1、金属硫蛋白与肿瘤相关性的研究进展【关键词】 金属硫蛋白；肿瘤；研究金属硫蛋白（metallothionein，MT）是一类低分子量富含半胱氨酸的内源性小分子蛋白，1957 年首次由哈佛大学的 Margoshe 和 Vallee 从马的肾脏中分离出来，它广泛存在于生物界，目前对 MT 的研究已涉及农业、医药、生物化学、分子生物学、环境科学、卫生毒理学、食品科学、营养学、保健科学和方法学等诸多领域，其特殊的理化性质与结构及独特的生物学功能在疾病的发生、发展、诊断及发病机制探讨中显示了重要作用。目前对于 MT 在肿瘤的发生、发展及预后治疗中的作用，愈来愈受到各国学者的关注.1 MT 的基本特性及生物
2、学功能 MT 是一类广泛存在于生物中的低分子量，富含半胱氨酸，能被金属诱导的金属结合蛋白，不同种属生物的基因在染色体上的定位也不同，人类 MT 基因定位于 16 号染色体，由 3 个外显子和 2 个内含子组成，MT的结构在进化过程中高度保守，哺乳动物 MT 为 6162 个氨基酸残基组成的多肽，相对分子量为 61037103 不含芳香氨基酸及组氨酸，富含半胱氨酸（Cys） 。MT 家族包括 4 个异构体：MT-、MT-、MT-和 MT-。MT-至少包括 6 个亚型，它主要存在于哺乳动物和一些无脊椎动物（如龙虾、牡蛎等） ， MT-存在于哺乳动物、原生生物、一些无脊椎动物（如海胆）、蓝藻目、酵母
3、和一些植物中，其中 MT-和 MT-是 MT 最主要的异构形式，在哺乳动物的各器官中均有表达，以肝、肾、胰腺、小肠中的含量最为丰富。MT-又称生长抑制因子，是一种脑特异性金属硫蛋白，主要分布于中枢神经系统，是唯一与生长有关的 MT，而且其表达不受金属调节。MT-只存在于口腔黏膜、食管、胃上部的复层鳞状上皮细胞中，它在这些细胞的分化中起着重要的调控作用1，在细胞内 MT 为胞浆蛋白，主要存在于胞浆，也可在溶酶体中积聚，有时也进入胞核，MT 在细胞中定位的改变与细胞的不同发育时期有关。实验中观察到 MT 在 G1 晚期/S 早期定位于胞核，在 M 期末重新定位到胞浆，MT 的这种转位有赖于丝裂素蛋
4、白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）和磷脂酰肌醇-3 激酶（phosphatiolyl inositol kinase 3，PI3K）的活性2。MT 的生物学效应迄今尚未完全阐明，比较明确的是清除体内自由基，防止机体衰老3，参与体内微量元素代谢合解除重金属的毒性增强机体各种不良状态的适应能力调控机体生长发育和细胞代谢。2 MT 与肿瘤的关系在哺乳动物中 MT 的合成主要在肝脏，其次在骨髓和胸腺，在组织再生和发育过程中 MT 合成增加，而且其合成具有可诱导性，许多内源性和外源性因素（如重金属、激素、细胞因子、肿瘤因子、氧化剂、应激等）均可迅速诱导
5、 MT 合成，其诱导均发生在转录水平4，MT 在多种肿瘤组织有表达，与肿瘤的临床病理特征有关系，现分述如下：2.1 MT 在肿瘤组织中的表达情况肿瘤组织中 MT 的过度表达在近几年中开始被人们广泛关注，人们已经在食管鳞状细胞癌5，6、脑胶质瘤7、大肠癌8,9、乳腺癌10，11、喉癌12、子宫内膜癌13等多种癌症中发现 MT 呈高水平。孙雪飞等5检测 MT 在食管鳞癌中的阳性表达率为 70.6%，明显高于正常食管黏膜上皮。许海雄等7运用免疫组化方法发现 MT 在正常脑组织中没有阳性表达，而在脑胶质瘤中有较高的表达。另有学者8，9在大肠癌组织中也检测到 MT 在癌组织中的表达远远高于正常肠黏膜组织
6、。国外学者 Pastuszewski12等发现 MT 在喉癌组的表达于对照组比较P0.001，在恶性程度较低的肿瘤中明显增高，但与预后无明显关系。Mccluggage14等发现 MT 在卵巢恶性肿瘤中阳性表达率高于良性瘤样增生组织。以上情况表明 MT 在肿瘤组织中存在过表达现象，但是并非所有肿瘤组织中 MT 含量均增加，如学者张树辉等15发现肝肿瘤中 MT 阳性表达下调。研究表明在绝大多数肿瘤组织中均有 MT 含量的变化，说明 MT参与了肿瘤的发生过程。目前认为 MT 在肿瘤中高表达主要是由于肿瘤细胞内转录调节失控所致。很多实验表明 MT 通过对锌的调节作用，对肿瘤细胞的增殖产生影响，锌的总浓
