GDNF和ARTN及其受體與消化系統(tǒng)腫瘤嗜神經(jīng)侵襲的關(guān)系

繆錦峰，吳 仟，曹 磊，曹文波，莫賽軍*

（鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)腫瘤學(xué)教研室，河南 鄭州 450001）

GDNF和ARTN及其受體與消化系統(tǒng)腫瘤嗜神經(jīng)侵襲的關(guān)系

繆錦峰，吳 仟，曹 磊，曹文波，莫賽軍*

（鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)腫瘤學(xué)教研室，河南 鄭州 450001）

腫瘤嗜神經(jīng)侵襲（PNI）被認為是一種新的惡性腫瘤轉(zhuǎn)移方式，也是某些腫瘤病人術(shù)后復(fù)發(fā)率高和預(yù)后差的重要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)膠質(zhì)源性神經(jīng)生長因子（GDNF）和ARTN的表達與某些腫瘤的侵襲呈正相關(guān)，能夠促進腫瘤組織與其周圍神經(jīng)的相互移行，在腫瘤PNI的發(fā)展進程中起著非常重要的作用。本文綜述了GDNF和ARTN及其受體在消化系統(tǒng)腫瘤PNI中的表達和作用機制，以期為消化系統(tǒng)腫瘤的臨床治療以及預(yù)后判斷提供新的研究思路。

腫瘤嗜神經(jīng)侵襲；神經(jīng)膠質(zhì)源性神經(jīng)生長因子；ARTN；消化系統(tǒng)腫瘤

腫瘤嗜神經(jīng)侵襲（perineural i nvasion，PNI）被認為是除直接蔓延、淋巴道轉(zhuǎn)移、血道轉(zhuǎn)移、種植性轉(zhuǎn)移以外的第5種轉(zhuǎn)移方式。PNI具有特殊的發(fā)生方式，既可以在沒有淋巴或者血管的部位進行腫瘤侵襲，也可以侵襲擴散至遠離腫瘤原發(fā)部位的區(qū)域，遠遠超出了任何局部腫瘤侵襲的程度［1］。因此，PNI是一種惡性度高的腫瘤轉(zhuǎn)移方式，不僅會導(dǎo)致患者發(fā)生疼痛，而且與術(shù)后復(fù)發(fā)密切相關(guān)。PNI的發(fā)生發(fā)展機制非常復(fù)雜，基質(zhì)金屬蛋白酶類、神經(jīng)生長因子、神經(jīng)細胞黏附因子等都在PNI的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。其中，神經(jīng)膠質(zhì)源性神經(jīng)生長因子（glialderived n eurotrophic f actor，GDNF）家族的調(diào)節(jié)作用尤為突出。

GDNF家族受體包括GDNF家族受體A（GDNF family receptors A，GFRAs）和受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，Ret）兩類亞基，其中GFRAs至少有4種，即GFRA1～GFRA4。GDNF配體家族目前已知的有4種營養(yǎng)因子：GDNF、Neurturin（NRTN）、Persephin（PSPN）和ARTNemin（ARTN） 。GDNF 和ARTN在腫瘤中表達量升高，在腫瘤PNI過程中發(fā)揮重要作用。本文擬對GDNF和ARTN在消化系統(tǒng)腫瘤PNI中的作用及機制進行綜述。

1 GDNF及其受體在消化系統(tǒng)PNI中的作用

GDNF有助于周圍神經(jīng)損傷后軸突的再生和存活，其生長信號傳導(dǎo)主要依賴于 GFRA1與Ret的特異性結(jié)合。二者結(jié)合后導(dǎo)致Ret自磷酸化，啟動信息在胞內(nèi)傳導(dǎo)［2］。

1.1 胰腺癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

胰腺癌是最致命的腫瘤之一，其病死率可達99%。研究表明，神經(jīng)浸潤是胰腺癌根治術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)的常見原因之一，因此PNI可作為胰腺癌的獨立預(yù)后指標［3］。胰腺癌中，Ret在癌細胞中呈強陽性表達，而GDNF在癌組織內(nèi)的神經(jīng)叢中強陽性表達；體外實驗證實GDNF對于MIA PaCa-2胰腺癌細胞具有化學(xué)趨化作用和促增殖作用，且呈劑量依賴關(guān)系；裸鼠動物模型實驗進一步顯示，神經(jīng)組織GDNF的表達變化與胰腺癌的PNI呈正相關(guān)，但與周圍淋巴結(jié)及血管的侵犯無明顯關(guān)系［3］。綜上所述，GDNF和Ret的高表達與胰腺癌PNI發(fā)展關(guān)系密切。

