乙酰肝素酶在恶性肿瘤的表达调控研究进展

Journal of Oncology ,2008,Vol.14,No.10乙酰肝素酶在恶性肿瘤的表达调控研究进展栾琪，孙静综述，高天文审校（第四军医大学西京医院，陕西西安710032）Progress in Regulation of Heparanase Expression in MalignanciesLUAN Qi,SUN Jing,GAO Tian -wen摘要：乙酰肝素酶（heparanase ，HPSE -1）是哺乳动物细胞分泌的一种内切糖苷酶，在恶性肿瘤的进展过程中发挥着重要作用。

作为促进肿瘤进展的重要分子，HPSE -1表达调控机制的明确就显得尤为重要。

全文旨在从正向和反向调控两个角度，就HPSE -1在恶性肿瘤中的表达调控机制作一综述。

主题词：乙酰肝素酶；转录因子；肿瘤中图分类号：R730.2文献标识码：A 文章编号：1671-170X （2008）10-0856-04乙酰肝素酶（heparanase ，HPSE -1），一种哺乳动物的β-葡萄糖醛酸内切酶，在恶性肿瘤的侵袭、转移中扮演着重要的角色[1]。

HPSE -1对恶性肿瘤进展所产生的影响是以其生物学功能为基础的。

HPSE -1的生物学功能主要包括：降解基底膜（basementmembrane ，BM ）和细胞外基质（extracellular matrix ，ECM ）的主要成分———硫酸乙酰肝素多糖链（hep -aran sulfate proteoglycans ，HSPGs ），破坏细胞微环境的屏障,促进肿瘤浸润和转移[2]；释放和激活结合在HSPGs 上的生物因子，使其与肿瘤细胞表面受体结合，刺激细胞增生、抗凋亡以及血管生成等恶性转化特质[3]。

总之，HPSE -1的表达增高已被证实为恶性肿瘤的常见表型。

生理情况下，HPSE -1的表达被严格限制在胎盘滋养层、血道细胞（blood -borne cells ）及角质形成细胞；而在病理状态下，HPSE -1的表达在肿瘤中表达增高，在肿瘤周围的微血管内皮细胞也可检测到HPSE -1表达上调[4]。

要明确HPSE -1的表达调控，HPSE -1启动子的研究首当其冲。

HPSE -1启动子区域富含GC ，可结合多种调节HPSE -1转录的相关因子，以达到调节其表达的目的，另外HPSE -1还存在甲基化位点，亦可通过表观遗传学方式调节表达。

虽然HPSE -1的启动子区域包含多个转录因子结合基序（motif ），但并不是所有的结合基序同时影响其转录，不同来源细胞、不同病理生理状态下起作用的转录因子也不尽相同，但是这些因子都可影响RNA 聚合酶Ⅱ（RNA polymerase Ⅱ，RNA pol Ⅱ）的活性[5]。

简言之，HPSE -1的表达调控在转录水平主要通过结合转录因子和甲基化来实现的。

HPSE -1启动子区所含基序结合的转录因子，正向调节的主要包括早期生长反应基因（early growthresponse -1，EGR1），GA 结合蛋白（GA -binding pro -tein ，GABP ），NF -κB （nuclear factor -kappa B ），ETs 家族因子（ETs1和ETs2）等，此外还包括由雌二醇（oestrogen ）和葡萄糖（glucose ）通路所诱导的部分转录因子；而抑癌基因p53和DNA 甲基化可抑制HPSE -1的转录，是HPSE -1表达的负向调控因子。

1HPSE -1在恶性肿瘤中的正向调控1.1EGR1对HPSE -1的表达调控EGR1是具有锌指结构的转录因子家族成员之一，早期即可对多种信号产生反应而表达增加，如生收稿日期：2008-04-28；修回日期：2008-07-09长因子、细胞因子、血管损伤、组织缺血等，从而调节HPSE-1的转录。

首先是de Mestre等[6]在Jurkat T细胞对HPSE-1的280bp启动子区进行功能分析，发现EGR1可以活化HPSE-1启动子。

近来，HPSE-1在T 细胞的进一步研究提示，应用EGR1的小干涉RNA （small interfering RNA，SiRNA）可抑制CD4＋T细胞HPSE-1的mRNA表达水平[7]，以上研究均提示E-GR1是调节HPSE-1表达的重要转录因子。

此外，Ogishima等[8,9]在前列腺癌和膀胱癌中进一步说明了EGR1与DNA甲基化可共同调节HPSE-1的转录，研究选取了4株前列腺癌细胞系、177例前列腺癌和69例良性前列腺增生标本为研究对象，通过甲基化PCR检测了EGR1（核心基序为GGCG）和Sp1（核心基序为GGGCGG）的结合序列及甲基化状态，结果显示前列腺癌EGR1表达水平较良性前列腺增生组有显著性增高，且EGR1在癌组织的表达上调与HPSE-1的高表达密切相关，膀胱癌研究中也得到了类似的结果。

而de Mestre的另一项研究从另一角度证明EGR1与HPSE-1转录间密切关系[10]。

该研究将EGR1的表达载体和报告基因同时转染不同来源的肿瘤细胞系，体外检测HPSE-1的表达情况，体内检测EGR1与HPSE-1启动子相关基序的结合，发现EGR1在前列腺、乳腺及结肠肿瘤中，活化HPSE-1启动子是浓度依赖性的，而在恶性黑色素瘤细胞系中结果却相反，EGR1抑制HPSE-1启动子的活性显示浓度依赖性。

