神經(jīng)纖毛蛋白-1在腫瘤中的研究進(jìn)展

蔣翡翎，黃敏

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院檢驗(yàn)科，海南 ?？?570208)

·綜述·

神經(jīng)纖毛蛋白-1在腫瘤中的研究進(jìn)展

蔣翡翎，黃敏

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院檢驗(yàn)科，海南 ?？?570208)

神經(jīng)纖毛蛋白-1為Ⅰ型跨膜糖蛋白，可作為軸突導(dǎo)向因子家族受體參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程，同時(shí)還作為血管內(nèi)皮生長因子家族受體表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞表面，參與血管新生。近年來研究表明，神經(jīng)纖毛蛋白-1可表達(dá)于腫瘤細(xì)胞，通過與VEGF及其受體作用參與腫瘤血管生成過程，對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移產(chǎn)生影響。本文主要闡述了神經(jīng)纖毛蛋白-1的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)關(guān)系、與血管內(nèi)皮生長因子之間的相互作用關(guān)系，及其在常見腫瘤中的表達(dá)。

神經(jīng)纖毛蛋白-1；軸突導(dǎo)向因子；血管內(nèi)皮生長因子；血管新生；腫瘤

神經(jīng)纖毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)是最早被發(fā)現(xiàn)的NRP家族成員，為細(xì)胞表面相對(duì)分子質(zhì)量為120 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，位于形成中的神經(jīng)纖維軸突上。1995年首次被Fujisawa等[1]發(fā)現(xiàn)并將之命名為Neuropilin-1(NRP-1)。1997年，神經(jīng)纖毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)、神經(jīng)纖毛蛋白-2(Neuropilin-2，NRP-2)被證實(shí)為軸突導(dǎo)向因子Collapsin/ Semaphorin家族的受體[2]，其中神經(jīng)纖毛蛋白-1與Semaphorin3A(Sema3A)結(jié)合，從而在神經(jīng)發(fā)育過程中，參與軸突導(dǎo)向、神經(jīng)纖維成束、細(xì)胞遷移、成人神經(jīng)細(xì)胞受損修復(fù)等重要過程。2002年Tordjman等[3]發(fā)現(xiàn)NRP-1是一種可介導(dǎo)免疫細(xì)胞間相互作用，作為啟動(dòng)初次免疫應(yīng)答的基本物質(zhì)。近年來，有研究表明，NRP-1除了可作為Sema3A受體外，還可表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞表面，作為血管內(nèi)皮生長因子家族(Vascular endothelial growth factor，VEGF)的受體，與VEGF家族部分成員，如VEGF165、VEGF-B、VEGF-E及胎盤生長因子結(jié)合，在血管的生成、發(fā)育、腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移中起重要作用[4]。