目前認為，GDNF誘導(dǎo)胰腺癌細胞發(fā)生神經(jīng)侵襲轉(zhuǎn)移的機制與GDNF/Ret復(fù)合體的形成及下游調(diào)控信號有關(guān)：GDNF引起Ret蛋白二聚化并形成Ret-Shc-Grb2復(fù)合體，進一步激活Ras和Raf蛋白，刺激MAPK相關(guān)信號途徑即Ras-Raf-MEK-ERK途徑，導(dǎo)致腫瘤細胞發(fā)生侵襲。Sawai等［4］發(fā)現(xiàn)胰腺癌細胞中Ret的過度表達可增強GDNF的促細胞侵襲能力，該作用與ERK或PI3K途徑有關(guān)。另外，張建良等［5］以BDNF為趨化劑，采用MAPK阻斷劑PD98059和PI3K阻斷劑LY294002處理胰腺癌細胞MIA PaCa-2，發(fā)現(xiàn)GDNF增強的胰腺癌細胞MIA PaCa-2的侵襲轉(zhuǎn)移能力被PD98059和LY294002所抑制。因此，認為GDNF的促侵襲轉(zhuǎn)移能力依賴于MAPK和PI3K途徑。

1.2 結(jié)腸癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

結(jié)腸癌是全球最高發(fā)的三大惡性腫瘤之一。盡管目前對于結(jié)腸癌的診治取得了較大進展，但結(jié)腸癌患者死亡率及預(yù)后并未得到明顯改善。PNI也是結(jié)腸癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移的一個重要途徑，GDNF及其受體對其PNI的影響不容忽視。在有PNI現(xiàn)象的結(jié)腸癌組織中，GDNF表達增強，且癌組織內(nèi)神經(jīng)相關(guān)的GFR受體表達亦增強。在腸道中，GDNF與GFRa I結(jié)合可激活細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進腸神經(jīng)嵴前體細胞的存活和增殖［6］。但GDNF誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞遷移的具體分子機制目前仍不清楚。不過有研究顯示結(jié)腸癌中GDNF增強表達可通過增加VEGF-VEGFR 相互作用的結(jié)腸癌細胞的遷移，這主要是由p38 MAPK， PI3K/Akt信號和HIF-1α信號通路共同調(diào)節(jié)的結(jié)果［7］。如結(jié)腸癌中血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）及其受體1（VEGFR1）均能響應(yīng)GDNF 刺激而導(dǎo)致血管生成增加，該調(diào)節(jié)作用與p38 MAPK和PI3K/Akt 信號途徑相關(guān)。另外，結(jié)腸癌組織 HIF-1α表達陽性率顯著高于癌旁組織［8］；采用藥物抑制或顯性負突變來抑制HIF-1α的表達，會導(dǎo)致GDNF誘導(dǎo)的人結(jié)腸癌細胞遷移率下降。

1.3 膽管癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

近10年來膽管癌在我國的發(fā)病率以每年遞增5%的速度上升，是消化道腫瘤中發(fā)病上升速度最快的腫瘤。膽管癌神經(jīng)浸潤與膽管癌的部位、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)［9］。在這一神經(jīng)浸潤的過程中，GDNF起著不可替代的作用，GDNF在發(fā)生神經(jīng)浸潤的腫瘤細胞中表達增高，而周圍神經(jīng)組織中則穩(wěn)定表達其受體Ret/ GFRAl［10］；體外實驗表明共表達GDNF和RET/GFRαl的腫瘤細胞的遷移能力增強。因此，GDNF及其受體很可能通過p38 MAPK 和PI3K/Akt信號途徑在膽管癌浸潤神經(jīng)中發(fā)揮重要作用。

2 ARTN及其受體對消化系統(tǒng)腫瘤PNI的調(diào)節(jié)作用及機制

ARTN屬于膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子配基家族，是一種分泌性的磷酸化糖蛋白，具有促進細胞趨化、黏附和遷移的作用［11］。ARTN在惡性腫瘤細胞中表達升高，調(diào)控腫瘤惡性發(fā)展進程［12-13］。GFRα3是ARTN的受體，其表達與GFRα1和GFRα2不同，表達部位有嚴格限制性，主要見于外周神經(jīng)系統(tǒng)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中未見表達，而GFRα1和GFRα2廣泛表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周器官。ATRN 可優(yōu)先結(jié)合于GFRα3，在一定條件下也可和 GFRα1結(jié) 合激活下游通路，發(fā)揮其生物學(xué)效用。

2.1 食管癌中ARTN與其受體的表達對PNI的影響

食管癌是一種高度惡性的腫瘤，患者主要的死因是腫瘤的復(fù)發(fā)和遠處轉(zhuǎn)移。PNI參與食管癌的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移。在癌旁組織中，ATRN主要在動脈平滑肌細胞中表達，而在食管癌組織中ATRN在癌細胞和癌組織內(nèi)的神經(jīng)叢中均有較強表達，這一研究結(jié)果證實了ATRN與食管癌細胞的生物學(xué)行為有關(guān)［14］。因此，ATRN可能成為今后食管癌診斷和治療的靶點?；|(zhì)金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）在腫瘤的形成過程中能夠降解基底膜而促進腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移，還能夠促進毛細血管的生成，促進腫瘤的生長和擴散。有研究表明，食管癌中MMP2的表達與ARTN呈正相關(guān)［8］。據(jù)此推測兩者的聯(lián)合表達可能與食管癌的浸潤和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