近来，该学者通过观察HPSE-1在鼠源T细胞和肿瘤细胞的表达调控，得到了与人类类似的结果[11]。

总之，该研究提示EGR1可调节肿瘤HPSE-1的启动子活性，但根据肿瘤类型的不同显示出活化和抑制的作用。

1.2Sp1和GABP对HPSE-1的转录调控Sp1也可结合于HPSE-1启动子的280bp区域，其结合的核心基序为GGGCGG，因此对HPSE-1的转录也存在一定的调控作用。

首先，Chen等[12]发现在血管内皮细胞中，脂肪酸在炎症状态下可通过Sp1结合HPSE-1启动子相关基序来诱导其表达。

另外，在甲状腺肿瘤中，Sp1和GABP可共同与HPSE-1启动子的0.3kb狭小区域结合，从而影响其表达。

该研究在两株甲状腺肿瘤细胞系中，运用电泳迁移率变动分析技术，发现HPSE-1启动子的活性较强，且Sp1和GABP可同时与该区域结合，从而调节启动子活性，进而调节HPSE-1在甲状腺肿瘤的表达[13]。

1.3ETs家族成员与雌激素在乳腺癌中对HPSE-1的表达调控HPSE-1在乳腺癌中表达增高，且发现转染HPSE-1基因的MCF-7乳腺癌细胞系恶性特质更加明显。

越来越多的研究显示，HPSE-1在乳腺癌中的表达可被转录因子ETs家族和雌激素及其受体调控。

Lu等[14]发现在转移的乳腺癌细胞中HPSE-1启动子区包含4个ETs结合基序，分别可结合不同的ETs家族成员，分别为PEA3、ER81、ETs1、ETs2，其中前2个为无功能位点，而后2个（ETs1和ETs2）对外源加入的ETs反应明显，具有明显的调控功能，此两位点的突变可导致ETs调控HPSE-1表达的缺失，显性负向的ETs转录因子也不能活化HPSE-1的启动子，这些结果都说明ETs转录因子可通过调控HPSE-1表达，促进乳腺癌细胞的侵袭和转移。

HPSE-1在乳腺癌中的调控，除通过转录因子在转录水平调控外，还可通过系统性调节分子进行干预，雌激素就是其中之一。

Elkin等[15]证实了HPSE-1的启动子具有4个雌激素反应元件，后发现在雌激素受体（estrogen receptor，ER）阳性的MCF-7细胞，给予雌激素处理后，HPSE-1启动子的转录活性明显增强，而ER的中和抗体则可以阻断此效应，但在ER阴性的乳腺癌细胞系中却不出现类似结果，这说明HPSE-1启动子的活性可通过经典的雌激素受体途径调控。

近来，Cohen等[16]进一步证明了雌激素和ER对HPSE-1表达的调控作用，但该研究最让人吃惊的是，他莫昔芬（Tamoxifen）作为一种抗肿瘤药物，也具有类似雌激素诱导HPSE-1表达的效应，该作者推测部分患者应用他莫昔芬治疗失败的原因就可能源于此。

另外，雌激素还可在子宫内膜诱导HPSE-1的表达，为ER通路调控HPSE-1提供了进一步证据[17]。

1.4NF-κB对HPSE-1的表达调控NF-κB作为细胞内较为下游的转录因子，参与了多条信号途径，而该因子在肿瘤细胞中也可调控HPSE-1的表达。

最早，Valentine等[18]以NF-κB信号通路缺陷的肺泡癌细胞系为研究对象，发现NF-κB 信号通路的阻断可诱导多种与ECM重塑相关的蛋白酶表达下调，其中包括HPSE-1。

另一项通过对45例胃癌标本的免疫组化和电泳迁移率分析检测NF-κB的活化情况，同时应用半定量RT-PCR检测HPSE-1的表达，结果发现NF-κB的活化与HPSE-1Journal of Oncology,2008,Vol.14,No.10的表达水平关系密切，提示NF-κB可通过调节HPSE-1等蛋白的表达，以控制胃癌的恶性表型[19]。

但在炎症模型中，应用NF-κB通路的抑制剂却不能影响肿瘤坏死因子（tumor necrosis factorα，TNFα）所诱导HPSE-1的分泌[12]。

总之，NF-κB通过何种机制调控HPSE-1仍不明确，但对HPSE-1表达的影响是客观存在的。

以上所述的HPSE-1调控分子，无论是转录因子还是系统性的调节剂，都对HPSE-1的表达起正向调节，然而HPSE-1还存在负向调节因素，比如p53、DNA甲基化等。

2HPSE-1在恶性肿瘤中的负向调控2.1p53对HPSE-1的表达调控p53是抑癌因子中较为关键的蛋白之一，野生型p53作为具有抑癌功能的转录因子，可限制多种应激因素引起的过度细胞生长，如DNA损伤、癌基因的活化、组织缺氧以及细胞间接触的消失等[20]。

近来有学者发现p53可与HPSE-1启动子的相关基序结合，并参与其表达调控。

该研究应用组蛋白免疫沉淀分析方法（chromatin immunoprecipitation，ChIP），提示野生型p53与HPSE-1启动子基序结合后，可抑制其活性，突变型p53（H175R）不但不产生此抑制效应，甚至对其启动子有活化的作用；而在不同的细胞系中，野生型p53的去除或活性的抑制均可导致HPSE-1表达和酶活性的明显增高；该研究还进一步说明，曲古菌素A（trichostatin A，TSA），一种组蛋白去乙酰酶抑制剂，可去除野生型p53对HPSE-1启动子的抑制效应，提示p53通过组蛋白脱酰基作用调控HPSE-1的表达[20]。

虽然该研究初步提出了p53与HPSE-1启动子及表达调控的关系，但具体机制的探讨还需进一步研究。