胰岛素样生长因子结合蛋白7在相关皮肤病中的研究新进展
曹经江 审校,李明静△ 综述【期刊名称】重庆医学【年(卷),期】2016(045)031【总页数】4
【关键词】[关键词] 胰岛素样生长因子结合蛋白7；黑色素瘤；银屑病；纤维瘤；发病机制·综 述·
胰岛素样生长因子结合蛋白7(IGFBP7)是20世纪90年代研究发现的一种胰岛素样生长因子结合蛋白，它是胰岛素样生长因子结合蛋白超家族16种结合蛋白中的1种，除了能与胰岛素样生长因子结合发挥作用外，因其对胰岛素有较高的亲和性，故在人体内还具有调节胰岛素的分布及新陈代谢等作用，同时，它还能与胰岛素受体结合，它是一种功能性的胰岛素结合蛋白[1-2]。近年来发现，IGFBP7能作为一种分泌蛋白，通过自分泌或者旁分泌的方式诱导细胞的衰老和凋亡[3]。之前的研究也发现IGFBP7下调显著提高了HaCaT细胞的增殖能力，其与细胞的凋亡水平明显降低有关，而重组IGFBP7可以逆转上述效应，再次验证了上述结论[4]。本文就IGFBP7在皮肤病领域的研究新进展作一简要综述。
1 恶性黑色素瘤(MM)
MM是一种高度恶性肿瘤，其在相关皮肤癌的病死率中占75%[5]。由于MM抵抗化疗和放疗的特点，其晚期患者的5年存活率仅有10%～20%[6]。因此，发现新的MM的有效治疗方案成为临床上的迫切需求。
研究发现，在人类肿瘤中，尤其是在MM中可见50%～70%BRAF的突变，而在良性的黑色素痣中却很少能发现BRAF的突变[7-8]。Wajapeyee等[3]对全基因组进行了RNA干扰筛选，选出所需要的BRAF活化的17个基因(BRAFV600E)，意外发现IGFBP7在BRAFV600E介导的衰老和凋亡中具有核心地位，其通过自分泌或者旁分泌途径抑制BRAF-MEK-ERK信号，从而诱导细胞的衰老和凋亡。故在BRAFV600E阳性的MM中BRAF-MEK-ERK通路过度激活，且IGFBP7表达缺失，无法抑制BRAF-MEK-ERK通路信号，导致细胞增殖失控发展为恶性肿瘤[9]。
Chen等[10]构建pEGFC1-IGFBP7质粒转染至B16-F10细胞中，发现体外质粒转染的细胞内IGFBP7-mRNA的表达水平以剂量依赖的方式增长了1～6倍，同时pE-IGFBP7转染细胞被明显抑制增殖，且这种抑制增殖的表现在转染后的48 h达到顶峰，而对照组与非转染组在增殖方面的表现并无明显不同，由此可以表明pE-IGFBP7转染组所拥有的抑制增殖的能力是通过增加IGFBP7的合成与分泌所得到的。这似乎也能推导出长期诱导IGFBP7的表达能建立一个理想的体外治疗MM的方案。
为了验证体内治疗是否同样有效，Chen等[10]等对B16-F10黑色素瘤同种移植物进行瘤内注射pE-IGFBP7质粒，从注射后第5天开始到小鼠死亡的当天，对照组的肿瘤体积是最开始体积的8.0倍，而注射组仅仅是原始体积的2.8倍，通过免疫印迹法测定IGFBP7的表达发现，注射组要显著高于对照组。由此可见，IGFBP7在体内和体外均能抑制B16-F10MM细胞生长并可有效促该细胞凋亡。那么IGFBP7为什么会在MM中表达缺失呢？近年来有研究发现，启动子区胞嘧啶和鸟嘌呤(CpG)岛高甲基化导致抑制基因转录沉默，通常来说CpG岛是未甲基化的，但相关研究发现人类黑素瘤细胞中IGFBP7基因启动子区CpG岛存在异常甲基化，并且IGFBP7基因启动子区CpG岛甲基化状态和基因表达具有一定的相关性，当用去甲基化药物5-aza-dC处理阴性表达IGFBP7的人黑素瘤A375和M14细胞发现IGFBP7的mRNA和蛋白表达恢复，说明启动子区DNA异常甲基化是黑素瘤细胞中IGFBP7表达改变的主要调控机制[11-12]。
陈嵘祎等[13]检测了IGFBP7在鼠正常组织的表达，发现IGFBP7在正常组织均有表达，且重要脏器的表达较高，而MM中表达缺失，继而推测利用质粒在体内实现IGFBP7高表达进而诱导MM凋亡的基因治疗方法对体内重要脏器的影响较小。由此可见，IGFBP7作为诱导MM细胞衰老和凋亡的重要调控蛋白极有可能作为将来MM的基因治疗新靶点。
2 银屑病