7、度决定了细胞增殖的速度。研究发现，肿瘤细胞内的锌是室性分布，细胞核内存在大量的锌，能够调节 RNA 和 DNA 的合成，参与体内 DNA 结合蛋白的合成过程以及多种 DNA 和 RNA 聚合的激活过程。因此，MT 的过度表达可以影响 DNA 的复制、基因的转录和蛋白质的合成。也有人认为，MT 优先表达是由组织中的金属浓度和组织细胞所处生长阶段决定的，其作用就是促进细胞的增殖。MT 对肿瘤细胞凋亡的抑制作用，可能是促进肿瘤发展的又一个重要机制， MT 通过清除自由基，抑制自由基作用于 DNA 链所诱导的凋亡，另外 MT 也通过与锌的相互作用发挥对细胞凋亡的抑制作用，因不同的物理化学因素和免疫刺激
8、都可以增强锌对细胞凋亡的抑制作用。MT 可以通过两个潜在的机制加速肿瘤细胞生长，一是作为“Zn 池”向各种不同转录因子提供 Zn 源，二是 MT 具有清除自由基的功能可使肿瘤细胞免受辐射及化疗药物的作用。2.2 MT 与肿瘤临床病理特征的关系在绝大多数肿瘤中，MT 的表达与肿瘤分化程度呈负相关5，7，12，病理分化程度越高 MT 的阳性表达率越低，这可能随着肿瘤分级的增高，使锌贮藏库逐渐恶化，随后 MT 表达减少，但在人脑胶质瘤和膀胱癌中 MT高表达与高分化有关，可能由于在不同的肿瘤中存在不同的 MT 异构体，对肿瘤的生物学行为的影响也不同，其确切的机制尚待进一步阐明。文献报道5，9，11MT
9、 与淋巴结转移、临床分期、浸润深度有关系，故检测肿瘤组织中 MT 的表达，对提示患者预后有重要意义。2.3 MT 与肿瘤耐药的关系近年来研究表明，MT 可以减少肿瘤药物（依托泊苷）诱导的肺和肝细胞的细胞凋亡，而且通过预先给予 Zn 和 Ca 诱导出高水平的 MT 增强抑制凋亡的作用16，MT 可以保护肿瘤的血管周围细胞，限制化疗药物向血管周围扩散，降低化疗药物的疗效。铂类化疗药物顺式和反式结构都可以和 MT 分子结合，同时置换出其它金属离子。有研究发现肿瘤化疗中耐药性问题与细胞内 MT 表达增高有关，在乳腺癌的研究中发现 MT 的金属解毒、清除自由基等作用会对抑制肿瘤细胞生长的药物如他莫昔芬产
10、生耐药性17，顺铂作为广泛用于临床化疗恶性肿瘤的药物，细胞耐药性将减弱其临床治疗效果，将 C3H 小鼠接种 MBT-2 鼠膀胱癌细胞，然后单独注射顺铂的 C3H 荷瘤小鼠其 MT 含量增加了 2 倍，并产生了明显的顺铂耐药性。通过越来越多的实验证明，MT 与肿瘤细胞的耐药性问题密切相关。3 结束语MT 在肿瘤的发生、发展中具有重要的作用，检测 MT 不仅可以提示肿瘤细胞的增殖活性，还可以提供预后的相关信息，同时还可作为肿瘤化疗耐药的标志物，但关于 MT 在致癌过程中发挥着怎样的作用及具体的机制，还有待于进一步研究。另外，MT 各亚型在肿瘤发生、发展中的作用尚未阐明，如何利用 MT 的功能特点逆
11、转金属性化疗药物的耐药性及降低化疗药物的毒副作用，都未被明确证实。MT 具有广阔的临床研究前景，为肿瘤的早期发现及肿瘤的预后治疗提供新思路、新方法。【参考文献】1 Ravindra N，Dinender K，Timao L，et al.Metallothioneins，oxidative stress and the cardiovascular systemJ.Toxicology，2000，155：17-262 Apostolova MD，Cherion MG.Transient nuclear translocation of metallothionein during myoblas
12、t proliferation and differentiationJ.Toxicol Sci，1999，48：293-2993 Zangger K，Oz G，Haslinger E，et al.Nitric oxide selectively releases metals from the aminoterminal domain of metallothioneins：potential role at in flammatory sitesJ.Faseb J，2001，15(7)：1303-13054 Mckenna IM，Bare RM，Waalres MP.Metallothio
