神經營養因子及其受體與胰膽系統腫瘤神經浸潤的研究

神經營養因子及其受體與胰膽系統腫瘤神經浸潤的研究

畢業論文

   腫瘤通過神經浸潤而發生轉移是胰膽系統腫瘤的1大特點，同時也是影響預后的重要因素。膽管癌神經浸潤發生率為60%～88%，而胰腺癌90%以上發生胰腺內神經浸潤，超過69%發生胰腺外神經浸潤［1-3］。研究表明，腫瘤神經浸潤的發生與淋巴、血管浸潤無關，而是原發腫瘤病灶的直接擴散。其本身是1“獨立事件”［2］。Silva等［4］對肝門部膽管癌患者為期10年的研究表明，腫瘤發生神經浸潤后，患者生存時間顯著縮短。神經浸潤是胰膽系統腫瘤重要的不良預后因素，而膽管癌與胰腺癌在腫瘤的神經浸潤方面具有相似的臨床病理學特點［5-6］。近年來，神經營養因子及其受體與胰膽系統腫瘤神經浸潤關系的研究正逐漸引起人們的關注。

    1  神經營養因子與腫瘤神經浸潤

    1.1  神經營養因子及其受體

    神經膠質細胞和被神經支配的組織能產生支持神經元的神經營養因子(neurotrophin,NT)，其本質為蛋白質。已分離出的NT有：神經生長因子(nerve growth factor,NGF)、神經營養因子3(NT?3)、神經營養因子4、5(NT?4、NT?5)、腦源性神經營養因子(brain?derived neurotrophic factor,BDNF)和神經膠質細胞來源的神經營養因子(glial cell?derived neurotrophic factor，GDNF)等。NT對神經系統發揮作用是通過與細胞表面的兩種受體結合來實現的。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酰基受體α1(GFRα1)和酪氨酸激酶ret蛋白受體(RET)特異性結合；另1類是神經營養因子低親和力受體p75NTR(p75 neurotrophinreceptor)，該受體參與調控神經細胞存活和調節各種NT與受體亞單位間的親和性。NT的運輸：NT作用于神經末梢的特異受體后被神經末梢攝取，然后經逆向軸漿運輸至胞體［7］。

    1.2  NGF與腫瘤神經浸潤

    Sakamoto等［8］檢測了胰腺癌組織中神經營養因子與受體的表達情況。研究發現，TrkA的表達升高與癌細胞增殖以及TrkC與癌的血管和神經浸潤間都存在顯著關系。提出了胰腺導管腺癌的發展受NTs?Trk相互作用調節這1假說，隨后的許多研究支持了這1觀點。

    NGF和TrkA參與了上皮細胞癌的生長和神經浸潤的發生。Zhu等［9］研究發現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。胰腺癌細胞質內NGF強表達，TrkA在胰腺神經束膜中強表達。高表達NGF/TrkA的腫瘤更易發生神經浸潤。另外，升高的NGF/TrkA水平與疼痛的程度顯著相關。β?NGF全長表達載體穩定轉染人PANC?1胰腺癌細胞后，促進了貼壁細胞生長，細胞倍增時間縮短了50%，而使非貼壁生長細胞的增殖能力和侵襲能力提高了近2倍。轉染的PANC?1細胞裸鼠成瘤性增強。這些結果表明在胰腺癌中，NGF具有通過旁分泌或自分泌方式發揮作用的能力，并可以促進腫瘤細胞生長和浸潤，從而促進了這1疾病的發展和不良預后。

    Zhang等［10］檢測了胰腺癌組織和細胞系中神經營養因子及其受體的表達水平。NGF受體在所有標本和細胞系中均有表達。NGF對胰腺癌細胞生長的影響依賴于TrkA和p75NTR間的比率和表達水平。TrkA表達水平增高，表現為更高頻率的神經浸潤和腹部疼痛的發生，而p75NTR的情況恰好與之相反。該實驗證明了在胰腺癌中NGF根據TrkA和p75NTR比率和表達情況的不同既發揮著刺激作用又發揮抑制作用。

    膽管癌與胰腺癌在腫瘤的神經浸潤方面具有相似的臨床病理學特點。郭偉等［11］采用免疫組織化學技術，檢測92例人膽管癌組織中β?NGF和TrkA的表達情況。結果發現：β?NGF和TrkA均在膽管癌組織中高表達，兩者存在相關性，且在神經浸潤組和無神經浸潤組的表達差異有統計學意義；NGF陽性表達隨著腫瘤惡性程度的增高而增高，且與腫瘤的淋巴結轉移密切相關。TrkA還表達于神經鞘膜。由膽管癌細胞分泌的NGF，1方面可能通過旁分泌途徑與神經鞘膜表面的TrkA受體結合，作用于神經細胞，為神經細胞軸突的生長提供適宜的微環境和化學趨向性，促進神經細胞軸突向腫瘤方向生長，進而造成癌細胞侵犯神經纖維；另1方面，可能通過自分泌途徑，作用于癌細胞自身表面的TrkA受體，兩者結合后，激活細胞內信號傳導通路，促進癌細胞的增殖。NGF/TrkA可能在促進膽管癌細胞增殖和神經轉移兩方面發揮作用［12］。

