CD13與惡性腫瘤相關(guān)性研究進展

劉廣宇(綜述)，張躍偉(審校)

(大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院介入治療科，遼寧 大連 116001)

Keywords：CD13/Aminopeptidase N; Cancer; Correlation

CD13/氨基肽酶N(aminopeptidase N，APN)早期被定義為髓樣細(xì)胞表面標(biāo)志物，后經(jīng)證實同樣分布于多種細(xì)胞。其蛋白水解活性，使其在不同組織細(xì)胞中發(fā)揮著截然不同的功能。大量研究顯示，血清、胸腹腔滲出液及外周血中可檢測到可溶性CD13/APN陽性表達(dá)，并已證實可溶性CD13的表達(dá)高低與腫瘤進展及轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，從而表明CD13的高表達(dá)對惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起積極作用，同時對愈后產(chǎn)生負(fù)面影響[1]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，其與腫瘤干細(xì)胞的自我更新及分化成腫瘤有一定關(guān)系。

1 CD13/APN的表達(dá)及分子結(jié)構(gòu)

人CD13/APN基因編碼序列擁有20個外顯子，其定位于人第15號染色體長臂25～26區(qū)，全長35 kb，其表達(dá)受近端和遠(yuǎn)端兩個啟動子調(diào)節(jié)[2]。成熟后的APN是由967個氨基酸組成的相對分子質(zhì)量為150×103的Ⅱ型跨膜糖蛋白，通過近N端的跨膜螺旋區(qū)錨在細(xì)胞膜上，胞內(nèi)區(qū)僅8～10個氨基酸，胞外區(qū)很長并高度糖基化，有10個N型糖鏈和11個O型糖鏈結(jié)合位點[3]。其天然底物包括：神經(jīng)肽激素、血管活性肽、細(xì)胞因子和免疫調(diào)節(jié)性肽類等；APN同時隸屬于鋅離子結(jié)合金屬蛋白酶超級家族，其酶活性來源于氨基酸[His-Glu-Ala-His][4]。

CD13通過其蛋白水解功能，在腫瘤細(xì)胞的對細(xì)胞外基質(zhì)降解遷移，干擾抗原呈遞，逃避免疫識別，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡中發(fā)揮不同的作用[4-6]。并且，CD13通過對血管生成因子的調(diào)控，在新毛細(xì)管形成的過程中起著關(guān)鍵作用[7-9]。

2 CD13/APN與惡性腫瘤的關(guān)系

2.1降解細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白水解酶 腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移過程開始于本身的同質(zhì)型黏附降低及腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)異質(zhì)型黏附增加，腫瘤細(xì)胞通過整合素的介導(dǎo)黏附于細(xì)胞外基質(zhì)，因此對細(xì)胞外基質(zhì)的降解是腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵一步。而細(xì)胞外基質(zhì)是由細(xì)胞分泌到細(xì)胞外間質(zhì)中的大分子物質(zhì)構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其主要成分是膠原蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等，起支持并連接組織結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)組織的發(fā)生和細(xì)胞的生理活動作用，同時對腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移起到了屏障作用。當(dāng)腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)形成黏附時，CD13分子可以通過該蛋白酶對組成基膜的Ⅳ型膠原水解作用，進行組織消化穿透，從而形成局部溶解區(qū)，構(gòu)成了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移運行通道，使腫瘤細(xì)胞穿透細(xì)胞外基質(zhì)及脈管系統(tǒng)的基膜，進入循環(huán)系統(tǒng)[10-11]。從而證明了APN促進了腫瘤細(xì)胞的生長與擴散。有研究顯示，大量表達(dá)CD13的細(xì)胞株和內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)時，由于CD13可以水解白細(xì)胞介素8，導(dǎo)致可抵御內(nèi)皮源性白細(xì)胞介素8所誘導(dǎo)的凋亡，而其抑制劑恰恰可以抵消CD13的這種抗凋亡作用[12]。

