神经生长因子及受体对乳腺癌作用机制的研究进展

　　作者：张万福　帅晋豪　罗开元    作者单位：昆明医学院第四附属医院　普外科　（云南　昆明　65002）

　　【摘要】  乳腺癌是严重威胁女性身体健康的疾病之一，发病率逐年上升。神经生长因子（nerve growth factor,NGF）及受体（NGF receptor,NGFR）在乳腺癌中高表达，促进乳腺癌细胞增殖和抗细胞凋亡作用,降低NGF或应用抑制剂阻断NGF作用途径将为乳腺癌治疗开辟新的途径。

　　【关键词】  乳腺肿瘤·神经生长因子·受体，神经生长因子

 1　NGF的发现 

　　1952年Levi-Montalcini首次发现NGF，并通过研究证实神经营养因子（neurotrophicfactor, NTFs）是一类由神经元、神经支配靶组织或胶质细胞产生的能促进中枢和外周神经分化、生长和存活的活性多肽,在神经系统的发育和正常的生理功能维持中发挥重要的作用。随着更多更新的神经营养因子的不断发现，揭示出一个崭新的家族——神经生长因子族。目前已知神经生长因子族成员有NGF、脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor,BDNF）、神经营养因子-3（NT-3）、神经营养因子-4（NT-4）和神经营养因子-6（NT-6）［2］，而NGF是发现最早、研究最多的。1973年Angeletti分析并得出NGF的氨基酸序列，1983年Scott和Ulrich先后克隆出小鼠和人NGF的cDNA序列［3］。λNGF的基因定位于1P21-22.1，属神经系统、下颌下腺分泌最多。

    2　NGF和NGFR的结构与功能 

    2.1　NGF和NGFR的结构特点　NGF是一种含有α、β和γ3种亚基的多聚体,表示为α2、β、γ2,β亚基是3种亚基中唯一具有NGF的所有生物学活性的亚基, 由2条含有188个氨基酸残基的相同肽链组成。NGFR有2种，分别为相对分子质量140 ×103的高亲和力受体（TrkA）和相对分子质量为75 ×103的低亲和力受体（p75）。两者都是Ⅰ型跨膜蛋白，TrkA具有内在酪氨酸激酶活性,是NGF的功能性受体，能以高亲和力与NGF结合,结合后的解离速率缓慢（T1/2约为30 min）。1991年Klein等［3］发现TrkA是TrkA原癌基因编码的产物,可以抑制某些肿瘤细胞的有丝分裂。p75是包括TNF受体及T淋巴细胞特异抗原OX40在内的细胞表面蛋白超家族成员之一，是NGF的辅助性受体，结构组成及氨基酸序列分析结果提示，p75不含有细胞内信号传导结构的糖蛋白，与NGF的亲和力较低，与NGF结合后的解离速度快（T1/2约为10 s），但可以增强NGF与TrkA的结合力，调节TrkA的信号传导，并与细胞程序死亡相关［4-6］。

    2.2　NGF和NGFR的功能

    2.2.1　在神经系统中的表达　NGF是一种由其效应神经元支配的靶细胞合成和分泌的多肽生长因子，其效应细胞可分3大类：1）神经嵴来源的组织细胞；2）中枢神经元；3）非神经元细胞。NGF对神经系统的生物学效应通过与受体TrkA结合，激活促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联效应发挥作用。NGF对调整神经细胞的死亡和分化既有积极作用又有消极作用［7］。

    2.2.2　在非神经系统中的表达　NGF及NGFR较多分布于神经系统，也广泛存在于上皮、间叶及淋巴造血组织等非神经组织，并亦具有调节作用。Thomson等［8］应用免疫组织化学证实NGFR可以在来自3个胚层的组织和细胞中表达。Chesa等［9］证明在正常组织中，淋巴滤泡内的树突状细胞、肌上皮细胞、血管外膜、口腔黏膜的基底层细胞和毛囊均表达NGFR。NGF除了具有神经营养功能外，还具有其他生物活性。相关报道发现，NGF能调节单核细胞基因表达，对黑色素细胞有趋化作用；也刺激嗜铬细胞、淋巴细胞及角化细胞的增殖［10］。研究表明，NGF能作为强烈的丝裂原促进肿瘤细胞的分裂，其对肿瘤细胞的增生发挥促进或抑制作用主要决定于肿瘤细胞的类型。对乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、嗜铬细胞瘤和恶性黑色素瘤等多为促进增殖，对食管癌、垂体泌乳腺瘤则是抑制增殖［11］。

    2.2.3　在乳腺癌组织中的表达　乳腺癌细胞各株（MCF-7,T47-D,BT-20,MDA-MB-231）都能分泌NGF，表达NGFR。正常乳腺上皮细胞（normal breast epithelial cells,NBEC）不能分泌NGF，但却能表达NGFR。但NGF只能与乳腺癌细胞上的NGFR结合，发挥促进细胞的有丝分裂和抗凋亡生物学效应，而对NBEC则没有此作用［12］，目前机制尚不清楚。Descamps等［13］用RT-PCR检测363例原发性乳腺癌组织中的NGFR，结果显示，TrkA和p75在所有患者肿瘤组织中均表达；呈正相关,且分别与预后、分级及肿瘤类型相关。该研究同时证实NGFR mRNA在乳腺癌细胞的表达与该基因表达的蛋白质的联系密切。

