MK家族在疾病診療中新進展

1、MK家族在疾病診療中新進展【關鍵詞】中期因子;疾病;進展在細胞外表和細胞外基質中，存在著一些對葡氨聚糖肝素和硫酸肝素具有高度親和力的多肽，總稱為肝素結合性生長因子HBGFS,如血管內皮生長因子VEGF、成纖維細胞生長因子FGFS等。FGFS是HBGFS中最大的群體，至少包含10個不同的分子。近年來發(fā)現(xiàn)一個新的HBGFS家族，其生物學活性類似FGFS，但構造明顯不同于FGFS以及其他的生長因子。這個家族包括2個成員，即中期因子idkine,K和多向因子(plEitrphin,PTN)。K和PTN最初被描繪為在胎兒與新生兒發(fā)育過程中的調節(jié)因子1，后來發(fā)現(xiàn)他們還參與腫瘤生長和血管生成的調節(jié)。其中K可

2、影響腫瘤細胞的存活、增殖與分化，并參與個體和疾病的發(fā)生，已經(jīng)成為惡性腫瘤在內的多種疾病治療中頗具前景的分子靶點。本文就K與其在疾病中的應用進展綜述。1K家族組成及其基因構造和表達調節(jié)1.1K基因的發(fā)現(xiàn)K基因首先發(fā)現(xiàn)于小鼠文庫，采用差異雜交的方法，雜交探針來自于經(jīng)視黃酸(RA)處理和未經(jīng)處理的胚胎瘤細胞的RNA。在胚胎性癌(E)細胞經(jīng)RA誘導分化的最初48h，K高表達。此外，在小鼠胚胎發(fā)生過程中，K大量表達于妊娠中期(20天妊娠期中的第813天)。相比之下，在成年鼠中，僅在腎臟中可測得K，這一因子是基于其表達于妊娠中期(id-gestatin)和腎臟(kidney)而得名2。1.2K基因構造K基

3、因在不同種屬間，即使遠如人和非洲爪蟲屬間，是高度保守的3。K蛋白由4個外顯子編碼，含有與編碼PTN蛋白的4個外顯子一樣的蛋白基團。然而，K基因中的內含子小得多，因此基因也小得多(人K僅為115kb，鼠K為2kb)。人K基來由5個外顯子和4個內含子組成，而鼠K基因那么含7個外顯子和4個內含子。這種鼠K基因中外顯子和內含子數(shù)目的差異歸因于第2個到第4個外顯子并不被干擾序列所分隔，而是在K1、K2和K3RNA的不同剪接過程中充當內含子。在經(jīng)RA處理的細胞中，K2是主要的轉錄物(K1K2K3=11152)，并且是惟一對RA反響的K分子，這很可能與轉錄增加及K2RNA穩(wěn)定性增加有關。人K基因位于染色體1

4、1q11.2，而小鼠K基因定位于接近Hx4.2位點的2號染色體上4-5。1.3受體及轉導途徑研究說明K家族受體是富含受體型酪氨酸磷酸酶(PTP)、低密度脂蛋白(LDL)受體相關蛋白(LRP)、ALK酪氨酸激酶、多配體(蛋白)聚糖syndeans的復合物6。一致認為PTP、PI3激酶通路、PK通路和AP激酶通路在K家族信號轉導中占重要地位。K和PTN除通過受體通路行使其生物學功能外,也可直接作用于細胞,從而發(fā)揮生物學功能7。1.4K基因表達調控第1個KDNA是通過挑選鼠E細胞株H21中RA誘導基因別離而來。Kadatsu等8報道在H21細胞經(jīng)RA誘導分化成成肌細胞后，K基因表達明顯增高。RA誘導

5、K基因表達也可見于鼠F9和人畸胎瘤NT2/DE細胞中。這種不同來自于p19細胞亞系間的差異。最近有人鑒定了RA反響增強子，其位于K2RNA轉錄起始位點上游900個核苷酸。用K啟動子/AT報告基因表達系統(tǒng)轉染E、F9和H21細胞，48h后，經(jīng)RA誘導AT的活性增強510倍。有趣的是，外胚層內膜細胞內源性K基因表達不受RA影響，也不能對轉染K啟動子/AT表現(xiàn)RA反響活性。突變研究說明，RA反響位于-1006-794區(qū)，該元件具有與位置和方向無關的增強子樣特點。關鍵區(qū)域位于-976-951位置。RA受體異二聚體(RAR-alpha/RXR-alpha)與這一關鍵區(qū)域結合，說明RA能直接調節(jié)鼠K基因的

