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神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體與胰膽系統(tǒng)腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)的研究
畢業(yè)論文腫瘤通過(guò)神經(jīng)浸潤(rùn)而發(fā)生轉(zhuǎn)移是胰膽系統(tǒng)腫瘤的1大特點(diǎn)，同時(shí)也是影響預(yù)后的重要因素。膽管癌神經(jīng)浸潤(rùn)發(fā)生率為60%～88%，而胰腺癌90%以上發(fā)生胰腺內(nèi)神經(jīng)浸潤(rùn)，超過(guò)69%發(fā)生胰腺外神經(jīng)浸潤(rùn)［1-3］。研究表明，腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)的發(fā)生與淋巴、血管浸潤(rùn)無(wú)關(guān)，而是原發(fā)腫瘤病灶的直接擴(kuò)散。其本身是1“獨(dú)立事件”［2］。Silva等［4］對(duì)肝門(mén)部膽管癌患者為期10年的研究表明，腫瘤發(fā)生神經(jīng)浸潤(rùn)后，患者生存時(shí)間顯著縮短。神經(jīng)浸潤(rùn)是胰膽系統(tǒng)腫瘤重要的不良預(yù)后因素，而膽管癌與胰腺癌在腫瘤的神經(jīng)浸潤(rùn)方面具有相似的臨床病理學(xué)特點(diǎn)［5-6］。近年來(lái)，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體與胰膽系統(tǒng)腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)關(guān)系的研究正逐漸引起人們的關(guān)注。
1 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子與腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)
1.1 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和被神經(jīng)支配的組織能產(chǎn)生支持神經(jīng)元的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(neurotrophin,NT)，其本質(zhì)為蛋白質(zhì)。已分離出的NT有：神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor,NGF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子3(NT?3)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子4、5(NT?4、NT?5)、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain?derived neurotrophic factor,BDNF)和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(glial cell?derived neurotrophic factor，GDNF)等。NT對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用是通過(guò)與細(xì)胞表面的兩種受體結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1類是Trk受體：這是1種酪氨酸激酶，以較高的親和性分別與各自的配體結(jié)合(TrkA/NGF，TrkB/BDNF、NT?4、NT?5，TrkC/NT?3)，GDNF與GDNF受體家族中的糖基化磷酯�；荏wα1(GFRα1)和酪氨酸激酶ret蛋白受體(RET)特異性結(jié)合；另1類是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子低親和力受體p75NTR(p75 neurotrophinreceptor)，該受體參與調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞存活和調(diào)節(jié)各種NT與受體亞單位間的親和性。NT的運(yùn)輸：NT作用于神經(jīng)末梢的特異受體后被神經(jīng)末梢攝取，然后經(jīng)逆向軸漿運(yùn)輸至胞體［7］。
1.2 NGF與腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)
Sakamoto等［8］檢測(cè)了胰腺癌組織中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子與受體的表達(dá)情況。研究發(fā)現(xiàn)，TrkA的表達(dá)升高與癌細(xì)胞增殖以及TrkC與癌的血管和神經(jīng)浸潤(rùn)間都存在顯著關(guān)系。提出了胰腺導(dǎo)管腺癌的發(fā)展受NTs?Trk相互作用調(diào)節(jié)這1假說(shuō)，隨后的許多研究支持了這1觀點(diǎn)。
NGF和TrkA參與了上皮細(xì)胞癌的生長(zhǎng)和神經(jīng)浸潤(rùn)的發(fā)生。Zhu等［9］研究發(fā)現(xiàn)與正常胰腺組織相比較，胰腺癌組織中NGF和TrkA mRNA水平升高2.7～5.6倍。胰腺癌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)NGF強(qiáng)表達(dá)，TrkA在胰腺神經(jīng)束膜中強(qiáng)表達(dá)。高表達(dá)NGF/TrkA的腫瘤更易發(fā)生神經(jīng)浸潤(rùn)。另外，升高的NGF/TrkA水平與疼痛的程度顯著相關(guān)。β?NGF全長(zhǎng)表達(dá)載體穩(wěn)定轉(zhuǎn)染人PANC?1胰腺癌細(xì)胞后，促進(jìn)了貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)，細(xì)胞倍增時(shí)間縮短了50%，而使非貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞的增殖能力和侵襲能力提高了近2倍。轉(zhuǎn)染的PANC?1細(xì)胞裸鼠成瘤性增強(qiáng)。這些結(jié)果表明在胰腺癌中，NGF具有通過(guò)旁分泌或自分泌方式發(fā)揮作用的能力，并可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和浸潤(rùn)，從而促進(jìn)了這1疾病的發(fā)展和不良預(yù)后。
