可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体蛋白在肿瘤发生和发展中的作用机制研究进展▲

吴冬冬 周文波 武 伦 陈琴华

(湖北医药学院附属国药东风医院1 肝胆外科，2 实验中心，湖北省十堰市 442000，电子邮箱：871327069@qq.com)

【提要】 可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNARE)蛋白的主要生理功能是介导囊泡转运和膜融合，已被证明与多种神经系统以及内分泌系统疾病密切相关。近年来，越来越多的研究表明SNARE蛋白可能参与肿瘤的发生与发展，在肿瘤细胞侵袭转移、自噬以及化疗耐药等相关机制中扮演重要角色，有望成为一种新的肿瘤标志物与治疗靶点。本文就SNARE蛋白在肿瘤侵袭转移、自噬、化疗耐药中的相关作用机制进行综述，并探讨其作为肿瘤标志物和治疗靶点的潜在应用价值。

据统计，2018年全球新发恶性肿瘤患者1810万例，死于肿瘤相关性疾病960万例，恶性肿瘤已成为全球大多数国家70岁以下患者死亡的第一或第二病因[1]，可见恶性肿瘤对全世界人民的生命健康造成了极大的威胁。积极探索肿瘤发病机制是医学界亟待解决的问题之一，表观遗传学、肿瘤微环境以及各种信号转导通路是当前研究的热点，由此衍生出的肿瘤靶向治疗和免疫治疗也取得了极大的进步，使得一部分恶性肿瘤患者的预后有所改善。但鉴于难以早期诊断、复发以及转移等情况的存在，恶性肿瘤的整体预后仍不尽人意，因此，仍需积极探索新的诊断及治疗方法。

可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE)蛋白是一类介导细胞囊泡转运与膜融合的蛋白质家族，以往研究认为其可能与糖尿病、癫痫、阿尔茨海默病以及一些生育障碍性疾病的发生和发展有关[2-4]。而近年来有不少研究表明SNARE蛋白在肝癌、肺癌、胃癌等多种恶性肿瘤组织中存在异常表达[5-7]，这提示SNARE蛋白可能与肿瘤的发生和发展密切相关。本文就SNARE蛋白在肿瘤侵袭转移、自噬、化疗耐药中的相关作用机制进行综述，并探讨其作为肿瘤标志物和治疗靶点的潜在应用价值。

1 SNARE蛋白

SNARE蛋白的概念最早是由Söllner等[8]和Rothman等[9]提出，其核心成员主要包括囊泡相关膜蛋白(vesicle-associated membrane protein，VAMP)/小突触泡蛋白、突触融合蛋白(syntaxin，STX)以及突触小体相关蛋白(synaptosomal-associated protein，SNAP)25，其中VAMP位于囊泡膜，属于囊泡型SNARE，而STX和SNAP25位于靶膜，属于细胞膜靶标型SNARE。SNARE蛋白的主要功能是介导囊泡转运以及膜融合：当囊泡与靶膜接近时，囊泡型SNARE与细胞膜靶标型SNARE通过识别、靠拢、结合等步骤形成核心复合体，以闭合拉链形式引导囊泡膜与靶膜完成膜融合，从而使囊泡内的物质进入到下一个亚细胞结构内或经胞吐作用分泌到细胞外[10-11]。SNARE蛋白的聚合是一个可逆的过程，在完成上述过程后可解离成单体，方可用于新的囊泡转运，形成SNARE循环，从而保证分泌细胞对高强度的重复刺激做出及时反应。囊泡转运和胞膜融合是机体细胞执行各种功能的基础，对不同细胞之间、细胞器之间的信息传递至关重要。

