磷酸化应激诱导蛋白1在消化系统肿瘤中的研究进展*

詹树恺, 刘财广, 李娜, 庄晓君, 李彤, 吴东璇, 曾志荣

中山大学附属第一医院消化内科(广东广州 510080)

目前消化系统肿瘤仍为国际、国内高发病率、高病死率的肿瘤类型[1],我国多种消化系统肿瘤诊治情况尚不乐观，晚期胃癌的占比和病死率均明显高于东亚其他胃癌高发国家[2]；结肠癌及肝癌早诊早治率低、现有早期筛查效能欠佳，超过一半患者确诊时已经发展为中晚期，治疗效果有限[3-4]。如何进一步提高对消化系统肿瘤的诊断能力与疾病预后的预测水平，发掘新的高敏感性及特异性的标志物成为当前消化系统肿瘤诊治领域中亟待解决的重要问题之一。磷酸化应激诱导蛋白1(stress-induced phosprotein 1，STIP1)，也被称为热休克蛋白(heat shock protein, Hsp)70/90结合蛋白(Hsp70/Hsp90-organizing protein, HOP)，是一种Hsp70/90的分子伴侣，于20世纪80年代被发现广泛存在于真核生物中[5]。越来越多研究发现，在口腔鳞状细胞癌、肺腺癌、卵巢癌、甲状腺癌等多个癌种患者中均可检测到STIP1的高表达，并且这与患者的疾病进展与不良预后相关[6-11]。相关研究亦发现STIP1在对消化系统肿瘤患者的诊断、治疗疗效及疾病预后评估等方面有一定作用，具有作为新型肿瘤标志物的潜在意义；其可介导多种不同分子信号通路从不同的效应机制上调节肿瘤发生和进展(表1)。本文拟全面系统综述STIP1在消化系统肿瘤疾病发生发展中的调节机制及其在临床诊治方面应用的研究进展，为更深入的研究提供线索。

表1 磷酸化应激诱导蛋白1对多种消化系统肿瘤发生、发展的调节及临床应用

1 STIP1结构与功能

STIP1是一种亲水蛋白，含有3个三角形四肽重复(tetratricopeptide repeat, TPR)结构域与2个富含天冬氨酸-脯氨酸多肽(aspartate-proline-rich polypeptide，DP)片段，分别命名为TPR1、TPR2A、TPR2B以及DP1、DP2。其中TPR1对Hsp70具有高度亲和力，TPR2A可特异性结合Hsp90(图1)。Hsp70和Hsp90是一种在进化中相对保守的分子伴侣，Hsp70具有防止新合成的多肽发生折叠的作用，Hsp90则可以通过自身构象改变从而引导多肽进行折叠[12]。

图1 Hsp70-STIP1-Hsp90三体复合物结构示意图

以往认为，STIP1由于缺乏穿透胞膜的结构域及信号肽，其主要表达于细胞质及高尔基体等细胞内结构之中[13]。后来发现，STIP1在细胞膜表面也可表达，甚至神经胶质细胞等可分泌STIP1并与阮蛋白结合从而激发神经保护通路以下调神经元凋亡[14]。

在正常生理条件下，STIP1首先经过上述的TPR2A结构与Hsp90特异性结合从而起到抑制Hsp90发生自发构象改变的作用；新合成的多肽底物首先被Hsp70识别结合，避免其发生错误折叠与分解；随后STIP1/Hsp90复合物与结合了底物的Hsp70构成Hsp70/STIP1/Hsp90三体复合物，促进底物从Hsp70上转移到Hsp90。进一步，STIP1、Hsp70从复合物中分离，Hsp90产生构象改变，引导结合在其上的多肽进行正确折叠形成蛋白质的高级结构[12](图2)。Hsp70与Hsp90在STIP1的连接下，两者相互协助，使蛋白的合成过程正确可控，从而完成正常生理功能，调节细胞周期，清除某些细胞内的错误折叠或变性蛋白，维持细胞稳态。当STIP1异常表达时，特定相关分子通路被异常激活，导致细胞的异常增殖及侵袭[15-17]。

注：①多肽底物被Hsp70识别结合；②STIP1与Hsp90特异性结合；③STIP1/Hsp90复合物与结合了底物的Hsp70构成Hsp70/STIP1/Hsp90三体复合物，促进底物从Hsp70上转移到Hsp90；④STIP1、Hsp70从复合物中分离；⑤Hsp90产生构象改变，辅助结合其上的多肽正确折叠