银屑病是一种慢性皮肤病，它影响了全球人口的1%～3%[14]。近年来来认为，炎症细胞浸润是新发银屑病斑块的初始事件，连同原本就存在的银屑病皮损表明银屑病是一种自身免疫性疾病[15]。先前Hochberg等[16]研究表明银屑病患者IGFBP7表达下降，Nousbeck等[2]为了证实该结果，他们研究了银屑病组和对照组的病理切片，发现在正常表皮组织中，IGFBP7表达强烈，而在银屑病表皮中完全不表达或者表达微弱，同时还发现IGFBP7在银屑病患者中都存在表皮细胞调控异常，这些结论似乎都预示着IGFBP7参与了银屑病的发病。表皮角质形成细胞的异常增殖和分化作为该病的特征表现，IGFBP7在其中又充当了什么样的角色呢[2]？Nousbeck等[2]诱导分化HaCaT细胞在1.4 mmol/L的Ca2+介质的存在下，表达特定的IGFBP7 shRNA或者对照组的shRNA，他们发现IGFBP7的下调抑制了诱导表皮角质形成细胞分化的3个标志KRT10、内披蛋白和兜甲蛋白，同时还对全组基因进行表达分析，研究HaCaT细胞培养在低细胞外钙离子浓度和高细胞外钙离子浓度中，对于IGFBP7的下调所表现出的基因差异表达，这些实验的结果均表明，IGFBP7能调控钙诱导的KCs分化相关的基因表达。
Nousbeck等[17]采用分层的三维表皮细胞培养模型，该模型的角质形成细胞被特定的IGFBP7小干扰RNAs或者对照组的小干扰RNAs所转染，然后在胶原蛋白和成纤维细胞的气液表面上生长2周，让被转染的细胞去产生皮肤类似物，发现特定的IGFBP7小干扰RNA抑制IGFBP7的表达，导致该组产生的皮肤类似物低于对照组的60%，同时还发现IGFBP7的下调与皮肤类似物模型的分层异常、明显的角化过度和棘层增厚有关，而以上却是银屑病的特点。Nousbeck等[17]还发现每周在表皮注射5次重组IGFBP7的小鼠体内CD3和CD56表达相对较弱，而每周在表皮注射5次磷酸盐缓冲液的
小鼠体内CD3和CD56表达强烈，这两个免疫分子分别标记T淋巴细胞和自然杀伤细胞。所以，IGFBP7中在银屑病的发病机制中不仅仅只参与了表皮分层的异常，还参与了免疫机制的异常。
3 皮肤纤维瘤和隆突性皮肤纤维肉瘤
皮肤纤维瘤(dermatofibroma,DF)是一种常见的生长缓慢的良性皮肤肿瘤，有较硬的丘疹和结节，若有罕见的糜烂和溃疡会造成诊断的困难[18]。隆突性皮肤纤维肉瘤(dermatofibrosarcoma protuberans,DFSP)是一种恶性纤维组织细胞瘤，其诊断较为困难，因为它具有和基底细胞癌、表皮样癌、肉瘤的相似性[18-19]。免疫组织化学染色是经常被用来对DF和DFSP进行鉴别诊断的，但是常规标记物的表达往往存在重叠[20]。CD34和a因子作为最常用的免疫染色标记来鉴别DF和DFSP，但是它们可能表现出表达和诱导的异常，从而导致误诊，虽然近些年有些数据表示P75和S100A6可能成为鉴别二者有用的免疫组织化学标记，但是结果并不太令人满意，仍旧沿用着传统的CD34和a因子[21]。
Li等[22]为了研究IGFBP7在DF和DFSP中的免疫染色，并确定IGFBP7是否优于在传统上鉴别DF和DFSP所使用的抗体，他们使用抗体IGFBP7、CD34、a因子、CD10和ST-3对28例DFSP和30例DF进行免疫组织化学染色，结果发现IGFBP7在DF中表现阳性，而在DFSP中呈阴性，结合CD34，Fa和ST-3的免疫染色，能使DF和DFSP的鉴别诊断结果更加可靠。而肿瘤中IGFBP7的下调机制可能包括转录阻遏物或者遗传基因的改变，如甲基化沉默[3]，但在DFSP中，IGFBP7下调的机制仍是个谜，还需要大样本实验，以及进一步的研究来澄清IGFBP7在DFSP中不表达的原因[22]。但在二者的鉴别诊断中为医学研究人员提供了新思路。
4 非黑色素瘤皮肤癌
非黑色素瘤皮肤癌包括基底细胞癌(BCC)和鳞状细胞癌(SCC)，二者虽然都是浸润生长，但它们很少发生转移。
提高早期头颈部鳞状细胞癌的诊断，能有效提高临床疗效，所以生物标记物的识别非常重要。近些年发现，与健康人相比，尿激酶和IGFBP7在头颈部鳞状细胞癌患者的血浆中明显升高，同时也发现与癌症患者的死亡风险增加有关[23]。有假设认为，发生在IGFBP7基因的启动子调节区的遗传变异可能影响该基因的表达，从而修改癌症的易感性，于是有人为了评估IGFBP7的启动子基因多态性和头颈部鳞状细胞癌风险之间的关系进行了相关研究，结果发现携带IGFBP7-418A基因型的个体患有头颈部鳞状细胞癌的风险降低，但由于样本量的限制，具体的分子机制还需要进一步的相关研究[24]。
