神经营养因子及其受体与胰胆系统肿瘤神经浸润的研究
发表时间：2009-12-29 浏览次数：521次
神经营养因子及其受体与胰胆系统肿瘤神经浸润的研究作者：李成刚 黄志强 作者单位：100853 北京市解放军总医院肝胆外科 肿瘤通过神经浸润而发生转移是胰胆系统肿瘤的一大特点，同时也是影响预后的重要因素。胆管癌神经浸润发生率为60%～88%，而胰腺癌90%以上发生胰腺内神经浸润，超过69%发生胰腺外神经浸润［1-3］。研究表明，肿瘤神经浸润的发生与淋巴、血管浸润无关，而是原发肿瘤病灶的直接扩散。其本身是一“独立事件”［2］。Silva等［4］对肝门部胆管癌患者为期10年的研究表明，肿瘤发生神经浸润后，患者生存时间显著缩短。神经浸润是胰胆系统肿瘤重要的不良预后因素，而胆管癌与胰腺癌在肿瘤的神经浸润方面具有相似的临床病理学特点［5-6］。近年来，神经营养因子及其受体与胰胆系统肿瘤神经浸润关系的研究正逐渐引起人们的关注。1 神经营养因子与肿瘤神经浸润 1.1 神经营养因子及其受体 神经胶质细胞和被神经支配的组织能产生支持神经元的神经营养因子(neurotrophin,NT)，其本质为蛋白质。已分离出的NT有：神经生长因子(nerve growth factor,NGF)、神经营养因子3(NT3)、神经营养因子4、5(NT4、NT5)、脑源性神经营养因子(brainderived neurotrophic factor,BDNF)和神经胶质细胞来源的神经营养因子(glial cellderived neurotrophic factor，GDNF)等。NT对神经系统发挥作用是通过与细胞表面的两种受体结合来实现的。一类是Trk受体：这是一种酪氨酸激酶，以较高的亲和性分别与各自的配体结合(TrkA/NGF，TrkB/BDNF、NT4、NT5，TrkC/NT3)，GDNF与GDNF受体家族中的糖基化磷酯酰基受体α1(GFRα1)和酪氨酸激酶ret蛋白受体(RET)特异性结合；另一类是神经营养因子低亲和力受体p75NTR(p75 neurotrophinreceptor)，该受体参与调控神经细胞存活和调节各种NT与受体亚单位间的亲和性。NT的运输：NT作用于神经末梢的特异受体后被神经末梢摄取，然后经逆向轴浆运输至胞体［7］。 1.2 NGF与肿瘤神经浸润 Sakamoto等［8］检测了胰腺癌组织中神经营养因子与受体的表达情况。研究发现，TrkA的表达升高与癌细胞增殖以及TrkC与癌的血管和神经浸润间都存在显著关系。提出了胰腺导管腺癌的发展受NTsTrk相互作用调节这一假说，随后的许多研究支持了这一观点。 NGF和TrkA参与了上皮细胞癌的生长和神经浸润的发生。Zhu等［9］研究发现与正常胰腺组织相比较，胰腺癌组织中NGF和TrkA mRNA水平升高2.7～5.6倍。胰腺癌细胞质内NGF强表达，TrkA在胰腺神经束膜中强表达。高表达NGF/TrkA的肿瘤更易发生神经浸润。另外，升高的NGF/TrkA水平与疼痛的程度显著相关。βNGF全长表达载体稳定转染人PANC1胰腺癌细胞后，促进了贴壁细胞生长，细胞倍增时间缩短了50%，而使非贴壁生长细胞的增殖能力和侵袭能力提高了近2倍。转染的PANC1细胞裸鼠成瘤性增强。这些结果表明在胰腺癌中，NGF具有通过旁分泌或自分泌方式发挥作用的能力，并可以促进肿瘤细胞生长和浸润，从而促进了这一疾病的发展和不良预后。 Zhang等［10］检测了胰腺癌组织和细胞系中神经营养因子及其受体的表达水平。NGF受体在所有标本和细胞系中均有表达。NGF对胰腺癌细胞生长的影响依赖于TrkA和p75NTR间的比率和表达水平。TrkA表达水平增高，表现为更高频率的神经浸润和腹部疼痛的发生，而p75NTR的情况恰好与之相反。该实验证明了在胰腺癌中NGF根据TrkA和p75NTR比率和表达情况的不同既发挥着刺激作用又发挥抑制作用。 胆管癌与胰腺癌在肿瘤的神经浸润方面具有相似的临床病理学特点。郭伟等［11］采用免疫组织化学技术，检测92例人胆管癌组织中βNGF和TrkA的表达情况。结果发现：βNGF和TrkA均在胆管癌组织中高表达，两者存在相关性，且在神经浸润组和无神经浸润组的表达差异有统计学意义；NGF阳性表达随着肿瘤恶性程度的增高而增高，且与肿瘤的淋巴结转移密切相关。TrkA还表达于神经鞘膜。由胆管癌细胞分泌的NGF，一方面可能通过旁分泌途径与神经鞘膜表面的TrkA受体结合，作用于神经细胞，为神经细胞轴突的生长提供适宜的微环境和化学趋向性，促进神经细胞轴突向肿瘤方向生长，进而造成癌细胞侵犯神经纤维；另一方面，可能通过自分泌途径，作用于癌细胞自身表面的TrkA受体，两者结合后，激活细胞内信号传导通路，促进癌细胞的增殖。NGF/TrkA可能在促进胆管癌细胞增殖和神经转移两方面发挥作用［12］。 1.3 GDNF与肿瘤神经浸润 GDNF信号通过包含GFRα1和RET在内的多组受体在神经元的存活与分化中发挥重要作用。研究表明GDNF可以促进胰腺癌细胞浸润。Okada等［13］研究发现多株胰腺癌细胞系中均表达有丰富的cret原癌基因mRNA和RET蛋白。胰腺癌细胞与能够产生和分泌GDNF的人神经胶质瘤细胞共培养后，迁移能力大幅提高。这提示胰腺癌细胞的神经浸润是通过GDNF与其受体(cret原癌基因的产物)直接作用，沿着壁内神经节内GDNF的浓度梯度扩散的。Veit等［14］研究发现，胰腺癌细胞系显著表达编码RET51同型异构体mRNA。如来源于原发性胰腺癌伴局部淋巴结转移的PANC1细胞系表达RET和GDNF受体家族中的GFRα1成分。GDNF在体内、体外被证明对胰腺癌细胞具有化学趋化功能。 