高尔基体蛋白73在肝细胞癌中上调的机制及诊断价值的研究

李伟 孙航 吴传新

原发性肝癌（primary liver cancer，PLC）是全球第6位常见癌症和第3位癌症死亡原因，2020年全球新增PLC患者超过90万例，死亡患者达83万例，其中肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是最常见的PLC类型［1］。HCC患者预后取决于肿瘤分期，早期患者接受根治性治疗后5年生存率可达50%～70%，而进展期患者丧失了根治性治疗机会，3年生存率仅为10%～40%［2］。然而HCC早期并无特异症状，多数HCC患者在确诊时已经处于疾病中晚期，导致患者预后不佳。因此，早期诊断、治疗是改善患者预后的关键。甲胎蛋白（alpha fetoprotein，AFP）是HCC高危人群监测的首选肿瘤标志物［3-4］。但有研究［5］发现，在早期HCC仅有10%～20%的患者AFP水平升高，并不能满足临床早期诊断的需要。近年来多项研究［6-9］发现高尔基体蛋白73（golgi protein 73，GP73）在HCC患者中表达水平上调，是一种潜在的HCC标志物。关于HCC患者体内GP73上调的机制及与目前常用的HCC标志物对比的研究较少且结论并不统一。因此，本文对GP73在HCC患者中的上调机制及临床常用的HCC标志物进行综述，进一步明确GP73作为HCC标志物的价值。

1 GP73概述

1.1 GP73的发现及其结构 2000年，KLADNEY等［10］从巨细胞肝炎患者的肝脏cDNA文库中筛选出的一种新的Ⅱ型高尔基体跨膜糖蛋白，其相对分子质量为73kDa，因此命名为GP73。HU等［11］根据蛋白质序列和结构分析发现GP73具有5个结构域，Ⅰ区为胞质结构域，Ⅱ区为跨膜结构域，Ⅰ区、Ⅱ区共同决定了GP73定位于高尔基体；Ⅲ区为卷曲螺旋结构域，介导了GP73的二聚体形成和与其他蛋白的相互作用；Ⅳ区为无定形结构域；Ⅴ区为酸性结构域。BACHERT等［12］发现人体内的GP73有2种存在形式，一种存在于高尔基体膜上，另一种存在于血清中；同时，他们发现定位于高尔基体膜上的GP73在N端第55位氨基酸附近存在原蛋白转化酶共识别位点，通过原蛋白水解酶Furin作用可使C端的胞外结构域释放，转变为可溶性的GP73进入血液循环。魏丰贤等［13］将存在于高尔基体膜上和血清中的GP73分别命名为组织型GP73（tissue GP73，tGP73）和血清型GP73（serum GP73，sGP73）。GONG等［14］通过对2599 bp的启动子片段删减分析确定GP73编码基因启动子上存在活性激活区、活性抑制区及核心区等区域，这一发现对GP73在HCC患者体内表达水平调节的研究具有重要意义。

1.2 GP73的分布 GP73在胃、结肠、支气管、肾、前列腺和胆管上皮细胞中均有低水平的表达，而在正常肝细胞中通常不表达［10］。研究［15］发现在发生炎症（包括病毒性和非病毒性）、纤维化、癌变等变化的肝细胞中tGP73表达上调，且患者体内sGP73浓度也相应升高，这种sGP73水平上调在HCC患者尤为明显［9，16］，表明sGP73具有作为HCC标志物的潜力。

1.3 GP73的生物学功能 目前关于GP73的生物学功能的研究尚不明确，WRIGHT等［17］通过截短GP73编码基因导致模型小鼠发生不同程度的肝肾疾病，表明GP73在肝脏和肾脏正常代谢中具有重要作用。KIM等［18］通过对GP73在非洲爪蟾模型中发育作用的研究发现GP73在组织分化中具有一定作用，且sGP73可通过抑制白细胞介素-12的产生来调节树突状细胞的活性，间接抑制T细胞的反应性，进而影响免疫系统发挥作用。WANG等［19］建立了GP73基因敲除小鼠模型，并对模型小鼠进行部分肝切除，术后监测结果提示GP73可以在早期促进肝细胞从静止期进入复制前期，从而促进肝细胞再生，且模型小鼠术后炎症反应轻，表明GP73具有促进肝脏损伤修复、调节炎症反应的作用。