为了研究皮肤癌中IGFBP7的mRNA的编辑和表达相对正常皮肤是否发生了改变，Hochberg等[25]对22例BCC、15例SCC和18例正常表皮进行了IGFBP7的表达以及mRNA编辑水平的检测，发现跟正常表皮相比，IGFBP7 mRNA在BCC和SCC中过度表达，此外，IGFBP7的转录物在正常表皮高度编辑，但在BCC和SCC中显著减少。RNA编辑是一个在真核细胞中可以扩大和多样化转录物组
和蛋白质组的转录后机制[25]。mRNA中的腺苷(A)至肌酐(I)的选择脱氨基作用可以改变所编码蛋白质的氨基酸序列，对蛋白质的稳定、定位和功能往往有着关键性的影响[26]。IGFBP7的RNA编辑事件发生在非编码区，两个编辑位点被确定在IGFBP7的转录物上，分别在氨基酸78(第1个编辑点)和95(第2个编辑点)发生R→G和K→R的替换，A～I编辑是通过一类RNA腺苷脱氨酶(ADARs)而发生作用，在ADARs中最常见的即为ADARs1和ADARs2，这两种最常见的ADARs在BCC和SCC中与在正常组织中的表达没有显著的不同，表明正常水平的ADARs不能编辑在BCC和SCC中过量的IGFBP7 mRNA，而IGFBP7中不足的A～I的编辑可能会被肿瘤用来躲避细胞增殖的控制，不足的编辑会导致IGFBP7蛋白的不稳定以及产量下降，并通过反馈回路诱导自身mRNA的过度转录，产生恶性循环[25]。在体内试验中发现，A～I编辑能使IGFBP7蛋白质稳定，而在BCC中，由于缺乏A～I编辑，IGFBP7蛋白质易发生降解；而体外试验也发现，K95R变体的裂解率相比于没有编辑的IGFBP7要明显低得多。可以证实，IGFBP7是一种重要的抑癌基因，其A至I编辑可能会成为非黑色素瘤皮肤癌治疗的新途径[25-26]。
总之，IGFBP7作为一种IGFBP-rp，在相关皮肤病发病机制的研究将会越来越多，不管是作为治疗新思路或者是鉴别诊断新的生物标记，都具有相当广阔的应用前景。笔者之前的研究发现，IGFBP7沉默的细胞中转化生长因子-β1(TGF-β1) 和磷酸化MAPK水平上调，而IGFBP7过表达细胞中TGF-β1 和磷酸化MAPK水平下调[4]。这一结果提示IGFBP7在HaCaT细胞中对TGF-β1的调控可能通过MAPK通路，这为增殖性皮肤，比如银屑病、扁平苔藓等的治疗提供了新思路。至于其在相关皮肤病中还能有哪些作用、参与哪些发病机制，都需要进一步的研究探讨。参考文献：
[1]李娜,王国栋,王艺磊.IGFBP7基因的结构与功能的研究进展[J].生命科学,2012,24(10):1189-1190.[2]Nousbeck J,Sarig O,Avidan N,et al.Insulin-like growth factor-binding protein 7 regulates keratinocyte proliferation,differentiation and apoptosis[J].J Invest Dermatol,2010,130(2):378-387.
[3]Wajapeyee N,Serra RW,Zhu X,et al.Oncogenic BRAF induces senescence and apoptosis through pathways mediated by the secreted protein IGFBP7[J].Cell,2008,132(3):363-374.[4]曹经江.胰岛素样生长因子结合蛋白7通过调控TGF-β1信号通路抑制HaCaT细胞生长[D].武汉:华中科技大学,2011.
[5]Pal HC,Sharma S,Strickland LR,et al.Fisetin inhibits human melanoma cell invasion through promotion of mesenchymal to epithelial transition and by targeting MAPK and NFκB signaling pathways[J].PLoS One,2014,9(1):e86338.
