α-烯醇化酶在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究進展

蔡 鑫，梁 婷綜述，羅岳西審校

0 引 言

α-烯醇化酶(alpha-enolase, ENO1)是烯醇化酶家族的3種同功酶之一，是糖酵解過程中的重要限速酶，其催化2-磷酸甘油酸脫水成磷酸烯醇式丙酮酸，并產生ATP[1]。近年來，研究發(fā)現ENO1在多種類型腫瘤中存在顯著的差異表達，并在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用。本文就ENO1在腫瘤中的作用及其機制作一綜述。

1 ENO1概述

ENO1屬于烯醇化酶家族，基因定位于1號染色體，其蛋白相對分子質量為48 kDa，廣泛分布于多種組織中，主要存在于細胞質中，也存在于細胞膜和細胞核中，根據其細胞定位在多種生理及病理過程中發(fā)揮重要功能。作為一種糖酵解酶，可催化糖酵解途徑的最后一步中的2-磷酸甘油酸向磷酸烯醇式丙酮酸轉化，能夠通過促進腫瘤細胞能量代謝影響腫瘤細胞增殖。定位于細胞膜表面的ENO1還可充當纖溶酶原受體，促進纖溶酶原激活為纖溶酶，從而促進細胞外基質的降解，可在腫瘤細胞的遷移中發(fā)揮重要作用。在細胞核中，ENO1可以翻譯成c-myc啟動子結合蛋白1與c-myc結合，從而負調控c-myc表達并抑制腫瘤生長[1-3]。這些均提示ENO1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關。

2 ENO1在腫瘤中的表達

近年來多個研究結果發(fā)現，ENO1在多種惡性腫瘤組織中表達均顯著上調，包括神經膠質瘤、鼻咽癌、乳腺癌、胰腺癌、子宮癌等[4-8]，提示ENO1與惡性腫瘤的發(fā)生密切相關。此外，還有研究指出ENO1表達水平與臨床分期、病理類型、淋巴轉移、生存預后等密切相關。研究者通過對臨床樣本數據進行分析，在胰腺癌中，ENO1過表達與患者的臨床分期、淋巴結轉移呈正相關，而與生存時間呈負相關[6,9]。高表達ENO1的胰腺癌患者的中位生存期短至8個月，而低表達ENO1患者的中位生存期可達30個月[6]。在胃癌中，Qian等[10]研究發(fā)現，男性胃癌患者中ENO1表達水平明顯高于女性患者，但其表達水平與TNM分期和分化程度無顯著相關性，單變量Cox回歸分析顯示高表達ENO1患者較低表達患者增加了兩倍的死亡風險。此外，研究發(fā)現在肺癌、胰腺癌和前列腺癌患者血清中抗ENO1自身抗體水平明顯增高，且與臨床分期及預后密切相關，揭示ENO1可作為自身抗原，促進機體的體液免疫反應，從而促進腫瘤進展[11-13]。這些研究數據均表明，ENO1與多種類型惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關，ENO1及相關抗體可作為腫瘤診斷及判斷預后的潛在生物標志物。

3 ENO1與腫瘤進展的作用機制

3.1 ENO1與上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)EMT與上皮惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關，并參與多種惡性上皮組織腫瘤浸潤及轉移過程。EMT是指上皮細胞在某些因素的作用下，細胞極性、細胞間的緊密連接逐漸喪失、細胞骨架重構，從而使上皮細胞的變形、遷移和運動能力增加，變成有間質細胞形態(tài)和特性的細胞[14-15]。近年來，研究發(fā)現ENO1在肺癌、胃癌、子宮內膜癌等多種腫瘤中參與調控EMT過程[7,16-17]。Xu等[16]在研究高血糖對腫瘤的影響時發(fā)現，高糖誘導的ENO1上調可抑制E-cadherin的表達，同時提高snail、vimentin和N-cadherin的表達，而沉默ENO1則部分逆轉了高糖對腫瘤惡性表型的影響，同時TGF-β、p-Smad2和p-Smad3表達水平下降，提示高血糖可能通過TGF-β/Smad信號通路誘導ENO1表達，從而觸發(fā)Snail誘導的EMT。因此認為圍手術期血糖控制是惡性腫瘤臨床管理的一個潛在策略。而在子宮內膜癌中，ENO1沉默通過調節(jié)p85從而介導PI3K / AKT信號及其下游信號的失活，包括糖酵解，細胞周期和EMT進程[7]。

