NRP-1在腫瘤中的作用及機(jī)制研究進(jìn)展*

談文娟綜述，高春玲審校

(1．廈門(mén)大學(xué)附屬成功醫(yī)院放療科，福建廈門(mén) 361003;2．廈門(mén)大學(xué)醫(yī)學(xué)院，福建廈門(mén) 361000)

神經(jīng)纖毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)作為一個(gè)功能性受體在神經(jīng)生物學(xué)中的重要性已經(jīng)明確，但它在腫瘤中的作用直到最近才被發(fā)現(xiàn)。一些研究發(fā)現(xiàn)NRP-1在多種癌細(xì)胞中表達(dá)，并且NRP-1過(guò)表達(dá)能增強(qiáng)腫瘤血管生成和腫瘤生長(zhǎng)［1-2］。相比之下，抑制NRP-1的表達(dá)會(huì)阻止內(nèi)皮細(xì)胞生存和遷移，抑制腫瘤生長(zhǎng)［1］。NRP-1影響腫瘤的具體機(jī)制尚未完全闡明，需要我們進(jìn)一步探究。本文將NRP-1最近的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 NRP-1的生物學(xué)特性

1．1 NRP-1 的發(fā)現(xiàn)

神經(jīng)纖毛蛋白(Neuropilin)包括NRP-1和神經(jīng)纖毛蛋白2(Neuropilin-2，NRP-2)，它們是脊椎動(dòng)物特有的一種跨膜糖蛋白。NRP-1由Fujisawa和他的同事在1987年第一次提出來(lái)，最初命名為A5［3］，它被定義為一個(gè)單克隆抗體的抗原，這個(gè)單克隆抗體是結(jié)合在非洲爪蟾蝌蚪視頂蓋上的神經(jīng)細(xì)胞表面蛋白。NRP-1最初確認(rèn)為3級(jí)信號(hào)素(Semaphorin3，SEMA3)的神經(jīng)元受體，SEMA3是化學(xué)排斥導(dǎo)向分子家族中的一員，能排斥軸突和使生長(zhǎng)錐塌陷，該發(fā)現(xiàn)表明NRP-1在軸突生長(zhǎng)和導(dǎo)向中起著至關(guān)重要的作用。隨后，NRP-1被發(fā)現(xiàn)是血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)165的共受體，能增強(qiáng)VEGF與VEGFR-2相互作用，提高VEGF的生物學(xué)活性，包括內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和血管生成［4］。

1．2 NRP-1 的結(jié)構(gòu)

NRP-1和NRP-2都是分子量為120～130 kDa的多功能單跨膜糖蛋白，它們具有相同的結(jié)構(gòu)域，都包括一個(gè)大型的氨基末端胞外結(jié)構(gòu)域，一個(gè)短的跨膜結(jié)構(gòu)域和一個(gè)小的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域［5］。其中胞外區(qū)又有三個(gè)不同結(jié)構(gòu)域，分別稱為a1/a2，b1/b2和c。其中a1/a2結(jié)構(gòu)域與b1/b2結(jié)構(gòu)域是NRP-1與配體(SEMA3A)結(jié)合的位點(diǎn)，b1/b2區(qū)負(fù)責(zé)與VEGF165結(jié)合并與NRP-1介導(dǎo)的細(xì)胞的黏附作用有關(guān)，a1/a2區(qū)和c區(qū)負(fù)責(zé)形成NRP二聚體。近膜的c結(jié)構(gòu)域與NRP-1傳導(dǎo)其配體的信號(hào)密切相關(guān)［6］。NRP-1胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域由44個(gè)氨基酸和一個(gè)包含C-末端三個(gè)氨基酸的PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合基序SEA構(gòu)成，它可以結(jié)合PDZ蛋白結(jié)構(gòu)域，也可結(jié)合C-末端的GAIP相互作用蛋白(GIPC)，GIPC也被稱為NRP-1相互作用蛋白(NIP)［7］。神經(jīng)纖毛蛋白也以可溶性的形式存在，自然條件下產(chǎn)生的可溶性NRP-1首次從人前列腺癌PC3細(xì)胞系克隆出來(lái)的［8］?？扇苄訬RP(SNRP)，其中包含 a1/a2和 b1/b2結(jié)構(gòu)域，缺乏跨膜-C區(qū)和胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，可作NRP的天然抑制劑［9］。

