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【摘要】 肿瘤的浸润转移和血管生成与细胞外基质降解密切相关,而细胞外基质的降解与多种蛋白水解酶有关,其中尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂(uPA)及其受体(uPAR)系统在介导基质蛋白降解过程中起重要作用。uPA/uPAR系统可能在宫颈癌细胞增殖、血管生成、浸润转移等过程中发挥重要作用。抑制uPA/uPAR系统的表达可能成为宫颈癌的防治靶点。
【关键词】宫颈肿瘤;尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂;尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂受体;肿瘤转移;血管生成
肿瘤的浸润转移和血管生成与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)降解密切相关。ECM降解与多种蛋白水解酶有关,其中包括丝氨酸蛋白酶家族中的纤维蛋白酶原激活剂(plasminogen activator,PA)、基质金属蛋白酶类中的MMP-2和MMP-9、组织蛋白酶B和D、透明质酸酶、胶原酶等。其中主要介导降解ECM的纤溶蛋白酶类有两种活化形式:尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂(urokinase-type PA,uPA)和组织型纤维蛋白酶原激活剂(tissue-type PA,tPA),均属丝氨酸蛋白酶类[1]。uPA/uPAR系统在介导基质纤维蛋白降解过程中起重要作用。现就uPA/uPAR系统与宫颈癌关系的研究进展综述如下。
1 uPA/uPAR系统
尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂系统是由uPA及其特异性受体(uPAreceptor,uPAR)和抑制剂PAI-1(plasminogen activator nhibitor-1)组成。uPA系统不仅激活纤溶酶,在细胞外基质和基底膜(basement membrane,BM)降解中起重要作用,并促进血管生成,同时也参与了一些与纤溶酶无关的活动,如细胞增殖、趋化、粘附等,因此与肿瘤的发生发展密切相关[2]。
1.1 uPA uPA是一种多功能丝氨酸蛋白水解酶。人uPA基因定位于10号染色体长臂,长度为7258bp,分子量约55 KDa。1976年,Astedt和Holberg[3]首先发现人卵巢肿瘤细胞能产生uPA。和纤溶酶一样,uPA包括两条二硫键相连的多肽链,在细胞合成和分泌时为单链无活性的尿激酶原(Pro-uPA),在纤溶酶的催化下于k158-159间肽键处断裂,形成由二硫键连接的双链活性结构[4]。uPA与细胞表面特异性受体uPAR结合后转变为有活性的uPA。uPA主要作用于生理病理条件下细胞的迁移和组织修复,包括刺激细胞增生、加强细胞迁移、改变细胞粘附、催化某些细胞因子如血管内皮生长因子(VEGF)、肝细胞生长因子(HGF)等的功能等,在肿瘤的浸润转移和血管生成中发挥重要作用[5]。uPA通过激活纤溶酶使基质中多种成分如纤维蛋白、纤维连接蛋白、蛋白多糖、板层素等降解,同时还可激活其他基质降解酶,而且uPA自身亦有直接降解基底膜及细胞外基质的作用,在肿瘤的浸润转移和血管生成中发挥重要作用[6]。
1.2 uPAR uPAR是一个富含半胱氨酸的单链多糖基化蛋白质,其基因定位于第l9号染色体,分子量50~60 KDa。uPAR在许多正常组织和肿瘤组织均有表达。uPAR可使uPA激活并定位于细胞表面,提供在细胞与细胞之间及细胞与基质连接处的uPAR结合的位点,为表达uPAR的肿瘤细胞提供uPA介导的蛋白质水解的有利环境。uPA只有与细胞膜表面的uPAR特异性的结合才能发挥其激活纤溶酶的作用。故uPAR是uPA介导的激活反应的关键。uPAR存在于体内多种正常细胞膜上,如成熟中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、单核细胞、血管内皮细胞及活化的T细胞等[7]。uPAR在胃肠道癌、膀胱癌等上皮性恶性肿瘤中高表达[5,6]。uPAR通过与uPA结合提供细胞局部纤溶功能,介导细胞内信号转导,进而影响细胞的增殖、趋化、粘附、迁移等[5,6]。
1.3 uPA/uPAR系统 最初分泌到间质中的纤溶酶前体没有活性,可被多种蛋白水解酶激活,然后通过糖化磷酸肌醇与细胞膜上的尿激酶受体(uPAreceptor,uPAR)相结合。uPA与uPAR相互影响、相互作用。uPA在细胞合成和分泌时为单链无活性的Pro-uPA,与肿瘤细胞表面特异性受体uPAR结合后转变为有活性的uPA,从而发挥作用。同时,细胞表面的纤溶酶原受体可与纤溶酶及纤溶酶原结合,形成正反馈,共同激活纤溶系统,形成有力的蛋白水解-纤溶酶,直接或间接降解细胞周围基质蛋白及基底膜[8]。uPA可切断纤溶酶原分子肽键使之变成纤溶酶,参与多种生物学过程,并介导细胞周围基质蛋白的降解。uPA通过与细胞表面uPA受体结合启动uPA依赖的蛋白水解系统,提高了细胞表面pro-uPA的浓度、促进无活性的pro-uPA向活性uPA转化,并将uPA的作用局限在细胞表面。同时,uPAR可使uPA激活并定位于细胞表面,为表达uPAR的肿瘤细胞提供uPA介导的蛋白水解的有利环境,从而将信号从细胞外转人细胞内,激活细胞内蛋白激酶,促进细胞分裂及细胞迁移。
