肿瘤医治论文肿瘤铁蛋白研发趋向探讨

1、肿瘤医治论文：肿瘤铁蛋白研发趋向探讨肿瘤细胞铁代谢(一)转铁蛋白及转铁蛋白受体TfR1是N端胞浆域含有61个氨基酸的 2型膜受体，是细胞摄取转铁蛋白结合铁的主要途径。转铁蛋白对细胞 的生长、细胞铁代谢包括 DNA合成、电子转移和有丝分裂信号通路都 有非常重要的功能。 Jian 等研究发现， TfR1 不但具有摄取铁的功能， 而且是一个信号分子，具有 Src 酪氨酸磷酸化位点，能够增强乳腺癌 细胞生存和抗凋亡水平。 Vyhlidal 等报道转铁蛋白受体能够被雌激素 调控，并且高表达转铁蛋白受体的 ER阳性乳腺癌细胞会对他莫苷芬 (tamoxifen) 表现出耐药性。转铁蛋白受体的高表达还与较差的

2、神经精 神量表(n europsychiatric in ve ntory，NPI)得分、肿瘤增殖、乳腺癌病人生存期的缩短相关。所以能够作为 R+/luminal-like 乳腺癌中具 有 tamox-ifen 抗性和较差预后的亚型的标记物。转铁蛋白受体有两种 亚型。TfR11在细胞表面普遍表达；TfR2正常情况下主要在肝脏表达， 在肿瘤中却常常表达。TfR2与TfR1有45%源性，也能够与转铁蛋白 结合，但与TfR1不同的是，TfR2没有IRE，当其与饱和转铁蛋白结合 后结构变得稳定。Johnson 等发现在有 Fe2Tf 的条件下，能够使更多的 TfR2 定位于循环 内体，而输送到于晚期溶

3、酶体降解的 TfR2 则减少，从而延长了 TfR2 的半衰期。在很多肿瘤组织中，转铁蛋白受体呈高表达，特别是在铁 缺乏的状态下，所以能够作为药物靶向治疗的靶点。将抗肿瘤药物与 转铁蛋白或转铁蛋白受体抗体连接，药物便可与肿瘤细胞表面的转铁 蛋白受体结合，一方面阻断转铁蛋白受体的天然功能从而直接导致肿 瘤细胞死亡 ； 另一方面，通过形成内吞囊泡而进入肿瘤细胞内，从而更 准确更高效的杀灭肿瘤细胞，并可克服P-糖蛋白介导的药物外排而导致的耐药。研究显示，此类药物在细胞实验和活体实验中都对肿瘤细 胞显示出较高的细胞毒性。(二)铁调素-铁转运蛋白调节轴铁转运蛋白(ferroportin1, FPN1)是细

4、胞膜表面的跨膜蛋白，也是当前已知的唯一将细胞内非血红蛋白铁 转运出细胞的蛋白，在肠上皮细胞、胎盘、肝细胞和巨噬细胞表面有 较高水平的表达。铁转运蛋白的调节机制有三种： (1) 转录调控：能够 控制其基础水平，其转录产物 mRN因选择性拼接而不同；(2)转录后调 控：通过其 5端的非翻译区的铁反应原件和铁反应蛋白的结合来调 控；(3) 机体的含铁状态：通过铁调素与铁转运蛋白的直接作用来调控 铁转运蛋白介导的铁外流。铁调素 (hepcidin) 是由肝脏合成并分泌的由 25 个氨基酸组成的多肽 类激素。当体内铁过剩时，铁调素与细胞表面的铁转运蛋白结合并使 其磷酸化继而内化，然后被蛋白酶体降解，由此

5、抑制肠道对铁的吸收 以及巨噬细胞对铁的释放从而负性调节铁代谢平衡。铁调素缺乏会导 致机体铁负荷过重，铁会沉积在肝和其他软组织 ； 而铁调素过多则会引 起缺铁性贫血。有研究证明，乳腺癌细胞中也有铁转运蛋白和铁调素的表达，并且前 者受后者的调控。相比正常乳腺上皮细胞，乳腺癌细胞中铁调素表达 增加而铁转运蛋白表达减少，从而使细胞中转运出的铁减少，这会增 加肿瘤细胞中的生物可利用铁 (labileironpool ， LIP) 。另外，研究发 现铁转运蛋白的减少水准，与乳腺癌的分子学和临床分期的近展水准 成正相关。铁转运蛋白的高表达和铁调素的低表达被认为是提示乳腺 癌预后良好的因素。而铁转运蛋白的表达