2 SNARE蛋白在肿瘤发生和发展中的潜在作用机制

2.1 SNARE蛋白与肿瘤侵袭转移的关系 恶性肿瘤侵袭转移是导致肿瘤患者预后不良的重要风险因素之一，整合素几乎参与了细胞转移的每一步，特别是肿瘤细胞的迁移[12]。Day等[13]研究表明，STX3、STX4在整合素α5β1、α3β1的转运中发挥了重要作用，敲除STX3、STX4可降低α5β1、α3β1在肿瘤细胞表面的表达，从而抑制肿瘤细胞迁移并诱导其凋亡。Riggs等[14]研究表明，STX6与VAMP3形成复合体共同介导整合素α3β1的胞吞循环。由此可见，SNARE蛋白在整合素介导的肿瘤细胞迁移过程中的发挥重要作用。目前已有研究报道整合素抑制剂体现出了一定的抗肿瘤活性[15]，而SNARE蛋白作为整合素转运途径中的关键物质，为整合素抑制剂的研究提供了新思路。当然，鉴于SNARE蛋白在整合素转运过程中作用的复杂性，即不同亚型的整合素可能由不同种类的SNARE蛋白来执行转运过程，因此仍需要进一步研究筛选出特异性的SNARE蛋白。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)能降解细胞外基质中的多种蛋白成分，被认为在肿瘤转移过程中发挥了重要作用[16]。Kean等[17]对侵袭性人纤维肉瘤细胞的研究发现，SNAP23、VAMP3介导了MMP2和MMP9的分泌，STX13则与膜型基质金属蛋白酶1(membrane type 1 matrix metalloproteinase，MT1-MMP)的转运相关，抑制上述SNARE蛋白的表达水平可降低肿瘤细胞侵袭力。而在人乳腺癌细胞系中，有研究表明STX4、SNAP23、VAMP7共同介导了癌细胞伪足形成过程中MT1-MMP的转运，阻断上述SNARE蛋白间的相互作用可使癌细胞伪足表面MT1-MMP的含量显著降低，从而抑制癌细胞对细胞外基质的降解。Jia等[18]研究表明，活化的肝星状细胞可分泌STX2，并通过黏着斑激酶 -细胞外调节蛋白激酶途径增加MMP9的表达，进而促进肝癌细胞的侵袭和转移。组织金属蛋白酶抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)是MMP的特异性抑制剂，二者的相互作用使得细胞外基质处于动态平衡[19]。有研究表明，VAMP8的低表达可导致TIMP1分泌受损，并进一步促进肿瘤细胞的转移，同时该研究团队对肺癌患者VAMP8的表达情况进行了相关分析，发现VAMP8低表达者发生肺癌转移事件的可能性更高[20]。

血管内皮生长因子被认为参与了肿瘤血管生成和转移过程[21-22]，其中血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)2是其主要的功能受体。研究表明，STX6对维持细胞表面VEGFR2水平十分重要，抑制STX6的功能会干扰VEGFR2从高尔基体转运至质膜表面，并阻断血管内皮生长因子诱导的细胞增殖、迁移和血管生成[23]。

肿瘤的侵袭转移是一个涉及多种调节因子和信号通路的复杂过程，其核心步骤包括肿瘤细胞黏附性的改变、细胞外基质中迁移能力的增强以及局部新生血管的形成等，这些环节相辅相成，最终促进肿瘤的不良进展。SNARE蛋白可通过调控上述过程中的关键因子，表明SNARE蛋白在肿瘤侵袭转移中的重要意义。因此，后续的研究应以整合素、MMP以及VEGFR等为切入点，进一步研究相关分子机制。