Zhang等［10］檢測(cè)了胰腺癌組織和細(xì)胞系中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體的表達(dá)水平。NGF受體在所有標(biāo)本和細(xì)胞系中均有表達(dá)。NGF對(duì)胰腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的影響依賴于TrkA和p75NTR間的比率和表達(dá)水平。TrkA表達(dá)水平增高，表現(xiàn)為更高頻率的神經(jīng)浸潤(rùn)和腹部疼痛的發(fā)生，而p75NTR的情況恰好與之相反。該實(shí)驗(yàn)證明了在胰腺癌中NGF根據(jù)TrkA和p75NTR比率和表達(dá)情況的不同既發(fā)揮著刺激作用又發(fā)揮抑制作用。
膽管癌與胰腺癌在腫瘤的神經(jīng)浸潤(rùn)方面具有相似的臨床病理學(xué)特點(diǎn)。郭偉等［11］采用免疫組織化學(xué)技術(shù)，檢測(cè)92例人膽管癌組織中β?NGF和TrkA的表達(dá)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：β?NGF和TrkA均在膽管癌組織中高表達(dá)，兩者存在相關(guān)性，且在神經(jīng)浸潤(rùn)組和無(wú)神經(jīng)浸潤(rùn)組的表達(dá)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；NGF陽(yáng)性表達(dá)隨著腫瘤惡性程度的增高而增高，且與腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。TrkA還表達(dá)于神經(jīng)鞘膜。由膽管癌細(xì)胞分泌的NGF，1方面可能通過(guò)旁分泌途徑與神經(jīng)鞘膜表面的TrkA受體結(jié)合，作用于神經(jīng)細(xì)胞，為神經(jīng)細(xì)胞軸突的生長(zhǎng)提供適宜的微環(huán)境和化學(xué)趨向性，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞軸突向腫瘤方向生長(zhǎng)，進(jìn)而造成癌細(xì)胞侵犯神經(jīng)纖維；另1方面，可能通過(guò)自分泌途徑，作用于癌細(xì)胞自身表面的TrkA受體，兩者結(jié)合后，激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路，促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖。NGF/TrkA可能在促進(jìn)膽管癌細(xì)胞增殖和神經(jīng)轉(zhuǎn)移兩方面發(fā)揮作用［12］。
1.3 GDNF與腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)
GDNF信號(hào)通過(guò)包含GFRα1和RET在內(nèi)的多組受體在神經(jīng)元的存活與分化中發(fā)揮重要作用。研究表明GDNF可以促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞浸潤(rùn)。Okada等［13］研究發(fā)現(xiàn)多株胰腺癌細(xì)胞系中均表達(dá)有豐富的c?ret原癌基因mRNA和RET蛋白。胰腺癌細(xì)胞與能夠產(chǎn)生和分泌GDNF的人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞共培養(yǎng)后，遷移能力大幅提高。這提示胰腺癌細(xì)胞的神經(jīng)浸潤(rùn)是通過(guò)GDNF與其受體(c?ret原癌基因的產(chǎn)物)直接作用，沿著壁內(nèi)神經(jīng)節(jié)內(nèi)GDNF的濃度梯度擴(kuò)散的。Veit等［14］研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌細(xì)胞系顯著表達(dá)編碼RET51同型異構(gòu)體mRNA。如來(lái)源于原發(fā)性胰腺癌伴局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的PANC?1細(xì)胞系表達(dá)RET和GDNF受體家族中的GFRα1成分。GDNF在體內(nèi)、體外被證明對(duì)胰腺癌細(xì)胞具有化學(xué)趨化功能。
Iwahashi等［1］研究了膽管癌發(fā)生神經(jīng)浸潤(rùn)與GDNF、GFRα1和RET的關(guān)系。研究顯示：在正常膽管組織中，膽管上皮強(qiáng)表達(dá)GDNF。遠(yuǎn)端膽管比近端膽管表達(dá)更強(qiáng)；膽管上皮不表達(dá)GFRα1和RET。發(fā)生神經(jīng)浸潤(rùn)組腫瘤細(xì)胞中更多地觀察到中到強(qiáng)度的GDNF染色。而GFRα1的表達(dá)在相同的切片中未發(fā)現(xiàn)與神經(jīng)浸潤(rùn)有關(guān)聯(lián)。膽管癌組織中未檢測(cè)到RET表達(dá)。表達(dá)GDNF腫瘤細(xì)胞的遷移能力比共培養(yǎng)表達(dá)RET和GFRα1的細(xì)胞增強(qiáng)。在膽管癌細(xì)胞中表達(dá)的GDNF和在周圍神經(jīng)組織中表達(dá)的GFRα1和RET可能通過(guò)分子間的化學(xué)吸引在膽管癌神經(jīng)浸潤(rùn)中發(fā)揮重要作用。
