凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1在腫瘤中的研究進展

郝芳芳 陳建榮 陳金亮 張冬梅

1南通大學第二附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科226001;2南通大學第二附屬醫(yī)院臨床實驗中心226001

進入21世紀以來,癌癥在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率和病死率逐漸升高,這使得關于腫瘤的發(fā)生機制和診療方式的研究成為現(xiàn)代醫(yī)學的研究重點及熱點[1]。近年來研究發(fā)現(xiàn),代謝重編程對于維持腫瘤細胞及腫瘤干細胞的生長和活性起到重要作用,從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。其中,許多脂質(zhì)代謝基因在不同的癌細胞譜系中過表達,脂質(zhì)代謝的失調(diào)在癌細胞的膜合成、能量產(chǎn)生和信號轉導過程中起著至關重要的作用[2]。凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1,LOX-1)又稱為氧化型低密度脂蛋白受體1,其可識別氧化型低密度脂蛋白 (oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)、氧化型高密度脂蛋白等多種配體[3]。近年來研究發(fā)現(xiàn),LOX-1在胃癌、結腸癌、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肺鱗癌、多形膠質(zhì)母細胞瘤等多種腫瘤中可以檢測到,并且在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、遷移、侵襲中起到了一定的促進作用,與腫瘤的不良轉歸相關[4-10],已經(jīng)成為了腫瘤防治研究的熱點之一。

1 LOX-1的生物學特性

1997年,LOX-1在主動脈內(nèi)皮細胞中首次被發(fā)現(xiàn),最初被認為是內(nèi)皮細胞中ox-LDL 的主要受體[11],隨后發(fā)現(xiàn)該受體還在單核細胞、巨噬細胞、平滑肌細胞、血小板以及腎臟、肺和神經(jīng)元組織中表達[12-14]。LOX-1是一種類似凝集素的相對分子質(zhì)量為50 000的受體,是一種Ⅱ型跨膜糖蛋白,是E類清道夫受體家族的成員,以Ca2+依賴性方式結合碳水化合物,并由4個結構域組成：N 末端細胞質(zhì)結構域、跨膜結構域、相關聯(lián)頸域和細胞外C 末端的凝集素樣結構。其中,結構高度保守的細胞外C 末端的凝集素樣結構是LOX-1識別ox-LDL、氧化型高密度脂蛋白、C-反應蛋白 (C-reaction protein,CRP)、熱休克蛋白 (heat shock protein,HSP)、腫瘤壞死因子α (tu mor necrosis factor-α,TNF-α)、轉化生長因子β、血管緊張素Ⅱ、活化血小板和凋亡細胞等多種配體、介導內(nèi)化及吞噬的關鍵性區(qū)域[3,12-15]。N-端糖基化可調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的蛋白質(zhì)折疊、向質(zhì)膜的分泌轉運和配體識別[16]。人LOX-1 基因定位于染色體12p12.3-13.2區(qū)域,長度約為15 kb。人LOX-1 有兩種存在形式：(1)膜結合型LOX-1,在骨髓、脊髓、肺、胎盤等血管豐富的部位高表達,而在骨骼肌、心臟、大動脈、卵巢等部位中等表達;(2)可溶性LOX-1,主要存在于血液中,其血漿濃度與膜結合型受體表達水平有關[12]。

