斯钙素的相关研究概述

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第26卷第3期2010年3月商丘师范学院学报JOURNALOFSHANGQIUTEACHERSCOLLEGEV01.26No.3March,2010

斯钙素的相关研究概述

任雪平(商丘师范学院生命科学系,河南商丘476000)

摘要:斯钙素(starmiocalcin,STC)是一种糖蛋白激素,具有调节钙磷水平的作用,由Stannius首先在硬骨鱼中发现.近年来研究发现,STC也存在哺乳动物和人体,对骨骼和肌肉的发育、神经元的发生、妊娠和哺乳期等生理功能起重要的调节作用.STC逐渐成为一种新的肿瘤标志物,是肿瘤细胞缺氧适应性的反应,也是心脏和脑缺氧预处理后产生耐受缺血的分子机制之一.关键词:斯钙素;糖蛋白激素;肿瘤中图分类号:R34文献标识码:A文章编号:1672—3600(2010)03—0108—03

ReviewontheresearchofStanniocalcinRENXueping(DepartmentofLifeScience,ShangqiuTeachersCoLlege,Shangqiu476000,China)Abstract:Stanniocalcin(STC)isglycoproteinhormoneoriginallyfoundinbonyfishbyStannous,inwhichitregu-latescalciumandphosphatehomeostasis.RecentstudiesfoundthatSTCplaysimportantroleinboneandmuscledevelopment,neuronsoccurring,andphysiologicalfunctionsofpregnancyandlactation.STCgraduallybecomestoanoveltumormarkeranditistheadaptiveresponseoftumorcells.Itisalsooneofthemolecularmechanismsofheartandbrainischemictoleranceafterhypoxicpreconditioning.Keywords:stanniocalcin;glycoproteinhormone;tumor

斯钙素(stanniocalcin,STC)最早在硬骨鱼中发现,在鱼的腮和肠抑制钙的摄取,促进肾对磷酸盐的吸收,防止血钙过多,是一种糖蛋白激素…,近年来在人和哺乳动物中也发现其存在.人类STC家族由STCI和STC2组成.STC以自分泌或旁分泌方式参与机体多种生理功能.通过肾脏和肠道系统调节钙和磷酸盐的代谢;促进脑神经元的终末分化,防止因大脑局部缺血而造成脑神经元的损害;参与调节骨骼和肌肉的发育.最新研究发现STC在肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病及介导炎症反应等多方面都起重要作用.本文主要综述STC的分子生物学特性及与某些病理反应的关系.

1STC的分子结构特征及受体

1995年Wagner等运用RIA技术以鲑鱼的STC抗血清,证明了在人也存在与鱼相似的STC样蛋白.此后,在人和小鼠上克隆出了编码STC的cDNA【2J.Olsen等卜1运用Southernblot技术和原位杂交(insituhybridization,ISH)技术分析表明,人STC基因由4个外显子组成,定位于染色体的8p11·2一p2带上.进一步运用双色荧光ISH技术分析得知人STC基因定位于染色体的8p11.2一p21带上,标记物D8S131和D8S339的附近,距前者为487kb,距后者为1.3MbHl.与人STC基因相比,小鼠STC基因也由4个外显子组成,在编码区内两者85%的核苷酸序列是相同的怕J.1998年从人类骨肉瘤cDNA文库中克隆了哺乳动物第2个STC(STC2)p1.Moore等证实人类的STC2基因定位于染色体5q35.STC2有独特的半胱氨酸、组氨酸摹序,这在STCl中则没有发现哺1.现已阐明人与小鼠STCl的cDNA均可编码出由247个氨摹酸残基组成的蛋白质单体,两者的氨基酸序列不同,但相似程度极高,其中有238个氨基酸残基是相同的.研究发现"],在STCI多肽链的62一“位残基上存在糖基化序列,因此推测其是一个糖蛋白分子,而且由于STCl极易与刀豆球蛋白A结合,表明多肽链与糖基之间以N一连接而不是O一连接,而糖基主要

收稿日期:2009—10—06

作者简介:任雪平(1957一),女,河南遂平人,商丘师范学院副教授,主要从事动物及人体生理学的教学与研究.

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由岩藻糖、乙酰氨基葡萄糖和甘露糖组成.STCI基因可以表达STCl蛋白2种亚型,即分子量为50kD的STC(STC50)和分子量为135kD的bigSTC,2者有不同的组织定位和生物学功能№J.sTC的受体位于细胞膜、线粒体的内膜上,结合STC蛋白具有可饱和、可置换、高亲和性等特点,STC在线粒体中的定位与线粒体的电子传递链相一致,推测膜受体促进STC迁移到线粒体,这可能与信号转导相关o¨.

2STC在机体中的表达及生理作用机制

人类的STC在多种器官中均有表达,如卵巢、肾、前列腺、甲状腺、胰腺a细胞、神经、骨和肌肉,心脏等血管丰富的器官表达明显(Koide.2006).Paciga等证实STC50和bigsTc,都有不同的组织表达模式和细胞内的靶途径№J.STC可直接作用于亚细胞结构调节细胞功能,受体结合分析显示,肾和肝有最高数量的结合位点,分馏法分析显示大多数位点位于线粒体内膜.原位配体结合显示与肾单位细胞和肝实质细胞的细胞膜和线粒体呈离散状可替换的结合哺J.STC是以可溶性高亲和力结合蛋白形式运输到靶器官,也是机体从循环中清除STC的方式.STC在哺乳动物体内主要是以自分泌或旁分泌的方式参与机体多种生理功能呤J.只有在妊娠和哺乳期,卵巢分泌的big-STC会进入血液循环,以一种内分泌的方式实现其生理功能旧J.