2.3 胰腺癌中ARTN與其受體的表達對PNI的影響

在胰腺癌中不僅GDNF及其受體的表達對PNI過程有促進作用，而且ARTN及其受體的表達對胰腺癌也有不容忽視的作用，不過GDNF與ARTN及二者受體的作用機制不盡相同。

胰腺癌組織中，ATRN、GFRα3陽性表達率分別為72.09%，67.44%，均顯著高于癌旁組織中表達水平，同時其在有神經(jīng)浸潤的胰腺癌組織中陽性表達率明顯高于無神經(jīng)浸潤者［15］，這與Okada等［16］的研究結(jié)果一致。上述研究結(jié)果提示ATRN和GFRα3之間的相互作用可能促進了胰腺癌細胞的侵襲能力，直接導(dǎo)致癌細胞侵襲至胰腺內(nèi)外神經(jīng)叢。另外，與食管癌中的調(diào)控機制相似的是，ARTN和GFRα3亦可通過增加MMP-2表達和下調(diào) E-cadherin表達而促進胰腺癌細胞運動和侵襲能力，增強其侵襲行為［17］。朱棟良等［18］依此推測癌組織中的高ARTN可能是由于受浸潤的腫瘤細胞破壞了神經(jīng)，導(dǎo)致神經(jīng)元激活并且產(chǎn)生更多的ARTN來修復(fù)損傷的神經(jīng)。但是大量的ARTN又吸引了更多的腫瘤細胞，使受損的神經(jīng)部位形成惡性循環(huán)。這樣在ARTN的參與下，腫瘤細胞與神經(jīng)組織相互作用，促進了腫瘤細胞PNI。而且，還有研究顯示癌細胞持續(xù)損傷神經(jīng)纖維，促進背根神經(jīng)元產(chǎn)生大量ARTN蛋白，用于修復(fù)保持被損傷神經(jīng)纖維的完整性，ARTN蛋白沿神經(jīng)軸突逆向輸送至胰腺內(nèi)神經(jīng)叢，導(dǎo)致胰腺內(nèi)ARTN蛋白的表達明顯高于其mRNA表達水平［19］。目前認為ARTN在胰腺癌神經(jīng)侵襲中的作用可能包括兩個方面：一方面可能通過旁分泌作用刺激間質(zhì)的神經(jīng)纖維增生，也可能通過神經(jīng)導(dǎo)向作用吸引神經(jīng)纖維向腫瘤增長；另一方面，作用于癌細胞本身使細胞侵襲能力增強沿神經(jīng)纖維生長擴散［20］。還有相關(guān)研究認為胰腺癌細胞高表達ARTN可能參與刺激間質(zhì)中的神經(jīng)纖維增生和肥大，這可能是胰腺癌神經(jīng)侵襲發(fā)生的基礎(chǔ)［21-22］。

綜上所述，ARTN和GFRA3在胰腺癌中的表達及其相互作用能誘導(dǎo)和促進胰腺癌神經(jīng)浸潤轉(zhuǎn)移。

3 展 望

PNI是某些癌癥愈后差，易復(fù)發(fā)的重要原因之一。目前，我國惡性腫瘤的發(fā)生率和死亡率逐年上升，其中消化道惡性腫瘤占成人腫瘤發(fā)病率的50%以上，如胃癌、肝癌、大腸癌、食管癌、胰腺癌均在男女八大惡性腫瘤之列，而且癌癥發(fā)病年齡日趨年輕化。研究發(fā)現(xiàn)，GDNF和ARTN及其受體的表達與消化系統(tǒng)腫瘤PNI成正相關(guān)，在腫瘤PNI中起著不容忽視的作用。因此，GDNF和ARTN及二者的受體可以作為消化系統(tǒng)腫瘤治療的潛在靶標。以此為研究基礎(chǔ)，可通過不同途徑抑制GDNF、ARTN及其受體的表達和調(diào)控，阻滯腫瘤中PNI過程，減少患者疼痛和腫瘤復(fù)發(fā)，提高消化系統(tǒng)腫瘤病人的生活質(zhì)量和生存期。

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1004-616X（2014）01-0068-03

10.3969/j.issn.1004-616x.2014.01.015

2014-06-09；

2014-09-27

國家自然科學(xué)青年基金（81101686）；河南省教育廳重點項目（12A 310008）

作者信息：繆錦峰，E-mail：88968732@qq.com。*通信作者： 莫賽軍，E-mail:sjmo@zzu.edu.com