2 LOX-1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的研究

血管生成在腫瘤的生長、遷移及侵襲等過程中發(fā)揮著重要作用,而缺氧、炎癥和氧化應激等是觸發(fā)血管生成的強有力刺激[13]。LOX-1是ox-LDL 的凝集素樣受體,一旦被ox-LDL或其他配體激活,能夠通過多種途徑激活NF-κB信號通路,調(diào)節(jié)炎癥反應、血管發(fā)生等相關基因的表達。Lu等[16]發(fā)現(xiàn)LOX-1激活了依賴NF-κB的促炎和缺氧信號傳導,而LOX-1 的抑制降低了炎癥基因,如IL-1β、IL-6和IL-8,和缺氧調(diào)節(jié)基因的水平,如缺氧誘導因子1α、血管內(nèi)皮生長因子 (vascular endothelial growth factor,VEGF)、碳酸酐酶9。同時,他們還發(fā)現(xiàn)TNF-α抑制劑阻斷了LOX-1 下游靶點缺氧誘導因子1α、VEGF 和碳酸酐酶9的激活?；钚匝?(reactive oxygen species,ROS)可以誘導LOX-1的表達增加,而LOX-1與ox-LDL的結合增加了細胞內(nèi)ROS的水平,這說明ROS和LOX-1之間可能存在正反饋回路[13]。ROS水平的升高,會導致機體氧化應激損傷,損傷生物膜以及改變免疫原性,誘導細胞凋亡,參與缺氧信號調(diào)節(jié),從而在癌癥中發(fā)揮作用[17]。此外,血管緊張素Ⅱ本身會刺激ox-LDL 攝取,因此招募ox-LDL/LOX-1信號轉導臂,該信號臂在血管緊張素Ⅱ刺激ROS產(chǎn)生和血管生成中起關鍵作用[18]。Pérez等[19]研究發(fā)現(xiàn)氧化型高密度脂蛋白與LOX-1相互作用,通過NOX-2誘導ROS生成增加,并誘導激活下游的NF-κB,同時NF-κB也可通過正反饋回路促進LOX-1的過度表達,形成促炎機制的惡性循環(huán)。Dandapat等[18]發(fā)現(xiàn)低濃度的ox-LDL 通過LOX-1 介 導NOX-2/MAPKs/NF-κB 途 徑 的 激 活 來 誘 導VEGF表達增加,從而促進血管形成。在細胞轉化模型MCF10 A 中,低濃度的ox-LDL 處理后會誘導細胞轉化并以NF-κB依賴性方式集落形成,而LOX-1基因的抑制降低了NF-κB 活化和炎癥、缺氧途徑[13,16]。Zeya 等[17]發(fā)現(xiàn),LOX-1與ox-LDL 和CD40/CD40L 配體相互作用誘導IL-1β、TNF-α等炎性細胞因子表達VCAM-1、ICAM-1 等多種黏附分子,此外,LOX-1能與腫瘤細胞膜上表達的磷脂酰絲氨酸相互作用,促進腫瘤細胞跨內(nèi)皮細胞的遷移[16]。

LOX-1+中性粒細胞具有多形核髓源抑制性細胞(poly mor phonuclear myeloid-derived suppressor cells,PMN-MDSC)的基因特征、強烈的免疫抑制活性、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激上調(diào)等生化特性,可抑制免疫系統(tǒng)的攻擊力,直接參與腫瘤的進展[13]。Wistar研究所發(fā)現(xiàn),超過75%的非小細胞肺癌、頭頸癌、結腸癌患者中LOX-1+PMN 比例高于健康供體以及無瘤炎癥患者,并且LOX-1+PMN 中ROS、Ⅰ型精氨酸編碼基因、一氧化氮合成酶的表達水平顯著高于LOX-1-PMN。他們研究還發(fā)現(xiàn)LOX-1的表達不僅與癌癥患者的PMN-MDSC 相關,而且還決定了腫瘤患者PMNMDSC的數(shù)量以及腫瘤體積的大小。LOX-1 是能夠?qū)MN-MDSC與其他中性粒細胞區(qū)分開的分子標志物,是與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激相關的人類PMN-MDSC 的一個特異性標志物[20]。Nan等[21]發(fā)現(xiàn)LOX-1是肝細胞癌相關MDSC 的特異性標志物,LOX-1+CD15+PMN-MDSC 在肝細胞癌患者中明顯升高,具有較強的免疫抑制作用和高水平的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激。他們還發(fā)現(xiàn)ROS抑制劑逆轉了T 細胞增殖的抑制作用,ROS 可能是PMN-MDSC 免疫抑制的免疫介質(zhì)。LOX-1作為一種模式識別受體,可以攜帶抗原并將其表達在MHCⅠ和MHCⅡ分子上[22],進而分別引發(fā)CD4+和CD8+T 細胞。Zurawski等[23]發(fā)現(xiàn)LOX-1在多種抗原呈遞細胞 (巨噬細胞、樹突細胞等)和內(nèi)皮細胞上表達,誘導細胞因子的釋放和免疫細胞的激活,促進了抗體的釋放和抗原的提呈,參與促進體液免疫應答,并激活細胞因子的分泌。LOX-1在抗原交叉呈遞中的關鍵作用暗示其激活可以改善免疫監(jiān)視,通過免疫逃脫進而促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

