惡性腫瘤抗血管生成潛在靶點LRG1研究進展

孫德聰, 石 燕, 呂 瑤, 王艷榮, 閆 歡， 閆文姬, 韓全利, 戴廣海

中國人民解放軍總醫(yī)院腫瘤內二科,北京 100853

惡性腫瘤抗血管生成潛在靶點LRG1研究進展

孫德聰, 石 燕, 呂 瑤, 王艷榮, 閆 歡， 閆文姬, 韓全利, 戴廣海

中國人民解放軍總醫(yī)院腫瘤內二科,北京 100853

富含亮氨酸α-2糖蛋白1(leucine-rich-alpha-2-glycoprotein 1, LRG1)是亮氨酸重復序列(leucine-rich repeat, LRR)蛋白家族成員之一，可能參與粒細胞分化、免疫應答、細胞增殖和新生血管形成等過程。LRG1在病理組織、體液外泌體、血液、腦脊液等處的異常高表達與多種惡性腫瘤、炎性腸病等的發(fā)生發(fā)展相關。目前,多個研究均顯示LRG1在惡性腫瘤血管生成過程中具有重要作用。拮抗LRG1的作用后新生血管形成過程亦被抑制。LRG1可能是抗血管生成治療的新靶點。本文對LRG1目前的研究成果作一概述。

血管生成；腫瘤；LRG1

富含亮氨酸α-2糖蛋白1(leucine-rich-alpha-2-glycoprotein 1, LRG1)是由Haupt和Baudner[1]最先于1977年在人類血清中發(fā)現的微量蛋白，并根據沉降系數及富含亮氨酸的特性，稱其為3.1S-LRG，其中亮氨酸占蛋白總量的17%。Takahashi等[2]于1985年經過氨基酸測序，首次發(fā)現LRG是由含有312個氨基酸殘基的單一多肽鏈構成，Mr約為45 000，位于染色體19p13.3，該肽鏈可分成13個含有24個氨基酸殘基的單位，其中的8個單位中的亮氨酸是以一個新型的周期性重復模式存在，其氨基酸共同序列大致為：P-X-X-L-L-X-X-X-X-X-L-X-X-L-X-L-X-X-A-X-L-X-X-L，其中X是任意氨基酸，而L可以被纈氨酸、異亮氨酸或苯丙氨酸取代。至此，人們第一次注意到這個特殊的亮氨酸重復序列(leucine-rich repeat，LRR)，也曾被稱為Leucine-rich motif或LRM，此后更多的研究表明LRR通常由20～29個氨基酸殘基組成[3]。具有LRR結構域的蛋白組成了LRR蛋白超家族，至今已發(fā)現70余蛋白成員。LRR蛋白家族廣泛存在于病毒、細菌、古生菌、真核細胞中，參與蛋白質-配體相互作用，包括植物免疫應答、哺乳動物固有免疫等。根據具體長度及立體結構將LRR超家族分為7類亞家族[4]。多個LRR家族成員與疾病相關，如Nod2突變抑制NF-κB通路，與克羅恩病的易感性相關[5]。雖LRG1在LRR蛋白超家族中發(fā)現較早，但人們對其功能的了解尚不透徹。目前研究發(fā)現,LRG1可能參與粒細胞分化、免疫應答、細胞增殖、遷移凋亡和新生血管形成等過程。

1 LRG1與胸部惡性腫瘤

近年來，越來越多的研究發(fā)現,LRG1可能與肺部腫瘤、消化系統(tǒng)腫瘤、婦科腫瘤等惡性疾病的發(fā)病、病理生理,甚至預后有明顯相關性。在肺癌方面，Li等[6]檢測正常人及非小細胞肺癌患者尿液中外泌體蛋白質組的差異，結果表明,LRG1在腫瘤患者尿液外泌體中表達明顯增多，在非小細胞肺癌組織中利用免疫組化技術進行進一步驗證得到相同結論。這一發(fā)現可能為NSCLC的無創(chuàng)檢測提供潛在的分子標記。Liu等[7]對13例可手術切除的NSCLC患者及5名正常人血清進行蛋白質組分析發(fā)現，101種蛋白表達量有所變化，繼續(xù)將90例NSCLC組織和對應健康組織制作組織芯片，IHC染色及評分結果顯示,LRG1表達在癌組織中表達升高，這一結果與血液內含量變化一致，認為這一現象可為NSCLC的早期診斷提供依據。Liu等[8]將50例術后10個月內復發(fā)的SCLC患者定義為快速復發(fā)組，而術后復發(fā)發(fā)生于20個月后(隨訪后)的患者定義為未復發(fā)組，快速復發(fā)組的血漿LRG1表達水平明顯升高；依據LRG1表達水平分為高低組，高水平組的復發(fā)率明顯升高，生存率明顯降低。綜上，LRG1在血液、體液及組織中的表達水平均可能與肺部腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后相關。

