］对25 只大鼠不同位置的肝脏肿瘤应用RFA 治疗，分别在治疗后的0、4、24、48 h 和2 周的时间点对肿瘤周围组织的HSP70进行免疫组化分析，结果显示，HSP70 在4 h 逐步升高，并在24 h 达高峰，且HSP70 升高速度及表达程度与组织距肿瘤的远近和血供成正相关。表明RFA 治疗可以诱导HCC 患者血清及组织的中HSP70 表达，从而促进肿瘤抗原呈递、增强细胞的免疫原性及诱导抗肿瘤免疫，促进RFA 更好的发挥抗肿瘤作用［37］。

4.2 HSP70与HCC的预后

Ataide 等［38］检测了90 例接受肝移植患者组织中HSP70 及glypican 3 等标志物的表达水平，并研究这些标志物与肝癌行肝移植治疗后患者复发、预后的关系，发现HSP70表达水平高的HCC 患者预后较差，证实了这些标记物有助于评估肝癌行肝移植的预后。Jin 等［39］对79 例HBsAg 阳性的HCC 患者体内HSP70相互作用蛋白（CHIP）进行检测，并分析其临床病理数据与患者生存率的关系，结果发现，在肿瘤组织中观察到CHIP 染色阳性，而在非肿瘤组织中未显现，并且CHIP 的高表达与肿瘤的大小明显相关，证明CHIP 在HBV 相关的HCC 中过表达，并且与不良的生物学行为有关。Kang［40］对78例HCC 患者的肝脏组织研究发现，其中有29 例HSP70 呈高表达，49 例呈中低表达，并经多变量分析得出，HSP70 的过表达与门静脉侵犯之间存在显著相关性。以上研究表明，HSP70 的高表达与肿瘤大小、门静脉受侵相关，并且HSP70可能是影响HCC病人预后的不利要素。

5 HSP70与HCC的预防

Wang等［41］通过将AFP肽（FMNKFIYEI）与HSP70功能肽（TKDNNLLGRFELSG）连接，构建了一种名为HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗，此疫苗在小鼠体内可以产生强大的AFP特异性CD8+T细胞及自然杀伤细胞反应，使已经建立的肿瘤消退，表明新型HSP70-P/AFP-P 的肽疫苗可以诱导针对AFP 的强保护性免疫，而有效地杀死表达AFP 的肿瘤。LAN［42］等报道了一种含AFP 和HSP70 的DNA 疫苗，可以产生针对AFP 阳性靶细胞的高效的AFP 特异性CTL 反应，达到缩小HCC 瘤体和延长小鼠的寿命延长的作用。黄波等［43］研究发现，经HSP70 肿瘤抗原肽复合物修饰的树突状细胞（DC）瘤苗，可刺激体内分泌大量的IL12、TNFα、IL1β等细胞因子，特异性地抑制小鼠的肿瘤生长。相关肿瘤疫苗或制剂的研究有望成为HCC 的治疗及预防的新方向。

6 小结与展望

HSP70 作为进化高度保守的蛋白质，广泛存在于生物体中，参与细胞的多种生命活动，具有较强大的分子伴侣、 抗凋亡、免疫调节等生物学功能。HCC 的发生是一个多因素、多步骤的过程，其病理特征非常复杂，作为一种新型肿瘤标志物，HSP70在HCC 早期病人血清及组织中明显增加，这对HCC的早期诊断十分重要，并对其鉴别诊断、判断治效及预后均起着重要作用。作为免疫佐剂，HSP70 能刺激机体发生特异性和非特异性免疫反应，这种理化特性可用于开发肿瘤疫苗或制剂。目前，关于HSP70对肿瘤细胞的很多复杂作用机制尚未得到充分研究，对HSP70 家族仍需更深入的研究与讨论。掌握并利用HSP70的生物学功能，有望成为肿瘤临床综合治疗的一种新方法和新技术。