Maspin与肿瘤血管生成及转移关系的研究进展

Maspin与肿瘤血管生成及转移关系的研究进展1达春丽，辛彦中国医科大学附属第一医院肿瘤研究所第四研究室，普通外科研究所，肿瘤病理研究室，辽宁沈阳（110001）E-mail：yxin@摘要：肿瘤生长，侵袭及远处转移离不开血管生成对其营养支持，同时提供肿瘤细胞离开原位和发生远处转移的脉管途径。

maspin(Mammary Serine Protease Inhibitor)基因是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)基因。

大量研究证实其编码的蛋白对肿瘤具有多方面的抑制作用：抑制新生血管的生成，增加细胞间的黏附性，抑制肿瘤细胞的侵袭和转移能力，诱导肿瘤细胞凋亡。

在一些肿瘤组织,如，乳腺癌，前列腺癌中，Maspin随肿瘤的发展表达水平逐渐降低，而在另一些肿瘤组织，如，胰腺癌，胃肠道癌中呈高表达。

Maspin在不同组织中的表达情况及生物学功能，仍需进一步研究。

关键词：maspin；血管生成；转移；肿瘤中图分类号: R730.21. 引言蛋白酶和蛋白酶抑制剂在肿瘤发生发展中发挥着重要作用。

现今，研究较多的两种蛋白酶及抑制剂为丝氨酸蛋白酶和基质金属蛋白酶及其抑制剂。

maspin蛋白是1994年ZOU[1]等用消减杂交技术对正常乳腺组织和乳腺癌组织进行比较时发现的一种特殊的丝氨酸蛋白酶抑制剂。

maspin的表达随肿瘤的发展逐渐消失，恢复肿瘤细胞中maspin的表达，能够抑制肿瘤细胞的生长、运动、转移能力，将其定位为肿瘤抑制基因。

然而，随着对maspin 生物学功能及不同肿瘤类型中表达情况的深入研究，研究者逐渐发现在不同类型的肿瘤细胞中，maspin表达水平不同，生物学功能也可能不同，具有复杂性。

2. Maspin的结构和定位Maspin定位于18q21.3-23，cDNA，由2584个核苷酸组成，编码42kDa的蛋白(375个氨基酸残基)，该蛋白包括一个与氨基结合的终末蛋氨酸和一个与羧基结合的终末缬氨酸，包括有8个内在的半胱氨酸残基，可组成两个或更多的二硫键以稳定该蛋白的三级结构。

maspin蛋白属于丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)超家族、卵清蛋白亚族，与其它serpin有30%-40%的同源性[2]。

Maspin蛋白的--COO H端附近有一活性位点环(reactive site loop,RSL)，该区域在serpin 家族中高度保守，活性中心的--NH2端有一绞链区(hinge region2)，serpin通过裸露的RSL 与特异蛋白酶(丝氨酸或半胱氨酸蛋白酶)结合，结合后RSL的结构断裂，经过大规模构象转化形成蛋白酶与serpin的复合物而发挥作用[2]。

因此，RSL对于serpin有重要作用，其变异可影响serpin作用的发挥。

Pemberton[4]等研究证实 maspin 或 maspin 样蛋白是与分泌囊泡有关的可溶性胞浆蛋白，表达于细胞表面，这种亚细胞定位可能在细胞迁移、运动和增殖中起重要作用。

Maass[5]等证实maspin还表达于一些肌上皮细胞和肿瘤细胞核中。

定位不同，生物学功能和临床意义也不同，Solomon[6]等研究卵巢癌指出，胞浆内出现 maspin提示预后不良，胞核内出现预后较好。

在肺癌的研究中也得出类似结论[7]。

近年也有研究发现胞浆内出现maspin相对胞核出1本课题得到教育部博士点学科专项科研基金（项目编号：20040159021）的资助。

现预后较好[8]。

3. Maspin的肿瘤抑制特性人们对maspin生物学特性的认识最早始于它在乳腺正常组织和肿瘤组织中的差异表达，在正常乳腺组织中呈高表达，而在乳腺癌中表达水平明显降低甚至表达沉默，maspin 的表达随肿瘤发展逐渐降低乃至消失的现象，提示其具有肿瘤抑制特性[1]，继第一次被发现后大量的研究试图阐明其具体的作用及机制。