2 uPA/uPAR系统与肿瘤转移
自从Astedt和Holberg于1976年首先在人卵巢肿瘤细胞发现uPA以来,人们开始日益关注有关uPA与肿瘤浸润转移的关系。在研究过程中人们发现uPA、uPAR在人类各种恶性肿瘤组织中的表达水平远远高于其相应的正常组织[9,10]。在肝癌、乳腺癌、胃癌、胰腺癌、宫颈癌、结肠癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤中也得到类似的研究结果。在研究肿瘤的体外侵袭能力时,人们发现在恶性肿瘤细胞系,uPA/uPAR系统的表达水平也与肿瘤细胞的侵袭能力正相关。用原位杂交及免疫组化等方法研究发现,多种肿瘤组织uPA及uPAR高表达,且uPA及uPAR表达愈高,患者预后愈差,生存期愈短[11]。徐瀚峰等[12]通过组织芯片及免疫组化法测定肝癌组织uPA及uPAR的表达,随肝癌的进展二者表达明显升高,提示uPA与uPAR在肝癌侵袭转移中发挥重要作用,uPA与uPAR结合后充分发挥协同作用促进肝癌进展。金向明等[13]发现,乳腺癌患者血浆uPA与uPAR水平较正常人显著升高,原发肿瘤越大、分期越晚,uPA与uPAR水平越高;在伴有淋巴结转移的乳腺癌患者血浆uPA与uPAR水平比不伴有淋巴结转移者更高。赵仲生等[14]应用原位杂交方法检测了105例胃癌组织uPA及uPAR的表达,发现uPA及uPAR表达与胃癌生长方式、浸润深度、脉管侵犯、淋巴结转移和远处转移均呈正相关,uPA及uPAR阳性表达患者的平均生存时间和5年生存率均低于阴性表达的患者。黄秋实等[15]应用免疫组化检测结肠癌及其癌旁组织uPA的表达情况,从结肠正常粘膜到腺瘤再到结肠癌,uPA阳性表达率显著上升。这些研究结果均提示,uPA在肿瘤浸润转移中发挥重要作用。
3 uPA/uPAR系统与宫颈癌
平金良等[16]运用免疫组织化学二步法检测uPA在正常宫颈上皮、宫颈上皮内瘤变(CIN)和宫颈鳞癌组织的表达情况,结果显示,宫颈鳞癌uPA过度表达,并在浸润转移中起重要作用。Riethdorf等[17]采用RNA探针S35标记法测定36例CIN、42例宫颈鳞癌及5例正常宫颈上皮组织uPA和PAI-1mRNA表达,结果显示,当CIN非典型细胞表达uPA和PAI-1 mRNA时伴有肿瘤细胞浸润性生长,两者有望成为肿瘤早期浸润的指标。曲牟文等[18]采用ELISA法检测42例子宫颈癌和10例良性子宫肿瘤患者血浆和组织uPA及uPAR含量,按肿瘤的良恶性、手术前后、临床分期和组织学类型等分别进行对照分析,结果发现,子宫颈癌患者术前血浆uPA及uPAR含量随临床分期的升高而显著增加,术后血浆uPA及uPAR含量显著降低,但仍高于良性对照组,有淋巴结转移组血浆uPA含量高于无转移组;癌组织uPA及uPAR含量明显高于癌旁组织。上述研究结果提示,宫颈癌患者血浆具有较高水平uPA及uPAR,可能由于肿瘤在生长、侵袭和转移的过程中产生的大量uPA及uPAR释放入血所致,当肿瘤及其转移灶切除后,体内uPA及uPAR很快代谢降低。患者术后血浆uPA和uPAR含量仍高于良性对照组,可能是患者体内仍有残留或亚临床病灶所致。uPAR与整合素、外周粘连蛋白(vitronectin)相作用,可以易化局部组织的降解。研究发现,采用抗uPAR的方法可以阻止肿瘤浸润,提示uPA和uPAR拮抗剂可能成为一种很有希望的抗癌药物。PA有两种特异性抑制物-1、2(plasminogenactivatorinhibitor-1、2,PAI-1、PAI-2),PAI-1可以同时拮抗两种活化的PA,而PAI-2只能同未活化PA相结合[19]。故检测宫颈癌组织特别是血浆uPA及uPAR表达水平可能成为评价宫颈癌患者预后和随访复发转移的一个重要参考指标。
uPA及uPAR系统与宫颈癌浸润转移密切相关。检测血uPA及uPAR系统的表达能否用于宫颈癌的早期诊断、预后判断及术后早期复发转移的随访监测,目前尚无定论,也缺乏多中心研究结论。利用抗uPA或uPAR单抗、uPA抑制剂PAI-1或是uPA/uPAR复合物抑制剂来消除uPA及uPAR系统的作用以及通过反义、基因敲除、RNA干扰等技术降低uPA及uPAR系统的表达,是否可以抑制宫颈癌的浸润转移而改善患者预后?随着研究的深入,相信在不久的将来,uPA及uPAR系统在宫颈癌的防治研究方面会取得较大进展而有着广阔的应用前景。
参 考 文 献
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