半乳凝素是一类与含有β-半乳糖苷的糖及其缀合物具有高度亲和力的可溶性多价蛋白家族[1,2]。在人体中，每种半乳凝素都有独特的聚糖结合偏好，这主导了半乳凝素家族与细胞表面受体的接触，进而调控机体中细胞的黏附、迁移、增殖等细胞过程[3]。近年来，越来越多的研究发现，半乳凝素-8(galectin-8,Gal-8)在不同肿瘤中存在差异表达，促进了肿瘤的生长、转移、 恶化，最终影响患者预后，但是 Gal-8在肿瘤中的表达模式和作用机制尚不清楚。基于此，本文就Gal-8的生物学特性及其在肿瘤组织中的表达、迁移及恶化的机制进行综述，并归纳整理了Gal-8抑制剂的研究进展，以期为抗肿瘤药物的开发以及恶性肿瘤的治疗提供新的理论依据。

1、Gal-8的生物学特性

Gal-8是由位于人类1q42染色体的LGALS8编码的同源异二聚体，由两个碳水化合物识别域(carbohydrate-recognition domain, CRD)通过可变长度连接肽连接构成[4]。现有研究报道，人类LGALS8可以编码最少六种不同的异构体，其中三种是串联重复型，根据连接肽的长度被命名为：Gal-8S、Gal-8M和Gal-8L,其他异构体均是单独的CRD,仅在转录水平发现。人类Gal-8的主要自然形式是Gal-8M,由317个氨基酸构成，分子量为35 kDa[5]。研究表明，Gal-8广泛存在于各种正常和肿瘤组织中，如肺、肝、肾、前列腺、乳腺等。在细胞分布水平上，Gal-8可存在于细胞核、细胞质以及细胞表面，甚至可以在细胞外基质中检测到[6]。

Gal-8已被证实在血管生成、免疫反应、炎症反应、肿瘤发展等生物学过程中发挥 着重要作用。在免疫过程中， Gal-8具有双向调节能力，Gal-8可以作用于抗原提呈细胞表面聚糖或者通过增强免疫突触上的溶酶体的招募和分泌，促进T、B细胞对抗原加工和内化，从而增强机体细胞的特异性免疫应答[7,8]。此外，Gal-8还能促进Treg细胞的分化，抑制免疫炎症反应，从而减轻自身免疫疾病的病理过程[9]。研究报道Gal-8还可以作为一种自抑制配体，调节NK细胞活性的过度激活[10]。在炎症方面，Gal-8被认为是一种普遍性的炎症调节因子，其可诱导小鼠成骨细胞中SDF-1、TNF-α、RANKL、MCP-1和IL-6等多种趋化因子和细胞因子水平显著增加[2,11]。除此之外，Gal-8作为一种细胞外基质蛋白，参与调节多种细胞-细胞和细胞-基质相互作用，对细胞黏附、迁移和凋亡等细胞过程起着重要作用。例如，Gal-8可以通过与细胞表面的受体结合，如整合素、CD44和CD166,激活下游的信号通路，从而促进细胞的黏附和迁移[12,13]。最新的研究中发现，Gal-8可通过激活Ras信号通路促进胃癌、胰腺癌以及肺癌细胞的恶性增殖和迁移[14,15]。

2、Gal-8在肿瘤中的表达

2001年，LAHM等[16]采用RT-PCR技术评估了61个肿瘤细胞系的半乳凝素表达谱，其中，Gal-8在包含乳腺癌、结肠癌和肺癌等共59个细胞株中表达为阳性，是该半乳凝素家族中表达最丰富的一种凝集素。研究报道，Gal-8的表达上调已被证实与肿瘤的诊断有关[17]。GURUNG等[18]采用实时荧光定量PCR和免疫组化评估了甲状腺乳头状癌和良性甲状腺疾病中Gal-8的表达差异，发现甲状腺乳头状癌中Gal-8的蛋白表达较良性甲 状腺疾病显著升高(P< 0.001),且Gal-8在甲状腺乳头状癌Ⅰ/Ⅱ期中的表达明显高于Ⅲ/Ⅳ期。CHAKRABORTY等[13]通过ELISA法分析了13例黑色素瘤患者的血清样本，与健康人相比，患者血清中Gal-8水平显著升高(P<0.05)。在胃癌研究中，WU等[19]得到类似的结论，Gal-8在Ⅰa期胃癌患者血清中的表达显著上调(P<0.05)。此外，GENTILINI等 [20]研究表明，Gal-8在包含IGR-CaP1、PC3和V-CaP等多种前列腺癌细胞中表达，并且Gal-8的表达沉默后可基本消除IGR-CaP1的转移和致癌潜能，提示Gal-8可能控制前列腺癌向晚期转移阶段的发展。以上结果均表明Gal-8可能是一种潜在的肿瘤标志物。