1．3 NRP-1 的分布

在胚胎發(fā)育過(guò)程中，NRP-1在動(dòng)脈上大量表達(dá)［10］，NRP-2 主要表達(dá)在靜脈和淋巴管［11］;通過(guò)對(duì)NRP-1過(guò)表達(dá)的小鼠嵌合體和NRP-1缺失的突變小鼠進(jìn)行分析［12］，NRP-1轉(zhuǎn)基因的小鼠有大量的毛細(xì)血管［13］，然而NRP-1敲除的小鼠顯示嚴(yán)重的血管和軸突發(fā)育缺陷［10］，表明NRP-1對(duì)正常胚胎的神經(jīng)和心血管系統(tǒng)發(fā)育是必不可少的［12］。研究發(fā)現(xiàn)NRP-1以低表達(dá)的形式廣泛分布在人體多種正常組織中［14］，而在多種腫瘤中呈高表達(dá)如膠質(zhì)瘤［15］，胰腺癌［16］，胃癌，結(jié)腸癌［17］，乳腺癌［18］，非小細(xì)胞肺癌［19］等。

2 NRP-1的在腫瘤中的作用及機(jī)制

2．1 NRP-1與腫瘤新生血管形成

VEGF又稱血管通透性因子(VPF)，被認(rèn)為是最主要的促血管生長(zhǎng)因子。它與腫瘤血管形成增多，腫瘤生長(zhǎng)，人類多種腫瘤的不良預(yù)后有緊密聯(lián)系。血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)涉及三個(gè)酪氨酸激酶受體VEGFR-1(Flt-1)，VEGFR-2(KDR/Flk-1)，和VEGFR-3(Flt-4)和兩個(gè)非酪氨酸激酶受體NRP-1 和 NRP-2［20］。NRP-1 作為 VEGF165(VEGF的一種主要同構(gòu)體)的共受體表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞上，調(diào)節(jié)VEGF與VEGFR-2結(jié)合，表明NRP-1在調(diào)節(jié)VEGF誘導(dǎo)的血管生成中發(fā)揮重要作用［21］。NRP-1除了與VEGF相互作用，還與其他促血管生成的肝素結(jié)合細(xì)胞因子相互作用，包括成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)［22］。NRP-1還能結(jié)合并促進(jìn)血小板源性生長(zhǎng)因子-B(PDGF-B)［23］以及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1信號(hào)通路［24］，從而有助于激活和招募血管周細(xì)胞［25］。遺傳學(xué)研究提供強(qiáng)有力的證據(jù)表明NRP-1為血管形態(tài)形成所必需。NRP-1的缺失會(huì)導(dǎo)致血管重建和分支缺陷［10］。在一些腫瘤模型如小鼠肝細(xì)胞癌［14］、人結(jié)腸癌［26］及非小細(xì)胞肺癌［27］中，NRP-1的表達(dá)已證明能增加致瘤性，這可能是通過(guò)促進(jìn)VEGF介導(dǎo)的血管生成實(shí)現(xiàn)的。Wang等［28］發(fā)現(xiàn) NRP-1不僅能增強(qiáng) VEGF165與VEGFR2的結(jié)合，放大 VEGF效應(yīng)，也可不依賴VEGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。綜上所述，NRP-1可通過(guò)依賴于VEGF的方式或獨(dú)立于VEGF的方式參與腫瘤新生血管的形成。

2．2 NRP-1與腫瘤的生長(zhǎng)

