硫氧還蛋白結合蛋白-2與腫瘤的關系

【關鍵詞】  硫氧還蛋白結合蛋白-2;硫氧還蛋白;腫瘤;細胞周期

　　盡管目前研究腫瘤的報導很多，腫瘤發病的分子機制仍不清楚。硫氧還蛋白結合蛋白-2 (TRX-binding protein-2，TBP-2)又被稱為維生素D3上調蛋白1(Vitamin D3 up-regulated protein 1，VDUP1)或硫氧還蛋白相互作用蛋白(Thioredoxin-interacting protein，Txnip)，它與硫氧還蛋白(thioredoxin，TRX)的活性部位結合，抑制其活性，除了參與多種氧化應激反應，還具有多種生物學功能。最近的研究顯示：TBP-2與腫瘤密切相關，有些腫瘤組織中，TBP-2表達降低或缺失。TBP-2表達增高時，細胞周期停滯，腫瘤細胞繁殖受到抑制。因此，它已成為近年腫瘤研究的重要靶點。

　　1硫氧還蛋白結合蛋白-2與硫氧還蛋白

　　1.1TRXTRX分子量12 kD，高度保守，在各種細胞和組織存在。TRX、TRX還原酶(TRX reductase，TrxR)和還原型煙酰胺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)組成TRX系統。TRX依賴NADPH和TrxR還原二硫鍵、清除活性氧自由基，維持細胞內氧化還原狀態〔1〕。TSX還可以調節轉錄因子與DNA的結合活性，如核轉錄因子-κB(nuclear factor κappaB，NF-κB)，糖皮質激素受體(glucocorticoid receptor)，活化蛋白-1(activate protein-1，AP-1)，p53等〔2，3〕。它可以抑制p38和凋亡信號調節激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1，ASK-1的)的活性，從而具有抑制細胞凋亡的作用〔4〕。TRX在肺癌、子宮頸癌、胰腺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌等癌癥組織中表達增高，并且表達水平與腫瘤生長呈正相關。淋巴細胞、肝細胞、成纖維細胞及多種癌細胞分泌TRX，誘導其自身生長。此外，TRX 還與抗癌藥物的耐藥性有關。例如，TRX高表達的成人T細胞白血病細胞、人肝癌細胞分別表現出對抗癌藥物的耐藥性; TRX反義表達質粒轉染細胞使細胞內TRX降低，膀胱癌和前列腺癌細胞對絲裂霉素C 的耐藥性也減少〔5〕。這些均說明TRX與腫瘤生長及腫瘤細胞的凋亡密切相關。

　　1.2TBP-2TBP-2又稱為VDUP1或Txnip，分子量為46 kD。TBP-2與TRX活性區的兩個半胱氨酸殘基結合，抑制TRX的活性，例如，TBP-2高表達時TRX活性降低近50%，因此，某種程度上它是TRX負調控因子。有趣的是，TBP-2高表達時TrxR活性也降低，進一步導致TRX還原作用降低〔6~8〕。就分布而言，TBP-2廣泛存在于多種組織中，如腦組織、腎上腺、心臟、肺組織、胸腺、脾臟、睪丸、骨骼肌、腎臟、肝臟、乳腺、卵巢等，它在肺組織中表達量相對較高〔9〕，而在腦組織和肝臟中表達量相對較低〔10〕。TBP-2主要存在于細胞質和細胞核中，但細胞培養條件不同時，TBP-2在細胞內分布不同。細胞密度低時，TBP-2存在于細胞　質和細胞核中，而當細胞的密度高時，TBP-2則主要存在于細胞核中〔6〕。TBP-2的表達在多種條件下改變，例如，H2O2、射線、UV、生長抑制劑、熱刺激、抗癌藥、低血清均誘導細胞中TBP-2表達〔11〕。

