神经营养因子受体p75在肿瘤中的作用

    作者：申宇鹏 李晓明 李佳 路秀英    作者单位：100853 北京 解放军军医进修学院博士研究生队(申宇鹏)； 050082 石家庄 白求恩国际和平医院全军耳鼻咽喉专科中心(李晓明，李佳，路秀英)

    【关键词】  神经营养因子； 神经营养因子受体； p75NTR； 肿瘤

    神经营养因子受体p75(p75 neurotrophin receptor，p75NTR)是神经营养因子的低亲和力受体，属于肿瘤坏死因子受体超家族(TNFR)的成员之一，广泛分布于神经系统及众多非神经系统的组织及肿瘤细胞中。神经营养因子(neurotrophin, NT)家族成员主要包括神经生长因子(NGF)、脑衍生神经营养因子(BDNF)、NT3、NT4及NT5，它们拥有两类受体：高亲和力的酪氨酸激酶受体家族(Trks)和低亲和力的p75受体。在大多数细胞中p75NTR能以近似相同的亲和力与所有的神经营养因子结合。p75NTR具有复杂的生物学功能，可以介导细胞的存活、增殖、分化或凋亡等效应，在不同的细胞类型、发育阶段及局部环境中执行的功能往往不同。近几年有关p75NTR参与调节多种系统肿瘤的发生及恶性进展逐渐引起国内外学者关注。

    1  p75NTR的结构

    p75NTR是一种分子量为75 kD 的单链跨膜糖蛋白，由399个氨基酸组成，包含3 个区域：富含半胱氨酸的膜外区、一次性跨膜区和胞内区。p75NTR的胞内区包含几个可能介导与下游信号分子相互作用的区域：①潜在的肿瘤坏死因子受体相关因子(TNFreceptor associated factor，TRAF)结合位点；②II型死亡结构域；③一个潜在的G蛋白激活域；④C末端突触后密度蛋白(PDZ)结构域结合位点。拥有复杂的分子结构是p75NTR介导众多信号转导途径的基础。

    2  p75NTR的主要生物学功能及信号转导途径

    p75NTR的生物学功能非常复杂，实现这些复杂的功能主要通过：①与Trks受体相互调节的作用途径；②启动调控细胞存活或凋亡的自主信号途径。其中p75NTR的自主信号途径还具有配体依赖和非配体依赖两种作用方式。在哺乳动物中神经营养因子家族(NTs)是仅有的结合p75NTR的配体，已证实NTs成员神经生长因子(NGF)及其前体proNGF均可以激活p75NTR。NGF激活p75NTR后可调节细胞的存活或凋亡，此过程受到高亲和力受体TrkA表达的影响。多数学者认为，在缺乏相应配体时p75NTR的过表达可诱导细胞凋亡,但与配体结合后则阻断或抑制凋亡的发生。后来研究发现proNGF能选择性地激活p75NTR来诱导凋亡，此过程不需TrkA辅助，但是需要sortilin分子作为联合受体启动凋亡［1］。

    2.1  p75NTR与Trks受体间的相互调节  p75NTR和Trks受体各自拥有独立的信号转导通路，当二者共同表达时又彼此相互影响。p75NTR能以低亲和力与各种NT结合，而Trks受体多以高亲和力与相对应的NT结合，例如NGF是TrkA的优先配体。研究发现p75NTR的表达可以限制Trks受体与NTs配体的非特异性活化，提高Trk受体分辨NTs的能力。当p75NTR与TrkA受体共同表达时，一方面TrkA对p75NTR介导的信号通路具有抑制效应，另一方面p75NTR能增强NGF诱导的TrkA受体活化。在两种受体共表达的细胞，TrkA介导的细胞存活似乎是主要信号，TrkA抑制了p75NTR介导的凋亡途径，具体的机制还不清楚，但研究发现TrkA能阻断p75NTR依赖的神经鞘磷脂水解和Jun激酶通路的活化。另外在PC12细胞系中证实，p75NTR与TrkA共表达时，NGF结合TrkA的能力可以增加25倍，细胞内信号转导速度也增快，p75NTR的存在可以增强TrkA对低浓度NGF的应答。有学者认为这种效应可能是通过p75NTR结合NGF形成复合受体，提高局部NGF浓度，提供给TrkA良好的亲合位点。也有学者认为p75NTR对TrkA有变构效应，形成络合体促进与NGF的结合。Wehrman等［2］研究认为TrkA和p75NTR通过下游信号转导通路相互汇聚作用，或者分享共同受体分子来调节转导，而并非直接在细胞膜外互相结合。总之p75NTR执行的具体功能与TrkA的表达及细胞本身状态密切相关。