NRP-1不僅在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，NRP-1也在腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)NRP-1在231乳腺癌和PC3前列腺癌等腫瘤組織中的表達(dá)水平要明顯高于正常組織［21］。Yaqoob 等［29］提出 NRP-1 可協(xié)調(diào)腫瘤微環(huán)境中肌成纖維細(xì)胞和可溶性纖維連接蛋白之間的相互作用，從而促進(jìn)a5β1整合素依賴的纖維連接蛋白聚集，基質(zhì)纖維化以及腫瘤生長(zhǎng)，抗NRP-1抗體可以抑制腫瘤生長(zhǎng)和纖維連接蛋白聚集。Li等［30］用NRP-1SiRNA轉(zhuǎn)染U373膠質(zhì)瘤細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)能夠顯著促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖，并誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯在G1期。

Berge等［31］發(fā)現(xiàn)在小鼠原發(fā)性肝癌模型中，拮抗NRP-1的小干擾RNA(siRNA)可以抑制腫瘤生長(zhǎng)。然而，Pan等［1］在SK-MES-1非小細(xì)胞肺癌的異種移植實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，抗VEGF抗體顯示出52%腫瘤生長(zhǎng)抑制作用，單劑量抗NRP-1B抗體引起37%腫瘤生長(zhǎng)抑制作用，抗NRP-1A抗體對(duì)腫瘤生長(zhǎng)抑制作用無(wú)顯著影響。當(dāng)與抗VEGF抗體結(jié)合時(shí)，抗NRP-1A抗體腫瘤生長(zhǎng)抑制作用提高至70%，抗NRP-1B抗體腫瘤生長(zhǎng)抑制作用升高到77%(其中抗NRP-1A抑制SEMA3A結(jié)合NRP-1，抗NRP-1B抑制VEGF結(jié)合NRP-1)。結(jié)果顯示抗NRP-1抗體對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的抑制作用不大，但與抗VEGF抗體聯(lián)合使用時(shí)，可以顯著增加抗VEGF抗體抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用，這表明NRP-1與抗VEGF抗體聯(lián)合應(yīng)用可作為一種抗腫瘤靶向治療策略。

2．3 NRP-1與腫瘤的遷移及凋亡

腫瘤的浸潤(rùn)，轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤重要的生物學(xué)特征，與疾病的預(yù)后密切相關(guān)。臨床前研究顯示NRP-1的過(guò)表達(dá)與惡性腫瘤的侵襲潛能、腫瘤分期、臨床分級(jí)呈正相關(guān)。Timoshenko等［32］發(fā)現(xiàn)通過(guò)siRNA阻斷了NRP-1表達(dá)后，VEGF-C對(duì)乳腺癌 MDA-MB-231和Hs578T細(xì)胞株的遷移有部分抑制作用。Li等［30］發(fā)現(xiàn)NRP-1 siRNA通過(guò)下調(diào)Bcl-2家族的表達(dá)和阻滯絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)途徑，能顯著抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和凋亡。Banerjee等［33］提出 VEGF165可通過(guò)激活 NRP-1-VEGFR1-PI3K軸誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的遷移，并證實(shí)MCF-7和MDAMB-231乳腺癌細(xì)胞也可通過(guò)此機(jī)制誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的遷移，最終刺激腫瘤血管形成，促進(jìn)新生血管成熟。Ling等［34］在斑馬魚(yú)模型中，提出NRP-1特異性調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的抗凋亡途徑是通過(guò)NRP-1相互作用蛋白(NIP/GIPC)激活PI3K/AKT，隨后使 P53通路和 FoxOs失活，以及 P21激活。Wey等［2］發(fā)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的NRP-1可通過(guò)ERK和JNK途徑來(lái)加強(qiáng)MAPK信號(hào)通路，并誘導(dǎo)下游抗凋亡基因包括MCL-1的產(chǎn)生，從而提高細(xì)胞存活率。由此可知，NRP-1對(duì)腫瘤的遷移和凋亡是不可或缺的。Zeng等［35］通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明靶向抗NRP-1b1b2抗體能夠抑制MCF7乳腺癌細(xì)胞的增殖及其與纖維連接蛋白的粘附。并且抗NRP-1單克隆抗體可以降低a5β1整合素-NRP-1復(fù)合物的形成，抑制FAK/p130cas信號(hào)通路，最終導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維的形成，使細(xì)胞粘附受到抑制。

