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1、1凝血酶与肿瘤转移作者：孟宇宏,虞积耀, 陆应麟【摘要 】 凝血酶是一种多功能丝氨酸蛋白酶，在体内一系列生理和病理过程中起重要作用。它不但参与止血和凝血、炎症、免疫反应、组织修复和创伤愈合，而且可激活正常细胞的致瘤潜能和导致恶性细胞的转移表型。凝血酶是肿瘤细胞的促有丝分裂剂，能够增强肿瘤细胞对细胞因子的增殖反应，增强肿瘤细胞对血小板的黏附及体外细胞基质的侵袭，促进肿瘤血管形成和肿瘤微环境的组织重建。凝血酶受体家族 PARs 介导凝血酶的细胞生物学效应。凝血酶对肿瘤细胞生长具有双向调控作用，低浓度者促进生长，高浓度者抑制生长，甚至导致肿瘤细胞凋亡。本文就凝血酶的生物学功能、凝血酶与肿瘤及凝血酶受
2、体等进行综述。 【关键词】 凝血酶肿瘤；肿瘤转移Thrombin and Tumor Metastasis ReviewAbstract Thrombin is a multifunctional serine protease that plays a key role in a variety of physiological and pathological 2conditions. In addition to the role in hemostasis and coagulation, thrombin has other numerous biological activitie
3、s affecting inflammation, immune responses, tissue repair and wound healing. Apart from its physiological role thrombin activates the oncogenic potential of both normal and malignant cells and leads a metastatic phenotype. It is a potent mitogen for many tumor cells. It potentiates the proliferative
4、 response of tumor cells to some growth factors, increases the adhesive properties to the platelets and invasion processes of tumor cells to the extracellular matrix, enhances the metastatic capacity of tumor cells，activates angiogenesis and remodels the microenvironment of the tumor. The cellular b
5、iological effects of thrombin are mediated at least in part by a new subfamily of Gproteincoupled receptors designated proteinaseactivited receptors（PARs）. Thrombin has a bilateral effect on tumor cells:enhanced growth at low concentration, impaired growth/apoptosis at higher concentration. In this