现有研究报道，Gal-8在肿瘤患者的预后中可能具有不同的意义。FRIEDEL等[21]采用ELISA方法检测42例多发性骨髓瘤患者的血清Gal-8水平。结果表明，与健康组相比，骨髓瘤患者Gal-8的血清浓度显著提高(P<0.05)。生存分析结果表明，Gal-8低表达组患者的总生存期和无进展生存期更长，因此Gal-8被认为是其预后不良因素。此外，LIU等[22]发现Gal-8高表达是局限性透明细胞肾癌患者术后复发的潜在不良预后指标。不同的是，WU等[23]研究发现Gal-8在非转移性胃癌患者组织中的表达水平与肿瘤大小(P=0.007)、T分类 (P=0.001)、N分类 (P<0.001)以及肿瘤TNM分期(P<0.001)显著相关。该研究还表 明，Gal-8表达较低的患者术后表现出较差总生存期(P<0.001)和无病生存期(P<0.001)。LONG等[24]回顾性分析了2 093例胃癌患者临床数据发现，Gal-8的相对表达下调与胃癌的TNM分期(P=0.001)的恶化以及侵袭深度(P<0.001)显著相关相关，进一步证实了Gal-8参与了胃癌的发展，但其对于胃癌患者术后生存和复发可能是有利的预后标志物。此外，GHASEMI等[25]在头颈癌患者组织中通过免疫组化分析了Gal-8的表达水平，发现Gal-8在发育不良和恶性的组织的表达显著降低(P<0.001)。最近研究表明，Gal-8的表达上调结合其他半乳凝素的表达可能有利于患者预后的评估。在Gal-8与宫颈癌的相关研究中，BEYER等[26]发现Gal-8和Gal-9的高表达均与淋巴结阴性、FIGO分期降低相关，并且Gal-8表达与患者无病生存期正相关，而Gal-9与患者总生存率显著相关。除此之外，TREBO等[27]在非转移性乳腺癌 细胞的胞质和胞核中 均发现Gal-8的表达，Gal-8在细胞质中的表达水平与HER-2状态(P=0.004)有显著相关性。作者还发现Gal-7高表达联合Gal-8低表达的患者表现出较差临床预后。SCHULZ等[28]研究表明，Gal-8高表达的卵巢癌患者的总生存期和无病生存期明显较好，并且Gal-9高表达的患者也表现出良好的预后。

综上所述，Gal-8在肿瘤中存在差异表达，其表达水平和细胞分布均具有器官和肿瘤的特异性。值得关注的是，Gal-8及其半乳凝素家族成员在肿瘤中以不同表达模式参与肿瘤的发展并影响患者的预后。因此深入探究Gal-8在肿瘤中的作用机制可能有助于改善癌症患者的治疗和预后。

3、Gal-8在肿瘤中的作用机制

肿瘤的发生与进展是一个涉及多个步骤的复杂过程，包括肿瘤细胞的异常增殖、黏附与迁移能力增强以及免疫逃逸等方面。大量研究表明，Gal-8在这一过程中发挥着重要作用。Gal-8在肿瘤中的作用机制主要集中于三个方面：促进肿瘤的生长、促进肿瘤细胞的迁移、侵袭以及免疫抑制，具体机制如图1所示。

图1 Gal-8在肿瘤中的作用机制图(本图由Figdraw绘制)   

