肝臟去唾液酸糖蛋白受體的發(fā)現(xiàn)及其臨床應(yīng)用研究
肝臟去唾液酸糖蛋白受體靶向基因藥物對肝臟疾病的治療研究取得了突破性進(jìn)展，下面是小編搜集整理的一篇探究肝臟去唾液酸糖蛋白受體應(yīng)用的論文范文，歡迎閱讀參考。
肝臟去唾液酸糖蛋白受體(asialoglycoproteinreceptor，ASGPR)，最初由Ashwell及其同伴發(fā)現(xiàn)，由于它能迅速清除血循環(huán)中末端為β-1，4鏈半乳糖的寡糖糖蛋白，因此而被識別和定義[1]。ASGPR主要生理功能是介導(dǎo)血液中去唾液酸糖蛋白、脂蛋白等物質(zhì)的清除，且與病毒性肝炎、肝硬化、肝癌等肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系。ASGPR的發(fā)現(xiàn)并將之用于臨床，對肝臟疾病的診斷及治療起著重要作用[2]：(1)將生物活性分子連接到半乳糖末端，使之高效到達(dá)目標(biāo)組織，進(jìn)行診斷和治療;(2)運(yùn)用細(xì)胞表面特定受體促進(jìn)對受損細(xì)胞的修復(fù);(3)監(jiān)測血清中的去唾液酸糖蛋白，用以評估肝硬化、肝炎、原發(fā)性肝癌患者的肝細(xì)胞損傷程度等。
為了提高ASGPR在臨床上的應(yīng)用價(jià)值，近來各國學(xué)者對ASGPR的研究也有了更為深刻的突破。
一、SGPR的結(jié)構(gòu)、基因與生理功能
1.結(jié)構(gòu)：ASGPR，也稱肝凝集素，是一種異源低聚物內(nèi)吞受體，數(shù)量豐富，主要位于竇狀隙一側(cè)的肝細(xì)胞膜表面。ASGPR屬于質(zhì)膜上的Ⅱ型跨膜受體，分為四個(gè)功能區(qū)：胞質(zhì)區(qū)、垮膜區(qū)、蒂區(qū)和糖識別域(carbohydraterecognitiondomain，CRD);CRD屬于C型(鈣依賴)凝集素的超家族，它能結(jié)合去唾液酸的非還原半乳糖殘基和N-乙酰半乳糖胺，增加受體配體的親和性，被認(rèn)為是ASGPR最重要的部分[3]。
2.基因：ASGPR能被傳統(tǒng)的親和層析法純化。從兔肝分離出大小分別為40kDa和48kDa的蛋白質(zhì)(比例2∶1)，而大鼠肝臟則分別為42kDa，49kDa和54kDa(比例8∶l∶1)，僅人肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞中的受體分離純化出單一蛋白，大小為46kDa。人HepG2細(xì)胞中有兩種ASGPR蛋白(H1和H2)，它們的mRNA近似等量，并以(2～5)∶l的比例被翻譯為主要和次要形式。氨基酸序列暗示H1亞基包含一段約40個(gè)氨基酸的N端胞質(zhì)區(qū)，約20個(gè)氨基酸的跨膜區(qū)，約80個(gè)氨基酸的胞外莖區(qū)以及一段約140個(gè)氨基酸的CRD[4-5]。
3.生理功能：ASGPR大量存在于肝細(xì)胞的質(zhì)膜上，并且能被快速內(nèi)化，這種特性賦予它清除血循環(huán)糖蛋白的巨大潛能，由此管理去唾液酸血清類黏蛋白(ASOR)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)。ASGPR的天然配體由多種半乳糖或半乳糖胺組成，包括脫唾液酸血清類黏蛋白、去唾液酸銅藍(lán)蛋白、去唾液酸運(yùn)鐵蛋白[5]，ASGPR通過識別半乳糖殘基或N-乙酰半乳糖胺而介導(dǎo)ASOR的清除，這一過程具有高度特異性。
ASGPR的所有亞基都參與了結(jié)合配體的功能：在H2缺乏的條件下，H1能被正常運(yùn)送至細(xì)胞表面但卻不能結(jié)合ASOR，相反，僅有H2表達(dá)的ASGPR會被迅速分解，不會到達(dá)質(zhì)膜;而H1亞基的表達(dá)是H2亞基有效轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞表面的前提[4]。