13、nein gene expression in testicular interstitial cells and liver of rats treated with cadmiumJ.Taxicology，1996，107(2)：121-1305 孙雪飞，杜贾军，孟龙，等.金属硫蛋白在食管鳞癌中的表达及其与增殖凋亡的关系J.山东大学学报（医学版） ，2006，44（4）：384-3886 田子强，王小玲，吴伟，等.金属硫蛋白 3 在食管癌组织中的表达及其与金属硫蛋白 1 和 2 表达的关系J.癌症，2008，27（2）：160-1647 许海雄，沈金辉，罗友章，等.金属硫蛋白在人脑胶质瘤中
14、的表达及生物学意义J.中山大学学报（医学科学版） ，2004，25（3）：39-418 安萍，于波，李世拥，等.组织蛋白酶 B 与金属硫蛋白在结直肠癌中的表达及其临床意义J.解放军医学杂志，2008，33（5）：498-4999 白金君，薄爱华.金属硫蛋白在消化管腺癌中表达的临床意义，河北北方学院学报(医学版)J.2008，25（2）：21-2310Bo Ai-hua，Lu Guang-ping，Zhang Xiao-li，et al.Clinical Significations on the Expressions of Metallothionein in Three Types Can
15、cer of WomanJ.Chinese-German J Clin Oncol，2008，7(1)：59-6111 兰永昊，薄爱华，王晓静，等.金属硫蛋白与 P-糖蛋白在乳腺癌中表达的临床意义J.中国老年学杂志，2009，29（2）：207-208 12 Pastuszewski W，Dziegiel P，Krecicki T，et al.Prognostic significance of metallothionein，p53 protein and Ki-67.antigen expression in laryngeal cancerJ.Anticancer Res，2007，27
16、（1）：335-342 13 段杨平，濮德敏，李天，等.金属硫蛋白在子宫内膜癌中的表达及意义J.中国妇幼保健，2008，23（17）：2428-243014 Mccluggage WG，Strancl K，Abdulkadir A.Immunohistochemical localization of metallothionein in beniyn and malignant epithelial ovarian tumorsJ.Int J Gynecol Cancer，2002，12(1)：62-6515 张树辉，徐爱民.肝细胞癌中金属硫蛋白表达下调及其临床病理学意义J.世界华人消化杂志
17、，2007，15（32）：3413-341716 Shimoda R，Achanzar WE，Qu W，et al.Metallothionein is a potential negative regulator of apoptosisJ.Taxicol Sci，2003，73(2)：294-30017 Surowiak P，Paluchowski P，Dziegiel P，et al.Lack of relationship between metallothionein (MT) expression and proliferation exponents in cells of primary ductal breast cancer of G2 grade of differentiationJ.Med Sci Monit，2004，10(8)：300-305