2 神經(jīng)浸潤(rùn)發(fā)生的可能機(jī)制
2.1 NT及其受體參與的信號(hào)途徑
神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子如NGF參與調(diào)節(jié)了胰腺癌神經(jīng)浸潤(rùn)的發(fā)生。Okada等［13］的研究發(fā)現(xiàn)，NGF與TrkA結(jié)合后可引起p42/44 MAPK信號(hào)途徑活化，進(jìn)而誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶?2(matrix metalloproteinases 2,MMP?2)表達(dá)和功能的增強(qiáng)。Veit等［14］給予PANC?1胰腺癌細(xì)胞系GDNF后，引起細(xì)胞內(nèi)單體GTP酶、N?Ras、Rac1和RhoA的活化，以及AP?1、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶和c?Jun NH(2)端粒酶的活化，還可以引起磷脂酰肌醇3激酶/Akt途徑的活化。通過(guò)給予抑制劑來(lái)抑制Ras?Raf?MEK?ERK級(jí)聯(lián)反應(yīng)或是給予磷脂酰肌醇3激酶途徑抑制劑，都可以阻止GDNF誘導(dǎo)的PANC?1細(xì)胞遷移和浸潤(rùn)能力的增強(qiáng)。結(jié)果顯示，GDNF誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞發(fā)生遷移和神經(jīng)浸潤(rùn)是被Ras?Raf?MEK?ERK和磷脂酰肌醇3激酶途徑活化嚴(yán)格控制的。
Sclabas等［15］檢測(cè)了具有高轉(zhuǎn)移特性的胰腺癌細(xì)胞系Colo357L3.6pl與其親代Colo357FG細(xì)胞系中TrkB參與的信號(hào)途徑。與親代細(xì)胞系相比較，在Colo357L3.6pl細(xì)胞系中TrkB過(guò)表達(dá)；胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1、2被激活，Elk?1與AP?1 DNA結(jié)合的能力增強(qiáng)；IL?8和VEGF在高轉(zhuǎn)移特性細(xì)胞系中表達(dá)增強(qiáng)。TrkB過(guò)表達(dá)和細(xì)胞分裂素(絲裂原)活化蛋白激酶AP?1的活化，可以誘導(dǎo)VEGF和IL?8的表達(dá)，這些可能調(diào)節(jié)著胰腺癌局部浸潤(rùn)生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的發(fā)生。Tanaka等［16］研究發(fā)現(xiàn)，CCN家族成員WISP1v的表達(dá)與膽管癌細(xì)胞的淋巴和神經(jīng)浸潤(rùn)顯著相關(guān)。它通過(guò)激活p38和p42/p44 AP?1來(lái)增強(qiáng)體外培養(yǎng)的膽管癌細(xì)胞的侵襲特性。
2.2 Trk相關(guān)基因甲基化與腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)
在對(duì)胰腺癌發(fā)展過(guò)程中TrkA基因表達(dá)和調(diào)控紊亂的機(jī)制的研究中，F(xiàn)ujimoto等［17］發(fā)現(xiàn)，TrkA基因5′端不翻譯區(qū)域存在著與AP?1相似的負(fù)性順式作用序列TGAGCGA。TrkA的穩(wěn)定表達(dá)與這1順式作用序列附近聚集的CpG甲基化正相關(guān)。該順式作用序列主要與c?Jun同型2聚體結(jié)合，這1結(jié)合可以直接被Sss I甲基化酶誘導(dǎo)的甲基化所阻斷，也可以被與AP?1相似性序列1致的寡核苷酸阻斷。甲基化活化了TrkA基因的表達(dá)，這1過(guò)程由c?Jun與類似于AP?1負(fù)性調(diào)節(jié)序列的結(jié)合直接引起。甲基化的CpG與發(fā)生廣泛神經(jīng)浸潤(rùn)的進(jìn)展期胰腺癌中TrkA的表達(dá)升高有關(guān)。CpG基因島的廣泛甲基化可以引起基因沉默，但非CpG島發(fā)生的特異性甲基化在癌的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，可以引起TrkA表達(dá)改變，從而影響胰腺癌的神經(jīng)浸潤(rùn)。
2.3 NT對(duì)MMPs的影響
MMPs在胰腺癌中過(guò)表達(dá)并與胰腺癌的不良預(yù)后相關(guān)。Okada等［13］觀察到NGF能夠以劑量依賴性方式提高腫瘤細(xì)胞分泌MMP?2蛋白的含量，并增強(qiáng)MMP?2裂解明膠的能力。這1作用受到NGF與其受體TrkA結(jié)合的特異性調(diào)節(jié)。NGF誘導(dǎo)的MMP?2表達(dá)和功能的增強(qiáng)導(dǎo)致了體外侵襲能力的增強(qiáng)，參與了胰腺癌神經(jīng)浸潤(rùn)的發(fā)生。Sakai等［18］的研究也表明，MMP?2、3表達(dá)在發(fā)生神經(jīng)浸潤(rùn)的膽管癌組織中顯著增強(qiáng)，提示這兩種酶可能參與了膽管癌神經(jīng)浸潤(rùn)的發(fā)生，膽管癌中MMPs的表達(dá)改變是否也受到NT的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。
3 抗腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)的特異性治療
文獻(xiàn)報(bào)道關(guān)于胰膽系統(tǒng)腫瘤神經(jīng)浸潤(rùn)的特異性治療主要有3種：(1)利用Trk受體酪氨酸激酶抑制劑特異性抑制NT?Trk活性的發(fā)揮；(2)聯(lián)合應(yīng)用多種NT抗體；(3)利用神經(jīng)細(xì)胞黏附分子單克隆抗體與絲裂霉素C偶合物的親神經(jīng)特性來(lái)發(fā)揮腫瘤治療作用。
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