郅 慧 武 婷 武洲英 俞 蘭
二肽基肽酶(dipeptidyl peptidase, DPP)是一類通過作用于肽鏈兩端的肽鍵，切割肽段的N末端，影響蛋白質穩定性的氨基肽酶。DPP家族成員眾多，包括DPP1、DPP2、DPP3、DPP4、DPP5、DPP6、DPP7、DPP8、DPP9、DPP10、DPP11，功能各異，廣泛分布于全身各系統、組織、器官，參與調節細胞代謝、信號轉導。DPP被發現以來，研究大多集中于慢性炎性病變及代謝異常；
其中以心血管疾病、糖尿病和自身免疫病為熱點方向。近年來研究發現，在惡性腫瘤獨特的生長代謝過程中，DPP身影頻現，于是DPP開始成為腫瘤研究的關注點之一。本文就近年來DPP家族各成員在惡性腫瘤發生、發展方面的研究進行綜述，以期為后續的相關研究梳理思路。
DPP1又被稱作組織蛋白酶，位于染色體11q14.1～q14.3，是一種四聚體形式的半胱氨酸DPP，表達廣泛。DPP1在癌細胞中常見高表達，具有促癌作用，通過多種信號通路調節腫瘤的進展。
據報道，原發性乳腺癌中未檢測到DPP1或處于低水平表達，并驗證了DPP1對原發腫瘤的生長無影響；
但在乳腺癌肺轉移瘤上卻檢測出DPP1高表達，DPP1通過酶促中性粒細胞結合蛋白促進IL-1β的加工和NF-κB的激活，促進中性粒細胞的募集，其炎性微環境有助于腫瘤細胞在肺部定植；
另一方面，IL-1β激活MAPK途徑，促進中性粒細胞外陷阱形成，雙重作用下促成了乳腺癌細胞的肺轉移，在沉默DPP1后可以抑制腫瘤的肺部轉移，為腫瘤的干預提供了又一思路和可能有效的作用靶點[1]。
在結直腸癌細胞中靶向抑制DPP1后，加強自噬小體的形成過程，減緩降解并阻止與溶酶體的融合，誘導依賴caspase的細胞凋亡途徑，顯著降低結直腸癌細胞的增殖，促進癌細胞死亡。同時使用姜黃素后體內實驗觀察到腫瘤體積縮小[2]。因此沉默DPP1可能增強了姜黃素誘導結直腸癌細胞的凋亡，即提高了藥物的敏感度。
DPP1也能調控細胞周期而促進癌細胞生長，DPP1在胃癌中表達顯著上調，其缺失顯著降低胃癌細胞的增殖，并誘導細胞阻滯于G0/G1期，幽門螺桿菌感染與胃癌發生率和病死率呈正相關，但在幽門螺桿菌感染患者胃黏膜中DPP1卻是低表達，目前該機制還有待于深入探討[3]。另外DPP1激活TNF-α/p38 MAPK通路和Akt/miR-129-5p通路，分別參與了肝癌和腎細胞癌的發生、發展，敲除DPP1后均可見腫瘤細胞生長抑制[4, 5]。
DPP2位于9q34.3，與DPP7有78%的同源性，二者作用的底物完全相同，具有非常相似的動力學，被認為是相同的蛋白酶。筆者在這里把兩者合并敘述，關于兩者在腫瘤方面的研究并不充分。
DPP2最常見的作用是參與細胞凋亡，阻止靜止期細胞進入細胞周期，慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia, CLL)中，滯留在G0期的B淋巴細胞堆積，用DPP2特異性低分子抑制劑干擾DPP2蛋白酶活性后，誘導CLL細胞周期發生紊亂，細胞周期抑制因子損失，使B淋巴細胞活化進入細胞周期[6]。用HBV感染肝癌細胞后發現DPP7的表達水平降低，并觀察到細胞出現凋亡；
隨后將野生型肝癌細胞的DPP7敲除，發現凋亡相關蛋白Bax上調，故DPP7的下降可能是細胞凋亡增加的原因之一。
DPP3首次發現于牛垂體中，位于染色體11q13.2。DPP3包含上、下兩個結構域，鋅離子和催化位點處于中間的裂隙中，通過其鋅結合基序(HELLGH)與單個鋅離子結合，達到最大活性，其中的鋅離子可水解含3～10個氨基酸殘基的多肽；
因此，DPP3被看作是一種鋅依賴的金屬蛋白酶。DPP3參與多種生理、病理過程，例如炎癥、痛覺感受、血壓調節等活動，近年來有研究報道，DPP3能保護足細胞足突免受損傷、降低心肌纖維化和炎性細胞浸潤的程度，對因糖尿病繼發的心臟及腎臟功能損害起緩解、保護作用[7]。因此認為在糖尿病的治療中有潛在作用。