2．4 NRP-1與免疫功能

最近報(bào)道NRP-1在人類正常免疫系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用，被認(rèn)為是T細(xì)胞活化的一種新的標(biāo)志物。在人類，NRP-1僅表達(dá)在漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞(pDCs)和從次級(jí)淋巴組織中分離出來(lái)的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)亞群及外周血、淋巴結(jié)中小CD4+T細(xì)胞群。在淋巴結(jié)中，表達(dá)有NRP-1的T細(xì)胞可延長(zhǎng)其與未成熟NRP-1+pDCs的相互作用，進(jìn)而增強(qiáng)T 細(xì)胞的活化［36］。Tordjman等［37］證實(shí) NRP-1 介導(dǎo)活化的DCs細(xì)胞和靜息T細(xì)胞之間的相互作用，這對(duì)于啟動(dòng)初次免疫應(yīng)答是必不可少的。Gorelik等［38］用抗NRP-1抗體孵育DCs或靜息T細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)它可以抑制DC細(xì)胞誘導(dǎo)的靜息T細(xì)胞增殖。Milpied等［39］發(fā)現(xiàn)人類 FoxP3+Tregs 并不表達(dá)NRP-1。然而，在人類次級(jí)淋巴器官中可以檢測(cè)到大量FoxP3-NRP-1+T細(xì)胞，當(dāng)用抗CD3/CD28抗體激活T細(xì)胞后，可誘導(dǎo)NRP-1在T細(xì)胞上的表達(dá)。一些研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者外周血和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中T細(xì)胞表面NRP-1表達(dá)水平上調(diào)，主要發(fā)揮免疫抑制作用，因此NRP-1也被看作是某些腫瘤的預(yù)后標(biāo)志物。Chaudhary等［36］提出，在小鼠，NRP-1 選擇性表達(dá)在胸腺來(lái)源的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)，可明顯提高它們的免疫抑制作用，NRP-1對(duì)CD4+T細(xì)胞也具有免疫抑制功能。NRP-1也可通過(guò)抑制MEK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)針對(duì)腫瘤細(xì)胞的T細(xì)胞活化作用以及細(xì)胞毒活性［40］。NRP-1在免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞都呈高表達(dá)水平，這可能跟腫瘤免疫耐受的形成有關(guān)，免疫耐受形成的機(jī)制還待進(jìn)一步研究。Campos-Mora等［41］發(fā)現(xiàn) NRP-1(+)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞可以促進(jìn)皮膚移植物的存活，并能調(diào)節(jié)效應(yīng)性CD4(+)細(xì)胞的表型特征，因此NRP-1可作為免疫治療的新靶點(diǎn)。

3 NRP-1對(duì)化療的影響

NRP-1作為VEGF的共受體，在絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，參與腫瘤的增殖、生存、侵襲，并能提高多種癌細(xì)胞的化療敏感性。Xin等［42］將一個(gè)抗NRP-1單克隆抗體 MNRP1685A使用在進(jìn)展性實(shí)體腫瘤患者的I期臨床試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)它可以阻滯VEGF通路進(jìn)而明顯降低荷瘤率。并證明當(dāng)抗NRP-1mAb與抗VEGFmAb如貝伐單抗聯(lián)合使用時(shí)療效更加顯著。Liang等［43］小鼠移植瘤模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示抗NRP-1聯(lián)合抗VEGF治療能更有效地阻斷腫瘤血管生成。Wey等［2］發(fā)現(xiàn)當(dāng)胰腺癌細(xì)胞株P(guān)G暴露于吉西他濱和5-FU時(shí)，過(guò)表達(dá)的NRP-1可增強(qiáng)凋亡抵抗并提高細(xì)胞的存活率。相比之下，用siRNA降低人胰腺癌Panc-1細(xì)胞NRP-1表達(dá)水平可顯著提高其對(duì)吉西他濱的化療敏感性。Yue等［44］通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，抑制NRP-1的表達(dá)可抑制骨肉瘤SaOS-2細(xì)胞增殖并提高其對(duì)多柔比星化療敏感性。相反，過(guò)表達(dá)的NRP-1可促進(jìn)MG-63細(xì)胞增殖并明顯增強(qiáng)其對(duì)多柔比星的藥物抵抗。上述研究表明NRP-1可能直接參與耐藥的發(fā)生。