二、ASGPR參與相關(guān)肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展
ASGPR可在一定程度上反映有效肝細(xì)胞功能，在肝炎、酒精性肝病或肝癌等肝臟疾病發(fā)生時(shí)，其數(shù)量和活性均受到損害。受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用可能是毒性誘導(dǎo)肝損傷的一種新型機(jī)制，適當(dāng)?shù)腁SGPR功能和數(shù)量能針對各種毒性介導(dǎo)的肝損傷提供保護(hù)[6]。根據(jù)ASGPR數(shù)量及活性的改變，還可預(yù)測術(shù)后肝功能代償情況的準(zhǔn)確率，李勤濤等[7]就應(yīng)用ASGPR及臨床指標(biāo)建立了肝儲備功能定量評估系統(tǒng)，對ASGPR進(jìn)行了進(jìn)一步探索。
1.乙型病毒性肝炎：純化HBV粒子能與HepG2細(xì)胞結(jié)合，通過阻斷ASGPR的功能顯著抑制兩者結(jié)合。乙型肝炎病毒(HBV)preS1相關(guān)的病毒性膜結(jié)合位點(diǎn)附著于ASGPR，HBV由此通過ASGPR分子進(jìn)入到人體的肝細(xì)胞中。胞膜上的'preS1和ASGPR具有共同表達(dá)區(qū)域，它們的表達(dá)呈顯著的相關(guān)性(Pearsoncorrlection相關(guān)系數(shù)為0.776，P<0.0001)。這表明ASGPR可能是介導(dǎo)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的一個(gè)HBV結(jié)合伴侶[8]。Diao等發(fā)現(xiàn)ASGPR不僅能與HBV感染肝細(xì)胞，還能與其抗體在動物體內(nèi)形成的復(fù)合物，誘發(fā)宿主體內(nèi)的自身免疫反應(yīng)，使急性乙型肝炎向慢性轉(zhuǎn)化，加重組織學(xué)損傷[9]。外ASGPRH1亞基的CRD也是甲型肝炎病毒和馬爾堡病毒的入侵位點(diǎn)[10]。
2.慢性酒精性肝�。壕凭嚓P(guān)的肝臟損傷進(jìn)程與酒精誘導(dǎo)的ASGPR含量降低之間存在著密切關(guān)聯(lián)。在先前的研究中對離體肝細(xì)胞進(jìn)行酒精干預(yù)，大量ASGPR位點(diǎn)的內(nèi)吞過程受到損害，從配體的結(jié)合、內(nèi)化到分解，乃至受體的再循環(huán)能力都大大降低。在乙醇飼養(yǎng)的野生型大鼠肝細(xì)胞中，ASGPR的配體結(jié)合、內(nèi)吞和降解作用減少了45%～50%。慢性酒精干預(yù)減少了ASGPR特定的mRNA，使得ASGPR在數(shù)量上也大大降低。酒精飼養(yǎng)大鼠的肝細(xì)胞還增加了細(xì)胞凋亡的敏感性而促使細(xì)胞凋亡，最終發(fā)展成為脂肪肝[11-13。
3.原發(fā)性肝癌：有學(xué)者利用組織微陣列技術(shù)探查了一個(gè)相對較大的樣本含量，以檢測ASGPR在正常肝臟和不同等級肝細(xì)胞癌中的表達(dá)模式和表達(dá)量。腫瘤樣本中的總體表達(dá)模式比起毗鄰的正常組織來說具有顯著不規(guī)則性。ASGPR表達(dá)水平的免疫組化評分(H-score)顯示，高分化肝細(xì)胞肝癌(HCC)的ASGPR表達(dá)水平與毗鄰正常肝組織相似，而中等分化與低分化HCC的ASGPR表達(dá)水平會降低，與毗鄰的正常肝組織相比，差異具有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[5]。有學(xué)者[14]認(rèn)為ASGPR可能在淋巴細(xì)胞的生理調(diào)節(jié)中具有重要作用：T細(xì)胞介導(dǎo)的肝臟損傷敏感性在ASGPR缺乏大鼠體內(nèi)有所增強(qiáng)，適當(dāng)?shù)腁SGPR功能對T細(xì)胞介導(dǎo)的肝炎具有保護(hù)作用;Grewal等報(bào)道，ASGPR在血管性血友病的體內(nèi)平衡因素中占有一角，還能促進(jìn)鏈球菌肺炎敗血癥的血小板減少癥的發(fā)生[15]。
