触珠蛋白的结构、功能及其在胃癌中的研究进展_李红利.pdf

第 36 卷第 6 期2022 年12 月长治医学院学报JOUNALOFCHANGZHIMEDICAICOLLEGEVol36No6Dec2022 综述 基金项目:国家自然科学基金(81800456);山西省回国留学人员科研基金(2020131);长治医学院学术技术带头人基金(XS201902)作者单位:1 长治医学院第一临床学院(046000);2 长治医学院附属和平医院肿瘤内科作者简介:李红利，女，在读硕士，研究方向:胃肠道肿瘤;通信作者:常建兰，女，博士，副教授，研究方向:胃肠道肿瘤，Email:changjianlan163com。触珠蛋白的结构、功能及其在胃癌中的研究进展李红利1李美霞1常建兰2关键词触珠蛋白;结构;功能;胃癌中图分类号735.2文献标识码A文章编号10060588(2022)0646004胃癌是消化道肿瘤中最常见的恶性肿瘤之一，尽管在过去几十年内，胃癌发病率和死亡率有明显下降趋势，但随着人口老龄化，胃癌绝对病例数和死亡人数仍在增加1。早期胃癌生存率高，然而大部分胃癌患者早期无明显症状，发现时已为中晚期。目前，胃癌的早期诊断主要依赖于胃镜检查和活检组织的病理学诊断，但人们对侵入性检查耐受性较低，因此，探寻高灵敏度、高特异度的肿瘤标志物仍是需要迫切解决的问题。触珠蛋白(Haptoglobin，HP)又称结合珠蛋白，是一种酸性糖蛋白，广泛存在于人类和许多哺乳动物的血清及其他体液中，由 JAYLE 和 POLONOVSKI 在1938 年首次描述2。HP 主要在肝脏合成，在肝外组织如肺、皮肤、脾脏、肾脏和脂肪组织中也有HPmNA 表达，而且它的表达可被白细胞介素1(IL1)，白细胞介素6(IL6)和 TNF 所诱导3。目前已有研究表明 HP 在多种癌症中表达升高47。如果 HP 能够作为胃癌早期筛查的标志物，将大大减轻患者的经济和心理负担，延长胃癌患者的生存时间。本文就 HP 的结构、功能及在胃癌中的作用作一综述。1HP 的分子结构及基因多态性HP 在结构上与免疫球蛋白类似，由两条轻链(链)和两条重链(链)通过二硫键(S-S)共价连接组成四聚体。与其他哺乳动物不同的是，在人类中具有 HP1 和 HP2 两个等位基因，位于16 号染色体(16q22)的长臂上，这两个等位基因是人类进化过程中，通过复杂机制进行基因重组和基因缺失形成的8。HP1 等位基因由 5 个外显子组成，编码一个含有 347 个氨基酸的蛋白质。而 HP2等位基因由 7 个外显子组成，编码一个含有 406 个氨基酸的蛋白质9。由于 HP1 和 HP2 等位基因分别编码 HP1 和 HP2 蛋白，因此存在 3 种主要的HP 表型(即纯合子 HP11、HP22 和杂合子 HP21)3。HP11 由两条 1 链和两条 链组成;HP21 由 1、2 和两条 链组成;HP22 由两条2 链和两条 链组成。由于 链的基因改变，这种多态性只存在于人类10。不同的基因型与不同的疾病相关。已有研究表明 HP11 基因型与感染性疾病相关，而 HP22 基因型主要与代谢性疾病如糖尿病并发症有关11。此外，这两个等位基因在地理分布上有较大差异，在大多数西方国家，HP11、HP21、HP22 的分布概率分别为 16%、48%、36%，而在东南亚地区，HP22 基因型约占90%，HP1 基因频率较低12。2HP 的生物学功能2.1结合游离血红蛋白HP 作为一种急性期蛋白，最主要的功能是与游离血红蛋白(Hb)结合形成稳定的 HP-Hb 复合物，该复合物主要通过单核巨噬细胞表面的清道夫受 体 CD163 迅 速 被 清 除，半 衰 期 为 10 30 min13。由于其分子量大，不能从肾脏排出，这样可以阻止血红蛋白从肾小球滤过，避免游离血红蛋白对肾小管的损害。已知在 3 种 HP 基因型中，HP11 在生物学上结合游离血红蛋白的能力最强，HP21 次之，HP22 最弱14。