但也有研究發(fā)現，ENO1可抑制腫瘤的EMT過程。周鑫等[18]通過穩(wěn)定上調非小細胞肺癌A549中的ENO1表達水平，發(fā)現細胞中上皮樣細胞標志物E-cadherin表達量明顯上升，而間質樣細胞標志物N-cadherin和Vimentin的表達降低。此研究結果的不一致可能與腫瘤細胞系特異性有關。這些研究數據均表明，ENO1可以通過介導腫瘤的EMT過程從而影響腫瘤進展。

3.2 ENO1與腫瘤細胞的增殖與凋亡腫瘤的發(fā)生與細胞的無休止增殖和異常凋亡有關，是兩者平衡失調的結果。大量研究已在多種類型惡性腫瘤中發(fā)現ENO1可促進腫瘤細胞增殖并抑制其凋亡[6,19-20]。在乳腺癌中，沉默乳腺癌細胞中的ENO1水平顯著抑制了細胞增殖和集落形成能力，且將細胞阻滯在G2/M期，細胞周期相關蛋白Cdc25、Cdc2 和 cyclin B1表達水平也顯著降低。同時，沉默ENO1后細胞凋亡率顯著增加，凋亡相關蛋白Bax表達增加，而Bcl-2表達減少。此外，PI3K和Akt磷酸化水平也顯著降低，這表明ENO1可能通過介導PI3K/Akt途徑及其下游信號通路來影響腫瘤細胞活性[19-20]。但ENO1對腫瘤細胞的這種促進增殖和抑制凋亡的作用并未在正常細胞中觀察到，這可能與腫瘤的Warburg效應相關，大多數腫瘤細胞受到缺氧微環(huán)境的影響，可以重新編程與糖酵解酶水平增加相關的代謝過程以增強糖酵解途徑，但正常細胞中不會出現這一現象[9]。

與之相反，Ejesk?r等[21]研究發(fā)現，在神經母細胞瘤中上調ENO1表達可以抑制細胞增殖并誘導凋亡，且ENO1基因對腫瘤細胞的生長有很強的劑量依賴性抑制作用。表明ENO1在不同類型腫瘤細胞中的作用并非一致，可能存在腫瘤特異性，也可能與ENO1的亞細胞定位有關。

3.3 ENO1與腫瘤細胞的侵襲及轉移侵襲及轉移是惡性腫瘤最主要的特征之一，也是腫瘤引起患者死亡的主要原因。腫瘤轉移涉及多方面調控因素，如腫瘤細胞自身、機體免疫狀態(tài)、腫瘤與微環(huán)境間的相互作用等。然而,目前腫瘤轉移的具體調控機制尚未揭示清楚。近期研究顯示，ENO1可以促進腫瘤細胞侵襲及轉移。通過shRNA 沉默胰腺癌細胞系CFPAC-1、PT45和T3M4中的ENO1表達，并進行劃痕和Transwell實驗研究它們的遷移和侵襲性，發(fā)現其遷移和侵襲能力較對照組明顯降低。進一步建立動物模型，發(fā)現注射shENO1細胞的小鼠的肺部腫瘤面積顯著減少。這些數據證實，在體外觀察到的shENO1細胞遷移和侵襲能力的變化明顯損害了在體內的擴散和形成轉移的能力，表明ENO1可促進腫瘤的侵襲及轉移[22]。此外，ENO1也誘導其他多種惡性腫瘤(如神經膠質瘤、肺癌、胃癌、結直腸癌和胰腺癌)細胞發(fā)生轉移及侵襲[22-24]。進一步機制研究，ENO1可在細胞表面作為纖溶酶原受體激活纖溶酶原系統，與整合素αv/β3和尿激酶型纖溶酶原激活劑受體協同作用促進腫瘤轉移和侵襲[22]。Sun等[23]發(fā)現敲低ENO1顯著降低了胃癌細胞中AKT磷酸化水平，而過表達ENO1則與之相反，進一步利用PI3K的抑制劑Ly294002處理過表達ENO1的腫瘤細胞，發(fā)現ENO1過表達誘導的遷移能力明顯受損，表明ENO1可能通過調節(jié)AKT信號通路來調節(jié)腫瘤細胞的轉移。而在結直腸癌中，ENO1可以通過調節(jié)AMPK / mTOR途徑來促進腫瘤的轉移[24]。