3 LOX-1在肺癌中的研究進展

肺癌的發(fā)病率呈上升趨勢,是全球癌癥相關死亡的重要原因[1]。Jiang 等[10]發(fā)現(xiàn)在肺鱗癌患者腫瘤細胞中,LOX-1局灶性或分散性表達于細胞膜和/或細胞質(zhì),并且對預測腫瘤患者的無病總生存期具有一定作用。Ki m 等[24]驗證了在非小細胞肺癌患者外周血中,與中性粒細胞相比,LOX-1在PMN-MDSC 中顯著表達,并且LOX-1+PMNMDSC中ROS的生成水平顯著高于中性粒細胞。此外,他們發(fā)現(xiàn)非小細胞肺癌患者第一次抗程序性死亡受體1治療后,應答者LOX-1+PMN-MDSC的中值百分比明顯低于無應答者,外周血中LOX-1+PMN-MDSC有助于預測非小細胞肺癌患者抗程序性死亡受體1治療的早期反應,并為臨床醫(yī)師停止或繼續(xù)進一步抗程序性死亡受體1治療提供重要參考。以上結果表明,LOX-1在肺癌患者的預后評估及治療中起到一定作用,因此,進一步研究LOX-1在肺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機制,有希望為肺癌的診斷及治療提供新的標志物和靶向因子。

4 LOX-1在其他腫瘤中的研究進展

4.1 LOX-1與胃癌 胃癌異質(zhì)性強、病情進展快,是最具侵襲性的胃腸道惡性腫瘤之一。Liu等[22]發(fā)現(xiàn)LOX-1通過與HSP60的C端結合,促進垂死細胞的攝取以及細胞抗原的交叉呈遞,有效激活巨噬細胞,具有明顯的免疫激活作用。Li等[4]發(fā)現(xiàn)LOX-1在胃癌組織中的表達水平較正常對照組明顯增加,并與胃癌的浸潤深度、淋巴結轉移、TNM 分期和總體存活率有關。此外,他們還發(fā)現(xiàn)LOX-1能夠通過激活PI3 K/Akt/GSK3β 通路促進胃癌細胞的遷移、侵襲和上皮-間質(zhì)轉化[4]。Ma 等[25]通過對LOX-1/ox-LDL研究發(fā)現(xiàn),ox-LDL 誘導LOX-1 高表達,激活NF-κB信號通路,上調(diào)VEGF-C 的表達,從而促進胃癌淋巴管生成和淋巴結轉移。LOX-1/HSP 參與抗原的交叉呈遞,發(fā)揮免疫激活效應和抗原傳遞的靶向效應,并且HSP在人胃癌中高度表達,與胃癌的發(fā)展密切相關[4,22],因此以LOX-1為靶向抗原是一種有效的增強抗原特異性免疫的技術,有望為胃癌治療提供一種新的治療策略。

