PTPRO在消化系统肿瘤中的研究进展
作者：张德元，刘繁荣
来源：临床与实验病理学杂志
基金项目：国家自然科学基金（）、江西省自然科学基金（BAB）
作者单位：医院病理科
作者简介：张德元，男，硕士研究生，医师。
刘繁荣，男，博士，主任医师，硕士生导师，通讯作者。
摘要：受体型蛋白酪氨酸酶O（proteintyrosinephosphatasereceptortypeO，PTPRO）是一种新型的蛋白酪氨酸磷酸酶，在细胞分裂、分化、凋亡、迁移、骨架动态平衡等过程中发挥着重要作用。最近研究发现，PTPRO是一个抑癌因子，在肝癌、结肠癌、淋巴癌等多种恶性肿瘤中异常表达。探索PTPRO在肿瘤中的作用机制可能对诊疗及预后均有重要意义。该文就PTPRO在食管癌、肝细胞癌、结肠癌等消化系统肿瘤的研究进展作一现简要综述。
近年来，随着分子生物学的快速发展，越来越多的分子标志物参与肿瘤的诊疗过程。寻找合适的肿瘤标志物，为诊疗和预后提供更大的帮助，已成为肿瘤机制研究的重要内容。受体型蛋白酪氨酸酶O（proteintyrosinephosphatasereceptortypeO，PTPRO）是一种新型的酪氨酸蛋白酶，通过磷酸化作用，在细胞生理和病理过程中发挥着重要作用。研究表明，PTPRO在多种恶性肿瘤中异常表达，通过信号通路影响肿瘤的增殖、凋亡、转化等生物学行为，有望成为新的肿瘤标志物。本文对PTPRO基因及蛋白的结构和功能，特别是其在食管癌、肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤的研究进展作一综述，并对其研究前景进行展望。
1.PTPRO的结构
PTPRO又称GLEPP1、PTP-OC、PTP-U2、PTP-BK，属于受体型酪氨酸磷酸酶家族R3亚型。年Thomas等首次在兔的肾小球足细胞中发现PTPRO蛋白。研究表明，人类PTPRO基因定位于染色体12p13.3-p13.2上，含有27个外显子。与兔PTPRO基因高度同源，说明PTPRO基因在进化过程中高度保守。PTPRO基因含有6种拼接异构体和两种启动子，在不同组织中PTPRO的结构有所不同。在神经细胞和肾小球足细胞膜上，主要产物为全长型（PTPRO-FL）蛋白。而在巨噬细胞、B淋巴细胞、成骨细胞等细胞膜中，由于PTPRO基因特异性缺乏编码细胞外结构域的转录本起始位点，表达的主要产物为不含细胞外结构单元的截短型PTPRO（PTPROt）。成熟的PTPRO蛋白，相对分子质量为20.0×。由个氨基酸组成，含有一个细胞内催化结构域、一个跨膜结构域和一个由8个Ⅲ型纤连蛋白重复序列组成的细胞外结构域。研究发现，与其他R3亚型蛋白成员一样，PRPRO表达后还会发生翻译后修饰。如羧基末端酪氨酸磷酸化，这种修饰与其功能密切相关。
2.PTPRO的生物学功能
PTPRO的重要功能是蛋白去磷酸化，通过参与信号通路上调或下调底物蛋白水平。其中重要机制与PTPRO羧基末端基序酪氨酸磷酸化有关，磷酸化的PTPRO蛋白有利于结合含SH2结构域的底物，如SFKs（Srcfamilykinases）、Grb2等。研究表明，PTPRO通过Scr、Grb2等介导，不仅参与EGFR、Wnt、β3-integrin、ITAM/Syk、ITIM/shp等多种信号通路，还可调节下游大量信号分子，在细胞的分裂、分化、凋亡、迁移以及细胞骨架构建等行为中发挥着重要作用（图1）。例如，Wiggins等发现PTPRO蛋白通过控制足细胞内波形蛋白的聚合程度，调整细胞骨架成分，维持足细胞正常形态和功能的稳定。当敲出PTPRO基因后，肾小球足细胞形态会由章鱼样变成阿米巴样。在神经系统发育过程中，PTPRO不仅促进神经细胞的生长与分化，在诱导轴突延长，树突和突触的形成当中也发挥着重要作用。Lau等发现PTPRO参与增强破骨细胞的活动与吸收能力，影响骨质的重建，囟门的闭合等生理过程，在多种骨质吸收增强性的代谢性骨疾病中也具有促进作用。