3.1 Maspin与肿瘤新生血管生成及机制3.1.1 Maspin与肿瘤新生血管生成在生理条件下，脉管系统处于静止状态，只有0.01%的内皮细胞处于细胞分裂期。

在一定的诱发因素（如：缺氧，酸中毒，血管生成因子等）适当刺激下，内皮细胞大量激活形成新的血管。

其生成受血管生成激活因子和抑制因子的精密调控。

而在病理条件下，新生血管的生成却完全不受血管生成激活与抑制作用的正常调控，导致血管生成过长或生成障碍。

肿瘤的发生是一个复杂的多因素参与的多步骤过程，由肿瘤细胞诱导的血管生成发生的时间点称为“血管生成开关”。

在这个阶段，肿瘤处于无血管期，肿瘤直径多在0.5-2mm之间，肿瘤细胞的增殖和凋亡处于平衡阶段。

一旦经过“血管生成开关”，肿瘤开始形成血管，直径增大到临床可见的程度，增殖和凋亡间的平衡被打破，走向增殖一面。

大量研究已证实，肿瘤的生长、侵袭及远处转移都是血管依赖性的。

研究发现，maspin表达与MVD及c-erbB-2成负相关[10]。

Maass等[9]等采用巢式RT-PCR方法检测45例原发性乳腺癌maspin的表达，阳性率为64%(29/45)，但在初诊后3年内有远处转移的8例患者中6例无maspin表达(P <0.05)，推测，maspin作为肿瘤侵袭和转移潜在的抑制因子，在乳腺癌中表达的缺失可用于乳腺癌远处转移和患者预后不良的预测，但因研究发现，maspin有胞浆和胞核亚细胞定位，定位于胞核的maspin与好的预后有关，而胞浆中的maspin 则是预后不良的标志[6]，因此，不能把maspin作为理想的转移分子标记物。

Tahmatzopoulos[11]等发现过表达maspin的人前列腺肿瘤细胞DU-145经a肾上腺素受体对抗物喳哇嗦处理后，发生凋亡细胞数目明显高于对照组，VEGF的表达水平显著下降。

这说明maspin能增强人前列腺肿瘤细胞DU-145对a肾上腺素受体对抗物喳哇嗓诱导的凋亡敏感性，并具一定抗血管生成效应。

Cher [12]在对前列腺肿瘤骨转移的动物模型研究中，进一步证明maspin在肿瘤发展过程中对血管生成及转移的的抑制作用，Liu[16]等将含有maspin基因位点的18号染色体植入胰腺癌细胞，能恢复maspin在胰腺癌中的表达，同时VEGF与MMP-2的表达明显降低。

在其他肿瘤的研究中也发现maspin的血管生成抑制特性。

Brian [13]等研究发现，衰老的角质细胞通过分泌大量maspin蛋白抑制内皮细胞朝向促血管生成因子的迁移，用特异性maspin抗体能中和其抑制效应，表明衰老的角质细胞通过分泌maspin来发挥抗血管生成作用。

Zhang [14]等对18例口腔鳞癌分析发现，maspin在正常上皮细胞、癌旁组织、口腔鳞癌中表达水平逐渐下降，而VEGF表达明显上调，maspin能抑制VEGF的表达，抑制肿瘤的生长。

3.1.2 Maspin抑制肿瘤新生血管生成机制体外研究发现，maspin增加肿瘤细胞的凋亡，抑制血管的生长，降低肿瘤微血管密度。

maspin可直接作用于纤维母细胞生长因子和血管内皮生长因子，阻断细胞的有丝分裂和管道形成。

将重组maspin蛋白与内皮细胞共同培养，能降低bFGF和VEGF对内皮细胞的趋化作用，抑制培养的内皮细胞向基质的转移，从而抑制血管的生长，影响肿瘤的发生和发展。