三、ASGPR顯像劑的研究進(jìn)展
ASGPR的數(shù)量和活性與肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的功能直接相關(guān)，因此，對ASGPR進(jìn)行定量分析可以對肝臟功能進(jìn)行評估，ASGPR顯像劑實(shí)現(xiàn)了這一構(gòu)想。
1.99mTc標(biāo)記的顯像劑：Chang等[16]用高放射化學(xué)純度合成和標(biāo)記99mTc-MAMA-MGa(lMonovalentgalactoside，單價(jià)半乳糖苷)和99mTc-MAMA-DGal(Divalentgalactoside，雙價(jià)半乳糖苷)，并對正常和肝纖維化大鼠的兩條路徑進(jìn)行動態(tài)microSPECT顯像和生物分布研究，顯示99mTc-MAMA-DGal對肝臟ASGPR具有更高的結(jié)合特異性，而且能迅速通過肝膽系統(tǒng)和腎臟清除系統(tǒng)排泄出體外，說明99mTc-MAMA-DGal也能被用作非侵入性評價(jià)ASGPR相關(guān)肝臟功能障礙的單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(single-photonemissioncomputedtomography，SPECT)探針。另外Sugahara等[17]首次針對急性肝炎(acutehepatitis，AH)和爆發(fā)性肝功能衰竭(fulminanthepaticfailure，F(xiàn)HF)的區(qū)域ASGPR表達(dá)進(jìn)行99mTc-半乳糖化人血白蛋白(galactosyl-humanerumalbumin，GSA)SPECT分析，這對檢測區(qū)域肝損害的嚴(yán)重性和評價(jià)區(qū)域肝再生具有臨床意義。全肝對99mTc-GSA的肝臟攝取率(liveruptakeratio，LUR)及肝吸收密度(liveruptakedensity，LUD)與肝儲備功能和總膽紅素水平具有良好相關(guān)性，且右葉的LUR、LUD水平與這些參數(shù)的相關(guān)性更為顯著。全肝和肝左右葉的LUR及LUD的降低程度與急性肝損傷的嚴(yán)重性是一致的，而在FHF中，右葉LUR和LUD的減少比左葉更為顯著。無論是AH還是FHF，ASGPR在右葉中的表達(dá)比左葉更為迅速。龍彥軍等[18]制備出99mTc標(biāo)記的殼聚糖-乳糖酸復(fù)合物(99mTc-LA-CS)，并觀察了99mTc-LA-CS在正常裸鼠體內(nèi)的生物分布情況及去唾液酸糖蛋白受體(ASGP-R)介導(dǎo)的肝細(xì)胞靶向作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)放射性核素99mTc標(biāo)記的LA-CS在肝細(xì)胞中具有特異性攝取，提示99mTc-LA-CS可以作為ASGP-R介導(dǎo)的肝臟顯像劑用于肝細(xì)胞成像。Ohno等[19]還引入獨(dú)特的參數(shù)在99mTc-GSA閃爍法中，即平均傳輸時(shí)間(meantransittime，MTT)和功能顯像，能使我們定量和可視化地闡明肝細(xì)胞的區(qū)域動態(tài)功能。
2.18F標(biāo)記的顯像劑：Kao等[20]對18F-FBHGal進(jìn)行了研究。它是一種新型的18F標(biāo)記的單價(jià)半乳糖衍生物，是正常以及肝纖維化大鼠模型的ASGPR特異性PET探針。研究顯示纖維化肝臟中的18F-FBHGal積累比正常肝臟有著顯著性的降低，因此能對ASGPR相關(guān)的肝臟功能紊亂提供新的見解。