Iwahashi等［1］研究了胆管癌发生神经浸润与GDNF、GFRα1和RET的关系。研究显示：在正常胆管组织中，胆管上皮强表达GDNF。远端胆管比近端胆管表达更强；胆管上皮不表达GFRα1和RET。发生神经浸润组肿瘤细胞中更多地观察到中到强度的GDNF染色。而GFRα1的表达在相同的切片中未发现与神经浸润有关联。胆管癌组织中未检测到RET表达。表达GDNF肿瘤细胞的迁移能力比共培养表达RET和GFRα1的细胞增强。在胆管癌细胞中表达的GDNF和在周围神经组织中表达的GFRα1和RET可能通过分子间的化学吸引在胆管癌神经浸润中发挥重要作用。2 神经浸润发生的可能机制 2.1 NT及其受体参与的信号途径 神经营养因子如NGF参与调节了胰腺癌神经浸润的发生。Okada等［13］的研究发现，NGF与TrkA结合后可引起p42/44 MAPK信号途径活化，进而诱导基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinases 2,MMP2)表达和功能的增强。Veit等［14］给予PANC1胰腺癌细胞系GDNF后，引起细胞内单体GTP酶、NRas、Rac1和RhoA的活化，以及AP1、胞外信号调节激酶和cJun NH(2)端粒酶的活化，还可以引起磷脂酰肌醇3激酶/Akt途径的活化。通过给予抑制剂来抑制RasRafMEKERK级联反应或是给予磷脂酰肌醇3激酶途径抑制剂，都可以阻止GDNF诱导的PANC1细胞迁移和浸润能力的增强。结果显示，GDNF诱导胰腺癌细胞发生迁移和神经浸润是被RasRafMEKERK和磷脂酰肌醇3激酶途径活化严格控制的。 Sclabas等［15］检测了具有高转移特性的胰腺癌细胞系Colo357L3.6pl与其亲代Colo357FG细胞系中TrkB参与的信号途径。与亲代细胞系相比较，在Colo357L3.6pl细胞系中TrkB过表达；胞外信号调节激酶1、2被激活，Elk1与AP1 DNA结合的能力增强；IL8和VEGF在高转移特性细胞系中表达增强。TrkB过表达和细胞分裂素(丝裂原)活化蛋白激酶AP1的活化，可以诱导VEGF和IL8的表达，这些可能调节着胰腺癌局部浸润生长和转移的发生。Tanaka等［16］研究发现，CCN家族成员WISP1v的表达与胆管癌细胞的淋巴和神经浸润显著相关。它通过激活p38和p42/p44 AP1来增强体外培养的胆管癌细胞的侵袭特性。 2.2 Trk相关基因甲基化与肿瘤神经浸润 在对胰腺癌发展过程中TrkA基因表达和调控紊乱的机制的研究中，Fujimoto等［17］发现，TrkA基因5′端不翻译区域存在着与AP1相似的负性顺式作用序列TGAGCGA。TrkA的稳定表达与这一顺式作用序列附近聚集的CpG甲基化正相关。该顺式作用序列主要与cJun同型二聚体结合，这一结合可以直接被Sss I甲基化酶诱导的甲基化所阻断，也可以被与AP1相似性序列一致的寡核苷酸阻断。甲基化活化了TrkA基因的表达，这一过程由cJun与类似于AP1负性调节序列的结合直接引起。甲基化的CpG与发生广泛神经浸润的进展期胰腺癌中TrkA的表达升高有关。CpG基因岛的广泛甲基化可以引起基因沉默，但非CpG岛发生的特异性甲基化在癌的发展过程中发挥重要作用，可以引起TrkA表达改变，从而影响胰腺癌的神经浸润。 2.3 NT对MMPs的影响 MMPs在胰腺癌中过表达并与胰腺癌的不良预后相关。Okada等［13］观察到NGF能够以剂量依赖性方式提高肿瘤细胞分泌MMP2蛋白的含量，并增强MMP2裂解明胶的能力。这一作用受到NGF与其受体TrkA结合的特异性调节。NGF诱导的MMP2表达和功能的增强导致了体外侵袭能力的增强，参与了胰腺癌神经浸润的发生。Sakai等［18］的研究也表明，MMP2、3表达在发生神经浸润的胆管癌组织中显著增强，提示这两种酶可能参与了胆管癌神经浸润的发生，胆管癌中MMPs的表达改变是否也受到NT的影响尚未见报道。3 抗肿瘤神经浸润的特异性治疗 文献报道关于胰胆系统肿瘤神经浸润的特异性治疗主要有3种：(1)利用Trk受体酪氨酸激酶抑制剂特异性抑制NTTrk活性的发挥；(2)联合应用多种NT抗体；(3)利用神经细胞黏附分子单克隆抗体与丝裂霉素C偶合物的亲神经特性来发挥肿瘤治疗作用。【参考文献】 ［1］ Iwahashi N, Nagasaka T, Tezel G, et al. Expression of glial cell linederived neurotrophic factor correlates with perineural invasion of bile duct carcinoma. Cancer,2002,94(1):167-174. ［2］ Yamaguchi R, Nagino M, Oda K, et al. Perineural invasion has a negative impact on survival of patients with gallbladder carcinoma. Br J Surg,2002,89(9):1130-1136. ［3］ Schneider MB, Standop J, Ulrich A, et al. Expression of nerve growth factors in pancreatic neural tissue and pancreatic cancer. J Histochem Cytochem,2001,49(10):1205-1210. ［4］ Silva MA, Tekin K, Aytekin F, et al. Surgery for hilar cholangiocarcinoma: a 10 year experience of a tertiary referral centre in the UK. Eur J Surg Oncol,2005,31(5):533-539. ［5］ 孙学军,石景森,何平.