064第 6 期李红利等触珠蛋白的结构、功能及其在胃癌中的研究进展2.2抗氧化功能当红细胞被破坏后，游离血红蛋白经过一系列氧化反应后可生成血红素和铁，铁和含铁化合物构成的主要危害是形成活性氧，从而导致组织损伤;而血红素可催化低密度脂蛋白及亚麻酸的氧化，进而导致血管内皮细胞损伤和动脉粥样硬化14。HP 作为一种抗氧化剂，与血红蛋白结合后，可以防止铁刺激导致的氧自由基形成，从而防止可能由游离血红蛋白介导的氧化性组织损伤。HP 具有先天表型依赖的抗氧化活性，其中 HP11结合游离血红蛋白的能力更强，因此 HP11 比HP22、HP21 具有更好的抗氧化作用15。2.3抗菌作用铁是细菌在感染期间充分生长和产生毒力所必需的微量营养素，同时铁可以触发芬顿反应，从而产生活性氧，对细胞膜的完整性、核酸和蛋白质构成威胁16。血红蛋白是体内铁最主要的来源，损伤部位的血液和细菌的结合可能会导致危及生命的感染。而且口服铁剂也可以增强肠道细菌性病原体的生长和毒力，从而导致腹泻和肠道炎症17。但是，当 HP 与血红蛋白结合形成复合物后，就可以限制需要铁的细菌的生长，如大肠杆菌等18。HP 的抗菌作用被归因于其在宿主病原体相互作用中的功能，特别是通过隔离铁来抑制病原体的增殖，使其无法被血液中的入侵细菌利用19。EATON 等20 研究表明，HP 可以预防大肠杆菌和血红蛋白共同作用而导致的危及生命的感染。2.4抑制一氧化氮一氧化氮(NO)是一种强效的血管扩张剂，多种细胞可产生 NO，特别是活化的巨噬细胞。一氧化氮在血管稳态中起着重要作用，它是平滑肌松弛、内皮黏附分子表达、血小板活化和血小板聚集的重要调节因子21。血红蛋白可与 NO 发生快速而不可逆的反应，产生非活性氧化产物硝酸盐和高铁血红蛋白，血浆中一氧化氮水平的降低会导致平滑肌肌张力障碍，包括高血压、胃肠收缩以及凝块的形成 22。而 HP 通过与血红蛋白结合可以限制血红蛋白与 NO 的相互作用，从而减少血浆血红蛋白对 NO 生物利用度和内皮功能的有害影响 22。2.5抑制前列腺素前列腺素是花生四烯酸通过脂氧化酶与环氧化酶之间相互作用产生的一类脂质介质14。它可以促进或抑制血小板聚集。SAEED 等23 研究表明，HP 对环氧化酶(COX)和脂氧化酶的活性表现出双重抑制作用。而 COX 和脂氧化酶途径的产物都与炎症反应有关，因此 HP 参与了机体的内源性抗炎症防御系统。这种抗炎特性在 HP11 表型中比在 HP22 和 HP21 表型中更明显。此外，SHIM等24 报道，人血清触珠蛋白的抑制作用与前列腺素合成的早期阶段有关，虽然血红蛋白可以刺激前列腺素生成，但 HP 与血红蛋白结合可通过抑制前列腺素酶活性导致整体前列腺素合成减少。2.6调节血管生成作用血管生成是指血管的增生，是通过内皮祖细胞(EPCs)分化为成熟的内皮细胞来进行的。可以发生在伤口愈合、炎症性疾病及肿瘤生长过程中等各种生理及病理情况下。PAK 等25 研究表明，HP 可以通过加速 EPCs 的促血管生成能力来参与新生血管的形成。此外，触珠蛋白在改善侧支血管的发育和组织修复方面也具有重要作用，可以促进缺血损伤后血液灌注恢复。在 HP 不同表型中，HP22 的血管生成效力大于 HP21 和HP11。2.7对免疫系统的调节HP 是一种有效的淋巴细胞功能免疫抑制因子。T 辅助细胞 1(Th1)和 T 辅助细胞 2(Th2)是不同的 T 辅助淋巴细胞亚群，分别负责诱导和调节细胞和体液反应。Th1 和 Th2 细胞比例失衡会导致病毒和寄生虫感染、过敏、自身免疫性疾病等各种病理过程26。HP 对于 Th2 细胞因子(IL4，IL5，IL10 和 IL13)的释放有明显抑制作用，而对 Thl 细胞因子(IL2)的产生仅有轻度抑制作用，从而对 Th1/Th2 平衡发挥重要调节作用27。同时，HP 在免疫反应的细胞和体液活动中发挥着多种作用，包括前列腺素合成、白细胞招募和迁移、损伤和感染后细胞因子模式的产生，以及组织修复等28。