PTPRO参与肿瘤的机制尚不十分清楚。目前认为，PTPRO是一个重要的抑癌基因。通过底物介导的信号通路，抑制细胞增殖，促进肿瘤凋亡。如PTPRO能够使肿瘤融合蛋白bcr/abl多个位点去磷酸化，从而抑制下游CrkL、Stat5等信号分子的激活，发挥延长G0/G1期→S期的转变，抑制细胞非黏附性生长，增强凋亡的敏感性等功能。有报道显示，PTPRO还具有增强肿瘤对药物敏感度的作用。而当PTPRO基因由于表观遗传学发生改变，如基因启动子CpG岛区的甲基化时，PTPRO蛋白常常低表达，使得底物介导的下游信号通路过度活化，这种机制在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用。此外，信号途径还能负向调节PTPRO的功能从而促进肿瘤的发生。BCL-6也能通过抑制PTPROt蛋白，提高SYK激酶的磷酸化水平，增强BCR信号途径，增强肿瘤的增殖。AP-1元件和TCL1蛋白也可以通过抑制PTPROt编码基因促进肿瘤的生成。
3.PTPRO与消化系统肿瘤
消化系统肿瘤是人类最常见的肿瘤之一。全球每年有多万新发病例。据最新数据统计，我国每年有多万新发病例。随着生活方式、饮食习惯、人口结构的改变，消化系统肿瘤的发生率和病死率呈上升趋势。研究表明，PTPRO与消化系统肿瘤的发生、发展有密切的关系。研究PTPRO在肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤中的作用，对提高早期诊断和个体化治疗均有重要的意义。
3.1PTPRO与食管癌
食管癌是全球第六大肿瘤致死因素。随着手术及术后处理方式的不断进步，食管癌的生存时间明显延长，但由于缺乏简易有效的早期诊断方法，病死率仍然很高。研究者希望通过分子生物学研究，寻找到提高早期诊断的肿瘤标志物。You等采用MSP、RT-PCR等技术对36例食管癌组织进行研究。发现27例（75%）PTPRO基因发生了甲基化，而在其相应的癌旁组织和正常对照组食管活检组织中未发现PTPRO基因甲基化。抽取PTPRO甲基化阳性患者的外周血，检测血液中甲基化PTPRO的含量时，发现20（74.1%）例阳性，而对照组血液样本中未检出PTPRO基因甲基化。说明外周血清中PTPRO甲基化水平与相应肿瘤组织中有较好的一致性。统计分析亦发现，中晚期原发性食管癌（T3/T4）组织及其相应外周血液样本，PTPRO基因甲基化的检出率显著高于早期食管癌（T1/T2）组织（P=0.）。而且，实验结果与患者年龄、性别、肿瘤位置、分化程度、淋巴结转移、临床分期、吸烟及饮酒无相关性（P＞0.05）。上述研究结果表明PTPRO基因甲基化可以作为临床早期诊断及疾病监控的非侵入性生物学标志物。体外实验发现，对PTPRO表达缺失的食管癌细胞株使用去甲基化剂后，PTPRO会重新表达。因此You等认为PTPRO基因甲基化广泛分布在食管癌患者的肿瘤组织和血浆中，且两种样本之间存在很好的相关性，但目前相关报道还较少，还需要更多的研究检验可行性。
3.2PTPRO与肝癌
众所周知，叶酸是一个潜在的抑癌因子，叶酸的缺乏将显著增加肿瘤的风险。Motiwala等使用FMD（folate/methyldeficientdiet）建立小鼠癌前结节（precancerousnodules，PNN）和肝细胞肝癌（hepatocellularcarcinoma，HCC）模型，使用RLGS-M（Restrictionlandmarkgenomescanninganalysiswithmethylation-sensitiveenzymeNotI）分析发现，PNN和HCC组织中的PTPRO基因部分或全部发生甲基化，且1号外显子CpG区可能是甲基化的起始位点，再向启动子和其他区域蔓延。而甲基转移酶抑制剂5-氮杂-2-脱氧胞苷处理后，PTPRO表达量恢复正常。