2.2促進血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移 無論在原發(fā)病灶的快速增長階段還是發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程中，血管發(fā)生都是至關(guān)重要的一步。研究表明，原發(fā)腫瘤超過1～2 mm3，就會有新生血管生成，以供給營養(yǎng)促進腫瘤繼續(xù)增大[13]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤新生血管或其他新生血管形成過程中，在缺氧、血管內(nèi)皮生長因子等促血管生成因素的共同作用下，新生血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)CD13mRNA及表達(dá)上調(diào)，而正常組織血管內(nèi)皮細(xì)胞無CD13表達(dá)；有學(xué)者認(rèn)為，CD13在毛細(xì)血管形成的過程中，參與了新生血管的發(fā)生并調(diào)節(jié)血管生成信號，可作為血管生成的標(biāo)志[4,7,14]。在進一步的研究中闡述了誘導(dǎo)表達(dá)信號經(jīng)Ras絲裂原活化的蛋白激酶和Ras/磷脂酰肌醇-3激酶途徑傳至核內(nèi)，活化Ets-2，激活CD13近端啟動子，從而啟動轉(zhuǎn)錄表達(dá)[15-16]。Tokuhara等[17]應(yīng)用免疫組織化學(xué)和反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)法對194例非小細(xì)胞肺癌患者進行研究，結(jié)果顯示CD13表達(dá)陽性組5年生存率顯著低于CD13陰性組，CD13表達(dá)與血管生成呈顯著相關(guān)。Pasqualini等[18-19]應(yīng)用噬菌體活化等技術(shù)篩選出天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸、半胱氨酸-天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸-半胱氨酸、凝血酶相關(guān)肽等歸巢于腫瘤血管床的多肽序列，也稱為腫瘤跟蹤肽，其中天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸、半胱氨酸-天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸-半胱氨酸可與CD13特異性結(jié)合。Di Matteo等[20]通過免疫組織化學(xué)法對其表達(dá)進行研究，將三種CD13單克隆抗體(WM15,3D8,BF10)應(yīng)用于正常的和病態(tài)的人體組織標(biāo)本中；在腫瘤組織中，WM15反映了腫瘤組織中幾乎所有的毛細(xì)血管，而動脈和小靜脈則只是偶爾帶有飾紋；相較于WM15，BF10與3D8的免疫反應(yīng)性不同。它們對大血管及部分毛細(xì)血管的內(nèi)皮有反應(yīng)；WM15幾乎結(jié)合了所有的腫瘤血管，而BF10和3D8結(jié)合了大的癌旁血管和一些極少的血管。三種抗體在正常組織的血管中反應(yīng)性極小，只染色了一小部分血管。

2.3促進腫瘤細(xì)胞增殖及抑制腫瘤細(xì)胞凋亡 研究顯示，在體外培養(yǎng)下，應(yīng)用CD13單抗或CD13抑制劑的情況下，單核細(xì)胞的增殖速度顯著下降，反向證明CD13對單核類細(xì)胞的增殖有直接促進作用[20]?；A(chǔ)研究表明，CD13可以促進T細(xì)胞和單核細(xì)胞的DNA合成；通過caspase-3信號途徑和磷脂質(zhì)酰肌醇-3激酶-糖原合成酶集美信號途徑誘導(dǎo)凋亡[1]。1993年,Saiki等[10]在研究卵巢癌化療藥時發(fā)現(xiàn),有轉(zhuǎn)移能力的癌細(xì)胞表面有CD13/APN高表達(dá)，將CD13的互補脫氧核糖核酸轉(zhuǎn)染非轉(zhuǎn)移癌株模型鼠,發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞獲得了轉(zhuǎn)移能力。在臨床病例中很多腫瘤滲出物或瘤內(nèi)液中能檢測到可溶性的CD13/APN，對腫瘤患者血漿可溶性CD13活性進行測定，發(fā)現(xiàn)其活性與腫瘤的負(fù)荷呈顯著的正相關(guān)，提示可溶性CD13/APN活性增高與腫瘤體積增大有關(guān)，推測高水平的可溶性CD13/APN是腫瘤細(xì)胞或內(nèi)皮活化的標(biāo)志[1]。