6、降低是乳腺癌发病的独立危 险因素，并且和无远处转移生存期及疾病相关生存期的显著降低相关。 将来，铁转运蛋白和铁调素基因的联合检测有望识别出一些临床上能 够考虑不需要实行毒性治疗的病人。( 三) 脂钙蛋白 2(lipocalin2 ， Lcn2；24P3) 及哺乳动物内源性嗜铁素介 导的细胞铁转运嗜铁素是好氧菌和兼性厌氧菌的一种产物，它是微生 物在低铁条件下产生的小分子的、特异性的Fe3+螯合因子，是细菌最普遍的一种获取铁元素的方式。宿主能够通过产生结合嗜铁素的脂钙 蛋白 2 来阻断病原菌对铁的摄取，从而抑制细菌的生长。脂钙蛋白是一种能够与小分子疏水配基结合的分泌蛋白家族。近期有 研究发现哺乳动

7、物细胞可能存有与微生物相似的摄铁机制，即哺乳动 物细胞能够产生内源性的嗜铁素，其结构和功能与肠杆菌产生的肠菌 素的铁结合成分相似。在哺乳动物体内，细胞分泌的脂钙蛋白 2 与螯 合了铁的嗜铁素结合后，与其表面的受体24p3R14结合而内化，随后能够释放出嗜铁素结合的铁，所以增加了细胞内的铁含量。相反，如 果和脂钙蛋白 2 结合的是没有螯合铁的嗜铁素，当其结合受体而内化 后，会螯合细胞内的铁，继而将铁转运出细胞外，从而降低了细胞内 铁含量，由此诱导由促凋亡蛋白 （pro-apoptotic）Bim 介导的细胞凋亡 缺乏嗜铁素会导致哺乳细胞内铁异常聚积，这部分是因为嗜铁素参与 从胞浆到线粒体的铁转运

8、。嗜铁素缺乏后没有充足的铁从胞浆转移至 线粒体，从而导致铁在胞浆的积聚。线粒体铁的缺乏会导致亚铁血红 素的合成等一系列铁依赖的反应过程无法完成。而细胞内铁的聚积也 会导致有毒性的活性氧水平增加，这说明嗜铁素在提供生物可利用铁 的同时还使细胞免受活性氧的损害。脂钙蛋白 2 的表达可能与肿瘤的发病及不良预后相关。有研究表明敲 除脂钙蛋白 2 的基因 Lcn2 能够抑制小鼠乳腺肿瘤的形成。而且在 MMTV-ErbB-2和MMTV-PyM转基因小鼠模型的Lcn2基因被敲除后，其 自发的乳腺肿瘤在发生、多样化和体积增大方面都有所延迟。除了参 与铁的清除和运输之外，脂钙蛋白 2 还有一些其它作用，如促动一

9、种 与肿瘤侵袭性相关的酶金属基质蛋白酶 -9（matrixmetalloproteinase- 9，MMP-9的活性。所以脂钙蛋白2促肿瘤生成是否主要取决于其在铁 代谢方面的作用还有待商榷。（四）铁蛋白铁蛋白（ferritin ，Fn）是一种由24个蛋白亚基构成的球 状蛋白，广泛存有于动植物体内，铁蛋白的主要功能是使铁离子以溶 解状态无害的储存有细胞内 ;脊椎动物的每分子储铁蛋白由表观相对分 子质量分别为19kD和21kD的铁蛋白轻链（ferritinlightchain ，FLC 肝脏型）和铁蛋白重链（ferritinheavychain，FHC心脏型）的两种亚基复合而成，有时直接以轻链或重

10、链铁蛋白来代指含轻链的铁蛋白或含 重链的铁蛋白，但一个铁蛋白所含的重链和轻链的比例是因所在器官 的不同或受炎症状态的影响而改变的。这两种蛋白质亚基的序列高度 同源，但功能有所不同，只有重链能够把三价铁离子氧化为亚铁离子， 使铁容易积聚在铁蛋白内部。在铁蛋白内部，铁是以水合氧化铁的无 机形式储存的，而水合氧化铁的集结要靠铁蛋白的轻链。所以增加重 链铁蛋白，能增强该细胞利用铁的水平 ; 而增加轻链铁蛋白，则能提升 铁的储存效率。铁蛋白除了在细胞内储存铁外，还能够血清铁的形成 存有于血液循环之中，如血清铁蛋白容铁量较低，结构亚基组成也有 所不同。临床上常常以血清铁的含量来衡量机体的总铁含量，但急慢