3STC生物学功能

STC是作用于线粒体的激素之一.肾单位细胞和肝实质细胞的胞质膜和线粒体内、外膜均呈现高亲和力的STC受体.对牛心脏亚线粒体颗粒研究显示,STC以呈浓度依赖对电子传递链起刺激作用.STC刺激线粒体电子传递链的活性和钙离子转运,这些作用被ATP负向调节一J.研究发现在妊娠和哺乳期,卵巢bigSTC生成显著增加,bigSTC作为卵泡膜间质细胞与黄体细胞和卵母细胞之间的信号分子参与生殖过程的调节,并且在哺乳期,hisSTC的生成增加依赖吸吮刺激,提示卵巢bisSTC可能对泌乳乳腺起调节作用‘101.采用转基因技术研究发现,在骨发育过程中,srrc存在于骨原细胞、软骨细胞和成骨细胞中.SrC对骺软骨细胞增殖/分化和胞质合成均具有明显的抑制效应¨¨;在软骨细胞和成骨细胞中STCmRNA高表达,破骨细胞中不表达¨21,高水平的STC通过升高磷的浓度,减少软骨细胞增殖、基质合成和诱导骺软骨细胞凋亡,进而抑制长骨增长从而导致“侏儒”表型¨“.STC参与调节体内钙、磷的稳态,抑制血钙升高,并且以肠道和肾脏为主要的靶器官,与其它一些钙调激素一样,STC对血钙升高的抑制作用,一部分是通过促进磷酸盐(Pi)的重吸收而实现的¨“.STC在脑神经元终末分化过程中对ca2+稳定起重要的调节作用,防止因大脑局部缺血造成脑神经元损害口1;

4STC与疾病

实验证实把野生型小鼠和白细胞介素6(Interleukin-6,IL-6)缺失型小鼠暴露于低氧状态(8%0:)下6h,缺氧预处理使野生型小鼠心脏STC呈两阶段表达上调,而在IL一6敲除型小鼠则没有.由此提示STC阻止了心脏舒张时钙离子超负荷的增加和乌苯苷诱导的细胞过度收缩,说明STC可以有效阻止胞质钙离子超负荷保护心肌¨“.研究表明sTc在神经元分化过程中起重要作用.分化的脑神经元中高表达STC.STC可能在脑神经元的终末分化中起调节钙平衡的作用.脑缺血预处理诱导野生型小鼠脑STC表达增高,而IL一6缺失的小鼠则没有.诱导的脑损伤在阻滞星形胶质细胞IL一6表达的转基因小鼠脑内比野生型小鼠引起较强的STC反应.并且在神经P.ju细胞IL一6通过MAPK信号通路诱导STC表达.这说明IL一6诱导的STC表达是脑缺氧预处理诱导的脑缺血耐受的分子机制之一u“.实验发现STC能抑制巨噬细胞,单核细胞和T淋巴细胞的化学运动性和减少对单核细胞趋化蛋白一l(monocytechemo-tacticpro—tein一1)、基质来源因子1(stromal—derivedfactor一1alpha,SDF一1alpha)的趋化反应,但不削弱中性粒细胞和B淋巴细胞的迁移作用.提示STC可能调节免疫或炎症反应¨“.

5STC与肿瘤

越来越多的研究表明STC的表达与人类癌症的发展过程相关,STC成为一种新的肿瘤标志物.在侵人性乳腺癌中STC2可作为预兆标志物,并与较长的无病生存率(diseasefreesurviva,lDFS)相关¨引.STCl可能是脉络丛肿瘤敏感和特异的标志物¨引.在白血病患者诊断和复发时STCI转录水平升高.STCl是急性白血病微小残留病和复发早期诊断的一个新标志物.在凋亡的人鼻咽癌细胞中可以通过P53的激活诱导STCl表达.研究证明缺氧刺激可以促使包括结肠癌、鼻咽癌(CNE一2,HONE一1,HK一1)、卵巢癌(CaOV3,OVCAR3,SKOV3)在内的多种人类癌细胞系STCI基因表达,在CNE一2细胞观察到的反应最强.提示STCI在缺氧诱导的肿瘤细胞适应性反应中起作用.STCl过度表达能提高代谢率,促进肿瘤患者的消耗,因此

推测STCl在恶性肿瘤恶病质的发生、发展中有一定作用H“.

万方数据110商丘师范学院学报2010焦

6结语与展望

斯钙素(stanniocalcin,STC)是一种糖蛋白激素,具有调节钙磷水平的作用.近年来研究发现,STC在骨骼、肌肉的发育,神经元的发生,妊娠和哺乳期等生理方面起莺要作用.目前对STC的生理作用了解还不多,需要进一步研究以阐明产生、表达STC的细胞类型,细胞与组织表达的调控机制,通过特定受体作用于特定细胞的模式及这些受体的克隆和信号产生的生理效应与病理生理作用.STC在不同肿瘤中有不同表达,STC有望成为一种新的肿瘤标志物.但肿瘤细胞是否决定着这种差异需要弄清楚;STC在肿瘤生物学的作用机制需要澄清.STC是乳腺癌、肝癌、结肠癌、脑瘤和白血病患者血液中一种高度相关蛋白,其能否作为肿瘤诊断特别是早期诊断指标需进一步探索;同时因在乳腺癌组织中高表达且与ER共表达,能否成为新的治疗靶点也值得进一步研究.

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