说明甲基化不仅发生在肝癌形成的早期，而且是导致PTPRO蛋白低表达的重要原因。随后Hsu等证实PTPRO的下调与外显子CpG岛发生高度甲基化密切有关。实验还发现PTPRO的一种新底物VCP（Valosincontainingprotein）。PTPRO通过使VCPY去磷酸化，抑制肝癌细胞的增殖，并增强其对抗肿瘤药物多柔比星的敏感度。Hou等对例肝细胞肝癌组织样本研究发现，PTPRO的表达存在性别差异。数据分析表明，PTPRO与ERα呈正相关（P＜0.）。接下来研究者分别进行了细胞实验和体外成瘤实验证实，PTPRO是一种重要的抑癌因子，ERα能够增加PTPRO基因的表达，且基因敲出（PTPRO－/－）后小鼠明显更易成瘤。说明PTPTO基因的缺乏蛋白会促进肝癌的生成。进一步研究发现，PTPRO通过c-Scr的介导，使STAT3上JAK2结合位点（Y）和PI3K结合位点（Y）去磷酸化，参与STAT3信号转导通路的负向调节，发挥抑制肿瘤增殖的作用。Xu等在肝癌组织中，发现了一个有趣的PTPRO/TLR4/NF-κB信号反馈环。当用脂多糖（LPS）刺激肝癌细胞株SNU和HuH7时，会增强TLR4信号通路，IκBα和NF-κB磷酸化水平也随之升高，后者作用于PTPRO基因启动子上，促进PTPRO基因表达。而缺乏NF-κB与启动子位点时，脂多糖不能引起PTPRO表达水平的上调。研究还发现，肝癌细胞可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，在肿瘤微环境中参与免疫耐受、免疫逃逸的生物学行为。但该研究没有对TLR4/NF-κB信号通路进行体内和体外动物实验，其机制有待进一步阐述。
3.3PTPRO与结直肠癌
结肠癌是人类常见的恶性肿瘤之一，据最新统计数据显示：我国结肠癌的发病率和病死率分别位居第3位和第5位。分子生物学研究的深入给诊断治疗带来新思路。Mori等采用cDNA微阵列分析，甲基化RT-PCR（rtQMSP），逆转录RT-PCR（rtQRT-PCR）等技术，发现PTPRO基因在结肠癌中发生频繁的甲基化。Asbagh等研究发现PTPRO通过SRC介导的EGFR信号通路，能够增强肿瘤对抗EGFR药物的敏感性。通过免疫组化、qRTPCR等技术检测发现，PTPRO通过与ScrY结合，抑制Scr介导的EGFR信号通路，不仅可以下调EGFR下游的EGF/MAPK信号途径，还可以影响结肠癌细胞对EGFR抑制剂的敏感度。如西妥昔单抗和吉非替尼，因为这类药物抑制主要作用是EGFRY的磷酸化作用，而PTPRO蛋白不仅可以抑制该位点，还可以作用于其下游信号途径，发挥显著的抑癌作用。
3.4PTPRO与其他消化系统肿瘤
虽然目前未见PTPRO与其他消化系统肿瘤的报道，但R3其他亚型酪氨酸磷酸酶已有相关报道，如Matozaki等发现SAP-1是胃癌相关性基因，Trapasso等发现DEP-1水平的升高有助于胰腺癌的基因治疗。Dai等认为DEP-1能够拮抗酪氨酸激酶P38介导的c-met磷酸化从而抑制肝胆管癌的发生。由于R3亚型蛋白结构高度相似，因此，PTPRO可能在其他消化系统肿瘤中也发挥着一定作用，有待进一步研究。
4.总结
研究表明，PRPRO是一个抑癌因子，通过蛋白去磷酸作用，参与多种信号途径的调节，并在多种消化系统肿瘤中异常表达。但目前关于PTPRO在消化系统中作用的研究报道仍尚少，有待进一步探索其作用机制。PTPRO的应用前景，可以是甲基化PTPRO基因作为早期诊断和预后判断的生物学指标，也可以根据信号通路，研发抑制肿瘤的增殖和迁移，促进凋亡的相关药物。然而，肿瘤的发生、发展机制非常复杂，常常含有多种诱导因素，多条信号通路共同参与。因此，PTPRO能否作为判断消化系统肿瘤的分子标志物，尚需未来更多的研究来证实。
参考文献（略）
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