3.188Re標(biāo)記的顯像劑：Cheng等[21]研制并標(biāo)記了一種新型的糖肽衍生物188Re-OCTAM。他利用血吸蟲感染大鼠實(shí)驗(yàn)來評價(jià)OCTAM評估殘余肝功能的潛力，并對不同感染水平的大鼠進(jìn)行肝功能評分。病理和生化分析證實(shí)感染引發(fā)的漸進(jìn)性積累肝損傷能影響肝臟對188Re-OCTAM的攝取，這說明同位素標(biāo)記的OCTAM可能具備評估血吸蟲肝功能的顯像劑的潛力。
4.MRI造影劑半乳糖化錳鐵氧體納米粒子(G-MFNP)：錳鐵氧體納米粒子(manganeseferritenanoparticles，MFNP)能被作為診斷癌癥的超敏感的MRI造影劑，它具有強(qiáng)烈的MR對比效應(yīng)，比氧化鐵納米顆粒增加了160%。Yang等[22]制備出ASGPR靶向性顯影劑G-MFNP，它能特異性靶向結(jié)合表達(dá)ASGPR的HepG2細(xì)胞。
5.超聲造影劑：Kaneko等[23]發(fā)現(xiàn)ASGPR靶向超聲造影劑中的微泡在高機(jī)械指數(shù)的作用下可破裂并產(chǎn)生信號強(qiáng)度，此信號強(qiáng)度可以反映肝纖維化的嚴(yán)重程度。余進(jìn)洪等[24]制備出ASGPR液態(tài)氟碳靶向納米脂質(zhì)造影劑，通過超聲造影檢查能在體無創(chuàng)地評價(jià)ASGPR表達(dá)量的變化，有利于評估肝臟功能。
近來，帶有半乳糖基的超支化聚酰胺納米粒子、白蛋白納米粒子、量子點(diǎn)、氧化鐵顆粒也在肝臟靶向顯影中得到研究。Abe等[25]也制備出帶有不同穩(wěn)定性和清除率的新型構(gòu)造，包括125I、99mTc、153Gd和111In標(biāo)記的去唾液酸糖蛋白，它們不同的攝取率和清除率能用來確定肝臟和移植肝細(xì)胞的功能活動性。
四、ASGPR的基因及藥物靶向性研究
ASGPR跨膜引入大分子的能力使之成為一個(gè)靶向藥物至肝細(xì)胞或肝癌細(xì)胞的首選目標(biāo)[26]。Rozema等證實(shí)了乙酰半乳糖胺共軛的siRNA分子僅僅聚集在肝細(xì)胞中，使得ASGPR靶向的概念也有據(jù)可循[5]。靶向性治療策略要求抗體-藥劑的結(jié)合物針對性的輸送至腫瘤細(xì)胞。Coulstock等[27]將IFN-α融合至ASGPR特異性抗體上，合成的融合蛋白(mIFNα2-ASGPRdAb)對肝臟具有更加顯著的靶向功能。這樣對肝臟特定區(qū)域進(jìn)行藥物治療便能減少血液和周邊組織對干擾素的暴露，以此增加干擾素治療的安全性和耐受性;Zhao等[26]將蜂毒素轉(zhuǎn)染至一個(gè)抗ASGPR的單鏈可變片段抗體，構(gòu)建成一個(gè)重組的免疫毒素，對肝腫瘤細(xì)胞進(jìn)行靶向溶解。
目前報(bào)道的最有效的一種陽離子脂質(zhì)體基因遞送系統(tǒng)是脂質(zhì)魚精蛋白DNA(LPDs)，它具有比傳統(tǒng)脂質(zhì)體更優(yōu)越的基因傳送能力，Lu等[28]據(jù)此制備出新型膽固醇衍生物組成的LPDs，進(jìn)行肝細(xì)胞靶向基因送達(dá);Díez等[29]研發(fā)了一種新型的靶向性陽離子納米粒子系統(tǒng)，由PLGA[poly(D，L-lactic-co-glycolicacid)]、DOTAP[1，2-dioleoyl-3-(trimethylammonium)propane]和去唾液酸糖蛋白(asialofetuin，AF)組成，是一種靶向基因至肝腫瘤細(xì)胞的高效配方，載有治療基因IL-12的納米粒子具有很高的血清濃度，這可能會成為體內(nèi)應(yīng)用的潛在系統(tǒng);Valenttijn等[30]也通過一種固相合成手段合成了一系列群集半乳糖苷YEE(ah-GalNAc)3類似物，即YEEE(a-ah-GalNAc)3，它允許裝載治療性化合物、熒光物質(zhì)，并能對肝臟進(jìn)行選擇性遞送，可作為一個(gè)有效的載藥或載基因配體。