3.4 ENO1與腫瘤的血管生成腫瘤血管生成是腫瘤賴以生存、生長的必要條件之一，如無新生血管形成，腫瘤直徑將不會超過2 mm，不備有轉移能力，腫瘤將保持休眠狀態(tài)或者退化消失[25-26]。因此，抑制腫瘤血管形成已成為當前抗腫瘤治療新的靶點。在乳腺癌的研究中，向裸鼠中注射siRNA ENO1轉染的乳腺癌細胞建立乳腺癌異種移植模型，發(fā)現腫瘤組織中的血管形成顯著減少，且凋亡細胞數量明顯增加，此外還檢測到腫瘤組織中的氧含量增加，表明缺氧的減少可能與 siRNA ENO1轉染后氧需求的減少有關，揭示ENO1表達的抑制增加了腫瘤細胞對缺氧的耐受性，從而導致血管形成減少[27]。而近期在腦膠質瘤的研究中也證實了這一結論，沉默ENO1表達顯著抑制了腦膠質瘤微血管內皮細胞的葡萄糖攝取量、乳酸產量、細胞外酸化率及血管形成能力，說明ENO1介導的有氧糖酵解能夠顯著促進腦膠質瘤的血管生成[4]。上述研究均表明，ENO1可通過介導有氧糖酵解而降低腫瘤細胞對缺氧的耐受性從而促進腫瘤的血管生成。

4 ENO1與腫瘤的放化療抗性

包括肝癌、乳腺癌、卵巢癌在內的多種惡性腫瘤都面臨著放化療抗性的問題，這嚴重影響患者的生活質量和預后。大多數腫瘤細胞處于缺氧的微環(huán)境中，這是導致腫瘤放化療抗性的機制之一[28-29]。暴露于缺氧環(huán)境中的腫瘤細胞表現出糖酵解水平增加，這與糖酵解酶活性的增加有關，而ENO1作為糖酵解過程的一個關鍵酶可直接影響腫瘤微環(huán)境[6]。近年來，多個研究已顯示ENO1與腫瘤的放化療抗性密切相關。在鼻咽癌中，ENO1的表達水平在對多西他賽耐藥的癌組織和細胞中顯著上調，而抑制ENO1表達則恢復了細胞對多西他賽的敏感性[5]。Qian等[10]在研究胃癌的耐藥機制時發(fā)現，ENO1在對順鉑耐藥的胃癌細胞中的表達呈顯著上調，同時細胞中有氧糖酵解增強。相反，ENO1下調則抑制了糖酵解，且恢復了腫瘤細胞對順鉑的敏感性。揭示ENO1可通過介導腫瘤細胞的糖酵解水平從而影響腫瘤對化療藥物的敏感性。動物實驗進一步驗證了這一結論，建立小鼠子宮內膜癌異種移植模型，成瘤后瘤內注射順鉑予以化療，與對照組相比，shRNA-ENO1組可以觀察到更明顯的腫瘤生長抑制[7]。

ENO1不僅可誘導腫瘤對化療藥物產生耐藥性，還有實驗揭示ENO1能誘導腫瘤產生對放射治療的抵抗性。Gao等[27]研究者建立乳腺癌的小鼠異種移植模型，并進行放射治療，發(fā)現兩組小鼠的腫瘤體積和重量均明顯減小，但與對照組相比，siRNA ENO1轉染組的腫瘤體積和重量減少得更明顯，提示抑制ENO1表達可增強腫瘤細胞對放射療法的敏感性。因此，靶向ENO1可提高惡性腫瘤對放化療的敏感性，同時ENO1也可作為預測腫瘤對放化療敏感性的潛在生物標志物，具有一定的臨床應用潛力。

5 結語與展望

綜上所述，ENO1是一種多功能蛋白，在不同的組織和細胞中不同的生理和病理狀態(tài)下, 甚至是在不同的細胞亞定位均能夠通過不同作用途徑顯示出不同的功能。體內和體外研究均證明，ENO1在多種惡性腫瘤中均有不同程度的表達上調，可通過不同的作用途徑，在腫瘤增殖、凋亡、血管生成、侵襲、轉移和放化療抗性中發(fā)揮重要作用，從而參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，為腫瘤的早期診斷、預后評估提供新的生物標志物和新的治療靶點。但ENO1影響腫瘤的確切機制尚未完全清楚，且作為腫瘤的相關生物標志物的應用價值也不十分明確。因此，該領域還需進一步深入探索，從而闡明ENO1在腫瘤中的具體功能及其分子機制，最終使ENO1成為多種腫瘤的相關生物標志物和治療靶點，以促進臨床醫(yī)學的進步和發(fā)展。