骨桥蛋白在免疫调节和肿瘤中的研究进展

骨桥蛋白在免疫调节和肿瘤中的研究进展

姚辉黄作良

姚辉黄作良

湖南省邵阳医学高等专科学校附属医院检验科（湖南邵阳422000）

姚辉（1978-），女，硕士研究生，副主任检验师，主要从事分子生物学及生物化学检验

关键词：骨桥蛋白(OPN),免疫调节,肿瘤;

骨桥蛋白(OPN)，是一种在多种组织和细胞广泛表达的磷酸化糖蛋白。研究中发现，OPN能够被启动的淋巴细胞和巨噬细胞所分泌，是一种可能的淋巴细胞因子，因此又称为Eta-1（早期淋巴细胞启动基因-1）。在T淋巴细胞、上皮细胞、骨细胞、巨噬细胞、内皮细胞及肿瘤细胞中均有表达；在骨组织的矿化与重建、动脉硬化、自身免疫性疾病及感染、缺血－再灌注损伤、肿瘤的发生发展等过程中发挥着重要的作用。

OPN已经被作为多种肿瘤和炎症性疾病的生物标志物。研究表明，过表达和OPN表达失调和多发性硬化症，系统性红斑狼疮，类风湿性关节炎，炎症性肠病等自身免疫疾病有着密切的联系。虽然OPN早期被认为是包含RGD结构的骨粘连基质蛋白，但是现在充足的证据证明OPN作为可溶性的细胞因子能激活多种细胞信号转导通路。

1OPN的结构及受体

1.1OPN的结构

人OPN基因具有7个外显子和6个内含子,位于染色体4q13。人OPN共有314个氨基酸,其中RGD序列是骨桥蛋白分子发挥黏附功能的结构基础，具有高度保守性，如果变异或缺失，将丧失促黏附功能。另外，骨桥蛋白还有一个有意义的结构特征是：在RGD序列附近区域(离RGD列仅有6个氨基酸残基有1个RSK位点结构)存在凝血酶裂解位点，能被凝血酶裂解成大小不同的一个氨基末端片段和一个羧基末端片段,把OPN分子分开成为两个功能区,包括GRGDS区在内的N端片段对整合素αvβ3(在恶性肿瘤中表达异常丰富)和αvβ5(广泛存在于正常组织)特异性较强；C端片段和黏附分子与CD44结合。另外在RGD片段和CD44结合位点之间含有整合素β1识别位点,整合素β1可能作为OPN的受体将其同整合素α链(α4和α9)结合，诱导细胞迁移。

1.2整合素和CD44

OPN和细胞表达的多种受体相互作用，包括αvβ1、αvβ3、αvβ5、αvβ6和α5β1一个隐藏的整合素结合位点（人SVVYGLR和鼠SLAYGLR）通过促进α4和α9(α4β7、α9β1)的表达，调节细胞黏附，运动和迁移。OPN与CD44v6和v7相互作用，刺激（人肿瘤细胞）CD44基因转录，和大量的CD44s,v6和v9在细胞表面大量表达单克隆抗体识别OPN的C端阻碍细胞和OPN结合，提升OPN和CD44结合的能力促进细胞RGD作用[8]。在肿瘤发生过程中,N端的功能区与肿瘤播散有关,C端的功能区与免疫逃逸有关。

2OPN的功能

2.1OPN和凋亡

OPN已经确认为抗凋亡因子，在许多疾病中发挥重要的作用。例如，OPN促进肿瘤的转移，归咎于OPN抑制肿瘤细胞的凋亡和促进肿瘤细胞恶性增殖的性质在H2O2损伤和caspase–3依赖的坏死中，OPN明显增加心肌纤维细胞的存活。在炎症性肠病中，OPN抑制细胞的凋亡[10]。

2.2OPN与免疫细胞分化和迁移

OPN在细胞免疫中发挥重要作用，OPN缺失会导致机体细胞免疫受损、易发生感染和迟发型变态反应。Shinohara等证明激活的T细胞OPN基因表达受转录因子T-bet调控，而T-bet转录因子又控制着CD4+T、CD8+T分别向Thl、细胞毒性T细胞(CTL)转化。O’Regan等证明OPN能够增强抗CD3单克隆抗体诱导T细胞表达CD40L和IFN-γ的能力，实现了在免疫应答早期的调控作用。OPN在体液免疫应答过程中同样发挥了调节作用，Iizuka等检测OPN转基因小鼠腹腔的B淋巴细胞数量及血浆中的免疫球蛋白滴度，并与野生型小鼠进行了比较，结果腹腔中B淋巴细胞数量及血浆中的IgM、IgG3在转基因小鼠均有显著的提高。