[6]Chen RY,Chen HX,Jian P,et al.Intratumoral injection of pEGFC1-IGFBP7 inhibits malignant melanoma growth in C57BL/6J mice by inducing apoptosis and down-
regulating VEGF expression[J].Oncol Rep,2010,23(4):981-988.
[7]Davies H,Bignell GR,Cox C,et al.Mutations of the BRAF gene in human cancer[J].Nature,2002,417(6892):949-954.
[8]Sharma A,Trivedi NR,Zimmerman MA,et al.Mutant V599EB-Raf regulates growth and vascular development of malignant melanoma tumors[J].Cancer Res,2005,65(6):2412-2421.[9]陈嵘祎,樊翌明,涂亚庭,等.pEGFC1-IGFBP7诱导恶性黑素瘤SK-MEL-28细胞的凋亡[J].中国肿瘤生物治疗杂志,2010,17(1)：36-39.
[10]Chen RY,Chen HX,Jian P,et al.Intratumoral injection of pEGFC1-IGFBP7 inhibits malignant melanoma growth in C57BL/6J mice by inducing apoptosis and down-regulating VEGF expression[J].Oncol Rep,2010,23(4):981-988.
[11]Esteller M.Epigenetics in cancer[J].N Enql J Med,2008,358(11):1148-1159.
[12]薛燕宁.皮肤黑素瘤细胞IGFBP7基因启动子区CpG岛异常甲基化的研究[D].北京:协和医学院，2010.
[13]陈嵘祎，陈蕾，林映萍，等.正常C 57BL/6J小 鼠器官组织中胰岛素样生长因子结合蛋白7 的表达[J].广东医学院学报，2011,29(3)：241-244.
[14]Wu W,Debbaneh M,Moslehi H,et al.Tonsillectomy as a treatment for psoriasis:a review[J].J Dermatolog Treat,2014,25(6):482-486.
[15]Lysvand H,Hagen L,Klubicka L,et al.Psoriasis pathogenesis - Pso p27 is generated from SCCA1 with chymase[J].Biochim Biophys Acta,2014,1842(5):734-738.
[16]Hochberg M,Zeligson S,Amariglio N,et al.Genomic-scale analysis of psoriatic skin reveals differentially expressed insulin-like growth factor-binding protein-7 after phototherapy[J].Br J Dermatol,2007,156(2):289-300.
[17]Nousbeck J,Ishida-Yamamoto A,Bidder M,et al.IGFBP7 as a potential therapeutic target in Psoriasis[J].J Invest Dermatol,2011,131(8):1767-1770.
[18]Karlidag T,Keles E,Orhan I,et al.Giant ulcerative dermatofibroma[J].Case Rep Otolaryngol,2013(2013):254787.
[19]Park HJ,Nguyen JV,Miller CJ,et al.Follicular induction overlying a dermatofibrosarcoma protuberans[J].Am J Dermatopathol,2014,36(2):186-188.
[20]Kazlouskaya V,Malhotra S,Kabigting FD,et al.CD99 expression in dermatofibrosarcoma protuberans and dermatofibroma[J].Am J dermatopathol,2014,36(5):392-396.
[21]West KL,Cardona DM,Su Z,et al.Immunohistochemical markers in fibrohistiocytic lesions:Factor a,CD34,S-100 and p75[J].Am J Dermatopathol,2014,36(5):414-419.[22]Li J,Yu Y,Yang Y,et al.IGFBP7,a novel immunohistochemical marker in differentiating dermatofibroma from dermatofibrosarcoma protuberans[J].J Eur Acad Dermatol Venereol,2012,26(3):382-385.
[23]Sepiashvili L,Hui A,Ignatchenko V,et al.Potentially novel candidate biomarkers for head and neck squamous cell carcinoma identified using an integratedcell line-based discovery strategy[J].Mol Cell Proteomics,2012,11(11):1404-1415.
[24]Huang YJ,Niu JG,Liu ZS,et al.The functional IGFBP promoter 418G>A polymorphism and risk of head and neck cancer[J].Mutat Res,2010,702(1):32-39.
[25]Hochberg M,Gilead L,Markel G,et al.Insulin-like growth factor-binding protein-7 (IGFBP7) transcript:A-to-I editing events in normal and cancerous human keratinocytes[J].Arch Dermatol Res,2013,305(6):519-528.
[26]Godfried SC,Hesler S,Maas S,et al.IGFBP7′s susceptibility to proteolysis is altered by A-to-I RNA editing of its transcript[J].FEBS Lett,2012,586(16):2313-2317.doi：10.3969/j.issn.1671-8348.2016.31.044
基金项目：三峡大学人才基金资助项目(KJ2011B081)；湖北省宜昌市社会发展基金资助项目(宜科发[2013]23号A13301-41)。
胰岛素样生长因子结合蛋白7在相关皮肤病中的研究新进展