2 sGP73与常见HCC肿瘤标志物对比

目前已被证实的具有诊断价值的HCC标志物包括AFP［20］、甲胎蛋白异质体（Lens culinaris-agglutinin-reactive fraction of AFP，AFP-L3）［21-22］、异常凝血酶原（Des-γ-carboxy prothrombin，DCP）［23］、磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（Glypican-3，GPC-3）［24］。

2.1 sGP73与AFP AFP是目前应用最广泛的HCC标志物，但临床发现约40%的HCC患者AFP水平并不升高，且AFP水平易受活动性肝炎、生殖系统肿瘤、妊娠等影响［25］，其准确性并不让人满意。MAO等［26］通过一项多中心研究对1,690例健康成人、337例乙肝病毒携带者、512例肝硬化患者、789例HCC患者、61例其他恶性肝脏病变患者、206例良性肝脏病变患者及622例非PLC肿瘤患者的sGP73和AFP进行比较，发现sGP73对HCC的诊断敏感度为74.6%、特异度为97.4%，均高于AFP的58.2%、85.3%，这种差异在小肝癌（≤3 cm）患者中尤为明显；同时，他们发现联合检测sGP73和AFP诊断HCC的敏感度为89.2%，特异度为85.2%，敏感度明显高于单一指标检测结果，表明sGP73与AFP联合检测可提高诊断HCC的准确性。孙景武等［9］发现sGP73与AFP诊断HCC的敏度分别为78.3%和64.7%，两者联合检测时敏感度为81.7%，与Mao等研究结果相符。

2.2 sGP73与AFP-L3 根据与凝集素的结合能力不同，AFP可分为三种亚型：AFP-L1、AFP-L2和AFP-L3，其中AFP-L3主要由HCC细胞产生［27］。甲胎蛋白异质体比率（AFP-L3%）与总AFP水平无关，在低AFP水平的HCC患者中具有较高诊断价值［28］。LIU等［29］通过对721例患者检测发现sGP73与AFP-L3%在肝炎、肝硬化、HCC患者中表达水平升高，sGP73诊断HCC的敏感度、特异度分别为76.34%和80.09%，AFP-L3%的敏感度、特异度分别为67.74%和81.52%，表明sGP73诊断HCC敏感度高于AFP-L3%，特异度稍低于AFP-L3%；sGP73与AFP-L3%联合诊断HCC的敏感度、特异度分别为78.49%与85.03%，较两者单独诊断HCC敏感度及特异度均有所提升。

2.3 sGP73与DCP DCP是一种由于凝血酶原前体羧化不足而产生的失活的凝血酶原，主要由HCC细胞产生，因此DCP被认为是一种有价值的HCC标志物［30-32］。ISMAIL等［33］通过检测良性肝脏病变、HCC、非HCC的恶性肿瘤患者以及健康成人血清发现sGP73诊断HCC的敏感度稍高于DCP，两者特异度相似。孙志玲［34］研究发现sGP73诊断HCC敏感度、特异度分别为84.78%和77.78%，DCP敏感度、特异度为70.65%和80%，与Ismail研究结论相符。上述研究均表明sGP73诊断HCC的敏感度高于DCP，两者特异度相似。但由于在接受华法林抗凝剂治疗或在缺乏维生素K等情况下DCP均升高，这也在一定程度上限制DCP在HCC诊断方面的应用［35］。

2.4 sGP73与GPC-3 GPC-3是一种硫酸肝素多糖蛋白，在正常成人组织中低表达或不表达［36-37］，在HCC患者表达水平明显升高。ZHAO等［38］通过分析919例HCC患者和1549例非HCC患者的研究发现sGP73、GPC-3、AFP诊断HCC的敏感度分别为77%、59%和65%，特异度分别为93%、93%和88%，当三种标志物联合检测时诊断敏感度为91%，远高于单一标志物，提示sGP73诊断准确性高于GPC-3，sGP73与GPC-3、AFP联合检测有助于提高诊断敏感度及特异度。黄彩云等［39］研究发现在AFP阴性的HCC患者中sGP73、AFP-L3、、GPC-3单独诊断时敏感度分别为45%、48%、41%，特异度分别为97%、96%、91%，当三者联合应用时敏感度、特异度分别为51%和99%，较单一肿瘤标志物均有明显提升。表明在AFP阴性时，sGP73与GPC-3、AFP-L3联合应用仍能较为高效的发现HCC患者。

