CRYAB在恶性肿瘤中的研究进展*

胡 酉 张春雷 杨 琦 常德辉

1 甘肃中医药大学第一临床医学院,甘肃省兰州市 730000; 2 中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院泌尿外科; 3 甘肃干细胞与基因药物重点实验室

在体内,小热休克蛋白(Small heat shock protein,SHSPs)是维持健康蛋白质组的关键因素。αB-晶体蛋白(αB Crystallin, CRYAB)是人类SHSPs中最广泛分布和最密集的一种。在细胞内,CRYAB通过其分子伴侣的作用,作为在细胞应激条件下阻止靶蛋白展开和聚集的第一道防线。近年来,已有文献表明CRYAB在肺癌、前列腺癌、胃癌、乳腺癌等多种癌症中均有异常表达,本文旨在综述近年来文献中对CRYAB在多种肿瘤发生机制中的研究进展,以期为肿瘤性疾病的理论研究、临床诊断及治疗提供帮助。

1 热休克蛋白

热休克蛋白(Heat shock proteins,HSPs)是一种稳定的蛋白质,被称为分子伴侣。它们根据分子量分为不同的家族,包括HSP110、HSP90、HSP70、HSP60和小热休克蛋白等。HSPs在多种生理和保护过程中发挥作用,以协助维持细胞内稳态,特别是热休克蛋白在热休克、缺氧和降解等多种应激源下参与蛋白质的折叠和成熟过程[1]。热休克蛋白的合成是由热激因子(Heat shock factors,HSF)调节的,在正常条件下,HSF在细胞质中仍然存在。然而,在应激条件下,HSF从HSPs中分离出来,形成三聚体,进入细胞核,经历磷酸化,介导热休克蛋白的合成[2]。研究表明HSPs不仅是一类在蛋白质折叠过程中起关键作用的蛋白质,也是可以调节许多信号通路的关键因子。在过去的几十年里,HSPs在癌症中已经被广泛研究。多项研究表明HSPs在肿瘤进展和治疗反应的许多方面发挥着深远的作用。它们是某些组织中癌变的有效生物标志物,并标志着某些癌症的分化程度和侵袭程度,肿瘤患者血清中HSP和抗HSP抗体水平对肿瘤诊断具有重要意义[3]。此外,一些HSPs与特定癌症的预后有关,包括HSP27的表达,它与胃癌、肝癌、前列腺癌和骨肉瘤的不良预后相关[4],而HSP70与乳腺癌、子宫内膜癌、宫颈癌和膀胱癌的不良预后相关[5]。HSPs在几种肿瘤中的表达谱表明,它们有助于癌症的诊断和治疗。检测患者血清中的热休克蛋白及其特异性抗体水平可在癌症诊断中发挥重要作用。

2 CRYAB简介

CRYAB是一种22～23kDa的蛋白质,是SHSPs家族的一员,CRYAB蛋白最初是在眼睛晶状体中被发现的[6],也在身体的其他部位表达,如心脏、骨骼肌、卵巢等[7-9]。 CRYAB主要作为分子伴侣蛋白,阻止变性蛋白质的聚集,并将易于聚集的蛋白质保留在大型可溶性多聚体结构中的非天然折叠中间产物库中。不同类型细胞中CRYAB的异位表达已被证明可保护细胞免受多种凋亡刺激、氧化应激和抗癌药物的影响[10]。同时,通过RNA干扰沉默其表达可使细胞对凋亡敏感[10]。近期的研究表明CRYAB在肺癌、乳腺癌、胃癌、膀胱癌中异常表达,可能参与肿瘤的发生发展,本篇综述旨在详细描述CRYAB的作用及功能机制,充分了解circHIPK3在恶性肿瘤中的研究进展。