    1.3  GDNF與腫瘤神經浸潤

    GDNF信號通過包含GFRα1和RET在內的多組受體在神經元的存活與分化中發揮重要作用。研究表明GDNF可以促進胰腺癌細胞浸潤。Okada等［13］研究發現多株胰腺癌細胞系中均表達有豐富的c?ret原癌基因mRNA和RET蛋白。胰腺癌細胞與能夠產生和分泌GDNF的人神經膠質瘤細胞共培養后，遷移能力大幅提高。這提示胰腺癌細胞的神經浸潤是通過GDNF與其受體(c?ret原癌基因的產物)直接作用，沿著壁內神經節內GDNF的濃度梯度擴散的。Veit等［14］研究發現，胰腺癌細胞系顯著表達編碼RET51同型異構體mRNA。如來源于原發性胰腺癌伴局部淋巴結轉移的PANC?1細胞系表達RET和GDNF受體家族中的GFRα1成分。GDNF在體內、體外被證明對胰腺癌細胞具有化學趨化功能。

    Iwahashi等［1］研究了膽管癌發生神經浸潤與GDNF、GFRα1和RET的關系。研究顯示：在正常膽管組織中，膽管上皮強表達GDNF。遠端膽管比近端膽管表達更強；膽管上皮不表達GFRα1和RET。發生神經浸潤組腫瘤細胞中更多地觀察到中到強度的GDNF染色。而GFRα1的表達在相同的切片中未發現與神經浸潤有關聯。膽管癌組織中未檢測到RET表達。表達GDNF腫瘤細胞的遷移能力比共培養表達RET和GFRα1的細胞增強。在膽管癌細胞中表達的GDNF和在周圍神經組織中表達的GFRα1和RET可能通過分子間的化學吸引在膽管癌神經浸潤中發揮重要作用。

    2  神經浸潤發生的可能機制

    2.1  NT及其受體參與的信號途徑

    神經營養因子如NGF參與調節了胰腺癌神經浸潤的發生。Okada等［13］的研究發現，NGF與TrkA結合后可引起p42/44 MAPK信號途徑活化，進而誘導基質金屬蛋白酶?2(matrix metalloproteinases 2,MMP?2)表達和功能的增強。Veit等［14］給予PANC?1胰腺癌細胞系GDNF后，引起細胞內單體GTP酶、N?Ras、Rac1和RhoA的活化，以及AP?1、胞外信號調節激酶和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。通過給予抑制劑來抑制Ras?Raf?MEK?ERK級聯反應或是給予磷脂酰肌醇3激酶途徑抑制劑，都可以阻止GDNF誘導的PANC?1細胞遷移和浸潤能力的增強。結果顯示，GDNF誘導胰腺癌細胞發生遷移和神經浸潤是被Ras?Raf?MEK?ERK和磷脂酰肌醇3激酶途徑活化嚴格控制的。

    Sclabas等［15］檢測了具有高轉移特性的胰腺癌細胞系Colo357L3.6pl與其親代Colo357FG細胞系中TrkB參與的信號途徑。與親代細胞系相比較，在Colo357L3.6pl細胞系中TrkB過表達；胞外信號調節激酶1、2被激活，Elk?1與AP?1 DNA結合的能力增強；IL?8和VEGF在高轉移特性細胞系中表達增強。TrkB過表達和細胞分裂素(絲裂原)活化蛋白激酶AP?1的活化，可以誘導VEGF和IL?8的表達，這些可能調節著胰腺癌局部浸潤生長和轉移的發生。Tanaka等［16］研究發現，CCN家族成員WISP1v的表達與膽管癌細胞的淋巴和神經浸潤顯著相關。它通過激活p38和p42/p44 AP?1來增強體外培養的膽管癌細胞的侵襲特性。

    2.2  Trk相關基因甲基化與腫瘤神經浸潤

    在對胰腺癌發展過程中TrkA基因表達和調控紊亂的機制的研究中，Fujimoto等［17］發現，TrkA基因5′端不翻譯區域存在著與AP?1相似的負性順式作用序列TGAGCGA。TrkA的穩定表達與這1順式作用序列附近聚集的CpG甲基化正相關。該順式作用序列主要與c?Jun同型2聚體結合，這1結合可以直接被Sss I甲基化酶誘導的甲基化所阻斷，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，這1過程由c?Jun與類似于AP?1負性調節序列的結合直接引起。甲基化的CpG與發生廣泛神經浸潤的進展期胰腺癌中TrkA的表達升高有關。CpG基因島的廣泛甲基化可以引起基因沉默，但非CpG島發生的特異性甲基化在癌的發展過程中發揮重要作用，可以引起TrkA表達改變，從而影響胰腺癌的神經浸潤。

    2.3  NT對MMPs的影響

    MMPs在胰腺癌中過表達并與胰腺癌的不良預后相關。Okada等［13］觀察到NGF能夠以劑量依賴性方式提高腫瘤細胞分泌MMP?2蛋白的含量，并增強MMP?2裂解明膠的能力。這1作用受到NGF與其受體TrkA結合的特異性調節。NGF誘導的MMP?2表達和功能的增強導致了體外侵襲能力的增強，參與了胰腺癌神經浸潤的發生。Sakai等［18］的研究也表明，MMP?2、3表達在發生神經浸潤的膽管癌組織中顯著增強，提示這兩種酶可能參與了膽管癌神經浸潤的發生，膽管癌中MMPs的表達改變是否也受到NT的影響尚未見報道。

    3  抗腫瘤神經浸潤的特異性治療

    文獻報道關于胰膽系統腫瘤神經浸潤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活性的發揮；(2)聯合應用多種NT抗體；(3)利用神經細胞黏附分子單克隆抗體與絲裂霉素C偶合物的親神經特性來發揮腫瘤治療作用。

 

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