3.1 促进肿瘤的生长

3.1.1 促进肿瘤细胞的增殖

肿瘤是指机体内细胞增生异常从而形成的一种异常组织结构[29]。Gal-8在肿瘤的细胞增殖和生长中发挥着重要的作用。在缺氧的条件下，Gal-8可以作用于黑色素瘤细胞表面的CD44分子触发下游信号通路上调NGFR的表达，从而促进肿瘤的生长[13]。在三阴性乳腺癌小鼠模型中，沉默Gal-8的表达可显著延缓肿瘤生长[12]。在评估Gal-8对人胃腺癌细胞(AGS)增殖的影响时，ZHU等[15]得出结论，Gal-8表达敲低可显著下调Raf、MEK和K-Ras蛋白表达水平，从而抑制AGS细胞的增殖。此外，OYANADEL等[30]发现，内源性Gal-8和重组Gal-8皆可调控MDCK细胞的EGFR磷酸化水平和Ras/Raf/MEK/ERK通路的信号转导促进细胞的有丝分裂。基于此，理论上Gal-8可能通过自分泌和旁分泌产生并调控Ras信号通路刺激肿瘤细胞增殖。

3.1.2 抑制肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是一种高度调控细胞死亡的遗传程序，它在正常生物学过程中维持着机体内环境的稳态[31]。研究证明，Gal-8可能是调节细胞凋亡途径的关键分子。GENTILINI等[20]研究发现，在前列腺癌细 胞PC3和IGR-CaP1中， Gal-8的沉默表达促进了G1/G0期的细胞比例增加和促凋亡蛋白caspase-3的切割活化。METZ等[32]发现，胶质母细胞癌细胞U87在Gal-8沉默表达条件下，G0/G1期的细胞比例显著降低并且间接免疫荧光结果显示活化的caspase-3显著增加。因此，肿瘤细胞可能通过表达Gal-8逃避细胞凋亡，进而促进肿瘤的生长。

3.2 Gal-8参与肿瘤细胞的迁移、侵袭

3.2.1 促进转移相关趋化因子表达

趋化因子是一类由免疫细胞或其他细胞分泌的小细胞因子，在机体内参与调节免疫应答、炎症反应、肿瘤细胞的侵袭和转移等生物学过程[33]。Gal-8与细胞因子有着密切的关系，它可以调节多种炎症因子和细胞因子的表达和功能。SHATZ-AZOULAY等[11]研究结果表明，Gal-8可以诱导小鼠成骨细胞分泌SDF-1和MCP-1,促进前列腺癌细胞向成骨细胞迁移。小鼠体内实验结果表明，Gal-8基因敲除小鼠的SDF-1和MCP-1的水平较野生小鼠显著降低，且皮下注射致瘤形成的肿瘤体积减小，转 移灶更小更少。因此， Gal-8可通过对细胞因子的调节来控制癌症进展。

3.2.2 促进新生血管的形成

肿瘤的生长和转移均依赖于新生血管的形成，并为肿瘤细胞分裂和扩散提供足够的营养与氧气[34]。研究证实 Gal-8可通过影响内皮细胞的黏附、迁移促进新生血管的形成。BIENIASZ等[35]研究表明，Gal-8可与肿瘤相关巨噬细胞上的PDPN进行糖基依赖性结合，通过整合素β1使巨噬细胞锚定于淋巴管内皮细胞上，进而刺激局部基质重塑、促进血管生成和癌细胞的淋巴浸润。VARINSKA等[36]发现，Gal-8与VEGF联合作用可显著促进细胞增殖、迁移和血管萌发，这可能参与了肿瘤的生长与转移。

3.2.3 诱导内皮细胞高通透性

转移是恶性肿瘤的主要特征之一，肿瘤细胞可以穿过血管内皮屏障进入循环系统实现远程转移[37]。Gal-8是调节血管内皮细胞的细胞骨架重组的重要基质蛋白。ZAMORANO 等[38]研究发现，MCF-7细胞可分泌Gal-8并作用于内皮细胞表面聚糖激活eNOS通路，进而诱导S-亚硝基化介导的黏附连接复合物的分解，增加内皮细胞的通透性。此外，在体内实验中，MCF-7细胞分泌的Gal-8同样增加了小鼠微血管通透性。因此，Gal-8破坏内皮屏障和增强微血管通透性可能为肿瘤细胞越过血管壁提供了有利的环境和条件。