    2.2  p75NTR诱导凋亡的机制  早在1993年有研究就首次发现p75NTR过表达可以促进细胞凋亡，而这一作用可以被NGF阻断，后在体外研究中发现，p75NTR结合神经营养因子后也可以诱导分化的少突胶质细胞、肝星形细胞、视网膜神经节细胞的凋亡。对于p75NTR介导的细胞凋亡没有配体依赖性，通过敲除外显子Ⅲ产生的shortp75NTR缺乏结合配体的胞外域，仍然可以介导细胞凋亡，因此p75NTR 的胞内结构域能够不依赖胞外域及配体，独立诱发细胞凋亡，而这种效应与p75NTR胞内近膜区的chopper结构域密切相关。

    2.2.1  JNKp53Bax通路的激活  已有研究报道p75NTR介导的凋亡信号通路存在JNK 的活化以及下游的一系列事件：cjun磷酸化、p53、Bad等的激活、Bax 线粒体易位、释放细胞色素C及Caspase激活。p75NTR激活JNK通路的机制尚未明确，多认为是p75NTR的胞内域与神经营养因子相互作用因子(NTreceptor interacting factor，NRIF)、神经营养因子相关的细胞死亡执行蛋白(NTassociated cell death executor，NADE)和肿瘤坏死因子受体相关因子(TNF receptorassociated factors，TRAFs)等分子相互作用引起的。

    2.2.2  神经酰胺通路及其调节作用  在缺乏Trk受体表达的细胞中, p75NTR结合NGF后加速了神经鞘磷脂的水解并释放神经酰胺，从而激活JNK通路，引起细胞生长抑制或凋亡，而NGFTrkA通路的活化可抑制该途径。神经酰胺在p75NTR介导的信号通路中可能充当脂质第二信使分子的作用，低浓度的神经酰胺有促进PC12细胞增殖的作用，高浓度的神经酰胺释放则促进PC12细胞凋亡［3］。

    2.3  p75NTR促进存活的机制  近年来，许多研究证实p75NTR可以激活不依赖Trk受体的促进生存的信号通路。已有报道NGF结合p75NTR后可以促进神经鞘细胞系、感觉神经元、人乳腺癌等细胞的存活。进一步研究发现p75NTR介导的NFκB的激活途径能促进嗜铬细胞瘤PC12细胞系的存活。NFκB是转录因子家族的一员，它们可以调控包括使细胞存活在内的多种基因的表达。p75NTR介导的NFκB的激活及转位现象已经在少突胶质细胞、雪旺细胞、泌乳素瘤等许多细胞中得到证实，并且发现NGF结合p75NTR后增加了NFκB的DNA结合活性和p65的核转位。 p75NTR与TRAF胞内域近膜区结合，既可活化也可抑制转录因子NFκB的活性，因而引起细胞凋亡或存活的不同效应。另有学者认为p75NTR还可以通过包含PI3K和Akt通路的机制以配体非依赖方式激活细胞存活通路。

    3  p75NTR在肿瘤中的表达及多重生物活性

    已证实除神经系统外，p75NTR还表达于多种非神经系统组织，并且在许多肿瘤组织中也有表达，如胃癌、膀胱癌、前列腺癌、乳腺癌、肺癌、白血病细胞、甲状腺乳头状癌及胰腺癌等。越来越多的研究表明p75NTR在肿瘤的发生及进展中同样发挥了重要的作用。