6、轉錄。最近在人K基因中發(fā)現(xiàn)一個類似的DR5型RA反響性構造，位于人和鼠高度保守區(qū)(-1000-1016)9。2K蛋白質分子構造及生物學活性2.1K蛋白構造K是一個分泌性的堿性肝素結合蛋白,SDS顯示為一個明顯的分子帶,小鼠和雞分別為15.5103和19103。分子量預測值(13.2103)與凝膠電泳的實際測定值之間的差異來自于高含量堿性氨基酸。從雞分泌性K序列N端別離的疏水性信號肽包含21或22個氨基酸,依種屬不同而異。K主要由2個基團組成,每一基團含有2或3對二硫鍵。N端基團是細胞外分泌所必需的信號肽,能保護端免受蛋白水解酶降解。端基團具有與RA結合、促神經(jīng)突生長及增強大動脈內皮細胞纖溶酶原

7、激活物活性的作用10。2.2K的生物學活性致瘤作用：K和PTN在多種腫瘤組織，包括一些癌前病變組織中高度表達,并與腫瘤分化程度相關。在腫瘤的開展過程中，K和PTN以自分泌/旁分泌方式刺激腫瘤細胞的生長，同時還可以促進間質組織生長和增強血供，這些都有助于腫瘤的擴散11。K在人類許多惡性腫瘤，如：食管癌、胃癌、直腸癌、胰腺癌、肝癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌神經(jīng)母細胞瘤、ils瘤、兒童急性白血病等12-16均有過度表達。更重要的是，K和PTN表達量可能與疾病良性侵襲(如Es)或惡性腫瘤有重要關系17。促進血管生成作用：K家族是重要的促血管生長因子之一，能刺激血管內皮細胞增殖，對新生血管的形成具有明顯的

8、調控作用。致有絲分裂作用:對內皮細胞、上皮細胞和成纖維細胞具有有絲分裂原作用18。神經(jīng)營養(yǎng)及促進神經(jīng)分化作用：K能促進體外培養(yǎng)的胚胎期中腦酪氨酸羧化酶陽性神經(jīng)元、脊髓和背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的存活。此外，K能促使p19細胞向神經(jīng)元樣細胞分化，提示K可能對神經(jīng)干細胞特性的細胞具有促分化作用19。3K在疾病中的關系3.1K與神經(jīng)變性疾病K在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生、開展和神經(jīng)系統(tǒng)的自我保護中都發(fā)揮著重要的作用,促進神經(jīng)軸突生長和神經(jīng)干細胞由中心區(qū)向外圍遷移及分化,有效防止感光細胞的退化。在阿爾茨海默病患者中，K被淀粉狀-蛋白誘導分泌并與之結合，抑制其毒性,從而與淀粉狀-蛋白一起沉積在患者的老年斑處20。同時,K還被

9、發(fā)現(xiàn)沉淀在多系統(tǒng)萎縮癥患者的神經(jīng)膠質細胞中,但目前K在其中發(fā)揮的作用還有待研究。3.2K與炎性疾病K是一種強趨化劑,可以募集炎性細胞，包括中性粒細胞和巨噬細胞,使部分發(fā)生炎細胞浸潤,加強部分炎性反響,導致自身免疫和感染性疾病的發(fā)生,在血管再狹窄、間質性腎炎、順鉑和糖尿病引起的腎臟損傷以及類風濕性關節(jié)炎等炎性疾病的發(fā)病中都起著重要的作用21。3.3K與腫瘤K與腫瘤的關系一直是K研究的熱點，K在實體腫瘤的發(fā)生開展中發(fā)揮著重要的作用。K主要通過促進有絲分裂、抗腫瘤細胞凋亡及促腫瘤血管新生來發(fā)揮其致瘤活性。近年來的研究顯示,K具有抗藥蛋白的作用,高表達K的腫瘤細胞系對化療藥物的抵抗性明顯增強,并且這種