1 NRP的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性

NRP家族現(xiàn)已證實(shí)有兩個(gè)成員：NRP-1和NRP-2。此二者在氨基酸序列上有44%的同源性[5]。人NRP-1和NRP-2分別定位于染色體10p12和2q34，基因長度分別為112 kb和110 kb，均由17個(gè)外顯子和16個(gè)內(nèi)含子組成。兩者結(jié)構(gòu)相似，并且在胚胎神經(jīng)系統(tǒng)及成人多種組織中有重疊表達(dá)，為非酪氨酸蛋白激酶受體、Semaphorin家族和VEGF家族的共受體，但是在配體結(jié)合及調(diào)節(jié)特性上面各有不同[6]。 NRP家族在脊椎動(dòng)物中高度保守，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成，分為四個(gè)結(jié)構(gòu)域：CUB(complement-binding protein homology)(a1/a2)，F(xiàn)V/FVⅢ(b1/ b2)，MAM(meprin，A5，and Receptor protein-tyrosine phosphatase μ)(c)和(d)。NRP胞內(nèi)區(qū)很短，只有40～43個(gè)氨基酸，一般不能作為獨(dú)立的受體傳遞信號(hào)，與跨膜區(qū)共同組成d結(jié)構(gòu)域。胞外區(qū)包含a1/a2、b1/b2和c三個(gè)結(jié)構(gòu)域。①a1/a2結(jié)構(gòu)域：又稱為CUB結(jié)構(gòu)域，此結(jié)構(gòu)域也存在于補(bǔ)體分子C1s和C1r、骨形態(tài)發(fā)生蛋白1(Bone Morphogenetic protein 1)和一些金屬蛋白酶中；②b1/b2結(jié)構(gòu)域：此結(jié)構(gòu)域與凝血因子FV/ FVⅢ具有同源性，具有相同的酪氨酸激酶受體類型；③MAM(c)結(jié)構(gòu)域：此結(jié)構(gòu)域在酪氨酸磷酸酶Mu、Meprin(一種金屬內(nèi)切肽酶)也存在。三種結(jié)構(gòu)域中，a1/a2區(qū)和b1/b2區(qū)是NRP-1和配體Sema3A結(jié)合位點(diǎn)；VEGF165與NRP-1的bl／b2區(qū)結(jié)合，a1/a2區(qū)可增強(qiáng)二者之間的結(jié)合，同時(shí)b1/b2區(qū)還與NRP-1介導(dǎo)細(xì)胞間粘附作用有關(guān)；c區(qū)對(duì)NRP-1傳導(dǎo)semaphorin的信號(hào)很重要，缺少c區(qū)NRP仍能與神經(jīng)叢素(plexins)結(jié)合，卻不能轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，同時(shí)c區(qū)還與a1/a2區(qū)構(gòu)成NRP二聚體。

2 NRP與VEGF的相互關(guān)系

VEGF是由兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為24 kD的相同亞基以二硫鍵交聯(lián)結(jié)合形成的二聚體糖蛋白。人類VEGF家族含有VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長因子(Placental growth factor，PlGF)，分子量35～44 kD不等[7]。VEGF家族受體由三個(gè)酪氨酸蛋白激酶受體[VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(KDR/flk-1)和VEGFR3(flk-4)]和兩個(gè)非酪氨酸蛋白激酶受體(NRP-1和NRP-2)組成。每個(gè)因子特異性地與受體分子相結(jié)合，產(chǎn)生的作用各不相同，但都與促進(jìn)血管及淋巴管等人體脈管的生成與分化相關(guān)。人類VEGF基因結(jié)構(gòu)定位于染色體6p21.3，由于mRNA的剪切方式不同，產(chǎn)生出VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206等至少5種蛋白形式。VEGF不僅在內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，在腫瘤細(xì)胞中也有表達(dá)。在腫瘤組織內(nèi)，VEGF促進(jìn)血管新生，為腫瘤提供優(yōu)越的生長環(huán)境，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，同時(shí)還與腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸有關(guān)。抑制VEGF已成為腫瘤治療的常用途徑之一。研究發(fā)現(xiàn)，NRP-1可作為VEGF受體與VEGF165結(jié)合，參與胎盤血管生成和腫瘤血管新生[8]。在內(nèi)皮細(xì)胞上，NRP-1可作為協(xié)同受體增強(qiáng)VEGF165與VEGFR2 (KDR/flk-1)的結(jié)合，同時(shí)還可增強(qiáng)VEGF165誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞趨化性及有絲分裂原性，抑制NRP-1與VEGF165的結(jié)合則導(dǎo)致VEGF165與VEGFR2(KDR/ flk-1)結(jié)合受抑，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂活動(dòng)下降[9]。而在單獨(dú)表達(dá)NRP-1的內(nèi)皮細(xì)胞中，NRP-1不能介導(dǎo)VEGF165的信號(hào)傳導(dǎo)。從以上現(xiàn)象中我們不難看出，NRP-1作為VEGFR2(KDR/flk-1)的輔助受體，增強(qiáng)VEGF165與VEGFR2(KDR/flk-1)的結(jié)合，參與VEGF的促血管新生作用。