6、papers, the biological function of thrombin, thrombin and tumors, and thrombin receptors etc were reviewed.3Key words thrombin； tumor ；metastasis侵袭和转移是恶性肿瘤的基本生物学特征，也是肿瘤患者死亡的主要原因。肿瘤的侵袭和转移是肿瘤细胞、宿主细胞和组织微环境之间一系列复杂、多步骤、多因素、多功能的相互作用的序贯连续过程。此过程涉及到多种成分（肿瘤细胞、宿主细胞、细胞外基质） 、多种细胞功能（黏附作用、降解作用、运动作用）及多种基因（转移抑制基因、黏附
7、分子及其受体、细胞外基质降解酶、运动因子、趋化因子等） 。细胞外基质的重塑是肿瘤局部侵袭的必需环节，细胞外基质成分的降解是完成转移的关键步骤之一。在肿瘤侵袭和转移过程中，各种蛋白酶与其表面特异性受体组成的细胞外蛋白分解系统被周密的调节以适应细胞功能和降解选择性的基质屏障。众所周知，血栓形成是恶性肿瘤常见的并发症，而血栓形成与癌症播散之间的因果关系最近越来越多地为人们所重视。研究表明，恶性肿瘤细胞具有促凝血活性，而这种促凝血活性又与其转移潜能密切相关。凝血酶（thrombin）是一种凝血系统重要的酶，除了其生理作用外，在导致正常细胞的致瘤潜能和恶性细胞转移表型方面起重要作用1 。凝血酶4人类凝血
8、酶原 cDNA 由 26 929 bp 组成。凝血酶原基因位于 11号染色体，由 14 个外显子和 13 个中间（intervening）序列组成。凝血酶在肝脏合成，在其分泌之前要经历一系列后转化。39 kD 的凝血酶由两条链构成，4 个二硫键使两条链交叉相连。这 4 个二硫键组成 1 个狭窄的凹陷，内含由 His57,Asp102,Ser205 组成的接触反应三联体。这个疏水性的部位是凝血酶的敏感部位，对非极性氨基酸精氨酸亲和， Leu Asp Pro Arg/Ser 代表其裂解部位，凝血酶对其底物和受体的高度特异性是由此独特的阴离子结合部位决定的2 。中国实验血液学杂志 J Exp Hem
9、atol 2007; 15(3)凝血酶与肿瘤转移凝血酶是一种生长调节蛋白，其更重要的一些生物学特性则依赖于其丝氨酸蛋白酶的功能。它能使纤维蛋白原转变为纤维蛋白，激活血小板的黏附、聚集和分泌，促进一些细胞的趋化和黏附，引起原始内皮细胞、血管平滑肌细胞和纤维母细胞的促有丝裂反应。在肿瘤细胞的作用方面，凝血酶能促进肿瘤细胞的有丝分裂和对一些细胞因子的增殖反应，还能增强肿瘤细胞对血小板的黏附及细胞外基质的侵袭，并引发体内的转移。凝血酶的合成、降解和活性调节凝血酶的蛋白分解活性在严密的调节控制下完成，其蛋白分解活性由凝血酶前体复合物（凝血酶原、Fxa、Fva 、血小板因子53、Ca2+ ）介导。有活性的
10、凝血酶使纤维蛋白原变为纤维蛋白后，就很快与其抑制剂结合。凝血酶的抑制剂包括抗凝血酶、2 巨球蛋白、肝素辅因子、蛋白酶连接蛋白 1 和 1 抗胰蛋白酶，其中最重要的失活模型是通过与抗胰蛋白酶结合实现的，二者的结合物被运送至肝脏，在 Kupffer 细胞内降解。血液循环以外的凝血酶抑制剂包括凝血调节因子和 S 蛋白。凝血酶的一般生物学功能凝血酶在血液凝固、炎症、创伤修复和组织重塑、胚胎发生、血管形成、动脉硬化的发生发展等生理及病理过程中都发挥着重要作用3 。在血液凝固方面，凝血酶促进血小板聚集，并在血液凝固级联反应的最后阶段转化纤维蛋白原为纤维蛋白。在炎症反应和创伤愈合过程中，凝血酶趋化并促进单核
11、细胞、巨噬细胞、嗜中性白细胞到达损伤部位，同时促使上述细胞分泌细胞因子和化学因子（血小板释放血栓素 A2、血小板因子 4、PDGF 和 TGF 等炎症介质） ，增强 NK 细胞的细胞溶解能力。凝血酶对血管内皮细胞的作用主要是激活内皮细胞释放前列环素、 内皮素 1 和 NO，并通过激活NFB 而引起内皮细胞表达黏附分子 ICAM(CD45)和VCAM(CD106)4 ，增强血管的通透性，促进白细胞的游出。更重要的是凝血酶做为一种促有丝分裂剂可促进平滑肌细胞、纤维母细胞、内皮细胞、单核细胞的增殖。以上过程都是炎症和创伤修复6过程中必不可少的条件。另外，凝血酶还在调节神经起源细胞的生长和分化以及骨的