10、抵抗性具有鄰近效應,耐藥細胞可以通過分泌K分子作用其周圍的藥物敏感細胞,使腫瘤整體具有抗藥性22。在腫瘤組織中,發(fā)現(xiàn)了K的一種截斷型剪接體tK，它缺乏KRNA的第3外顯子,編碼一段87個氨基酸殘基的肽段,大小僅相當于完好K的55%23。tK保有完好的端構造域,因此仍然具有K的全部生物學功能。3.4K與AIDS體外實驗說明,K對T淋巴細胞和巨噬細胞易感HIV病毒的感染都有明顯抑制作用24。這種保護作用僅限于感染起始階段,K通過與其低親和力受體核仁素結合競爭抑制HIV進入細胞而發(fā)揮保護作用。分泌K的HIV易感細胞不僅自身可以抵御HIV的感染,還可以通過旁分泌的方式保護易感細胞免受HIV感染。3.5

11、與子宮內膜異位癥的關系Hirta等25發(fā)現(xiàn)K對體外培養(yǎng)的子宮內膜基質細胞有擴增作用，同時發(fā)現(xiàn)，Es患者腹腔積液中K含量明顯高于無Es婦女。此外，一項新的研究證實K在腹腔粘連中起重要作用，這暗示可能與Es相關腹腔粘連有關26，可以推測隨著子宮內膜異位癥的病情進展，腹腔積液中K可能有助于腹膜粘連的形成。hung等27發(fā)現(xiàn)與正常婦女在位子宮內膜相比，高分期第、期Es患者在位子宮內膜PTNRNA和KRNA表達程度增高。因此可推測，由于K和PTN的高表達，高分期Es患者子宮內膜本身具有更強的促血管生成才能，從而增強了逆流的子宮內膜碎片在異位侵襲的可能性。4K在臨床診療中的應用4.1作為新的腫瘤標記物K在

12、許多惡性腫瘤中高表達，故可用于惡性腫瘤的診斷。由于K的N末端有信號肽，是一種分泌性肝素結合蛋白，當組織中K含量到達一定量時，循環(huán)系統(tǒng)中K程度開場升高。近年來，K血清學檢測已經(jīng)成為研究熱點。Ikeastu等28發(fā)現(xiàn)，在研究的220例神經(jīng)母細胞瘤患者血清中都可監(jiān)測到K，且隨著臨床分期升高，血清K程度也進展性增加。更重要的是，血清中K程度的升高與一些公認的影響神經(jīng)母細胞瘤預后的因素親密相關，如YN擴增、TrkA低表達、四倍體細胞增多等。4.2判斷預后標志多種實體腫瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌和所有消化系統(tǒng)腫瘤均有K的高表達,并且這種高表達與組織類型無關29。K是一種分泌性蛋白,可以由腫瘤細胞分

13、泌到血清中,可以方便地通過酶聯(lián)免疫的方法進展檢測。研究顯示,K的表達程度與腫瘤患者的預后相關,K高表達的患者預后更差。血清K程度的檢測為實體腫瘤的早期診斷、預后判斷及復發(fā)監(jiān)測提供了重要指標。與K相比,tK僅在一些腫瘤組織中表達,而正常人和非腫瘤組織中那么完全沒有表達,并且在所有轉移淋巴結中都可以檢測到tK表達,因此tK可以作為一種比K更加準確特異的腫瘤標志物用于癌前病變的診斷以及腫瘤轉移的監(jiān)測。目前尚未在腫瘤患者血清內檢測到tK的表達,主要原因可能是由于缺失了穩(wěn)定K分子的N端構造域,影響了其促二聚化并抵御蛋白酶降解的才能,導致tK在血清中不穩(wěn)定并很快被降解。轉貼于論文聯(lián)盟.ll.4.3與K相關