    3　NGF和NGFR促进乳腺癌的作用机制 

    3.1　促进乳腺癌细胞增殖和抗凋亡的信号传导通路　NGF对细胞的作用主要通过高亲和力受体介导,与TrkA结合后，TrkA自我催化酪氨酸残基磷酸化，增强自身的酪氨酸激酶活性，这是NGF发挥生物效应的始动阶段。活化后的TrkA将信号通过ras原癌基因编码蛋白p21ras向细胞内传送，随后RAS/MAPK信号通路被激活，影响基因的转录和翻译，调控细胞生长。NGF与TrkA结合引发了信号传导的瀑布式级联反应，促进乳腺癌细胞增殖。

　　NGF与p75结合参与介导细胞凋亡，p75介导的信号传递至少有应激激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）和NF-κB两条途径，一方面通过JNK基因激活程序性细胞死亡，另一方面通过激活核因子NF-κB延长细胞的生存期,使之与传导凋亡信号相平衡。NGF通过调节增殖和凋亡之间的平衡而影响肿瘤生长［13］。Descamps等［12］对表达两种类型NGFR的MCF-7、T47-D、BT-20和MDA-MB-231等乳腺癌细胞株进行研究，发现NGF对乳腺癌细胞的促分裂作用需要TrkA的酪氨酸激酶活性,通过MAPK的级联效应，与p75无关；反之，NGF的抗凋亡作用需要p75及核转录因子NF-κB的激活，但不需要TrkA，也不需要MAPK激酶链。NF-κB抑制剂SN50转染细胞可以减少NGF的抗凋亡作用。这些资料说明NGF通过两个不同的信号途径刺激人类乳腺癌细胞增殖和存活,也肯定了p75和NF-κB对乳腺癌生存通路激活作用。Descamps 等［12］将100 ng/mL NGF加入受到C2诱导凋亡的乳腺癌细胞培养基中，结果显示乳腺癌细胞数目增加，而使受C2诱导的凋亡细胞也获得复苏。

　　目前抑制传导通路的方法已经开始进行某些疾病的实验性治疗，例如通过三苯氧胺抑制诱导的乳腺癌细胞株MCF-7的增殖［15］，利用电针刺疗法和中草药下调大鼠卵巢中NGF的表达治疗多囊卵巢［16-17］。

    3.2　通过自分泌环促进乳腺癌细胞生长　目前认为正常乳腺上皮细胞不分泌NGF，NGF由乳腺癌细胞产生和并过量表达，其与乳腺癌细胞膜表面受体结合后，通过一系列级联反应、信号传导，刺激细胞增殖和抑制细胞凋亡，从而促进乳腺癌细胞生成更多的NGF，形成一个恶性自分泌环（Autocrine Loop）［18］。有研究表明类似的自分泌环也存在于记忆性B淋巴细胞和前列腺细胞中［19］。

    3.3　结合生长因子受体促进乳腺癌细胞生长　乳腺癌的生长和进展受多因子调控，TrkA与p185HER2共同作用是激活乳腺癌细胞生长的重要途径。HER2也称为c-erB2或HER2/neu,属于EGFR家庭成员，位于染色体17q，编码185×103具有跨膜酪氨酸激酶活性的生长因子受体。该基因在肿瘤中过度表达，正常组织中表达水平非常低。Slamon等［20］对189名乳腺癌患者进行研究后，首次报告了原癌基因HEFR2的扩增，并指出由于该基因多拷贝的性质而导致肿瘤易复发和临床预后较差。p185HER2是HER家族中一个激酶受体，NGF诱导酪氨酸磷酸化和刺激p185HER激酶活性，而TrkA磷酸化抑制剂不能影响这一激活作用。应用抗p185HER2抗体转染乳腺癌细胞，可以使p185HER2在乳腺癌中的表达下调，减低NGF诱导MAPK激活作用和乳腺癌细胞增殖。在乳腺癌细胞表达低度TrkA时,NGF通过与其过表达受体（如p185HER2）结合，产生促进乳腺癌细胞生长的生物信号［21］。

    3.4　影响细胞周期促进乳腺癌细胞生长　G0期细胞处于脱离细胞周期暂时停止分裂的一个阶段，DNA合成与细胞分裂的潜力仍然存在，受到增殖信号刺激时能够合成DNA，进行细胞分裂。细胞周期的长短主要取决于G0期。NGF能够诱导乳腺癌细胞从G0期进入细胞循环，缩短细胞周期时间，促进乳腺癌细胞增殖,但具体机制尚不清楚。

    4　结语

　　NGF通过与乳腺癌细胞膜上两个不同的受体结合，激活两种不同的途径，并通过自分泌及结合生长因子受体等方式对人类乳腺癌细胞发挥促进增殖和抗凋亡作用。研究NGF对乳腺癌的作用机制，为乳腺癌的治疗提供了新的思路。

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