类肝素酶在肿瘤血管发生及转移中的调节功能和临床意

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1、类肝素酶在肿瘤血管发生及转移中的调节功能和临床意【关键词】类肝素酶；硫酸乙酰肝素；癌症；肿瘤血管发生；肿瘤转移2类肝素酶结构类肝素酶基因位于人染色体4q21.3，遗传标记D4S400[2]。该基因表达5kb和1.7kbmRNA。5kb结构包括14个外显子和13个内含子。人类肝素酶cDNA包括一个可编码543个氨基分子量61.2kDa的读码框。只有HPSE基因编码产生的类肝素酶具有活性。活性类肝素酶通过胎盘组织、血小板和多种细胞系细胞纯化，其N端自起始密码子缺乏156个氨基酸,表明类肝素酶多肽存在着一些翻译后的蛋白水解形态。随后的报道指出，Hpa是在一段肽链(Ser1

2、10Gln157)被水解切割后,形成由一个50kd亚基(Lys158Ile543)和一个8kd亚基(Gln36~Glu109)非共价结合的活性异二聚体,其中8kd亚基对酶活性是必须的[3]。在预测的氨基酸序列的基础上,人们猜测人Hpa的50kd亚基包含6个假定的N端糖基化作用位点,后经证实这6个位点在培养的细胞中是被糖基化的。糖基化作用并非酶活性所必须,但可调控Hpa的分泌。Hpa还包含一个35氨基酸的N末端信号肽(Met1Ala35)，一个C末端的跨膜结构域(Pro515Ile534)。氨基酸测序结合预测的二级结构表明,Hpa包含与GHA的10、39和5

3、1家族同源的序列,尤其是在活性位点区域[4]。这个酶家族水解糖苷键时需要两个关键的残基,一个是质子供体,一个是亲质子供体,两者分别保留于Hpa的Glu225和Glu343处。这些残基的定向诱变导致Hpa活性的完全丧失,表明Hpa有一个裂解HS链的催化结构。3类肝素酶基因调节3.1甲基化作用人类肿瘤诱导类肝素酶高表达的相关研究显示，在细胞转录及以后过程的多基因启动区域上有显著的超甲基化区，其对基因转录和癌演化（例如在下调肿瘤抑制因子和DNA修复基因中）产生重大影响。Shteper等[5]发现表达类肝素酶活性的肿瘤细胞内至少包涵一个未甲基化的等位基因，相反，未表达类肝素

4、酶活性的细胞则出现完全甲基化的等位基因。向这些未表达类肝素酶活性的细胞注入脱甲基化的等位基因因子，则可以恢复类肝素酶活性，并可以增加活体动物模型的癌转移能力，但仍可以被海带多糖（laminaransulfate）所抑制。提示类肝素酶活性是肿瘤转移播散的因素。Ogishima等[6]注意到膀胱、前列腺癌中类肝素酶表达和早期生长因子1（EGF1）的表达水平正相关，EGF1的转录因子牵涉及诱导了类肝素酶基因的转录[7]。而SP1、Ets等转录因子则与基底的类肝素酶转录水平有关[8]。3.2肿瘤抑制基因p53目前对类肝素酶基因转录生理相关抑制物所知甚少。在应用染色质免疫

5、沉淀法（ChIP）分析后，发现野生型p53通过直接结合类肝素酶基因的启动子，抑制其转录，而且此过程涉及到组蛋白脱乙酰基酶化（HDACs）。突变型p53则失去这种抑制能力，某些情况下甚至上调类肝素酶基因的表达[9]。提示正常状态下类肝素酶基因持续地被野生型p53抑制。癌症发展过程中p53的突变失活，导致类肝素酶转录失控，这可能是肿瘤发生过程中类肝素酶快速增加的机制。3.3雌激素和乳腺癌当基因甲基化作用在类肝素酶转录调控中起主导作用时，其他调节机制可能开始在局部或全身发挥作用。乳腺癌发生中，雌激素可能就扮演这样一个全身性调节作用，Elkins等[10]证实雌激素对类肝素

6、酶启动因子的影响，证明其功能的实现是通过一个于肝素酶启动因子的荧光素酶的报告基因（luciferasereportergene）。通过ChIP分析法，发现了雌激素受体（ER）与类肝素酶启动子有着某种联系。在雌激素受体阳性MCF7乳腺癌细胞中荧光素酶的活性和类肝素酶mRNA水平均显著升高，但在经过雌激素处理后受体阴性的乳腺癌细胞中并不存在这种情况，提示可以通过雌激素抑制剂ICI182,780达到保护的目的[10]，同时表明类肝素酶在早期乳腺癌肿块生长和新生血管的发生起着重要作用。3.4炎症介质Edovitsky等[11]在小鼠迟发型超敏反应模型上，应用类肝素酶免疫染色

7、，发现在致敏的小鼠腹部浸润炎症介质的肉芽肿中，内皮细胞是类肝素酶的主要。而且TNFα、IFNγ这些迟发型超敏反应的炎症介质可以上调类肝素酶基因表达及酶的活性。Sotnikov[12]和Chen[13]也证实T淋巴细胞、TNFα可以诱导类肝素酶表达和分泌。Edovitsky还发现类肝素酶基因1.9kb启动子序列与特异性干扰素激活转录因子（interferonstimulatedresponseelementsISREs）具有两两同源性。作为类肝素酶活性重要的血管内皮细胞对血管基底膜的重塑具有显著意义，并可以增加血管通透性。4类肝素酶与肿瘤演变4.1血管生成前过