14、的治療K的抗凋亡和細胞保護功能以及在正常組織低表達甚至不表達的特性使之成為一個非常有前途的治療靶點。目前,針對K的治療主要是應用K的抗體、反義寡核苷酸、siRNA和一些可以與K發(fā)生特異結合分子。其作用機制主要是抑制K生成以及中和K作用。43.1K單克隆抗體和特異結合物的應用由于K是一種分泌蛋白,抗體對K的作用機制只是在細胞外中和K,阻斷K對靶細胞的作用。當把K抗體與化療藥物結合后,并不能對分泌K的腫瘤細胞造成直接殺傷,而是殺傷具有K受體的靶細胞。K受體的多樣性決定了具有K受體的靶細胞類別廣泛,不僅包括腫瘤細胞也有正常細胞,這種泛泛的殺傷作用很可能對機體產(chǎn)生多種負面的影響,必然限制其在機體中的應

15、用。從作用機制上看來,K抗體與特異結合分子的中和才能更適用于緩解類風濕性關節(jié)炎、動脈缺血和移植術引起的新內膜增生等炎性疾病的治療,在腫瘤的治療上存在一定的局限性。43.2K反義寡核苷酸及siRNA的應用目前,針對K治療方面最有前途的當屬反義寡核苷酸(antisenselignuletides,ASDN)和KsiRNA的應用。與K抗體及特異結合分子不同,K抗體主要通過抑制K生成,在源頭抑制K的作用,不僅適用于炎性疾病還適用于腫瘤的治療。針對K的非翻譯區(qū)的siRNA可以抑制抗體誘導關節(jié)炎的發(fā)生,并且可以顯著抑制手術后造成的粘連效應。Bann等30將K的siRNA與去端肽膠原(atelllagen)

16、遞呈介質混合后注入實驗動物的移植血管處,siRNA可以高效穩(wěn)定地轉染入移植血管的外壁,后續(xù)屢次重復在血管周圍注入KsiRNA與去端肽膠原混合物可以抑制K的表達。在移植后28天,血管內膜-中層比和內膜厚度較對照組均減少90%以上。提示在移植手術期間將KsiRNA與去端肽膠原混合注入移植血管周圍是一種行之有效的控制新內膜增生的方法。在腫瘤治療方面,K的ASDN以劑量依賴的方式抑制小鼠體內原發(fā)性肝細胞癌的生長,并且這種作用伴隨前凋亡蛋白P53、Bax和aspase-3的上調以及抗凋亡蛋白Bl-2的下調。同時K的ASDN可以抑制原發(fā)性肝細胞癌的血管生成,從而切斷腫瘤組織的營養(yǎng)供給,從兩個方面抑制腫瘤的

17、生長。將KASDN與化療藥物結合應用可以顯著進步化療藥物和KDN單應用對原發(fā)性肝細胞癌的抑制作用31。5結語作為一種肝素結合的生長因子,K的基因構造和功能已逐步被人們所理解,目前K豐富的生物學功能還在不斷地被開掘出來,它在很多重要的生理及病理過程中發(fā)揮著非常關鍵的作用。從國內外的研究進展來看,最有研究意義的就是K與腫瘤的關系以及K與再生的關系。隨著分子生物學技術的開展,K與腫瘤的關系將得到進一步提醒,尤其是腫瘤患者體液中K程度增高,以及K抗體對腫瘤細胞生長抑制作用的發(fā)現(xiàn),將對研究利用以K作為一種腫瘤標志物,用于惡性腫瘤的臨床診斷和治療評價，或考慮研制針對K的構造、功能以及相應信號途徑和調節(jié)網(wǎng)絡

18、設計的抗癌新藥有著重要意義。此外，由于K能促進很多種類細胞的生長、存活及遷移，這就決定了其與再生過程有著親密的關系，它在很多組織的發(fā)育形成及損傷后的修復過程均有參與?？梢韵嘈?在將來的幾年對K的研究將會獲得更大進展，而K也因為其與很多疾病的親密關聯(lián),將有希望作為治療的靶點而廣泛應用于臨床?！緟⒖嘉墨I】1NakagaaraA,ilbrandtJ,uraatsuT,etal.DifferentialexpressinfplEitrphinandidkineinadvanedneurblastasJ.anerRes,1995,55(8):1792-1797.2uraatsuH,InuiT,Kiura

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