3.2.4 促进肿瘤细胞间的黏附和聚集

研究表明，细胞表面聚糖与细胞外基质之间的相互作用和肿瘤细胞的黏附、侵袭和转移密切相关[39]。FERRAGUT等[12]研究证明，Gal-8可与MDA-MB-231细胞表面的CD166以糖依赖的方式相互作用，从而促进细胞黏附、聚集与迁移。RENARD 等[40]发现，Gal-8可以特异性招募内啡肽A3到细胞膜上，驱动非网格蛋白介导 的内吞作用调节细胞表面的CD166的丰度，进而调控肿瘤细胞间的黏附和迁移能力。

3.2.5 促进丝状伪足的形成

细胞伪足是指细胞表面微丝和微管组成的用于细胞移动和黏附的突起[41]。研究表明，肿瘤细胞通过形成伪足侵入血管和淋巴组织，促进肿瘤的生长和转移[42]。GENTILINI等[20]发现Gal-8沉默显著降低了IGR-CaP1细胞的丝状伪足发育，使细胞出现迁移缺陷。LI等[43]将HeLa细胞与不同浓度的Gal-8共培养后观察，发现Gal-8可以显著增加丝状伪足数量，并呈现浓度依赖性的增加细胞扩张的面积。因此，肿瘤细胞可通过肿瘤微环境存在的Gal-8促进自身丝状伪足的发育，进而获得高度迁移的能力。

3.2.6 促进上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)过程

EMT过程是指细胞通过特定的分子调控，失去上皮细胞特有的极性和黏附性质，从而转化为间充质细胞的过程，是恶性肿瘤细胞发生远处转移的重要方式[44]。GENTILINI等[20]发现，Gal-8的沉默表达可显著减少前列腺癌细胞IGR-CaP1的同型聚集和迁移，并伴随着E-cadherin表达的下调，其机制可能与Gal-8调控EMT过程有关。EMT过程中E-cadherin 的表达降低和Vimentin表达增加是肿瘤细胞具有侵袭性的重要特征之一[45]。OYANADEL等[30]研究发现，MDCK细胞过表达Gal-8后获得了侵袭能力和致瘤潜能，并表现出EMT的特征，包括E-cadherin的下调， Vimentin和Snail蛋白的上调以及β-catenin活性的增强。

3.2.7 促进基质金属蛋白酶(matrix metallopmteinase, MMP)分泌

MMP是机体内主要参与细胞外基质降解和重塑的一类基质金属蛋白酶。MMP的异常活化和过度表达与肿瘤的发生、恶化和转移有密切关系[46]。SHATZ-AZOULAY等[11]发 现，Gal-8基因敲 除小鼠的MMP9 mRNA水平较 野生小鼠显著降低，皮下致瘤后形成的肿瘤和肿瘤转移灶更小。也有学者发现，Gal-8可通过上调EGFR酪 氨酸磷酸化水平和MMP13表达水平增强细胞的迁移、侵袭活性，可被EGFR(AG1478)和MMP广谱抑制剂(GM-6001和ONO-4817)拮抗[30]。

3.3 免疫抑制

NK细胞是一种先天淋巴细胞家族的成员，具备快速识别和攻击恶变细胞的能力，是免疫系统抵抗病毒和癌症的第一道防线[47]。OH J等[10]研究结果表明，Gal-8可与BST2相互作用，通过含有ITIM基序的胞质尾部传递抑制信号，下调NK细胞的细胞毒性，减少肿瘤细胞被杀伤的数量。