但有關DPP3在癌癥中的作用討論并不多，最初在子宮內膜癌中發現DPP3表達增高，在卵巢癌中其表達水平與惡性程度呈正相關，但并未做深入機制探討。近年來研究發現，乳腺癌中DPP3的轉錄和蛋白水平均高于對照，且與不良預后呈顯著正相關[8]。隨著基因編輯等技術的飛速發展，DPP3在腫瘤發生和發展進程中的作用逐漸浮出水面。DPP3參與NRF2-KEAP1通路的調節，人們普遍認為氧化應激在腫瘤的發生中有重要的作用。在雌激素受體陽性的乳腺癌、肺鱗癌、肝細胞癌、多發性骨髓瘤中見有過表達的DPP3[9, 10]。有研究者認為，在機制上可能與核因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2)有關，正常情況下Kelch 樣 ECH 相關蛋白 1(kelch-like ECH-associated protein 1, KEAP1)與胞質中的NRF2結合，促進NRF2泛素化，保護細胞免受氧化應激損傷，DPP3能通過位于柔性環上的ETGE基序與KEAP1的Kelch結構域競爭性結合，減少NRF2與KEAP1的結合，降低NRF2泛素化，促進NRF2的積累，而新生的NRF2移位入細胞核，與抗氧化反應元件(antioxidant response element, ARE)結合，調控相應靶基因的表達。雖然正常情況下，NRF2的積累激活了細胞防御系統以抵御各種疾病，但在某些癌細胞中，過表達DPP3誘導的NRF2積累可以創造一個氧化環境，導致ROS穩態失衡，促進腫瘤的生長和增加耐藥性，異常的KEAP1-NRF2已成為癌癥中的關鍵調控途徑，靶向DPP3的催化功能來控制KEAP1-NRF2是非常有可能的(圖1)。
圖1 DPP3與NRF2的關系
結直腸癌中DPP3的表達較正常組織明顯增高，和不良預后呈正相關，敲除DPP3后，細胞阻滯于G2期，發生凋亡、侵襲和遷移能力明顯受到抑制[11]。目前DPP3對其他惡性腫瘤的作用還未見報道。血管緊張素(angiotensin, Ang)(1-7)激活G蛋白偶聯受體發揮其抗腫瘤細胞增殖和抗血管生成的有益生物學效應，是一種治療癌癥前景廣闊的著力點之一；
但DPP3使其生物利用度降低，抗腫瘤生長的作用被大大削弱，因此DPP3在腫瘤中的高表達可能是抗癌治療中的阻礙。
DPP4也被稱為CD26，位于染色體2q24.3，是具有絲氨酸蛋白酶活性的Ⅱ型跨膜蛋白，以二聚體形式存在，廣泛表達于內皮細胞、免疫細胞、肝臟等。DPP4能降解多種肽類物質、趨化因子等，使其失活。在體液中存在可溶性DPP4(soluble DPP4, sDPP4)，它缺乏跨膜區，在特定環境中從細胞表面脫落進入循環。DPP4在惡性腫瘤中的作用不盡相同，具有促癌和抑癌雙重作用，主要取決于腫瘤部位、類型和腫瘤環境。
干擾素γ誘導的趨化因子CXCL10，在癌癥發展過程中起重要作用，它能激活CXCR3和非典型趨化因子受體(atypical chemokine receptors, ACKR)兩種受體[12]。DPP4降解CXCL10，使CXCR3+T細胞和NK細胞向腫瘤微環境的募集和遷移減少。對肝細胞癌和HIV感染者的研究證明，使用DPP4抑制劑可保護CXCL10的全長生物活性，增強排斥腫瘤反應，抑制腫瘤生長。ACKR2是新發現的CXCL10受體，可清除炎性趨化因子。CXCL10激活ACKR2，原定位于核周腔的ACKR2迅速被動員到細胞膜上，與配體CXCL10結合使其被攝入細胞內，在胞外的利用度相應下降。DPP4切割CXCL10后，募集至細胞膜的ACKR2減少，對胞外CXCL10的攝取也明顯減少，提示未來可利用DPP4的切割作用研發腫瘤免疫治療的方法。
在惡性腫瘤的研究上發現甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid cancer, PTC)中DPP4的表達明顯增高，并與甲狀腺外侵犯、BRAF突變和腫瘤分期呈正相關，當敲除DPP4后腫瘤細胞遷移和侵襲減緩70%～75%[13]。而循環中sDPP4水平和腫瘤晚期、淋巴結轉移、分期也呈正相關，可作為PTC診斷和預后的一項標志物[14]。在人惡性間皮瘤(malignant mesothelioma, MM)中，DPP4上調使MM細胞分泌一種促進腫瘤擴散和轉移的細胞外基質蛋白，用抗DPP4單克隆抗體治療后，使細胞周期阻滯于S/G1期，誘導MM細胞裂解，并抑制增殖[15]。DPP4在乳腺癌中同樣高表達，尤其是轉移性乳腺癌，乳腺癌細胞中過表達DPP4后克隆形成數量顯著增加，而敲除后上述作用減弱甚至消失[16]。但近年來也有研究報道，DPP4在乳腺癌中相較于正常組織下調，與不良預后有關[8]。考慮到腫瘤的異質性以及微環境的差異，還需大樣本量的臨床分析驗證。