3 NRP-1與常見腫瘤

NRP-1基因表達(dá)廣泛，在內(nèi)皮細(xì)胞及多種腫瘤細(xì)胞和腫瘤組織中都有高表達(dá)。NRP-1在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)可影響腫瘤血管生成，從而影響腫瘤細(xì)胞的生成、浸潤及凋亡，對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。

3.1 NRP-1在腫瘤中的作用機(jī)制NRP-1在腫瘤組織中的作用機(jī)制復(fù)雜，NRP-1既可表達(dá)于腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞，亦可直接表達(dá)于腫瘤細(xì)胞，作用結(jié)果因其結(jié)合配體不同而不同[10]。VEGF165和Sema3A可競爭結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞上的NRP-1，并介導(dǎo)其內(nèi)吞。NRP-1如與Sema3A結(jié)合，則抑制VEGF165對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞作用，減少腫瘤組織內(nèi)新血管生成，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡，減少腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移；如與VEGF165結(jié)合，則可促進(jìn)腫瘤血管新生作用及腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。關(guān)于Sema3A/NRP-1抑制腫瘤發(fā)展的作用，Song等[11]采用免疫組化分析技術(shù)觀察NRP-1及Sema3A在43例舌鱗狀癌組織及15例正常舌上皮組織中的分布情況，結(jié)果顯示在舌鱗癌組織標(biāo)本中Sema3A表達(dá)顯著下降(P=0.025)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，而NRP-1表達(dá)明顯增加(P＜0.001)，因此Sema3A的低表達(dá)與患者的低生存率密切相關(guān)。進(jìn)一步采用免疫組化染色，對(duì)NRP-1表達(dá)與舌鱗狀細(xì)胞癌分化情況之間關(guān)系進(jìn)行分析[12]，發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的NRP-1與舌鱗狀細(xì)胞癌病理分期具有顯著相關(guān)關(guān)系(P=0.026)。而Ruffini等[13]發(fā)現(xiàn)大部分的人類黑色素瘤細(xì)胞株分泌血管內(nèi)皮生長因子-A(VEGF-A)，并表達(dá)其受體VEGFR-1、VEGFR-2和NRP-1。NRP-1作為VEGF-A和VEGFR-2的協(xié)同受體增強(qiáng)VEGF A與VEGFR2的結(jié)合，誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞的遷移和侵襲，并促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶-2(Matrix metalloproteinase-2，MMP-2)的分泌。Brieger等[14]還發(fā)現(xiàn)VEGF121和VEGF165可以通過NRP-1等受體，增加輻射電阻，減少鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞因輻射而導(dǎo)致的死亡，保護(hù)腫瘤細(xì)胞。由上述可見，NRP-1對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生的作用可能是雙向的，不能單純的認(rèn)為僅僅是抑制或促進(jìn)腫瘤發(fā)展。

3.2 NRP-1在常見腫瘤中的表達(dá)NRP-1廣泛分布于人體多種惡性腫瘤組織內(nèi)，如白血病、鼻咽癌、胃腸道腫瘤、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等，且在這些惡性腫瘤組織內(nèi)，NRP-1表達(dá)明顯高于正常組織。Younan等[15]收集了20例ALL患者和10例健康對(duì)照者，采用RT-PCR觀察NRP-1基因的表達(dá)，在ALL患者中NRP-1基因表達(dá)陽性率為80%，明顯高于正常對(duì)照者，并且表達(dá)水平與原始細(xì)胞百分比和緩解情況相關(guān)。Hansel等[16]利用免疫組化染色、免疫印跡等多種方式檢測NRP-1在多種胃腸道腫瘤及癌前病變中的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在胃腸道腫瘤及癌前病變中NRP-1都有高表達(dá)，且隨著腫瘤的浸潤及進(jìn)展而表達(dá)程度增加。張佳等[17]在觀察喉鱗癌組織及癌旁組織中NRP-1、VEGF表達(dá)情況時(shí)發(fā)現(xiàn)喉鱗癌組織中的NRP-1、VEGF表達(dá)高于正常癌旁組織，且與腫瘤的TMN分期、T分期、分化程度及有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)的提出預(yù)示著NRP-1似乎可作為腫瘤發(fā)生、發(fā)展、浸潤及預(yù)后的一個(gè)潛在評(píng)價(jià)指標(biāo)。與此同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，NRP-1/CD304作為漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞標(biāo)記物在B細(xì)胞型急性淋巴細(xì)胞白血病中的表達(dá)比正常B細(xì)胞中的表達(dá)高30%，預(yù)示著NRP-1/ CD304似乎可作為白血病微小殘留病變(Minimal residual disease，MRD)的一個(gè)檢測指標(biāo)[18]。