3OPN在固有免疫和适应性免疫

3.1OPN与固有免疫

树突状细胞(DCs)是唯一一群既联系固有免疫又和适应性免疫相关的细胞群。在固有免疫中，DC通过识别非特异性识别来清除病原体。抗OPN抗体能抑制LPS诱导DC的成熟，因此认为OPN通过自分泌和旁分泌来诱导DC成熟。OPN通过αv和CD44启动朗汉细胞/DC从皮肤向淋巴结迁移。OPN-/-小鼠接触性超敏反应发生明显减少。

3.2OPN和细胞介导的免疫

在多种免疫疾病中都证实了OPN高表达。例如结核肉芽肿，郝-伯二氏病和矽肺OPN-/-小鼠研究证实，OPN调节免疫，增强Th1免疫。主要通过两种机制调节细胞因子的产生：1）与αvβ3相互作用，诱导IL-12表达。2）与CD44相互作用抑制IL-10表达。

近期的研究表明，与静止期克罗恩病（Crohn’s）病人和抗TNF-α抗体治疗的病人相比，活动期的克罗恩病（Crohn’s）病人外周血OPN明显增高.

4OPN与自身免疫系统疾病

4.1OPN与类风湿性关节炎

许多免疫病被认为是Th1介导的免疫应答。Th1型免疫失调导致针对自身抗原的免疫应答。在骨关节病和类风湿关节炎中，OPN被确认为自身抗原Yamamoto等在胶原诱导的CIA模型中，OPN招募炎症细胞浸润病变关节。与健康人群相比，类风湿关节炎病人外周血和关节滑液中凝血酶切割的OPN明显增高。

4.2系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(SLE)是一种病因未明的、自身免疫性介导的、炎症性结缔组织病，体内产生多种自身抗体，可损伤各个系统、器官和组织。Wong等证明SLE患者血清的OPN的含量较正常对照组有显著提高，而且有肾脏损伤的SLE患者的血清OPN的含量与促炎性因子IL-18之间呈正相关。Iizuka等证明SLE患者血清的OPN的含量较正常对照组有显著提高，而且有肾脏损伤的SLE患者的血清OPN的含量与促炎性因子IL-18之间呈正相关。Iizuka等培养了OPN转基因鼠，并发现这种转基因鼠腹膜腔内的B-1细胞数量显著增多，血清IgM、IgG3抗体的滴度显著高于野生型鼠血清抗体的滴度，最重要的是转基因鼠IgM抗双链和单链DNA抗体的滴度显著提高，从而证明OPN对B-1细胞的增殖、分化以及自身抗体的产生均有显著的影响。

5OPN与肿瘤发生和转移的关系

5.1OPN与肿瘤发生

OPN在人类许多肿瘤中过表达，肿瘤细胞的发生和发展过程需要OPN的参与。体外研究发现，外源性OPN能够通过整合素受体促进肿瘤细胞的黏附和迁移，并产生抗凋亡信号，促进肿瘤细胞的生长，而体内的实验表明OPN促进了肿瘤组织的生长。

5.2OPN与肿瘤转移

OPNmRNA的表达水平与原发性肝细胞癌的分期、早期复发、转移和预后有相关性，在有浸润和无浸润的肝癌中，OPN表达水平的差异有统计学意义，OPN特异性抗体能有效地抑制肝细胞癌体外浸润。发生骨转移的前列腺癌患者其血清OPN水平明显的高于未发生转移的前列腺癌患者。

OPN使肿瘤细胞的基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9分泌量增加，加快了Ⅳ、V型胶原、纤维黏连蛋白和层黏连蛋白等细胞外基质的降解，从而促进了肿瘤的浸润和转移。在肿瘤转移过程中，OPN和MMP在肿瘤组织中的表达明显提高。OPN也可通过激活尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA)等降解细胞外基质，进一步引起肿瘤转移。整合素αvβ3的表达增加可使肿瘤细胞与更多的OPN结合，从而增强肿瘤细胞的侵袭。

6总结OPN是一种多功能的细胞因子和黏附蛋白，在多种疾病的发展过程中发挥着重要作用。OPN分子中包含着许多具有潜在生物活性的结构位点。OPN通过这些结构位点与相应的受体结合而发挥其功能。凝血酶和MMP家族分子的酶切作用以及磷酸化修饰能够促进这些位点的暴露而实现OPN活化。在免疫系统中，多种活化的免疫细胞能表达OPN来调节免疫反应。第一，它的趋化性招募细胞到炎症部位。第二，它的黏附功能促进细胞黏附和伤口愈合。第三，OPN作用于胞内信号通路介导细胞激活和细胞因子产生。第四，通过调节凋亡途径，促进细胞存活。和OPN相关的这些调节功能的机制现在还不是很清楚。OPN能够促进肿瘤组织细胞的生存、增殖和迂移，参与肿瘤组织中毛细血管床的形成，在肿瘤的发生和发展过程中发挥着重要作用。设计针对OPN及其受体的干预,是防治肿瘤转移、治疗自身免疫病的重要策略。

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