　　1.3TBP-2與TRX的相互作用最初發現TBP-2是由于TBP-2與TRX的活性位點結合，這意味著TBP-2活性與氧化還原有關　　。增殖相關基因(proliferation-associated gene，PAG) 又稱過氧化物酶1(peroxiredoxin I)。它是硫醇基特異性抗氧化劑，可以抑制由神經酰胺及無血清培養誘導的細胞凋亡，并具有促進細胞繁殖的作用。當細胞中存在TRX時，PAG作為中間電子供體還原H2O2。但當細胞中TBP-2高表達時，PAG與TRX之間的作用減少近60%，此時細胞易受氧化應激損傷而發生凋亡〔9〕。ASK-1是c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)和p38-分裂素活動蛋白質激酶(MAPK)激活因子，在氧化應激誘導的細胞凋亡中起關鍵作用。TBP-2表達增加會競爭性抑制TRX與ASK-1的結合，從而使ASK-1從TRX分離，ASK-1得到活化，最終導致細胞凋亡〔9〕。因此，TBP-2不僅參與細胞氧化還原的調節，而且在細胞凋亡過程中起重要的作用。

　　2TBP-2與腫瘤的相關性

　　臨床研究提示TBP-2在腫瘤組織中表達減少或者缺失〔快速論文發表  8〕。并且，TBP-2高表達的癌細胞表現出細胞周期滯留，生長緩慢。提示了TBP-2表達與腫瘤發生密切相關。

　　2.1TBP-2與腫瘤發生在人類T細胞白血病I型病毒(Human T-cell leukemia virus type I，HTLV-I)轉染的白細胞介素-2( IL-2)非依賴型T細胞中，TBP-2表達降低，這說明TBP-2與T細胞生長及白血病形成密切相關〔12〕。 Sheth等人研究表明，TBP-2基因突變的肝細胞癌變率明顯增高，在TBP-2缺失的雄性小鼠中40%最終發展為肝癌(Hepatocellular carcinoma，HCC　　)，這些研究結果表明TBP-2基因突變或缺失能引起肝細胞腫瘤，進一步揭示了HCC發生的分子機制〔13〕。在N-甲基亞硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea，MNU)靜脈注射雌鼠形成雌激素依賴的乳腺瘤中，TBP-2表達減少，在這種情況下腫瘤發生與雌激素無關〔10〕。Han SH等人對乳腺癌、肺癌、胃癌三種典型性惡性腫瘤進行了研究，在這三種正常組織中TBP-2均高表達，而在這些癌變組織中TBP-2表達減少或者缺失。本課題組最近的研究結果：在乳腺癌病人中，癌癥組織中TBP-2的表達比周邊正常組織明顯降低(文章待發表)。轉化生長因子-β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)具有促進癌細胞轉化抑　制腫瘤細胞生長的作用，TGF-β1刺激胃癌細胞株(SNU-16和SNU-620)后，細胞中TBP-2表達增高，細胞增殖隨藥物作用時間延長而減少〔6〕。這些研究表明，TBP-2不僅與腫瘤的發生有關，而且，在抗癌藥物中發揮著重要的作用。

　　2.2TBP-2與細胞凋亡神經酰胺通過誘導ASK-1調節p38-MAPK及JNK磷酸化，并激活細胞內質網應激，誘導JurkatT細胞凋亡，然而，當細胞中TBP-2表達缺失后，ASK-1活性降低，細胞凋亡減少〔9〕。 Chen等人研究發現TBP-2表達缺失小鼠表現為低血糖和β細胞團塊增加，并且由糖尿病導致的β細胞凋亡隨之減少。有趣的是，在β細胞中TBP-2缺失活化了Akt/Bcl-2xL信號通路，由線粒體誘導的β細胞凋亡途徑降低，因此，抑制糖尿病的發生〔14，15〕。Billirt等人用過氧化物酶體增殖物激活受體γ激動劑GW929，刺激人巨噬細胞(HMDM)發現細胞中TRX表達降低，TBP-2表達升高，在使用干擾RNA減少TBP-2表達后，細胞中BAX與BCL-2比值降低，caspase-3活性隨之減少〔16〕。這些實驗結果均表明，TBP-2與p38-MAPK和JNK Akt/Bcl-2xL等途徑誘導的