2 LRG1與消化系統(tǒng)惡性腫瘤

國內外對消化系統(tǒng)腫瘤的研究也有類似結果。Wang等[9]將777例肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)組織進行檢測發(fā)現，LRG1在HCC組織表達明顯升高，LRG1表達高的患者其腫瘤較大、病理分化較差、TNM分期較晚、易形成脈管癌栓，且生存期更短。Zhang等[10]的試驗結果與前者不同，對51例HCC及對應的正常組織進行免疫組化檢測，結果顯示，癌旁正常組織中LRG1蛋白表達較癌組織升高，對另外38例癌組織及周圍正常組織進行mRNA檢測也得到相同結果。Wang等[9]分析兩試驗結果相反的原因可能是由于樣本量小。然而，習臻暢等[11]收集30例連續(xù)手術的新鮮冰凍HCC組織及癌旁正常組織，癌組織內的LRG1蛋白及mRNA表達量較正常組織顯著升高，作者認為LRG1與HCC的惡性程度密切相關，這一結果與Wang等[9]的結果相近。Sandanayake等[12]報道膽管癌患者與膽管良性狹窄患者及健康人相比，其血清及組織中LRG1水平上升，且LRG1水平是膽管細胞癌的獨立預后因素之一。Ladd等[13]對Women’s Health Initiative組織提供的90名女性既往結直腸癌患者和90名女性健康人血漿進行蛋白組分析發(fā)現，LRG1表達量明顯升高；同時，應用ELISA方法檢測58例新發(fā)結直腸癌患者及對應健康體檢者血漿亦得到相同結論。但研究人員并未在SW480和HCT116細胞系中檢測到LRG1蛋白表達。這與之后的其他文獻[15]中的細胞功能研究結果相矛盾。Choi等[14]發(fā)現，結直腸癌患者與單純結直腸腺瘤息肉患者相比，組織中LRG1水平上升，提示LRG1可能參與結直腸腺瘤惡化癌變過程中新的分子標記物。Zhang等[15]收集68例結直腸癌標本和32例正常結直腸癌組織，檢測發(fā)現癌組織中LRG1蛋白表達較正常組織明顯上升，且表達量高低與腫瘤浸潤深度、淋巴轉移等病理因素呈正相關，提示其可能與結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關。

3 LRG1與生殖系統(tǒng)惡性腫瘤

婦科腫瘤方向的研究也證實LRG1與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有相關性。Andersen等[16]發(fā)現，卵巢癌患者血清和組織中LRG1水平明顯高于正常女性，且與癌癥分期明顯相關。血LRG1水平與CA125呈正相關。白小英等[17]發(fā)現，LRG1在卵巢癌患者血清中高表達，且與腫瘤分期、淋巴結轉移呈正相關。Wu等[18]研究發(fā)現，聯(lián)合檢測血清中LRG1與CA125水平可以提高上皮性卵巢癌的早期診斷率。Wen等[19]分析242例子宮內膜癌患者組織標本發(fā)現，LRG1表達與腫瘤分期和淋巴轉移相關。通過單因素及多因素分析發(fā)現，LRG1水平是子宮內膜癌患者總生存的獨立預后因素。

4 LRG1相關通路

雖大量數據表明，LRG1與惡性腫瘤有相關性，但目前對LRG1的病理生理功能尚未明確。既往文獻表明，LRG1可能更多地通過TGF-β信號傳導通路發(fā)揮促進腫瘤發(fā)生發(fā)展、促血管生成作用。但遺憾的是，這些研究大多數來源于對視網膜新生血管疾病的研究，而非惡性腫瘤。TGF-β是一種由多種細胞分泌的具有多重生物學效應的細胞因子，過表達于各種類型癌細胞中，包括乳腺癌、肺癌、胰腺癌、食管癌、結腸癌、肝癌等。哺乳動物中TGF-β包括TGF-β1、TGF-β2及TGF-β3 3種亞型。其中TGF-β1分布最廣、功能最多、活性最強。Smads蛋白是TGF-β下游的一系列信號分子，TGF-β與其受體結合后，激活TGF-β/Smads信號通路，調節(jié)靶基因轉錄水平，與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關。對腦膠質細胞瘤細胞系進行檢測發(fā)現，LRG1過表達組中TGF-β1、TβR-Ⅱ、p-smad1、p-smad3表達上升，與細胞侵襲遷移能力相關[20-21]。在小鼠脈絡膜新生血管中，TGF-β1表達明顯上調。TGF-β1存在時，LRG1與輔助性受體ENG相結合，招募ALK1分子，形成LRG1-ALK1-TβRⅡ-ENG復合物，激活下游Smad1/5/8通路，發(fā)揮促血管生成作用[22]。該研究還證明，拮抗LRG1與拮抗VEGF-A的效果相同，可以抑制脈絡膜新生血管生成，其效用基本相似。