4.2 LOX-1與胰腺癌 胰腺癌是一種侵襲性癌癥,惡性程度極高,其發(fā)病率逐年上升。Zhang等[5]發(fā)現(xiàn)LOX-1在胰腺癌腫瘤組織中高度表達,并與淋巴結轉移的發(fā)生和總體生存率低有關。他們還發(fā)現(xiàn)LOX-1 高表達可以通過上皮-間充質(zhì)轉化促進胰腺癌細胞的遷移和侵襲,但是對細胞增殖沒有影響。此外,他們還發(fā)現(xiàn)胰腺癌組織中LOX-1的表達水平與細胞炎癥因子IL-6 表達顯著相關。Lubrano等[26]發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞中LOX-1 的表達與炎癥因子IL-6增加呈正相關。Razidlo等[27]發(fā)現(xiàn)IL-6可以通過激活細胞內(nèi)信號的傳導來誘導下游信號分子的表達,繼而影響胰腺癌的生長、侵襲及預后。這些發(fā)現(xiàn)表明LOX-1可能在炎癥和胰腺癌發(fā)育之間起到橋梁作用。LOX-1有可能成為胰腺癌一種新的生物標志物和分子靶標,為改善胰腺癌治療和預后提供更多的機會。

4.3 LOX-1與結直腸癌 結直腸癌易轉移和復發(fā),其是全球范圍內(nèi)與癌癥相關的發(fā)病率和病死率的主要原因之一。Murdocca等[6]研究發(fā)現(xiàn)LOX-1 的高表達與腫瘤的侵襲性和遷移性相關,并在體外研究中得到了證實。他們研究還發(fā)現(xiàn),人結直腸癌細胞系中LOX-1表達的下調(diào)強烈影響揮發(fā)性化合物丁酸鹽的存在,從而導致組蛋白H4乙?；@著增加,乙酰化模式的改變提示LOX-1可能參與腫瘤抑制基因轉錄的表觀遺傳調(diào)控。因此,專注于鑒定LOX-1驅(qū)動的結直腸癌特異性揮發(fā)物的技術創(chuàng)新應用,有可能為結直腸癌篩查和監(jiān)測對治療的反應提供有前途的診斷工具。De Siqueira等[3]發(fā)現(xiàn)CRP 與LOX-1 結合,通過PKC/MAPK激活NF-κB,進而促進轉移相關基因的表達,如ICA M-1、VCA M-1、MMP-9等,誘導促血管生成因子的表達,如VEGF等。Ghazi-Khanloosani等[28]對結直腸癌中LOX-1/CRP的研究發(fā)現(xiàn),CRP 水平升高時,可以通過與LOX-1結合,以時間和劑量依賴性促進MMP-1 的表達,同時也可以在一定程度上促進腫瘤中CEA 的表達。在體外的結直腸癌細胞系實驗中發(fā)現(xiàn),LOX-1抑制劑可以同時抑制CEA和MMP1的表達。Murdocca等[29]研究還發(fā)現(xiàn),LOX-1的抑制使VEGF-A165、缺氧誘導因子1α和β-catenin表達下調(diào),減少了裸鼠腫瘤的生長和轉移形成。由此表明,進一步研究抗LOX-1抗體或適當?shù)霓卓箘┳钄郘OX-1受體,有望為結直腸癌患者提供一種新的治療方式。

4.4 LOX-1與前列腺癌 前列腺癌是男性泌尿生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤,其發(fā)病率在我國逐年升高。Hirsch等[30]發(fā)現(xiàn)LOX-1在Ⅲ期和Ⅳ期的人前列腺腺癌中表達增加。Wan等[31]發(fā)現(xiàn)高水平的ox-LDL 與前列腺癌的淋巴結轉移顯著相關,并以劑量和時間依賴的方式刺激前列腺癌細胞系 (PC-3 和LNCaP)中LOX-1 的表達,能夠促進PC-3和LNCaP細胞的增殖、遷移和侵襲,影響PC-3中多種信號傳導途徑,激活促增殖相關信號通路,如β-catenin,c Myc、NF-κB、STAT1、STAT3,和凋亡相關信號通路,如p27、caspase-3。他們還發(fā)現(xiàn)LOX-1在前列腺癌中過度表達,其表達與高Gleason 評分相關。ox-LDL/LOX-1 還通過促進EMT,誘導人前列腺癌細胞肌動蛋白骨架重構和遷移,從而促進腫瘤細胞侵襲和遷移。此外,在小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)高濃度的LOX-1在裸鼠腫瘤生長中也發(fā)揮十分重要的作用[7,32]。以上研究發(fā)現(xiàn)提示ox-LDL/LOX-1為前列腺癌進展和轉移提供了一種新的機制,也為治療提供了新的治療靶點。