3.3 NRP-1與腫瘤治療以往腫瘤治療的研究主要是以VEGF和VEGF受體(VEGFRs)為主要攻擊目標(biāo)，而NRP-1和NRP-2作為VEGF和VEGFRs的共受體，為腫瘤藥物的研究開拓了一個(gè)新的領(lǐng)域[19]。Pan等[20]研究發(fā)現(xiàn)NRP-1通過與Sema3A或VEGF結(jié)合調(diào)節(jié)血管或神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展。利用兩種單克隆抗體：Sema3A上結(jié)合NRP-l區(qū)域蛋白的單克隆抗體YW64.3結(jié)合到CUB(a1/a2)結(jié)構(gòu)域，阻斷Sema3A與NRP-1結(jié)合，VEGF上結(jié)合NRP-1區(qū)域蛋白的單克隆抗體YW107.4.87結(jié)合到FV/FVⅢ(b1/b2)結(jié)構(gòu)域，阻斷NRP-1與VEGF結(jié)合誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移，這兩種抗NRP-1抗體可抑制腫瘤血管生成和血管重塑。但是對(duì)VEGFR2傳導(dǎo)的其他信號(hào)影響不大，抗NRP-1抗體和抗-VEGF治療結(jié)合可抑制腫瘤生長，這為腫瘤治療提供了新的研究方向。近年來，已有研究指出，沙利度胺可通過介導(dǎo)NRP-1的下調(diào)減少VEGF的作用而對(duì)白血病產(chǎn)生治療作用[21]。關(guān)于腫瘤的靶向治療，Karjalainen等[22]對(duì)人類白血病細(xì)胞及組合噬菌體展示肽庫進(jìn)行篩選，分離出肽序列Phe-Phe/ Tyr-Any-Leu-Arg-Ser(FF/YXLRS)，此序列可結(jié)合到不同白血病細(xì)胞株和患者的骨髓標(biāo)本。肽序列通過受體介導(dǎo)的途徑內(nèi)化進(jìn)一步證實(shí)其相應(yīng)受體為NRP-1，當(dāng)此序列整合到促凋亡的序列(D)(KLAKLAK)2時(shí)，可以觀察到有效的抗白血病細(xì)胞作用。因此，NRP-1可作為人類白血病和淋巴瘤的一個(gè)潛在配體導(dǎo)向靶點(diǎn)，而其前體藥物CGFYWLRSC-GG-D (KLAKLAK)2有望成為新的靶向治療藥物。

4 展望

NRP-1作為軸突導(dǎo)向因子Collapsin/Semaphorin家族的受體可調(diào)節(jié)神經(jīng)導(dǎo)向功能。同時(shí)，還可表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞表面，作為血管內(nèi)皮生長因子家族的受體，在血管新生、發(fā)育，腫瘤細(xì)胞的生成和凋亡過程中起到重要作用。在惡性腫瘤細(xì)胞中，NRP-1與VEGF相互作用誘導(dǎo)腫瘤血管新生作用，從而減少腫瘤細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。NRP-1作為一種重要的信號(hào)傳遞分子，似乎可作為腫瘤發(fā)生、發(fā)展、浸潤及預(yù)后的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。隨著其作用機(jī)制的逐漸明確，抗NRP-1治療有望成為腫瘤治療的一個(gè)新的途徑。

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2014-01-13)

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通迅作者：蔣翡翎。E-mail：nancyjiang1@aliyun.com