另一篇研究結直腸癌中LRG1的作用機制的文章中，作者指出LRG1可能與EMT過程有關[15]。上皮細胞向間質細胞的轉變(epithelial to mesenchymal transition, EMT)于1987年首次提出[23]，上皮細胞受外界信號刺激，使細胞形態(tài)由上皮樣轉變?yōu)殚g質樣，從而失去細胞極性和細胞間黏附力，同時增強細胞運動能力和遷移能力[24]。EMT在胚胎發(fā)育、器官形成、傷口愈合等生理過程中發(fā)揮十分重要的作用。EMT過程中最顯著的分子改變是E-Cadherin下調、N-Cadherin等上調。這篇文章[15]運用SW480細胞系進行實驗檢測發(fā)現，細胞系中LRG1表達與N-cadherin、α-SMA、Vimentin呈正相關，與E-cadherin、VDR呈負相關，證明其參與EMT過程，且LRG1的高表達組細胞的遷移、侵襲能力明顯提高。同時，LRG1促進細胞分泌HIF-1α，將細胞中HIF-1α沉默后，結直腸癌細胞的EMT過程發(fā)生逆轉、細胞的侵襲轉移能力也被抑制[15]。HIF-1α在LRG1介導的EMT及血管生成中可能起到一定作用，但其機制尚未明確。

5 LRG1的研究展望

新生血管生成被認為是腫瘤發(fā)生、發(fā)展的前提，也是腫瘤生長、侵襲、轉移的基礎。1971年Folkman[25]首次提出血管生成概念，腫瘤的新生血管生成是在腫瘤及周圍微環(huán)境中，缺氧等狀態(tài)促使血管生長因子和抗血管生長因子之間的平衡遭到破壞，血管內皮細胞在促血管生長因子的刺激下活化，并增加血管的舒張和通透性，產生新血管的過程。新生血管滿足了腫瘤組織進一步生長代謝的養(yǎng)分供給，從而使腫瘤細胞不斷分裂增殖[26]。貝伐珠單抗(Bevacizumab，Avastin)作為首個批準上市的一線轉移性結直腸癌的抗血管靶向藥物，靶向作用于VEGF可抑制腫瘤新生血管的生成，顯著延長結直腸癌患者的生存期。近年貝伐珠單抗獲批用于晚期肺癌的靶向治療。瑞戈非尼是一種口服小分子多靶點酪氨酸激酶抑制劑，主要抑制VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、酪氨酸激酶受體TIE-2和血小板源性生長因子受體的活性，從而抑制血管生成。阿帕替尼是我國研制的小分子VEGFR2酪氨酸激酶抑制劑，可阻斷VEGF信號傳導通路，抑制腫瘤血管生成。隨著靶向血管生成藥物的普及與規(guī)范應用，篩選其目標人群及預后標志物越來越重要。另一方面，多條信號傳導通路參與腫瘤新生血管的形成，其調節(jié)機制龐大且復雜，抗血管生成靶向藥物的耐藥機制也是亟待解決的科研問題。LRG1是近年來新發(fā)現與血管生成相關的蛋白，LRG1可能通過抑制TGF-β/Smads信號傳導通路，促進細胞生成及脈絡膜新生血管形成。另外，LRG1可促進HIF-1α高表達，進而增強EMT過程，細胞侵襲、轉移能力增強。LRG1是否可以成為抗血管生成靶向治療的預后指標，或與耐藥機制相關聯(lián)，可能是下一步研究的重點。目前，研究局限于TGF-β通路中，Wnt、Hotch等信號通路是否與LRG1促血管生成功能相關還未見相關研究。隨著對LRG1機制的不斷深入研究，有望為抗血管靶向治療起到一定的推動作用。

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(責任編輯：李 健)

Progress of a brand new target LRG1 for tumor angiogenesis

SUN Decong, SHI Yan, LV Yao, WANG Yanrong, YAN Huan, YAN Wenji, HAN Quanli, DAI Guanghai

Department of Second Oncology, the Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Leucine-rich-alpha-2-glycoprotein1 (LRG1) is a number of leucine-rich repeat (LRR) family proteins. Abnormal high expression of LRG1 in tumor tissues, urinary exosomes, serum and cerebrospinal fluid is associated with progress of various malignancies, ulterative colitis, etc. Recently several studies demonstrated the important role of LRG1 in angiogenesis of malignancies. However, after blocking LRG1, the angiogenesis can also be inhibited. Therefore, LRG1 is a highly promising therapeutic target for controlling angiogenesis. This review introduced the latest research progress of LRG1.

Angiogenesis; Tumor; LRG1

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.05.032

孫德聰，博士研究生，研究方向：惡性腫瘤的綜合治療。E-mail: sdcsdcsdcsdc@163.com

戴廣海，教授，博士生導師，研究方向：惡性腫瘤的綜合治療。E-mail: daigh301@vip.sina.com

R735.3+5

A

1006-5709(2017)05-0598-03

2016-07-08