4、Gal-8 的抑制剂研究进展

近年来，研究者们逐渐发现Gal-8在肿瘤中的促转移和恶化的作用，并将其确定为潜在的治疗靶标之一，Gal-8的相关抑制剂可能成为治疗相关肿瘤的新选择。目前，对于半乳凝素家族蛋白家族Gal-1、Gal-3和Gal-9等的抑制剂研究较多，但靶向Gal-8的抑制剂的研究尚较匮乏，可大致分为小分子碳水化合物抑制剂和多糖类抑制剂。

4.1 小分子碳水化合物抑制剂

4.1.1 乳糖

乳糖是半乳凝素最佳的天然糖配体，几乎能抑制目前已知所有半乳凝素的活性[48]。FERRAGUT等[12]研究结果表明，乳糖可以显著抑制Gal-8与CD166相互作用后引起的细胞迁移。另外，CHAKRABORTY等[13]发现，乳糖可以部分抑制Gal-8与CD44分子的相互作用，抑制黑色素瘤细胞的生长。虽然乳糖能抑制Gal-8在肿瘤细胞中的促增殖和转移作用，但由于其具有高敏感的水解性和较高的极性，难以用于临床用药[49]。

4.1.2 半乳糖类衍生物

鉴于乳糖具有易被水解的局限性，以D-半乳糖、乳糖胺或硫代半乳糖苷等单糖或寡糖为基本结构的半乳凝素抑制剂展现出更多优势[50]。据研究报道，Gal-8两个不同的CRD和连接铰链域都是该蛋白发挥功能所必需的，阻断一个CRD就可以影响蛋白质的整体功能[5]。BOHARI等[51]设计并合成了3-O-异丙基-β-D-半乳糖甲苷作为Gal-8N靶向配体(图2A)。采用等温滴定量热法测定结合活性，该配体与Gal-8N(Kd=32.8 μmol/L)的结合亲和力略优于乳糖(Kd=47.4 μmol/L)的结合亲和力，对于Gal-8C无显著的亲和力。基于此，GIRARDI等[52]通过对该配体的半乳糖结构的C(1)和C(3)位置进行修饰，显著改善了分子间的相互作用，合成了一种对Gal-8N高亲和力的潜在配体分子(图2B),其Kd值可达到12.0 μmol/L。PAL等[53]报道了一种新型的喹啉类甲基半乳糖苷(图2C),Kd值可达1.5 μmol/L,极大地提高了对Gal-8N的亲和力，但也降低了其对Gal-3(Kd=1.3 μmol/L)和Gal-9N(Kd=2.1 μmol/L)的选择性。为解决特异性较低的问题，HASSAN等[54]在此研究基础上设计合成了3-O-(N-甲基-苯并咪唑甲基)-半乳糖苷(图2D),保留了其对Gal-8N(Kd=1.8 μmol/L)的高亲和力，并提高了对Gal-8N的选择性。WU等[55]设计并合成了一种C(10)处为氟苯基取代的三环色满衍生 物作为Gal-8的潜在抑制剂(图2E)。利用荧光偏振法评估了其与Gal-8N、Gal-3等半乳凝素的结合活性。结果显示，该化合物对Gal-8N具有良好的亲和性，其Kd值为180.0 μmol/L。与以往的结果不同的是，其对于常见的Gal-3几乎无结合活性。这为特异性靶向Gal-8N的药物研发提供了新的骨架结构。

研究报道，Gal-8可通过上调IL-1β、SDF-1等趋化因子和IL-6、IL-8等细胞因子，以支持肿瘤生长并诱导癌细胞向转移生态位招募[11]。PATEL等[56]设计并合成了一系列丙二酸酯半乳糖衍生物抑制剂，通过细胞培养联合等温滴定量热法确定抑制剂对Gal-8诱导的趋化因子和炎症因子(IL-8、IL-1β和IL-6)表达的影响，发现抑制剂的作用与其对Gal-8N结合亲和能力呈正相关，这为靶向Gal-8N的药物研发提供了一定的理论基础。

