ANXA1 的腫瘤特性研究

胡榮華,朱 莉,李 詩,張 莉,胡琛琛

(湖北省腫瘤醫(yī)院重癥醫(yī)學科,武漢 430079)

膜聯(lián)蛋白A1(Annexin-A1, ANXA1)是一種內源性免疫調節(jié)蛋白,是一種調節(jié)轉錄因子和miRNA的穩(wěn)態(tài)蛋白,與腫瘤的多種特性有關,包括細胞增殖、凋亡、化學敏感性、轉移和侵襲。 ANXA1 的表達因腫瘤的不同而不同,關于其在腫瘤增殖和生長中作用的研究各異。 本研究總結了ANXA1 在細胞增殖和轉移的不同報告,并試圖探討這些不同影響背后的原因,對ANXA1 在腫瘤中進行更深入的研究并為臨床提供更多策略。

1 ANXA1 的結構與功能

膜聯(lián)蛋白A1(ANXA1)是第一個被發(fā)現(xiàn)的膜聯(lián)蛋白超家族成員,與其他成員一樣,它是一類鈣依賴性磷脂結合蛋白[1]。 這種蛋白質家族之所以被稱為膜聯(lián)蛋白,因為它們附著在細胞的磷脂膜上。ANXA1 由兩個不同的功能結構域組成,N 末端和C末端,C 端域高度保守,而N 端域承擔獨立特異功能。 超家族成員間生物學功能因N 端域的不同而不同,因為它在大多數翻譯后修飾發(fā)生的位置[2]。在沒有與鈣離子結合的情況下,N 端隱藏在C 端的中心,與鈣離子結合后導致構象變化,暴露出N端[3]。 在70 年代末發(fā)現(xiàn)了ANXA1 在炎癥中的作用,隨后又發(fā)現(xiàn)其在腫瘤增殖、分化、凋亡、遷移和侵襲中也具有多種作用[4]。

2 ANXA1 在腫瘤中的表達及其作為臨床生物標志物的應用

腫瘤發(fā)生的過程是復雜和多因素的,細胞通過獲得多種腫瘤特性進行轉化,包括不受控制的增殖、逃避死亡以及轉移和侵襲[5-6]。 由于ANXA1 在正常和腫瘤組織之間的差異表達,它最初被認為是一種用于診斷或預后的生物標志物。 然而ANXA1在不同腫瘤中的表達可以是上調或下調,因此其作用可能不那么簡單,可能是腫瘤特異性的。 例如,在毛細胞白血病中,ANXA1 常被用作免疫組織化學方法診斷的臨床生物標志物,將ANXA1+毛細胞白血病與帶有絨毛淋巴細胞和變異毛細胞白血病的脾淋巴瘤區(qū)別開來[7]。 同樣,ANXA1 是一種新的免疫組化膽管癌的標志物,可以用來與胰腺導管癌區(qū)別開來[8-9]。 通過石蠟包埋原發(fā)性腫瘤的免疫組化染色,黑色素瘤[10]、肝細胞癌[11]、胰腺癌[12]、胃癌[13]和肺腺癌[14]中的ANXA1 表達上調,這與預后差、無病生存率低和無遠處轉移率低有關。 類似的免疫組化研究顯示,頭頸鱗狀細胞癌[15]、食管癌[14]和前列腺癌[16]中的ANXA1 表達下調,與分化程度相關[17]。 另有研究顯示,頭頸部和前列腺的腫瘤ANXA1 缺失,而大多數腸道和肺部的腫瘤過度表達ANXA1。

ANXA1 在乳腺癌中的表達更為復雜。 有研究顯示[3],乳腺癌和良性組織中ANXA1 的表達水平沒有差異,而其他研究通過免疫組織化學[18]和基因微陣列[19]分析,顯示乳腺癌組織中ANXA1 的表達缺失,導致總體生存率下降[20]。 在分析激素受體時發(fā)現(xiàn),ANXA1-腫瘤主要是雌激素受體陽性(estrogen receptor positive,ER+)。 ANXA1+的腫瘤對雌激素、孕酮和表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptoR-2,HER2)呈陰性,這與這些患者的不良預后有關。 通過對患者樣本的免疫組化分析,基底樣乳腺癌和三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)與其他乳腺癌亞型相比,表達高水平的ANXA1。 相比之下,占乳腺癌84%的ER+乳腺癌,其表達的ANXA1 水平較低[18]。 管腔A 型乳腺癌是ER+,孕酮受體(progesterone receptor,PR+),和HER2-,提示腫瘤接受雌激素的信號,雌激素可以促進腫瘤的生長和擴散,但腫瘤患者可能受益于激素治療和化療。 管腔B 型乳腺癌是ER+、PR-和HER2+,可能受益于化療,也可能受益于激素治療和針對HER2+乳腺癌的治療。 基底樣乳腺癌和TNBC,高ANXA1 的表達預示著較差的總生存率[21]。 采用多變量Cox 模型,ANXA1+腫瘤患者的乳腺癌特異性生存率低于ANXA1-患者,ANXA1 被證明是HER2+患者和TNBC 患者生存率的一個重要獨立預測因子。