11、性炎症能够使其水平增加 10到 100倍。而且研究证实，多种实体瘤患 者的血清铁蛋白水平均明显增加，包括神经纤维母细胞瘤、霍奇金淋 巴瘤、肝癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、胃癌和乳腺癌。所以 Fn 能够作 为恶性肿瘤的标志物之一。在绝大多数情况下， TfR 通过与 Tf 结合来作为细胞铁的来源，但当 Tf 缺乏时， TfR 也能够结合 Fn 来向细胞提供铁，但仅限于只含重链的 铁蛋白(H-Fn)。铁蛋白与TfR1的结合不需要依赖其它蛋白，能够被 Tf 和遗传性血色素病蛋白 (hereditaryhemo-chromatosisprotein ， HEF)(HFE蛋白是由HFE基因编码产生的，与TfR

12、结合后可降低TfR与 Tf的亲和力)部分阻断。与TfR结合后，H-Fn进入内体或溶酶体而释 放铁。此外，Fn还能够通过与双链高分子激肽原或活化型高分子激肽原 (cleavedhighmolecularweightkininogen， HKa)的抗血管生成区域相结合而阻断其抗血管生成作用。Hka是高分子激肽原(highmo- lecularweightkininogen, HK)分裂的产物，而 HK是参与体内血液瀑布式凝集反应的辅助因子，能够被分裂为Hka和缓激肽(bradykinin ,BK)种有效控制NO释放、血管舒张、和疼痛的多肽)。Hka在体内外 发挥抗血管生成的作用，包括降低血管内皮细

13、胞增殖水平，促使其凋 亡，阻断内皮细胞迁移及形成管腔。在小鼠模型中，Hka还被证实有降低骨肉瘤和乳腺癌侵袭性及转移性的作用。实验证实Fn既可结合HK而阻断其裂解，又能够更高的亲和力结合Hka,在多层次上阻断其抑制血管生成的作用，说明其作用的位点可能正是Hka发挥抗血管作用的位点，并且这种作用与Fn结合铁的功能无关。Fn的促血管生成作用在 一定水准上具有生理意义，因为 Fn在炎症的刺激下增多，而Fn的促 血管生成作用有助于炎症的消除和伤口的愈合，但这在肿瘤的生长中 属于病理性反应，可能会为抗肿瘤血管生成提供新的作用靶点。铁螯合剂的抗肿瘤作用铁过载会使细胞内活性氧增加，继而损伤 DNA破坏蛋白质和

14、脂质， 从而导致基因突变和细胞损害。大量的研究表明，机体的铁储量与癌 症患病风险成正相关，包括结肠癌、肝癌、肾癌、肺癌和胃癌等。 Ellervik 等报道，转铁蛋白饱和度大于 60%的女性相比于饱和度小于 50%女性，前者各种癌症的患病率是后者的 36 倍。铁螯合剂通过螯 合细胞内的铁从而抑制核苷酸还原酶，进而影响DNA勺合成和修复。除此之外，很多其它受细胞内铁水平调控的基因也会因铁螯合剂的使 用而受到影响，如抑癌基因p53、p21、细胞周期蛋白、细胞周期依赖 性蛋白激酶和缺氧诱导因子 a (hypoxiain ducibletra nscripti on factora , HIF- a )

15、等。Federica等证明，铁剥夺引起的DNA损伤会介导GAD家族多个成员 mRN水平和蛋白水平上调，从而抑制肿瘤的生长。代谢抑制基因 NDRG1(N-mycdownstreamregulatedgene1)通过 HIF-1 a 依赖或非依赖 的机制也受到细胞铁水平的调节。实验证明，新型氨硫脲类铁螯合剂 能够显著上调NDRG的表达。另外JNK和p38的磷酸化在铁剥夺引起 的细胞周期停滞和凋亡中起到了重要作用。总来说之，细胞内的分子 和信号通路对于铁剥夺的反应是复杂而广泛的，以至于很多机制至今 尚未弄清。那些能够作用于多种增殖和代谢相关信号分子的铁螯合剂 相对于作用单一的铁螯合剂更不容易使肿瘤细

16、胞产生耐药性。即使一 些铁螯合剂在临床应用中显示出了良好的抗肿瘤的作用，但在临床实 践中仍要注意对其风险和效应的评估。结语铁在肿瘤的发生发展过程中起着重要的作用，多数观点认为铁过载产 生的活性氧会导致细胞脂质过氧化、基因突变、DNA链断裂、激活癌基因等，从而使机体患癌症的风险增加。Amber等人研究了摄入铁和体内储存铁与乳腺癌发病的关系，证明机体铁储量增加会提升乳腺纤维囊 性变的风险，而摄入铁增加会促使其进展为乳腺癌。也有研究者认为 机体缺铁会稳定血管生长因子 (vascularendothe-lialgrowthfactor ， VEGF的转录因子HIF- a，使其降解减少，从而促动血管的生成，使肿 瘤患者复发和死亡的风险增加。