12、形成方面起作用5 。凝血酶与肿瘤大多数实体肿瘤的患者都伴有不同程度血液凝固激活而表现为所谓的“高凝状态”或称为“低级别的 DIC”。癌症患者体内凝血系统被激活预示凝血酶在肿瘤生物学方面发挥重要作用，凝血酶与癌的生物学行为之间关系也越来越多地引起人们的关注。肿瘤/宿主产生的内源性凝血酶在肿瘤细胞的种植、播散和自发性转移过程中发挥作用6 。在肿瘤细胞周围聚集的凝血酶可直接激活肿瘤细胞，增强肿瘤细胞对血小板、内皮细胞、内皮下基质（纤维连接蛋白、vW因子）的黏附；促进肿瘤细胞生长，增强肿瘤细胞的致瘤性，促进肿瘤细胞的迁徙与转移。同时促进肿瘤血管形成和肿瘤微环境中的组织重建。凝血酶介导肿瘤细胞诱发的血小
13、板聚集，增强肿瘤细胞对内皮细胞及细胞外基质的黏附。用凝血酶处理过的肿瘤细胞对血小板及黏附配体(纤维连接蛋白和 vWF)因子的黏附性更强。凝血酶还可通过诱发和增强肿瘤细胞对内皮细胞及内皮下基质成分的黏附而使其转移潜能增强7，8 。用抗 b3 整合蛋白抗体预处理肿瘤细胞可使凝血酶的黏附效应减弱或消失，说明凝血酶促进肿瘤细胞对内7皮细胞和细胞外基质的黏附性是通过增加肿瘤细胞表面 b3 整合蛋白的表达而介导的。凝血酶的黏附效应可被外源性硝基 凝血酶模拟，而不能被凝血酶原或活性部位抑制凝血酶原的同类物模拟9 。凝血酶影响肿瘤细胞的生长行为，增强肿瘤细胞的致瘤性并引发转移表型。凝血酶对许多肿瘤生长都有双向
14、作用。凝血酶对肿瘤细胞生长的双向效应有量和时间的依赖性。一方面，低浓度（低于 0.5 U/ml）凝血酶在增加肿瘤转移潜能的同时还能促进肿瘤细胞的生长，凝血酶可促进肿瘤细胞生长，凝血酶处理的肿瘤细胞至少具有 2 倍以上在肺的转移灶形成能力，应用水蛭素（凝血酶抑制剂）能够成功的抑制黑色素瘤的实验性肺转移10，11 。凝血酶抑制剂阿加曲班（argatroban）不但能够抑制体外黑色素瘤细胞的迁移，而且还能有效的减少黑色素瘤细胞在动物体内骨转移的数量12 。由于许多肿瘤局部蛋白酶和组织因子的表达导致凝血酶激活而使宿主体内产生过多的纤维蛋白，这些纤维蛋白是肿瘤细胞的重要生长因子，储积的纤维蛋白能够促进肿
15、瘤生长、血管形成和远处转移；凝血酶本身也是肿瘤细胞的促有丝分裂剂，它通过增强肿瘤细胞对上皮生长因子（EGF） 、胰岛素（ insulin） 、运铁蛋白（ transferrin）等的增殖反应而增强癌细胞的转移表型13 。用凝血酶处理过的肿瘤细胞注入小鼠的尾静脉后，可使其实验性肺转移增加 10156倍。另一方面，高浓度（至少 0.5 U/ml）的凝血酶可抑制肿瘤细胞8生长，甚至导致肿瘤细胞凋亡。肿瘤细胞暴露于凝血酶时间大于 16小时可降低其侵袭力，大于 24 小时则引起细胞凋亡 。凝血酶导致凋亡的机制可能是由于它含有 RGD 肽( 精氨酸、甘氨酸和天门冬氨酸组成的三肽，一种细胞外基质蛋白分解产物
16、)。近来证实后者可进入细胞内通过与 caspases 的 RGD 基序(motif) 相互作用而激活caspases14 。凝血酶引发的人类肿瘤细胞凋亡信号通路涉及caspases、PKC、PI3K 、非特异性酪氨酸激酶和完整的细胞骨架。凝血酶引起神经元凋亡的浓度比肿瘤者要高 80-200 倍，正常人周围血单核细胞也相对抵抗凝血酶的促凋亡效应。这种正常细胞对凝血酶引起细胞凋亡的相对抵抗性，提示凝血酶或其模拟肽可能是潜在性的抗癌制剂，将来可能会产生新的以凝血酶为基础的临床抗癌疗法15 ，这有待今后深入研究。凝血酶在肿瘤血管生成方面也具有作用。血管形成是肿瘤生长和转移所必需的条件，而凝血酶是血管形成的有效促进剂。用凝血酶孵育人类纤维母细胞、前列腺肿瘤细胞和巨核细胞，可使其 VEGF mRNA 表达增强； VEGF mRNA 表达增强并非继发于转录增强，而是继发于 mRNA 的稳定性增加。凝血酶还能诱导人类脐静脉内皮细