3 ANXA1 在增殖中的作用

不受控制的細胞增殖是腫瘤的一個特征,在轉化過程中至關重要。 有研究顯示,在A549 肺癌細胞和RAW.264.7 巨噬細胞中,ANXA1 抗增殖作用與MAPK/ERK 通路調節(jié)有關,導致肌動蛋白細胞骨架的破壞和細胞周期蛋白D1 的抑制[22]。 通過肽標測和免疫分析顯示,在A431 鱗癌細胞,ANXA1 在N 端附近被表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR) 酪氨酸激酶磷酸化[23],在A549 肺癌細胞,ANXA1 在N 端附近被肝細胞源性生長因子受體激酶(hepatocyte-derived growth factor receptor kinase,HGFR)磷酸化[24]。 對于ANXA1,不同的激酶可以磷酸化不同的殘基[25],這些翻譯后的模式可以解釋為什么ANXA1 對細胞增殖的影響是分裂的,或者是腫瘤特異性的,一些研究描述ANXA1 促進增殖(例如,在Eca109 食管鱗癌細胞[26],MIA-PaCa2 和BxPC3 胰腺癌細胞[27]和MCF7乳腺癌細胞[28]),而其他人則報告ANXA1 抑制增殖和誘導生長停滯(TCA-8113 和SCC-9 口腔鱗狀細胞癌細胞[29]和MIA-Paca2 胰腺癌細胞[30])。 ANXA1被證明在雌激素處理的MCF-7 乳腺癌細胞中既能促進增殖,又有抑制增殖作用[31]。 雌激素(1 nmol/L)的生理水平可誘導細胞增殖,但高孕期雌激素水平(100 nmol/L)誘導生長停滯,而ANXA1 沉默則逆轉了擴散和生長停滯。 這可以解釋關于ANXA1 的報告,既可以促進也可以抑制細胞生長,調節(jié)細胞快速或緩慢生長。

ANXA1 調控增殖的機制可能是通過調節(jié)miRNA,特別是下調miR196a 實現(xiàn)的。 ANXA1 是miR196a 的一個靶點,ANXA1 通過一個負反饋下調miR196a,反過來,miR196a 可以抑制ANXA1 的表達。 miR196a 是一種致癌miRNA,是許多癌癥的診斷生物標志物[32],包括喉癌[33]、結直腸癌[34]和膠質瘤[35]D 等。 miR196a 促進細胞增殖[36],調控ANXA1 和其他參與調控生長的蛋白質,如HOX 基因(一類含有同源域的轉錄因子),能夠與DNA 上特定核苷酸序列結合,激活或抑制基因。 當然,ANXA1 也可能調節(jié)其他致癌或抑瘤miRNA 發(fā)揮其調節(jié)功能。

4 ANXA1 的化學敏感性

ANXA1 被證明可以影響腫瘤細胞對各種化療藥物的敏感性。 對化療藥物不敏感是治療腫瘤復發(fā)的主要障礙之一。 事實上在臨床中,直腸癌患者ANXA1 的高表達與腫瘤治療前后和淋巴結狀態(tài)(nodal status,NodS)的進展有關,與新輔助治療的直腸癌患者治療反應性差和不良預后有關[37]。 172例直腸癌患者術前活檢的免疫組織化學分析與臨床病理特征、治療反應和無轉移生存率相關。ANXA1 的高表達與晚期治療前腫瘤狀態(tài)(T3 和T4)、晚期治療前結節(jié)狀態(tài)(N1 和N2)、晚期治療后腫瘤狀態(tài)(T3 和T4)、晚期治療后結節(jié)狀態(tài)(N1 和N2)和較低的腫瘤回歸分級有關[38]。

在復發(fā)的ER+乳腺癌中,ANXA1 的表達與他莫昔芬治療抵抗增加呈正相關,而基于ANXA1 的患者分層顯示與進展時間顯著相關,表明ANXA1 是他莫昔芬治療結果的獨立標記物[39]。 通過PCR 和Western blot 測定對順鉑耐藥的A549 細胞,ANXA1表達提高兩倍,用特定靶向化合物沉默ANXA1,會增加對順鉑治療的敏感性[20]。 此外,對5-氟尿嘧啶耐藥的SW480 結腸癌細胞,ANXA1 表達提高6.5倍,并且ANXA1 過表達顯示耐藥性增加,而ANXA1沉默則使這些細胞對化療藥物敏感性增加[40]。