4.5 LOX-1與乳腺癌 乳腺癌是我國女性發(fā)病率排名第一的惡性腫瘤,易復發(fā)和轉移,預后差。Liang等[33]發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞表面表達LOX-1,并通過TNF-α介導乳腺癌細胞間的相互作用,促進黏附和跨內(nèi)皮遷移。LOX-1/TNF-α可能是乳腺癌轉移中呈現(xiàn)出的新途徑。Khaidakov等[34]發(fā)現(xiàn)人類乳腺癌細胞系中ox-LDL 以濃度依賴的方式增加細胞增殖和LOX-1基因的表達。Pucci等[8]研究發(fā)現(xiàn)LOX-1在70%的人乳腺癌中過表達,并且與腫瘤分期和分級呈正相關,與較短的癌癥特異性遠處無轉移生存相關,表明其參與轉移形成和化學抗性獲得。他們還發(fā)現(xiàn)LOX-1及其剪接變體LOX-1Δ4可在乳腺癌組織中發(fā)揮致癌作用,其表達模式可在不同的乳腺癌表型中進行特異性調(diào)節(jié),同時影響乳腺癌細胞的增殖率、凋亡誘導、DNA 修復過程以及癌細胞的表觀遺傳狀態(tài)。這些結果表明LOX-1可能成為乳腺癌新的生物標志物,為改善乳腺癌治療和預后策略提供新的分子靶標。

4.6 LOX-1與多形膠質(zhì)母細胞瘤 多形膠質(zhì)母細胞瘤是成人中最常見的腦癌,其長期預后相對較差。Chai等[9]發(fā)現(xiàn)PMN-MDSC組成型表達LOX-1,并積累在多形膠質(zhì)母細胞瘤患者的外周血和組織中。與LOX-1-PMN 相比,LOX-1+PMN 高表達二氯二氫熒光素雙乙酸鹽、Ⅰ型精氨酸編碼基因和一氧化氮合成酶,并以依賴Ⅰ型精氨酸編碼基因/一氧化氮合成酶的方式限制CD3+T 細胞的增殖,與效應免疫細胞IFN-γ+CD8+或CD4+T 細胞呈負相關,與多形膠質(zhì)母細胞瘤早期復發(fā)和疾病進展相關。以上發(fā)現(xiàn)表明,LOX-1+PMN-MDSC能夠抑制T 細胞增殖以增強免疫抑制作用,靶向LOX-1+PMN 有可能恢復多形膠質(zhì)母細胞瘤患者的免疫功能,并可能提高新輔助抗PD-1免疫療法的治療效果。

5 總結

總之,LOX-1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起到了重要作用。一方面,LOX-1通過與ox-LDL 或其他配體結合,使細胞內(nèi)ROS水平升高,引起氧化性DNA 損傷,誘導細胞凋亡;同 時 還 可 以 激 活 NOX/MAPKs/NF-κB 或PI3 K/Akt/GSK3β信號傳導通路,調(diào)節(jié)多種基因的轉錄,如缺氧和炎癥反應基因等。LOX-1引發(fā)的炎癥、缺氧、氧化應激等調(diào)節(jié)腫瘤血管生成基因,從而通過有效的新生血管促進腫瘤生長、遷移及侵襲等。另一方面,LOX-1參與抗原的交叉呈遞,發(fā)揮免疫激活效應和抗原傳遞的靶向效應,抑制免疫系統(tǒng)的攻擊力,從而促進腫瘤進展。LOX-1有望成為腫瘤患者血清中新的具有價值的標志物,但是LOX-1參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的具體分子機制有待進一步深入研究,從而有可能為腫瘤的治療提供新的治療靶點及策略。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突