    3.1  p75NTR作为潜在的抑癌基因的作用  p75NTR作为TNFR家族的成员具有抑制肿瘤的作用不难理解，并已被众多研究证实。Dimaras等［4］报道p75NTR可以抑制人视网膜成神经细胞瘤的恶性进展。在胃癌的研究中发现p75NTR表达明显降低或缺失，其表达水平与胃癌的分化程度负相关，p75NTR可以通过细胞周期阻滞抑制胃癌细胞的增殖［5］。有研究报道p75NTR能够诱导Caspase介导的膀胱癌细胞的凋亡，后来证实p75NTR也能够通过诱导细胞周期阻滞抑制膀胱癌和前列腺癌的生长［6］。另有研究发现p75NTR与胰腺癌的进展以及预后密切相关，p75NTR表达的上调是胰腺癌预后良好的标志，而TrkA高表达是肿瘤恶性进展的标志［7］。目前认为p75NTR抑制肿瘤的内在机制可能与其诱导凋亡的信号转导通路激活有关。

    3.2  p75NTR促进肿瘤进展的作用  除神经系统外，在多种组织来源的细胞中，p75NTR拥有促进细胞存活和增殖的作用，如角化上皮细胞、血管内皮细胞、口腔及食道粘膜上皮细胞和肌母细胞等。p75NTR的这种促增殖效应也存在于多种类型的肿瘤细胞。有研究发现，神经营养因子通过其受体Trk及p75NTR刺激黑色素瘤细胞增殖和迁移,并且p75NTR可以促进脑转移的黑色素瘤细胞的存活［8］。对恶性胶质瘤的生物学机制及临床病理研究证实，p75NTR能以配体依赖的方式促进肿瘤侵袭和进展［9］。在口腔鳞癌的研究中发现，p75NTR表达的上调可以作为患者复发和不良预后的标志［10］。Okumura等［11］报道，p75NTR在食道鳞癌细胞中起到促进存活和生长的作用，用siRNA下调p75NTR表达后可引起食道鳞癌细胞的增殖抑制或凋亡。已有研究证实，p75NTR与NGF结合后，可通过激活NFκB通路抑制乳腺癌细胞凋亡。Fritz等［12］发现p75NTR通过NFκB通路下调细胞周期蛋白cyclin D2的表达促进嗜铬细胞瘤PC12的增殖。进一步研究发现，p75NTR能结合NGF形成抗凋亡复合体保护化疗药物引起的成神经细胞瘤凋亡。通过分析p75NTR介导促进肿瘤进展的研究报道，发现在大多数情况下p75NTR介导促进肿瘤效应是配体依赖或者与Trk受体协同作用的。

    多数学者认为，p75NTR在肿瘤中发挥的作用，与TrkA/p75 NTR的表达比例相关，当TrkA表达很低时，p75NTR多通过自身的信号转导途径发挥作用，当伴随TrkA表达较高时, p75NTR自身转导途径发生阻滞，但能辅助TrkA的信号转导。p75NTR在肿瘤中具有多重生物学活性，确切的作用机制尚未明确。

    4  p75NTR在肿瘤中的研究前景

    p75NTR是TNFR家族的一个特殊成员，它既能与Trk协同作用，增强或者抑制神经营养因子依赖的Trk活化途径，也可以通过自身信号转导途径来促进细胞存活或者诱导细胞凋亡。事实上p75NTR除了具有调控细胞存活和凋亡的功能之外，还能介导某些细胞的分化、生长及迁移。p75NTR在肿瘤中执行的具体效应与p75NTR所在细胞的类型、生理功能状态、发育阶段以及局部环境密切相关。研究p75NTR功能多元化的生物学机制，可以为我们预防及治疗肿瘤提供崭新的途径。

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11 Okumura T, Tsunoda S, Mori Y,et al.The biological role of the lowaffinity p75 neurotrophin receptor in esophageal squamous cell carcinoma. Clin Cancer Res，2006，12(17):50965103.

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