研究还发现RSL的变异会使maspin丧失对纤维原细胞、角化细胞和乳腺癌细胞的转移抑制能力，但不影响它对新生血管生成的抑制，这说明maspin抑制血管生成的能力，不依赖于RSL结构，而是直接作用于内皮细胞[13]。

Li[15]等对maspin诱导血管生成凋亡的机制进行了研究，体内动物实验发现，maspin能选择性诱导新生内皮细胞凋亡，干扰鼠肿瘤血管的生成，但对正常成熟的血管没有影响。

体外实验进一步证实maspin直接诱导新生内皮细胞凋亡的结论，而且内皮细胞对maspin的作用异常敏感。

细胞外的maspin能抑制内皮细胞迁移、增加细胞粘附，细胞内的maspin 不但能诱导内皮细胞的凋亡，也能诱导乳腺癌细胞的凋亡。

maspin对内皮细胞凋亡的诱导过程中伴随着Bcl-2表达的下降，同时，凋亡前蛋白Bax表达上升。

maspin和Bax的共表达，能加速细胞凋亡的进程。

这说明maspin对内皮细胞的凋亡诱导可能是通过包括Bcl-2家族基因和线粒体在内的信号传导途径来发挥作用的。

3.2 Maspin与肿瘤细胞和ECM间的黏附及侵袭、转移3.2.1 Maspin与肿瘤细胞和ECM间的黏附穿越基底膜是肿瘤发生侵袭、转移的必然方式，基底膜对其具有“限制性屏障作用”。

一旦这种限制性屏障作用被切断，肿瘤的侵袭和转移力就明显增强。

Ngamkitidechakul [3]等成功构建maspin与卵白蛋白嵌合体的突变子检验RSL在maspin分子结构中的重要性，发现maspin的RSL结构能有效增强肿瘤细胞与细胞外基质（ECM）的粘附、抑制肿瘤细胞的侵袭力。

说明maspin能增加肿瘤与细胞外基质（ECM）的黏附作用，抑制肿瘤的侵袭和转移。

最近，Cella[18]等将重组maspin导入乳腺上皮细胞系MCF-10A后发现癌细胞与内源性基质间的黏附作用明显增强，用抗maspin抗体或iRNA将maspin敲除后，细胞间黏附力明显下降。

Abraham[19]等研究发现，maspin经逆转录病毒转染鼠前列腺肿瘤细胞TRAMP C2IN，能增强细胞的粘附能力，特别是对纤维结合蛋白。

这些结果提示maspin能调节细胞与细胞外基质间的交互作用。

3.2.2 Maspin与肿瘤细胞的侵袭和转移肿瘤的侵袭和转移是肿瘤发展过程中非常重要的两个环节，转移肿瘤比原发肿瘤常具有更大的致命性，转移方式包括脉管途径的转移和种植性转移，其中脉管转移过程包括原位浸润，从脉管外向脉管内侵袭，在转移部位停留并穿出脉管,在转移部位生长和生成肿瘤血管。

研究发现，maspin可以通过降低肿瘤细胞运动和侵袭力，抑制肿瘤细胞转移的发生。

Cher[12]等复制前列腺肿瘤骨转移模型，发现过表达maspin能抑制前列腺肿瘤细胞的生长、肿瘤引起的骨质溶解和肿瘤血管生成。

将含有maspin基因位点的18号染色体转入胰腺癌细胞株，能恢复maspin的表达，然后将这些细胞接种于小鼠，肿瘤微血管密度和转移灶的数目都被显著抑制[16]。

在对黑素瘤的研究发现，maspin强阳性的细胞，其侵袭力明显减弱[17]。

3.2.3 Maspin增加细胞与ECM间黏附，抑制肿瘤细胞侵袭和转移的机制RSL介导maspin结合于细胞表面，通过对丝氨酸蛋白酶的抑制，诱导肿瘤细胞与细胞外基质的粘附而抑制肿瘤细胞的侵袭。

Ngamkitidechakul[3]等用卵白蛋白的RSL替代maspin的RSL，maspin对肿瘤细胞和角膜基质细胞的粘附能力所发挥的生物学效应消失。