3 CRYAB与肿瘤

3.1 CRYAB与肺癌 根据国际癌症研究机构[11]统计的2018年全球癌症发病率和死亡率,肺癌是最常见的癌症诊断(11.6%)和癌症死亡的主要原因(18.4%),且发病率正在逐步上升。其中非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)约占所有肺癌病例的85%[12]。由于诊断技术的不敏感,许多NSCLC患者被诊断时已经进展到晚期阶段,手术切除只适用于早期阶段的肺癌和明确部位的局部病灶,绝大多数患有晚期、复发或转移性癌症的患者5年总生存率(Overall survival,OS)和无病生存率(Disease free survival,DFS)极低。因此,更好地理解NSCLC发病机制对于早期诊断和改善NSCLC治疗至关重要。研究表明CRYAB在NSCLC的表达显著高于癌旁组织,并且通过实验发现NSCLC中CRYAB蛋白表达与TNM分期和总生存期显著相关[13],由此可知CRYAB具有较好的临床诊断价值,有望成为新的预后标志物。此外,有研究表明CRYAB参与了M2巨噬细胞促进肺癌发展的过程,M2巨噬细胞通过上调CRYAB表达并激活ERK1/2/fra1/slug信号通路介导上皮间充质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)促进肺癌的恶性进展[14]。

3.2 CRYAB与消化系统肿瘤 胃癌(Gastric cancer,GC)是世界上最常见的恶性肿瘤之一,尽管目前有一线治疗,GC患者的OS值仍然很低,早期诊断和系统治疗可显著提高GC患者的生存结局。目前确诊GC的金标准是胃镜检查,然而它的侵袭性相对限制了在初步诊断中的应用[15]。因此,改善GC的早期检测有重要意义,研究人员发现CRYAB在GC组织中的表达明显高于正常胃黏膜组织[16],体外实验抑制CRYAB的表达可以显著抑制GC细胞EMT、迁移和侵袭,而过表达CRYAB可以逆转这一事件,通过实验还发现CRYAB是通过NF-κB信号通路介导的EMT参与GC细胞的迁移和侵袭。此外,还有研究表明CRYAB的高表达参与GC的血管生成、侵袭和转移[17]。这些结果表明,CRYAB有望成为GC预后不良的分子标记物和潜在的治疗靶点。

研究表明CRYAB在结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)中表达上调[18],其高表达、淋巴结转移、远处转移、肿瘤TNM分期均与结直肠癌患者的总生存率显著相关。CRYAB高表达和远处转移阳性的结直肠癌患者的总生存率明显较差。临床资料显示,CRYAB表达上调与TNM期结直肠癌患者呈正相关。 CRYAB的高表达通过EMT促进结直肠癌肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。其在CRC患者中的表达水平与EMT的两个核心基因产物MMP7和E-钙粘蛋白密切相关。通过信号转导通路抑制剂和CRYAB基因表达敲低模型验证,CRYAB可能通过激活ERK信号通路来触发CRC中的EMT[18],是CRC诊断和预后的潜在肿瘤生物标志物。

3.3 CRYAB与泌尿系恶性肿瘤 前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性常见的恶性肿瘤之一,发病率随年龄增长而增加,根据 2020 年肿瘤疾病统计,PCa目前是男性肿瘤疾病发病率的首位,肿瘤疾病致死率的第二位[11],是困扰着男性泌尿生殖健康的重大课题,因此明确前列腺癌发生发展的机制具有重要意义。研究发现CRYAB作为miR-671-5p的下游靶点调控着PCa的发展与迁移,并且发现高表达的CRYAB与PCa患者的晚期临床病理特征及转移状态呈负相关[19],这表明CRYAB在PCa中是潜在的抑癌因子,有望成为PCa预后不良的分子标记物和潜在的治疗靶点,但其具体的机制尚未明了,需后人进一步的研究。

膀胱癌也是泌尿系统常见的恶性肿瘤,一项研究表明CRYAB在膀胱癌(Bladder cancer,BC)组织中的表达低于正常膀胱组织,研究人员通过细胞功能实验发现过表达CRYAB后,BC细胞系T42和J82的迁移和侵袭能力显著降低,这与PI3K、AKT和ERK的活化降低有关,并且过表达CRYAB增加了E-钙粘蛋白的表达,降低了N-钙粘蛋白的表达,说明过表达CRYAB抑制了EMT的进展[20]。综上所述CRYAB通过PI3K/AKT和ERK通路抑制了EMT从而抑制了BC的迁移和侵袭。此外,还有研究表明CRYAB在高级别膀胱尿路上皮癌组织中表达下调,并通过统计分析发现其具有一定的诊断价值[21],是一个潜在的高级别膀胱尿路上皮癌尿液生物标志物,但对其具体调控的机制并不了解,需要进一步的实验加以验证。