3 CD13與腫瘤干細(xì)胞的關(guān)系

在人體生長不同時期的造血組織基質(zhì)細(xì)胞表面均發(fā)現(xiàn)CD13/APN的表達(dá)。Sakane等[21]在一項將胎肝細(xì)胞和造血干細(xì)胞的共同培養(yǎng)實驗中，加入APN抑制劑后，造血干細(xì)胞存活周期顯著降低，并且證實在其他造血組織的實驗中得到同樣的結(jié)果，據(jù)此推測，APN可能是造血肝細(xì)胞在造血微環(huán)境中存活的關(guān)鍵性因素，并且其作用于造血干細(xì)胞發(fā)育的每一個階段。

在血細(xì)胞中，CD13/APN表達(dá)于粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落形成單位和分化發(fā)育各階段的髓樣細(xì)胞，由于在多種白血病細(xì)胞中高表達(dá)，多年來作為白細(xì)胞抗原被用于白血病免疫分型；雖然對CD13酶活性的抑制可減弱各種細(xì)胞的增殖和發(fā)育，但其作用機制還有待進一步明確[22-24]。

腫瘤干細(xì)胞一般都處于相對靜止或休眠狀態(tài)，位于細(xì)胞周期G0期，具有重新形成腫瘤的能力，與腫瘤的化療或放療耐藥性及腫瘤的復(fù)發(fā)和發(fā)展密切相關(guān)。Haraguchi等[25]通過實驗發(fā)現(xiàn)，CD13是人肝癌癌細(xì)胞株和臨床樣本中腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物，CD13+細(xì)胞主要處于G0期，治療后，這些細(xì)胞幸存下來并沿纖維囊分布，這些位置常是肝癌復(fù)發(fā)位置，并且通常在癌灶內(nèi)形成細(xì)胞群；CD13通過減少在具有遺傳毒性的化療或放療的壓力下活性氧類誘導(dǎo)的DNA損害的方式保護細(xì)胞免于凋亡。在荷瘤小鼠模型中，CD13抑制劑可靶向控制腫瘤干細(xì)胞的自我更新及抑制其腫瘤形成能力；研究證明，CD13在肝癌細(xì)胞的生長中發(fā)揮重要作用，針對CD13的肝癌靶向治療具有顯著的療效[20]。

4 CD13/APN與機體腫瘤免疫應(yīng)答的關(guān)系

CD13/APN高表達(dá)于樹突狀細(xì)胞等免疫細(xì)胞，并參與抗原呈遞及調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答[15]。樹突狀細(xì)胞是目前發(fā)現(xiàn)的抗原呈遞功能最強的專職性抗原呈遞細(xì)胞，是特異性免疫應(yīng)答的始動者，并且樹突狀細(xì)胞細(xì)胞表面表達(dá)CD13/APN；APN可選擇性地降解抗原肽N端的部分氨基酸，導(dǎo)致抗原肽無法與主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類分子的溝槽結(jié)合或抗原肽/主要組織相容性復(fù)合體分子無法被T細(xì)胞表面的T細(xì)胞抗原受體識別，從而無法激活特異性免疫應(yīng)答，形成免疫逃逸；研究證明，CD13/APN的這種免疫抑制可被其拮抗劑抵消，從而提高樹突狀細(xì)胞將抗原呈遞給特異性T細(xì)胞的成功率[26]。

5 結(jié) 語

CD13/APN作為一種功能多樣的細(xì)胞表面標(biāo)志物，其可通過降解細(xì)胞外基質(zhì)改變某些信號轉(zhuǎn)換通路，參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移以及新血管生成等重要病理、生化過程，并與機體自身免疫力調(diào)節(jié)的關(guān)系密切。雖然目前CD13/APN作用于其中的具體機制尚未完全明確，但其抑制劑已顯示出廣泛而且良好的效果，因此，對CD13/APN的深入研究具有重要意義。

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