第18卷 第1期医学研究生学报Vol.18 No.1 2005年1月Journal of Medical P ostgraduates Jan.2005・综 述・热休克蛋白在肿瘤治疗领域中的研究进展颜士岩综述, 张东生, 郑 杰审校(东南大学基础医学院病理与病理生理学系,江苏南京210009)摘要: 热休克蛋白(HSP)是一个成员庞大的多肽类蛋白质家族。
大量资料表明,HSP作为分子伴侣,参与其他蛋白质的折叠、转运、合成等过程,并可与细胞内的其他肽类蛋白质结合,参与细胞的抗损伤、修复和热耐受过程。
近来随着对热休克蛋白研究的不断深入,HSP在肿瘤发病学、治疗和预防医学中的意义已引起广泛关注,成为近年来最活跃的研究领域之一。
关键词: 热休克蛋白; 肿瘤; 诊断; 治疗中图分类号: R739.5 文献标识码: A 文章编号: 100828199(2005)0120059204Advance in research on heat shock proteins in therapeutic field of tumorY AN Shi2yan reviewing,ZH ANG D ong2sheng,ZHE NGJie checking(Department o f Pathology and Pathophysiology,School o f Basic Medical Science,Southeast Univer sity,Nanjing 210009,Jiangsu,China)Abstract: Heat sh ock protein(HSP)is a family of poly2peptdic2proteins with many members.A great deal of data sh ow that heat sh ock proteins act as m olecular chaperones to regulate protein folding,translocation and as2 sembly,it can combine with other peptidic2proteins existing in cells and participating in the process of anti2dam2 age,repair and therm otolerance of cells.In recent years,with the progress of research in this field,it has arisen extensive attentions of the application of heat sh ock proteins in etiology,therapeutics and prevention of tum or.HSP becomes one of the m ost active research field.K ey w ords: Heat Sh ock Protein; T um or; Diagn osis; Therapy0 引 言 热休克蛋白(heat sh ock protein,HSP)是所有原核细胞和真核细胞在生理、病理及环境因素(高温、缺氧或病毒感染)下均可产生的一组高度保守的蛋白质分子家族。
最近的研究发现,HSP与肿瘤的发生、发展、肿瘤免疫与治疗以及机体对肿瘤治疗药物耐药性的发生和肿瘤的预后等都有密切关系。
本文仅就HSP 在肿瘤治疗领域中的新进展作一综述。
1 H SP的概念、种类和功能 1962年Ritossa研究果蝇唾液腺染色体时发现,将在25℃状态下培养的果蝇幼虫置于30℃～32℃的环境中时,果蝇巨大的唾液腺染色体上出现了新的膨突,其后正常蛋白质的合成被抑制,但却合成了一组特殊的蛋白质,由于这组特殊的蛋白质是在热刺激下产生的,故称其为HSP[1]。
HSP通常可分为小分子HSP(相对分子质量为40000)、HSP60、HSP70、・95・收稿日期: 2004206224; 修订日期: 2004209208基金项目: 国家863计划资助项目(批准号:2002AA302207);国家自然科学基金资助项目(批准号:30371830);江苏省自然科学基金资助项目(批准号:BK2001003);江苏省中医药中西医结合重点项目(批准号:H027);东南大学科学基金资助项目(批准号: 9223001162)作者简介: 颜士岩(19732),男,江苏淮安人,助教,医学硕士研究生,从事肿瘤病理学专业。
通讯作者: 张东生(19512),男,河南罗山人,教授,医学硕士,博士生导师,从事肿瘤病理专业。
HSP90和HSP100蛋白家族。
所有的HSP家族都具有分子伴侣功能,能迅速被一类热休克因子(heat sh ock factors,HSF)诱导合成,而这些HSF能迅速结合到热休克基因的启动子区域,促进HSP的合成,特别是HSP70。
HSP27通常被认为是细胞的成活蛋白,能够保护细胞免受各种致死性刺激的杀伤作用[2]。
HSP不仅保护细胞免受热和其他应激因素造成的细胞毒性效应,而且具有多重功能如蛋白质的折叠,新合成蛋白质的转运,活化特异的调控蛋白,参与蛋白质的降解,蛋白信号及抗原信号的呈递。