長期抑制DPP4可能是有害的，尤其是使用一些特異性、高選擇性的抑制劑，有關研究指出DPP4抑制劑導致罹患乳腺癌的風險增高和細胞耐藥，敲除后小鼠乳腺癌模型的原發腫瘤進展加快并出現肺轉移[17]。因此雖DPP4在惡性腫瘤中作用逐漸明朗，但目前還沒有任何DPP4抑制劑用于抗癌，綜合比對其有效性和風險后，是否有合適的治療方式值得進一步研究和探討。
DPP4在腫瘤中的不同作用因腫瘤實體和微環境的不同而各有差異，腦膠質瘤中DPP4的抑癌作用可能與降解能誘導細胞生長、增加侵襲的CXCL12有關[18]。而且，近年來研究發現，侵襲性和轉移性前列腺癌的DPP4表達降低，使CXCL12的降解減少，增加了前列腺癌的侵襲和轉移能力，該研究提示了DPP4的潛在抗腫瘤效應[19]。鑒于DPP4在惡性腫瘤中相互矛盾的表達，接下來還需從腫瘤微環境、免疫多層面和更多的臨床樣本來進行更深入的探索和驗證。
DPP8/9和DPP4歸為一類家族成員，與DPP4有很高的同源性，但只在細胞內表達。正常狀態下，DPP8/9直接與caspase激活和募集結構域蛋白8(caspase activation and recruitment domain-containing protein 8, CARD8)和NLR家族Pyrin域蛋白1(NLR family pyrin domain containing 1, NLRP1)的FIIND結合，抑制炎性小體的自發激活。使用DPP8/9的低分子抑制劑后，破壞復合物之間介導自身抑制的ZU5亞域，誘導炎性小體活化，這為DPP8/9的低分子抑制劑的抗腫瘤作用提供了理論依據。在人類急性髓系白血病中，DPP8/9低分子抑制劑誘導CARD8 的N端含160個氨基酸殘基的無序區降解，誘導焦亡，發揮抗腫瘤能力[20]。此外，DPP8/9抑制劑也能誘導多發性骨髓瘤產生細胞凋亡，為多發性骨髓瘤的治療提供了又一靶療的思路[21]。
DPP9在不同腫瘤中扮演的角色也并不相同。DPP9蛋白參與細胞信號轉導，具有腫瘤抑制功能，如誘導凋亡、抑制增殖和阻止癌基因Akt的激活，在部分高分化的漿液性卵巢癌中，DPP9表達下調。Marianne等[22]研究發現，存在DPP9的重排，導致其抑制腫瘤功能喪失。而在一項非小細胞肺癌的研究中發現，腫瘤組織中的DPP9表達增高，在敲除DPP9后抑制癌細胞增殖、遷移和侵襲，與之前不同的是，有研究發現，DPP9功能喪失的患者常患有肺癌，但機制尚未闡明。同樣，肝癌和結直腸癌中的DPP9高表達代表了不良預后和生存期的縮短，DPP9在睪丸癌中的表達也顯著增加，但是，在口腔鱗狀細胞癌的患者中，DPP9的低表達與低存活率相關，DPP9的敲低在體內和體外都加速了癌細胞的生長[23, 24]。由此可見，DPP9在不同腫瘤中的表達各異，由于目前缺乏分別針對DPP8和DPP9的高度特異性抑制劑，用于臨床還需進行更深入的研究和觀察。
目前對于DPP5和DPP11在腫瘤方面的作用鮮有研究，兩者目前研究主要在牙齦卟啉單胞菌引起的牙周疾病上，在其他疾病上還未見報道[25]。
DPP6是一種Ⅱ型跨膜蛋白，作為電壓門控A型Kv4.2鉀通道復合體的調節亞單位，促進細胞表面鉀通道KCND2的表達。肺腺癌中位于DPP6上的甲基化標記可將肺腺癌從正常細胞中區分出來。雖然有報道稱DPP6可能參與胰腺癌的惡性進展，但機制也尚不清楚[26,27]。
DPP10結構與DPP4相似，但由于絲氨酸被甘氨酸殘基取代，其活性位點發生點突變而缺乏DPP4酶活性。部分結直腸癌的病例中DPP10缺失，然而在非甾體類抗炎藥使用的人群中，DPP10表達越高，患大腸癌的風險越低[28]。雖然DPP10和腫瘤之間研究不多，但DPP10調節鈉、鉀通道的功能很可能對腫瘤細胞的增殖、周期或凋亡等產生影響。
綜上所述，DPP家族各成員活躍在各系統的腫瘤，但不同DPP在腫瘤中的作用不同，即使同一個DPP，在同一腫瘤的不同階段也觀察到相反的結果，可能與不同的通路、腫瘤的異質性、伴隨其它基因的異常調控譜不同、腫瘤微環境均有關。DPP家族成員在糖尿病等疾病中機制和藥物治療趨于成熟，但在不同類型和分期的腫瘤中還需進行更深入細化的機制研究，在明確機制的基礎上找到有效且不良反應小的治療靶點可顯著提高患病后的生存率，對未來防治、篩查、早診、精準治療等方面均潛力巨大，闡明更精準的腫瘤特異性調控機制將為未來腫瘤防治提供思路和實用性方法。
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