一项meta分析综合了9个临床研究共包含1 417例肝细胞癌、卵巢癌等多种不同类型癌症患者，研究了患者的临床结局与STIP1表达量的关系发现：高表达STIP1的患者确诊时肿瘤临床分期较晚，发生淋巴结转移较早，总生存期较短。研究者进一步使用网络数据库“基因表达谱交互分析(Gene Expression Profiling Interactive Analysis, GEPIA)”在9 502例癌症患者中进一步验证亦可得到同样结论[11]。

2 STIP1与食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)

迄今，STIP1在ESCC肿瘤组织及细胞株中均被证实有较高表达[18]。研究对不同疾病分期的ESCC肿瘤组织进行蛋白组学分析发现：与正常食管组织相比，STIP1在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期肿瘤组织中表达均升高，这提示了STIP1可能参与ESCC发生及进展的全过程[19]。近来，有研究报道在ESCC患者的外周血中可检测到升高的STIP1抗体，且外周血中STIP1抗体升高程度与患者是否存在ESCC相关。该研究团队进而提出并验证了STIP1可被应用于对ESCC进行初步筛查，甚至对食管鳞状细胞类型的早癌也同样有效[20]。由此可见，STIP1与ESCC发生及发展密切相关，其表达量随病程进展同步升高变化。然而，STIP1与ESCC背后的作用机制尚未见诸报道，仍需进一步探索。

3 STIP1与胃癌

STIP1与胃癌的临床表现及病程进展密切相关。有研究分别比较了胃癌患者与健康人群，以及患者手术前后外周血中STIP1的水平，发现胃癌患者外周血中STIP1的水平较高，手术切除肿瘤后其水平可下降。另外，和年龄、性别等基本信息匹配的健康人群的胃黏膜组织相比，STIP1蛋白及其mRNA在胃癌组织中的表达量均升高，且STIP1升高程度与胃癌的Bormann分型、TNM分期呈正相关。随访研究发现，STIP1表达水平越高，患者的肿瘤转移发生率越高，总生存时间越短，STIP1为胃癌患者预后不良的独立危险因素[21]。

同一研究团队亦证实了胃癌细胞分泌的STIP1可激活PLCγ1-ERK1/2这一通路，促进肿瘤细胞增殖；另一方面，STIP1还可通过抑制细胞凋亡程序中的多种蛋白酶如聚合酶(polymerase，PARP)、半胱天冬酶-3/9(caspase 3/9)等,从而抑制细胞凋亡，提高了肿瘤细胞对5-氟尿嘧啶等化疗药的抗性[21]。此外，STIP1还可激活Wnt/β-catenin通路使胃癌细胞的上皮性标记物如E-cadherin表达下调，间质性标记物如N-cadherin和Vimentin升高，促进胃癌细胞从上皮细胞向间充质细胞转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，使肿瘤细胞极性消失，与组织中细胞外基质连结减弱而更容易向远处侵袭转移[22]。

4 STIP1与结直肠癌

与其他肿瘤类似，多个研究发现STIP1在结直肠癌组织中的表达也较正常组织高[23-24]。在对一个包含144例结直肠癌患者的队列进行随访分析时发现，高表达STIP1 mRNA组的患者其无瘤生存期、总生存期及5年生存率均比低表达STIP1 mRNA组的低，且这主要在Ⅲ、Ⅳ期等较晚期的结直肠癌患者中出现。该研究进一步对影响肿瘤患者总生存期的因素进行多因素分析发现，组织中STIP1 mRNA的表达水平是独立于患者年龄、性别、肿瘤TNM分期、肿瘤位置、肿瘤大小及组织分化程度的危险因素[25]。近期报道的另一个包含112例患者的队列研究同样发现了类似现象[24]。可见，STIP1亦可能参与了结直肠癌发生发展进程，为临床上结直肠癌患者的预后提供了一个新的可能的预测指标。

有研究测定了不同的肠癌细胞系如DLD1和HCT116发现亦存在STIP1蛋白合成增加。进一步通过慢病毒转染将特异性作用于STIP1的小发夹RNA导入细胞中下调STIP1的表达后，结肠癌细胞EMT过程可被抑制，同时其增殖、迁移及侵袭能力亦相应下降。此外细胞的磷酸化STAT3及其下游的分子如MMP2、VEGFA表达均下降。这些结果从侧面证实了STIP1可能通过激活STAT3通路促进结肠癌细胞EMT过程及增强肿瘤细胞增殖、迁移及侵袭能力[24]。