2.2 SNARE蛋白与自噬的关系 自噬是细胞吞噬自身胞质蛋白或细胞器而实现细胞本身代谢和细胞器自我更新的过程。自噬可以抑制肿瘤的发生，但在肿瘤的发展过程中，自噬可增强肿瘤细胞在应激条件下的存活并促进其发展[24]。众多研究已表明SNARE蛋白参与细胞自噬过程。例如，Moreau等[25]研究表明，VAMP7、STX7、STX8参与调控自噬相关蛋白16L1的同型膜融合从而促进自噬体形成。还有研究表明VAMP3参与调控自噬相关蛋白16L1与哺乳动物的自噬相关蛋白9的异型膜融合过程[26]。SNARE蛋白除了参与自噬体的形成之外，也参与了自噬体与溶酶体的融合十分重要。既往研究已经证实STX17、SNAP29与VAMP8或VAMP7可以形成蛋白复合体，共同介导自噬体与溶酶体的融合[27-28]，从而对自噬体中的“货物”进行降解，而新近研究发现在敲除STX17的人宫颈癌HeLa细胞中仍可以观察到自噬体与溶酶体融合的现象，最终表明YKT6、SNAP29、STX7形成蛋白复合体介导了上述过程[29]。Mu等[30]研究表明，转录调节因子核蛋白1通过激活SNAP25来调控自噬溶酶体外排，从而促进非小细胞肺癌的不良进展。由此可见，SNARE蛋白对细胞自噬的调控十分重要，其可涉及细胞自噬的不同阶段，总体效应是提高自噬通量，但鉴于自噬在肿瘤发生和发展中作用的双面性，后续研究或许可以从肿瘤发生和发展的不同阶段对SNARE蛋白调控细胞自噬加以研究。

2.3 SNARE蛋白与化疗耐药的关系 化疗是肿瘤综合治疗的重要组成部分，可改善多种肿瘤患者的预后，但是随之而来的问题是肿瘤细胞产生耐药性，这也极大地限制了化疗药物的疗效。目前关于肿瘤细胞耐药性产生的机制尚未完全阐明[31]。研究表明，SNARE蛋白参与了肿瘤细胞化疗耐药性的产生。例如，Moreno-Smith等[32]研究发现，STX6、VAMP4介导了顺铂从高尔基体向质膜外的转运，从而促进卵巢癌细胞对顺铂产生耐药。Perrotta等[33]研究表明，肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞产生的一氧化氮降低了STX4的表达水平，而STX4的低表达阻断了顺铂诱导的癌细胞凋亡。Zhou等[34]研究发现，在顺铂耐药的卵巢癌组织中氧连接氮乙酰葡糖胺转移酶表达下调，且诱导了STX17-SNAP29-VAMP8蛋白复合体的形成，进一步通过提高自噬通量诱导卵巢癌细胞对顺铂产生耐药。另外，Yew等[35]研究表明，STX2可以调控卵巢癌细胞从间质型向上皮型转化，从而增加其对卡铂的敏感性，提高卡铂的疗效。研究发现，脑胶质瘤组织高表达VAMP8可促进细胞自噬而对替莫唑胺产生耐药性[36]。上述研究虽然针对不同的肿瘤和药物，但最终结论均是通过SNARE蛋白提高自噬通量而使肿瘤细胞产生化疗耐药性，而另有几项研究表明多种肿瘤产生化疗耐药性均与自噬相关[37-39]，那么SNARE蛋白是否也参与其中可能是一个值得研究的方向。

恩杂鲁胺是治疗去势抵抗性前列腺癌的常用药物，然而仍有部分患者在使用该药后产生了耐药性，严重影响其疗效。Peak等[40]研究表明，STX6在恩杂鲁胺耐药的前列腺癌细胞株中呈高表达水平，并促进了外泌体的分泌从而诱导细胞耐药性的产生。外泌体是一种微囊泡结构，是肿瘤微环境的重要组成部分，通过转运某些功能性蛋白与核酸性物质，参与肿瘤转移与耐药的相关机制[41]，而SNARE蛋白作为一种囊泡转运蛋白，对肿瘤细胞释放外泌体具有促进作用[42-43]，但目前相关研究尚不多，仍需进一步研究，这将有助阐明外泌体在肿瘤发生和发展中的作用机制。