图2 Gal-8N的乳糖衍生物类抑制剂  

4.2 多糖类抑制剂

多糖(polysaccharide)是一类天然大分子活性物质，具有抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等多种生物活性[57,58]。大量研究数据表明，从植物中提取的多糖大多含有半乳糖残基，经分离纯化、酶解修饰等处理后，能够显著抑制半乳凝素的活性[59]。ZHANG等[60]从羌活水溶 性多糖中分离出一种酸性糖WPNI-A-b, 酶解后采用Sephadex G-75分离，得到WPNI-A-b-1、WPNI-A-b-2和WPNI-A-b-3三个亚组分。红细 胞凝集的阻抑实 验结果表明，仅WNPI-A-b-1对Gal-8诱导的红细胞凝集有明显的抑制作用，其MIC值为62 μg/mL。ZHANG等[61]从草酸 青霉菌中分离纯化了胞内多糖(intracellular polysaccharides, IPS)和胞外多糖(extracellular polysaccharides, EPS),利用红细胞凝集的阻抑实验来评估其抑制活性，IPS和EPS均对Gal-8表现出较强的抑制作用，MIC值分别为62 μg/mL和250 μg/mL。据研究报道，真菌多糖的活性与半乳呋喃侧链的分支度相关。ZHANG等[62] 从产黄青霉和指状青霉的胞内外中分离得到了4种主链相似但半乳呋喃侧链的分支度不同的半乳甘露聚糖，红细胞凝集的阻抑实验和生物层干涉法结果表明，多糖抑制活性与半乳呋喃侧链的数量呈正相关，分支度最 高的产黄青霉的IPS的抑制活性最强，其MIC和Kd分别为63 μg/mL和0.94 μmol/L,表明真菌多糖可以作为一种潜在的Gal-8抑制剂的来源。

5、结语

半乳凝素是一类具有识别β-半乳糖苷并在胞质和胞外发挥广泛功能的糖基解码器，具有重要的生物学作用。目前，半乳凝素家族成员的肿瘤相关研究主要集中于Gal-1、Gal-3和Gal-9等，而对于Gal-8在肿瘤中的研究相对较少。Gal-8是半乳凝素家族中的串联重复型凝集素，已发现在前列腺癌、乳腺癌、胃癌等多种恶性肿瘤中存在差异性表达并影响患者预后。在肿瘤微环境中，Gal-8可以通过糖基化依赖或独立的机制抑制细胞增殖和凋亡、诱导血管生成、促进肿瘤细胞迁移等方面对肿瘤的进展产生广泛的影响。基于此，Gal-8抑制剂可能成为癌症患者除手术切除和化疗以外的新选择。然而，对于其分子作用机制的深入研究还相对不足，一定程度上限制了Gal-8抑制剂的发展。Gal-8的生物活性主要与其聚糖识别能力有关。一些研究报道了Gal-8抑制剂的抑制活性与其对Gal-8的结合亲和力之间存在显著相关。在本综述中，Gal-8抑制剂的相关内容主要涉及抑制剂对Gal-8亲和力的相关研究，而对于其在肿瘤治疗中的实际应用仍需深入研究。因此，关于Gal-8在肿瘤中的表达、作用机制及相关抑制剂仍需深入探讨，以期为临床上恶性肿瘤的转移治疗提供新的思路。

参考文献:

[48]帅鸣,张涛,马鹏程.半乳糖凝集素-8的研究进展[J].医学研究生学报,2021,34(7):765-769.

[49]雍灿,李芸,毕涛,等.基于D-半乳糖衍生的小分子半乳糖凝集素抑制剂的合成及活性研究进展[J].有机化学,2022,42(5):1307-1325.

[58]张仁群,李仪晴,刘子怡,等.金银花多糖的提取､分离纯化､结构特征和生物活性研究进展[J].中华中医药学刊,2023,41(5):155-159.

[59]马鹏程,李燕,李虎,等.半乳糖凝集素-3多糖类抑制剂的研究进展[J].肿瘤药学,2021,11(4):426-431.

基金资助:国家自然科学基金委员会资助项目(编号:31760251);贵州省科技计划项目(编号:黔科合支撑[2018]2803);

文章来源:叶靖宇,张仁群,李仪晴,等.半乳凝素-8在肿瘤中的表达､作用机制及其抑制剂的研究进展[J].现代肿瘤医学,2024,32(09):1720-1726.