5 STIP1与肝细胞癌、胆管细胞癌

研究对比肝细胞癌组织及非肿瘤肝脏组织中STIP1表达水平发现，在肿瘤组织中STIP1表达水平升高；此外，肝细胞癌患者中外周血STIP1水平亦较正常人群升高。这再次提示了与神经胶质细胞类似，STIP1可通过分泌出细胞外起作用。通过对包含150例高表达STIP1及80例低表达STIP1的队列随访研究发现，肝细胞癌患者中STIP1的表达水平与其临床预后独立相关，高表达STIP1者其总生存年限下降；研究者同时对“肝细胞癌肿瘤基因谱计划”中157例患者进行回顾性研究再次对结论进行验证[26]。另一研究通过分析公共基因表达数据库中多个基因表达数据集，选择出肝癌患者中表达升高/降低的基因并进一步分析其功能及其与临床表现的相关性，在其中发现，患者的STIP1表达量与“巴塞罗那”肝癌分期相关[27]。近期来自我国上海的一个包含340例肝细胞癌患者的随访队列发现STIP1甚至可作为有无肿瘤微血管癌栓形成的有效预测因素，为患者预后的有效预测指标。该研究探索患者在进行“肝切除”或“经导管动脉化学栓塞(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)”手术围手术期STIP1变化水平与预后的关系发现，分别以83.43 ng/mL(肝切除)与112.06 ng/mL(TACE)为切点，术前STIP1高水平者总生存期较短，然而术后STIP1出现下降者其预后好于术后STIP1仍处于高水平者；其中，TACE术后的STIP1水平可作为手术客观有效率的独立预测因素。分组研究发现STIP1在传统肝癌肿瘤标志物甲胎蛋白表达不高的患者中亦有同样的疗效预测效能，可作为对此部分特殊患者疗效评估的有效补充[28]。

在机制上，通过使用重组人STIP1对HCCLM3和QGY-7703肝细胞癌细胞系进行处理后发现，STIP1可明显增强肿瘤细胞系中PI3K/AKT通路中相关基因的表达，从而抑制肿瘤细胞凋亡，当中和胞外的STIP1或敲低胞内STIP1基因的表达后，该通路的表达亦受到抑制。进一步通过慢病毒转染将特异性作用于STIP1的小发夹RNA导入HCCLM3细胞使其稳定表达从而降低细胞中STIP1的表达，将经过此处理的肿瘤细胞移植至小鼠模型后发现肿瘤的生长速度减慢，肿瘤组织内PI3K/AKT通路相关蛋白的表达量下降。从而证实了STIP1在肝细胞癌中可通过激活该通路抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤生长[26]。随后,对HCCLM3和HepG2肝细胞癌细胞系进行非致死性热处理进一步发现，热处理可诱导肿瘤细胞中“STIP1-Hsp90”复合物的形成，该复合物可辅助细胞外调节EMT生理过程的信号分子转入胞内，促进了肿瘤细胞的EMT变化，使肿瘤细胞转移侵袭能力增强[29]。综上，STIP1与肝细胞癌关系密切，可增强调控肿瘤的增生与转移。

除了肝细胞癌，来自德国的研究还对比了胆管细胞癌组织及无肿瘤肝脏组织中表达的蛋白组学差异，从中发现STIP1蛋白在胆管细胞癌组织中表达增高[30]。进一步使用其特异性抗体对来自肿瘤组织及正常组织共14个病理组织标本进行免疫组化染色，结果显示，STIP1在鉴别胆管细胞肿瘤与正常肝细胞、胆管细胞方面具有高达100%的特异性及86%～100%的敏感性，这一结果在扩大样本量进行验证试验中亦可得到再次验证。可见，在进行胆管细胞癌的组织病理学诊断时，STIP1可作为一个重要的免疫组织化学染色指标，在联合其他已知的胆管细胞癌标志物时进一步提高检验效能[30]。

6 总结与展望

从上述多项研究结果中可发现，STIP1与多种消化系肿瘤疾病病程进展密切相关。在分子机制上调控相关信号通路，参与肿瘤的增生、转移、凋亡等；在临床应用上可提高胆管细胞癌、食管鳞状细胞癌的临床检验效能，并且是结直肠癌、胃癌、肝细胞癌患者不良预后的独立预测指标。但其对肿瘤的调控机制等仍未被全面阐明，通过对此进一步探索将有望使其在未来为消化系统肿瘤提供新的诊断及治疗靶点。

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