例 如，正 常 人 表 皮 朗 格 汉 斯 细 胞(Langerhans cell，LC)的胞浆中含有大量 HP，其可通过抑制皮肤中的表皮朗格汉斯细胞，预防 T 细胞依赖性皮肤疾病的发生29。3HP 糖基化与胃癌血清触珠蛋白(HP)是一种高度唾液化的糖蛋白，在 链上具有 4 个 n糖基化位点(Asn184，164长治医学院学报2022 年第 36 卷Asn207，Asn211，Asn241)30。糖基化，即糖基附着在蛋白质上，是蛋白质翻译后的一种重要修饰，对生物环境高度敏感。它影响蛋白质的运输、稳定性和折叠，并直接介导配体受体的相互作用、免疫识别、细胞细胞和细胞基质的黏附以及发病机制的相互作用31。HP 在炎症性疾病和各种类型的癌症，如胰腺癌、肝癌、前列腺癌、肺癌、卵巢癌和结肠癌中的异常糖基化已被报道32。HP 在癌症中的主要糖基化改变似乎是异常聚焦和唾液酰化结构的存在以及分支的增加33。在胃癌中，HP 上的唾液酰化作用增加33，特别是三触角和四触角唾液化复合物型 n聚糖的触角聚焦，可分类为 S-Lea或 S-Lex，被揭示为与胃癌相关的主要聚糖特征34。S-Lea或 S-Lex被认为是选择素的配体，而选择素是癌细胞外渗的介质。因此肿瘤细胞可能通过 S-Lex与选择素相互作用，外渗至血液进行转移传播35。AMADO 等36 在一项对 97 例胃癌的研究中发现，二聚体 S-Lex的高表达与胃癌静脉浸润和不良预后相关。血清 n糖体中另一个主要变化是携带核心聚焦且对肿瘤细胞表面抗原具有特异性的 G0 型聚糖的 IgG 表达增加，这种特殊的 IgG 糖型能够作为甘露糖结合凝集素的配体，并可能导致随后的补体激活，肿瘤细胞通过膜攻击复合物裂解，与胃癌进展有关37。通过这些研究可以发现，胃癌与血清触珠蛋白糖基化具有显著相关性，可能是胃癌筛查的一种有前途的标志物，但由于其操作步骤复杂，耗时较长，这一技术目前尚未应用于临床。4血 HP 在胃癌诊断及预后中的价值彭文生等38 研究表明，胃癌患者组外周血清触珠蛋白(HP)及 IL6 水平明显高于良性胃疾病组及正常对照组，提示 HP 与胃癌的诊断有一定的相关性。HUMPHIES 等39 报道了胃癌患者血清中 HP 水平较良性胃肠道疾病患者上调 1.7 倍(P=0.024)，且早期胃癌患者血清 HP 的水平与晚期胃癌差别不大。由此可以推断 HP 在胃癌诊断方面可能有较高的敏感度。此外，戎奇吉40 等研究发现，胃癌患者手术后血清中 HP 水平表达降低。综上所述，HP 不仅在胃癌的早期诊断方面具有一定的参考价值，而且可以作为胃癌患者手术预后的参考指标。5总结与展望我国是胃癌高发区，且胃癌患者日趋年轻化，因此，早发现、早诊断、早治疗至关重要。HP 作为一种简便、快速、无创、安全的血清学指标，是近年来研究的热点。研究表明 HP 在胃癌患者血清中高表达，在胃癌的早期诊断及预后中发挥重要作用。现有研究样本量较小，未来可进一步增加样本量证实 HP 在胃癌诊断及预后方面的价值，同时可将 HP 与其他血清学指标及肿瘤标志物联合检测以提高胃癌诊断的敏感度及特异度。HP 的异常糖基化在多种肿瘤中也有相关报道，经过后续不断的深入研究，触珠蛋白糖基化有望应用于胃癌的筛查和治疗中。参考文献 1SEKIGUCHI M，ODA I，MATSUDA T，et al Epidemiologicaltrends and future perspectives of gastric cancer in eastern asiaJ Di-gestion，2022，103(1):2228 2SIMON A，SCHNEIDE N，GILLEY P，et al Phnotypes dhaptoglobine:impacts cliniques et biologiquesClinical and biologicalfeatures of haptoglobin phenotypesJ Ann Biol Clin(Paris