4 NRP-1在腫瘤放射治療中的展望

近年來(lái)，腫瘤血管靶向藥物已經(jīng)成為一種有效的抗腫瘤策略。多種抗腫瘤血管生成的藥物如VEGF特異性阻斷劑貝伐單抗和酪氨酸激酶受體抑制劑索拉非尼，已經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)入臨床使用。這些藥物與化療聯(lián)用時(shí)能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)，并延長(zhǎng)患者生存期。目前許多臨床前和臨床研究發(fā)現(xiàn)，抗腫瘤血管生成療法取得一定的臨床療效。VanCutseme等［45］研究顯示抗血管靶向藥物僅有短暫和輕微的療效，長(zhǎng)期使用會(huì)出現(xiàn)耐藥性，甚至在使用數(shù)月后，患者病情復(fù)發(fā)。因此，探求一種新的分子靶點(diǎn)和途徑，以提高抗血管生成療法的治療效果是很有必要的，抗 NRP-1是否可以代替抗 VEGF治療或者NRP-1與抗VEGF治療聯(lián)合使用能否顯著提高腫瘤治療效果及其機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

放射治療也是惡性腫瘤最常見(jiàn)的治療方法之一，在臨床上約有半數(shù)以上的腫瘤患者在治療過(guò)程中接受過(guò)放射治療。盡管近年來(lái)精確放療技術(shù)取得很大的進(jìn)步，但精確放療帶來(lái)的療效提高還不能令人滿意。這可能是腫瘤細(xì)胞自身出現(xiàn)乏氧，對(duì)射線敏感性降低，從而產(chǎn)生放療抵抗。Teicher等［46］最早發(fā)現(xiàn)抑制血管的生成可以加強(qiáng)放療的治療效果，還可減少達(dá)到相同抗腫瘤效應(yīng)所需的放射治療的劑量。臨床前研究表明抗血管生成治療可暫時(shí)使腫瘤血管正?；?，從而有效運(yùn)輸氧氣改善腫瘤乏氧，對(duì)腫瘤放射治療有增敏作用。Fang等［47］研究發(fā)現(xiàn)，重組人血管內(nèi)皮抑素(恩度)能使腫瘤血管正?；?，表現(xiàn)為血管減少，基底膜和周細(xì)胞覆蓋率增加。并提出CNE-2和5-8F鼻咽癌裸鼠移植瘤血管正?；翱谄诜謩e在恩度治療后的5～8天和3～5天，較未處理組或單用恩度組或單用照射組小鼠相比，在恩度治療后的第5天或第3天給予放射治療，可顯著減小CNE2或5-8F腫瘤體積，表明恩度能提高放療敏感性。

目前已明確的是抗NRP-1治療可以明顯抑制腫瘤新生血管形成，是一種很有潛力的抗血管靶向藥物。那么，抗NRP-1治療與放療聯(lián)合應(yīng)用是否會(huì)出現(xiàn)血管正常化時(shí)間窗，是否具有腫瘤放療增敏作用，能否提高腫瘤治療效果尚不清楚，以及如何與放射治療最佳聯(lián)合應(yīng)用，都有待今后進(jìn)一步研究。

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