這些結果表明,ANXA1 的表達在化療耐藥中起著關鍵作用,并通過調節(jié)ANXA1 的表達為克服耐藥提供了的可能策略。

5 ANXA1 在轉移中的作用

轉移是惡性腫瘤進展的最終致命步驟,對ANXA1 在轉移中作用的研究主要來自于在轉移腫瘤細胞內蛋白質表達的改變。 在相關研究中,細胞內的ANXA1 水平增加或降低,以推斷與轉移行為相關的行為, 如遷移、 侵襲和上皮- 間質化( epithelial-mesenchymal transition, EMT)。 盡 管ANXA1 的表達與多種腫瘤的轉移傾向相關,但研究的結果卻是矛盾的。 細胞內ANXA1 高水平與轉移能力之間存在正相關,主要表現(xiàn)在三陰性基底樣乳腺癌細胞株[41]、黑色素瘤[10]、膠質瘤[42]、胰腺癌細胞系[30]和前列腺癌[43]中；ANXA1 的下調被證實與淋巴瘤和鼻咽癌遠處轉移相關,以及轉移性小鼠和人乳腺癌細胞株[44]。

盡管ANXA1 參與了腫瘤轉移的幾個步驟,卻與ANXA1 的體外研究的不一致,并未揭示與EMT的因果關系和足夠的轉移表型,這與傳統(tǒng)的致癌基因或腫瘤抑制基因相反。 對乳腺癌研究結果不一致,可能是由于不能完整掌握腫瘤細胞的基因型和表型譜。 形態(tài)學的不一致,同時大多數不同的EMT都有ANXA1 的丟失,推測ANXA1 可能參與誘導了EMT。

在活體研究中顯示,小鼠轉移模型中ANXA1可以促進轉移,過表達ANXA1 的MCF7 細胞易轉移[31],ANXA1-/-MMTV-PyMT 乳腺癌小鼠的自發(fā)性轉移比其雜合子低[45]。 對4T1 小鼠乳腺癌細胞或LLC 細胞和B16 黑色素瘤細胞原位移殖,ANXA1-/-小鼠轉移低[46]。 將ANXA1 沉默的4T1 小鼠乳腺癌細胞原位移植到同基因BALB/c 小鼠中,肺轉移減少。 將ANXA1 沉默的MIA-PACA2 胰腺癌細胞原位移植到SCID 老鼠中,與對照組相比,其肝轉移更低[30]。 所有這些模型都表明,沉默ANXA1 可降低轉移風險,并提示腫瘤中ANXA1 的表達可促進腫瘤轉移。

6 結束語和未來展望

由于腫瘤細胞的個體特性不同,ANXA1 的各種翻譯后模式也千差萬別,因而ANXA1 導致腫瘤發(fā)生和轉移的結果各異。 小鼠腫瘤模型顯示,在大多數情況下ANXA1 在抑制腫瘤生長的同時促進腫瘤轉移。

盡管越來越多的研究假設了ANXA1 在癌癥中的作用,但到目前為止的共識是,腫瘤細胞中的ANXA1 可能只是腫瘤發(fā)生和轉移的部分功能性介體,對預測腫瘤轉移或發(fā)生沒有組織特異性。 盡管如此,ANXA1 在腫瘤基質和微環(huán)境中對腫瘤進展和轉移的作用還是非常重要的,因為有研究證據證明,ANXA1-/-小鼠腫瘤模型中腫瘤的生長和轉移受損[47]。 對腫瘤微環(huán)境中ANXA1 更深入的研究,仔細考慮靶向選擇的時間和方法,也許可以提出一種更具生物學意義的臨床治療策略。

ANXA1 是腫瘤的福音還是詛咒? 這取決于腫瘤的類型和分級。 在從癌前病變到癌癥階段的轉變中,ANXA1 的缺失可能會使細胞更容易受到DNA 損傷和氧化應激的影響。 ANXA1 的表達可能增加了對健康細胞保護,它可以防止由應激和氧化損傷引起的DNA 損傷。 腫瘤中的ANXA1 缺失使這些修復減慢,導致DNA 損傷累積。 在腫瘤晚期,高ANXA1 表達可能促進遷移和轉移。 因此,必須考慮使用ANXA1 作為臨床預后生物標志物的時間。 未來的研究應該關注ANXA1 在腫瘤微環(huán)境中的作用,即腫瘤相關巨噬細胞,腫瘤相關的成纖維母細胞,或淋巴轉移,以及它是否在免疫抑制機制中起到作用。 ANXA1 作為一種穩(wěn)態(tài)蛋白發(fā)揮作用,其可能有助于解決炎癥,平衡腫瘤微環(huán)境。 對于某些腫瘤來說,它可能是“生命之天使”,但對于其他腫瘤而言,它可能是“死亡之天使”。