影响胆管癌切除术后的预后因素分析.中国普外基础与临床杂志,2006,13(1):85-88. ［6］ 孟翔飞,周宁新,肖梅,等.肝门部胆管癌病理特征与术后随访结果分析:附113例报告.消化外科,2006,5(1):49-51. ［7］ Miknyoczki SJ, Wan W, Chang H, et al. The neurotrophintrk receptor axes are critical for the growth and progression of human prostatic carcinoma and pancreatic ductal adenocarcinoma xenografts in nude mice. Clin Cancer Res,2002,8(6):1924-1931. ［8］ Sakamoto Y, Kitajima Y, Edakuni G, et al. Expression of Trk tyrosine kinase receptor is a biologic marker for cell proliferation and perineural invasion of human pancreatic ductal adenocarcinoma. Oncol Rep,2001,8(3):477-484. ［9］ Zhu Z, Friess H, diMola FF, et al. Nerve growth factor expression correlates with perineural invasion and pain in human pancreatic cancer. J Clin Oncol,1999,17(8):2419-2428. ［10］Zhang Y, Dang C, Ma Q, et al. Expression of nerve growth factor receptors and their prognostic value in human pancreatic cancer. Oncol Rep,2005,14(1):161-171. ［11］郭伟,李占飞,张萌,等.神经生长因子与人胆管癌神经浸润转移的相关性分析.临床外科杂志,2006,14(2):93-94. ［12］郭伟,邹声泉.神经生长因子对人胆管癌细胞增殖作用的影响.中国普通外科杂志,2005,14(8):595-598. ［13］Okada Y, Takeyama H, Sato M, et al. Experimental implication of celiac ganglionotropic invasion of pancreaticcancer cells bearing cret protooncogene with reference to glialcelllinederived neurotrophic factor (GDNF). Int J Cancer,1999,81(1):67-73. ［14］Veit C, Genze F, Menke A, et al. Activation of phosphatidylinositol 3kinase and extracellular signalregulated kinase is required for glial cell linederived neurotrophic factorinduced migration and invasion of pancreatic carcinoma cells. Cancer Res,2004,64(15):5291-5300. ［15］Sclabas GM, Fujioka S, Schmidt C, et al. Overexpression of tropomysinrelated kinase B in metastatic human pancreatic cancer cells. Clin Cancer Res,2005,11(2 Pt 1):440-449. ［16］Tanaka S, Sugimachi K, Kameyama T, et al. Human WISP1v, a member of the CCN family, is associated with invasive cholangiocarcinoma. Hepatology,2003,37(5):1122-1129. ［17］Fujimoto M, Kitazawa R, Maeda S, et al. Methylation adjacent to negatively regulating AP1 site reactivates TrkA gene expression during cancer progression. Oncogene,2005,24(32):5108-5118. ［18］Sakai T. Immunohistochemical expression of matrix metalloproteinases in bile duct cancer tissue. Kurume Med J,2004,51(3/4):215-223.