3.4 CRYAB与女性生殖恶性肿瘤 乳腺癌是女性人群中最常见的癌症,也是癌症死亡的主要原因。在乳腺癌的研究中,研究人员发现CRYAB在三阴性乳腺癌基底样2亚型组织中的表达上调,沉默CRYAB的表达可以抑制三阴性乳腺癌基底样2亚型细胞系的迁移能力,说明CRYAB是三阴性乳腺癌基底样2亚型预后不良的一个因素[22],此外,还有研究表明CRYAB通过调节血管内皮生长因子来增强乳腺癌的发生发展,抑制CRYAB的表达可阻断乳腺癌细胞刺激的内皮细胞内源性血管内皮生长因子水平的升高,从而抑制肿瘤的进展[23]。与此不同的是,研究发现CRYAB在乳腺癌的另外一种类型导管癌里表达降低[24],这说明CRYAB在不同类型乳腺癌中的作用机制可能并不相同,需要进一步的实验验证相关的机制。这些结果表明,CRYAB有成为乳腺癌早期诊断标志物的潜力。

3.5 CRYAB与其他肿瘤 除了上述肿瘤,CRYAB在其他肿瘤中也有研究,Linda等[25]发现CRYAB在髓母细胞瘤中起着致癌因子的作用,CRYAB作为ω3-长链多不饱和脂肪酸的下游靶点影响着髓母细胞瘤的发生发现,实验表明CRYAB表达降低时能显著减少前列腺素E2的表达水平,从而抑制髓母细胞瘤的肿瘤生长,这些结果表明,CRYAB可能成为髓母细胞瘤的预后标志物。此外,在鼻咽癌的研究中,Wu等[26]发现CRYAB作为LBH基因的下游靶点调控着鼻咽癌细胞的迁移、侵袭和EMT。体外实验表明当抑制LBH基因的表达时,P38磷酸化被抑制,同时下调了CRYAB的mRNA表达,而且CRYAB在鼻咽癌中是直接与LBH相互作用的。这些发现表明CRYAB可能是一种潜在的生物标记物,能为鼻咽癌提供有效的治疗靶点。

4 小结与展望

CRYAB拥有与伴侣蛋白结合并调节参与细胞凋亡、肿瘤发生和转移的许多蛋白靶点的活性和半衰期的作用,一方面说明其在细胞生物功能调控方面具有较好的研究意义,另一方面说明CRYAB在机体正常生理活动中扮演着重要角色。目前来说,对CRYAB的研究尚有几个方面需要改进,首先,随着研究的不断深入,CRYAB在不同癌症的表达得以验证,然而有一些癌症发生发展中的具体机制尚未清楚,只停留在细胞功能实验,未对机制清楚地阐述,与此同时,CRYAB在不同癌症中发挥的作用不同,如在前列腺癌,膀胱癌中发挥着抑癌因子的作用,在肺癌、结直肠癌和胃癌中发挥着促癌因子的作用,这说明CRYAB在各个癌症当中的作用机制不同,因此,CRYAB在癌症中的表达和功能作用还需要进一步的研究来揭示其在疾病进展和转移中的潜在作用。此外,目前对CRYAB在作用机制的探索主要停留在肿瘤研究中miRNA海绵的机制上,它并不代表CRYAB的所有的功能机制。在未来,研究CRYAB在癌症中的其他新功能或机制将非常重要。

总之,CRYAB作为分子伴侣,具有独特的功能,对于研究癌症的发生发展的机制,和其是否能作为诊断和预后的生物标记物都有重要的研究意义,期望后续的研究能够更加清楚的阐述CRYAB的功能和在肿瘤发生发展中的作用机制。