Guhagarkar等[31]探討了采用聚葵二酸酯阿霉素納米粒子(PES-DOXNP)作為ASGPR配體進(jìn)行肝靶向的研究。它們采用納米沉淀技術(shù)獲得具有高截留效率和高藥物加載的納米粒子，賦予它長時(shí)間循環(huán)特性和增強(qiáng)的靶向能力，以此提高肝癌的治療效果。Ma[32]研制了一種shRNA(pGenesil-siHBV4)，能夠有效抑制人肝癌細(xì)胞HepG2.2.15中的HBV復(fù)制，減少HBV的mRNA水平，HBsAg和HBeAg的蛋白水平以及分泌型HBVDNA;這種新型shRNAs的肝ASGPR靶向策略是一種能夠高度特異性抑制HBV復(fù)制和消除肝癌細(xì)胞的方法。
Peng等[33]報(bào)道了一種將凋亡蛋白基因連接在ASOR上的系統(tǒng)性運(yùn)載工具，它能靶向肝細(xì)胞表面的ASGPR。對帶有原位肝癌的大鼠進(jìn)行尾靜脈注射ASOR-凋亡蛋白，肝癌細(xì)胞和正常肝細(xì)胞均可發(fā)現(xiàn)凋亡蛋白的分布，注射5d過后，原位肝癌顯示了明顯的衰退信號，而周圍正常肝細(xì)胞卻沒有。ASOR-凋亡蛋白全身給藥能特異性誘導(dǎo)惡性肝細(xì)胞的凋亡，因此構(gòu)成了一種針對肝細(xì)胞癌的強(qiáng)力且安全的療法。
五、ASGPR應(yīng)用的前景及展望
ASGPR為肝臟定向轉(zhuǎn)移的最佳受體，為肝臟疾病的治療、肝功能的檢測和肝臟基因的定向表達(dá)提供了良好的途徑。ASGPR顯影能對肝功能進(jìn)行正確評估，幫助預(yù)測手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、制定合適的治療方案、降低肝臟手術(shù)的圍手術(shù)期死亡率，但在顯影劑的制備上還存在穩(wěn)定性、組織通透性等缺陷。
ASGPR靶向基因藥物對肝臟疾病的治療研究也取得了突破性進(jìn)展，但對于復(fù)合物的制備也有很大的不足，比如大小和濃度的缺陷都會限制其應(yīng)用。相信隨著生物技術(shù)的發(fā)展，這些問題都能逐個(gè)解決，ASGPR顯像劑及ASGPR介導(dǎo)的基因和藥物轉(zhuǎn)移技術(shù)擁有著廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]SteirerLM,ParkEI,TownsendRR,etal.TheAsialoglycoproteinReceptorRegulatesLevelsofPlasmaGlycoproteinsTerminatingwithSialicAcid_2,6-Galactose[J].JBiolChem,2009,284(6):3777-3783.
[2]AshwellG,HarfordJ.Carbohydrate-specificReceptorsoftheLiver[J].AnnRevBiochem,1982,51:531-554.
[3]MeierM,Bider,MalashkevichVN,etal.CrystalStructureoftheCarbohydrateRecognitionDomainoftheH1SubunitoftheAsialoglycoproteinReceptor[J].JMolBiol,2000,300(4):857-865.
[4]SpiessM.TheAsialoglycoproteinReceptor:AModelforEndocyticTransportReceptors[J].BiochemistryVof,1990,29(43):10009-10018.
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