3 HCC中GP73上调机制

3.1 NF-κB信号通路 YANG等［40］对4,211例肝病（包含1,085例HCC）患者研究发现患者体内脱氧胆酸（deoxycholic acid，DCA）水平与sGP73水平呈正相关。经DCA处理后的人HCC细胞株中发现GP73的信使RNA表达水平升高，表明DCA可上调细胞内源性GP73的表达。在DCA处理后的细胞中NF-κB信号通路的中间产物表达上调，推测DCA能影响NF-κB信号通路活性；根据DCA上调GP73表达的作用能被NF-κB信号通路抑制剂减弱这一现象，证实DCA通过激活NF-κB信号通路上调GP73的表达。后续实验发现，通过改变GP73启动子能够明显降低DCA对GP73表达上调作用。YANG等学者证实DCA能够通过激活NF-κB信号通路作用于GP73启动子上调GP73的表达。

3.2 RTK/PI3K/Akt/mTOR信号通路 受体酪氨酸激酶（RTK）/磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/雷帕霉素靶点（mTOR）信号通路在调控细胞增殖中起重要作用。SUBBIAH等［41］通过免疫组化学方法发现在超过50%的HCC患者中可见到抑癌基因PTEN的缺失或改变，KHEMLIN等［42］发现PTEN的缺失激活了PI3K/Akt/mTOR轴，与VILLANUEVA等［43］、SAHIN等［44］发现的HCC患者中大多存在mTOR信号通路的异常激活一致。CHEN等［45］研究发现PTEN基因缺失可导致mTOR过度激活，在相应PTEN基因缺失的细胞系中可发现GP73的转录及翻译均增加，推测RTK/PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活可上调GP73基因的表达。他们还发现GP73基因的这种表达上调可被mTOR抑制剂雷帕霉素逆转，证实在HCC患者中mTOR信号通路能够正向调节GP73基因表达。

3.3 STAT3信号通路 LIANG等［46］通过将不同细胞因子加入HepG2细胞培养液中培养2 d后测量细胞中GP73信使RNA的水平，发现加入白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）可显著上调GP73编码基因的转录，通过线性回归分析发现在HCC患者体内sGP73与IL-6存在正相关，但在正常人群中无相关性。同时，其还发现IL-6下游效应STAT3同样可以上调GP73基因的转录与表达。

YAO等［47］在经重组人IL-6处理后的肝癌细胞株Huh7裂解液中发现GP73信使RNA水平增加，通过软件预测GP73启动子上存在STAT3的结合位点；其还在模拟实验中发现原蛋白水解酶Furin表达水平在Huh7细胞中也同样升高，推测Furin的启动子区域存在潜在的STAT3结合位点。总之，IL-6激活STAT3信号通路，促进STAT3表达，与GP73及Furin启动子结合，进而促进GP73与原蛋白水解酶Furin的表达，上调sGP73水平。上述研究表明在HCC患者体内GP73上调是通过各种信号通路产生能与GP73基因启动子结合的信号因子，促进GP73基因的转录与翻译。部分研究发现HCC患者体内在上调GP73基因表达时还上调了原蛋白水解酶Furin表达。BACHERT等［12］研究发现tGP73过度表达时其水解产生的sGP73水平随之上调，当原蛋白水解酶Furin表达增加时，sGP73的上调更加明显。因此，HCC患者体内sGP73水平通过上述机制上调。

4 小结

目前，尽管HCC治疗方案逐渐多元化，但早期诊断仍是改善患者预后的关键，高危患者定期检测肿瘤标志物能早期发现HCC，进而达到早期治疗，改善患者预后。AFP作为传统的HCC标志物，单独应用于诊断HCC时存在不足。多项研究［6-9，26，27，29，38，39］表明GP73作为HCC标志物对早期发现HCC具有重要意义，且与临床常用标志物对比发现sGP73联合其它常用的HCC标志物能提高诊断HCC的敏感度与特异度。目前，部分研究［6-7，9，29，48］发现在肝硬化中sGP73水平也有显著升高，鉴于多数HCC患者合并肝硬化，有学者推测sGP73表达上调与肝硬化相关，因此后续需要开展一项多中心、大规模的临床研究，以进一步证实sGP73在HCC诊断中的价值。相信随着对GP73基因与HCC关系的更深入研究，GP73可以更好服务于临床。