3 SNARE蛋白与肿瘤标志物

肿瘤标志物一般是直接由恶性肿瘤细胞产生或者因肿瘤组织生长、代谢过程中刺激宿主细胞反应而产生的物质，多用于肿瘤的早期诊断、评估疗效及判断预后等[44]。Wang等[45]研究表明，STX2在结直肠癌组织中表达上调，且STX2的高表达水平与结直肠癌的转移及不良预后明显相关，其作用机制是STX2与肿瘤坏死因子受体相关因子6相互作用激活核因子κB通路，激活的核因子κB通路反过来促进STX2的表达，形成一个正反馈循环而最终促进结直肠癌的转移，因此他们认为STX2可以作为结直肠癌的诊断标志物以及抗肿瘤转移治疗的靶点。Nan等[46]研究表明，STX3在乳腺癌组织中表达上调，STX3高表达组患者的总生存期和无病生存期明显低于STX3低表达组患者，并通过细胞实验表明STX3通过诱导抑癌基因第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因的泛素化和降解而激活磷脂酰基醇3-激酶/蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号途径，从而促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。另有几项研究表明在膀胱癌[47]、肾癌[48]、卵巢癌[49]、食管癌[50]等恶性肿瘤中均存在SNARE蛋白异常高表达的情况，且与肿瘤不良进展明显相关，但其中所涉及的相关分子机制尚不明确。新近的研究表明，STX1在神经内分泌肿瘤病理诊断中显现了高度的敏感性与特异性，是一种较为稳定的神经内分泌肿瘤标志物[52]，但鉴于该研究样本量较少，后续仍需要大样本、多中心的研究对此加以证实。上述研究说明SNARE蛋白具有成为肿瘤标志物的潜质，然而理想的肿瘤标志物应该是既能特异性地用于某种特定肿瘤的诊断、监测治疗效果以及评估预后，又能方便临床检验，且在健康人和其他疾病中不交叉存在，目前临床广泛应用的甲胎蛋白、癌胚抗原、前列腺特异性抗原等肿瘤标志物，虽然在相关肿瘤的辅助诊断中应用效果较佳，但也有其不足之处，例如临床上有约30%肝癌患者甲胎蛋白呈阴性，部分胃癌患者甲胎蛋白呈阳性[51]，因此今后仍需更深入的研究。

4 SNARE蛋白与治疗靶点

SNARE蛋白参与肿瘤发生和发展的相关机制，因此，SNARE蛋白具有成为肿瘤治疗靶点的潜能，而肉毒毒素作为一种SNARE蛋白抑制剂，其分子结构中的轻链是其毒性催化结构域，可高选择性酶切相应的SNARE蛋白。Zhao等[53]对胃癌模型小鼠分别进行肉毒毒素注射和迷走神经切除术，结果显示两种处理均明显抑制肿瘤细胞生长和疾病进展。有学者在前列腺癌和胰腺癌的动物模型中也发现肉毒毒素具有抗肿瘤活性[54-55]，这提示肉毒毒素可能通过“去神经效应”而发挥抗肿瘤作用。肿瘤微环境中存在神经支配，神经元与癌细胞之间的交互作用十分密切，并有可能通过神经递质而促进肿瘤发展[56-57]，而SNARE蛋白作为神经递质分泌过程中的重要调控因子，肉毒毒素是否通过直接作用于相应的SNARE蛋白而发挥其去神经效应目前尚无相关研究。总之，肉毒毒素已初步显现出一定的抗肿瘤活性，后续研究可以SNARE蛋白为切入点探索其相关分子机制，并在不同肿瘤中评估其抗肿瘤的活性与安全性。

5 小结与展望

SNARE蛋白作为一种囊泡转运与膜融合的调控蛋白，在肿瘤发生和发展中均发挥了重要作用，其不仅可以通过调节整合素等物质转运参与肿瘤的侵袭转移，还可以通过调控细胞自噬参与肿瘤发展过程，也参与了卵巢癌、前列腺癌等恶性肿瘤耐药的相关机制途径，可见其作用的广泛性与复杂性。目前的研究已初步体现SNARE蛋白作为肿瘤标志物与治疗靶点的潜质，但仍缺乏更为细致、深入的研究。SNARE蛋白对阐明肿瘤的发病机制具有十分重要的意义，值得进一步研究。