HSP还能抑制变性蛋白质的不可逆性聚集,在某些条件下尚可使已变性的蛋白质再折叠[3]。
总之,HSP的生物学功能广泛,在不同的应激条件下其功能也有所不同。
2 H SP与肿瘤的发生、发展2.1 HSP与肿瘤的发生 HSP与细胞的转化密切相关。
在癌基因转化的细胞和人类恶性肿瘤细胞系中, HSP表达增高;酪氨酸激酶抑制药格尔德霉素能通过破坏HSP90与pp60v2src复合物的形成而使肿瘤细胞逆转;抑癌基因发挥抑癌作用有赖于它与HSP的结合,如抑癌基因P53与HSP70、HSP90的结合能抑制肿瘤的发生与生长。
此外,fes、fps、yes、fgr等转化蛋白也可与HSP90结合,通过肌动蛋白将其定位于细胞骨架上,以介导细胞的转化诱发肿瘤的发生。
HSP 110通过分子伴侣作用在肝细胞癌的发生中发挥重要的作用[4]。
因此,深入研究HSP在肿瘤发生中的作用,有可能使我们对肿瘤的无限增殖机制有更深入的了解。
2.2 HSP与肿瘤的发展 HSP对非应激细胞也有重要意义。
越来越多的研究显示,在细胞生长过程中,细胞的应激反应与细胞的凋亡之间相互作用,并且形成一个规律性的调控网络[5～7]。
一方面肿瘤细胞需要较多的HSP维持其不断增殖。
HSP尤其是HSP70、HSP27是一种重要的抗凋亡蛋白,对于HSP依赖性肿瘤细胞而言,抑制或阻断HSP的表达可以诱发肿瘤细胞的凋亡、抑制其生长。
此外,P53作为一种抑癌基因进入细胞核内需要HSP90的帮助,其两者结合成复合物有利于促进P53进入细胞核内,抑制肿瘤的生长[8]。
胡永成等[9]研究也显示,骨肉瘤经微波热疗后,诱导表达HSP70不仅抑制骨肉瘤细胞的生长,而且还抑制其浸润和血道转移。
3 H SP与肿瘤免疫及治疗3.1 HSP与肿瘤免疫 HSP可参与多种免疫反应,如抗感染免疫、自身免疫和肿瘤免疫等。
其中HSP70与肿瘤免疫密切相关,其在抗肿瘤免疫中的作用源于以下几个发现:HSP70在细胞内的分布部位与抗原加工、呈递场所一致;肿瘤来源的HSP70用酸洗脱其表面相对分子质量为1000～5000的小分子多肽后,其肿瘤免疫源性也随之消失[10];用HSP70高表达的肿瘤细胞或纯化的HSP70去免疫小鼠,能使其获得特异性的抗肿瘤能力。
同时在体外可扩增出大量高杀伤活性的淋巴细胞;正常组织来源的HSP70提取物无免疫保护作用,提示HSP70的免疫源性不在于HSP70本身,而在于HSP70所携带的抗原多肽;受应激的肿瘤HSP70合成增加、分布发生改变,同时细胞膜上出现诱导型的HSP70。
HSP70可通过多种机制发挥其抗肿瘤活性:HSP70作为分子伴侣与肿瘤细胞内的内源性多肽结合,呈递给杀伤细胞介导抗肿瘤作用;通过激活细胞毒性T淋巴细胞(CT L)(C D8+)杀伤肿瘤细胞;通过自然杀伤细胞(NK)发挥作用;通过激活辅助性T淋巴细胞1(TH1),使其释放白细胞介素2 (I L22)、肿瘤坏死因子2α(T NF2α)、T NF2β和γ干扰素(IFN2γ)等细胞因子,经细胞免疫途径发挥抗肿瘤效应。
HSP的高表达可通过下列机制使肿瘤细胞易于受机体免疫系统的攻击,即肿瘤细胞表面表达HSP,可使其容易被机体免疫系统的NK识别[11],此外,通过HSP相关的抗肿瘤疫苗能显著增强机体特异的抗肿瘤免疫作用[12～14]。
总之,机体发生肿瘤时,在HSP的作用下,可通过各种机制最大限度抑制或杀伤肿瘤细胞,以利于机体的恢复。
3.2 HSP与肿瘤的治疗3.2.1 HSP与肿瘤的热疗 肿瘤细胞对于高温的敏感性明显高于正常细胞,因高温可导致肿瘤细胞死亡或抑制其生长,同时高温还可提高肿瘤细胞对化疗和放疗的敏感性。
因此,肿瘤热疗现已成功地应用于临床。
但在应用过程中发现,随热疗重复次数的增加,效果反而下降,会出现所谓“热耐受(therm otolerance)”现象。
有研究表明,肿瘤细胞的热耐受与HSP家族有关。
R occheri等[15]研究也发现,热耐受现象的发生与HSP70的诱导表达相关。
在临床应用过程中发现,在加热温度低于43℃(如温和热疗即加热温度为42℃)或时间过长时,肿瘤细胞更易发生热耐受。
如加温39℃～42℃2～3h,在加热过程中即可诱发热耐受。
为此,可通过提高加热温度或减少加热时间来减少HSP70的表达,以避免肿瘤热疗过程中产生热耐受,但加热温度过高(>50℃)机体往往难以耐受,因此,可考虑通过抑制热疗过程中HSP的生成而提高热疗的效率。
胡永成等[9]研究发现,虽然热疗过程中热应激使HSP70高表达易于产生热耐受,降低再次热疗・6・医学研究生学报 2005年1月 第18卷 效果,但高表达的HSP70可显著提高机体抗肿瘤免疫作用。
3.2.2 HSP与肿瘤的放、化疗 K wak等[16]研究发现,HSP可保护肿瘤细胞避免抗癌药、放、化疗因素诱发的凋亡,影响放、化疗的效果。
此外有研究者还发现,姜黄素是一种能特异性诱导癌细胞凋亡的安全化合物,HSP70能抑制Caspaoe的线粒体源性激活剂的释放,从而抑制姜黄素诱导的细胞线粒体源性凋亡诱导因子的释放对抗姜黄素诱导的细胞凋亡作用,降低其疗效[17]。
为此,应用一些化学药物如槲皮素阻断HSP的表达,或应用HSP反义寡聚核苷酸抑制HSP 的表达,或应用HSP的单克隆抗体阻断HSP的作用,可增强放、化疗对肿瘤细胞的杀伤作用。