PTN與腫瘤的相關性研究進展

彭劍

PTN與腫瘤的相關性研究進展

彭劍

多效生長因子(PTN)是一種具有多種生物學作用的肝素結合蛋白，目前研究主要集中在其在腫瘤血管形成及腫瘤生長中的作用。PTN在多種腫瘤中表達并被檢測到，例如胰腺癌、肺癌、乳腺癌。這些研究顯示了PTN在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的重要作用。筆者主要介紹PTN的結構、信號通路及其在腫瘤中作用。盡管PTN在腫瘤中的作用受到越來越多學者的關注，但是其受體及信號通路仍未完全闡明。目前，針對PTN受體的藥物研究取得了一定進展。相信在不久的將來，PTN有望成為腫瘤治療的新靶點。

多效生長因子;腫瘤;研究進展

臨床上，惡性腫瘤患者確診時往往已發(fā)展至疾病晚期，預后很差，嚴重影響著人們的健康和生命［1］，因此提高早期診斷水平是關鍵。腫瘤是一種基因病，其發(fā)生、發(fā)展過程涉及多種癌基因、抗癌基因，這些基因經(jīng)過多階段、多途徑協(xié)同而促進腫瘤形成。在對腫瘤分子遺傳學研究中，不斷有新的腫瘤相關基因被發(fā)現(xiàn)。多效生長因子(Pleiotrophin，PTN)基因是一種原癌基因，其表達產(chǎn)物是一種具有分泌性和多效生長因子作用的蛋白，PTN是一種肝素結合生長因子，在有絲分裂、神經(jīng)和骨發(fā)育、血管新生、細胞遷移等方面發(fā)揮重要作用，并與腫瘤的發(fā)展密切相關。本文結合國內外文獻對其進行綜述，以期為進一步研究提供新思路。

1 PTN的概述

PTN是一個相對分子質量為18.2 KD的肝素結合蛋白，最早由華盛頓大學醫(yī)學中心研究人員于1989年從圍產(chǎn)期鼠腦組織中純化而來的。PTN和中期因子(Midkine，MK)具有50%的序列同源性，一起組成肝素結合蛋白超家族。PTN基因包含5個外顯子以及1個小的非翻譯的外顯子，定位于7q33和7q34，長度大于100 kb。PTN基因在不同種屬中高度保守，是目前知道的所有生長因子中最為保守的一種基因。PTN基因表達受時間和空間的限制，在胚胎期正常表達，對人類胚胎的神經(jīng)和骨骼發(fā)育起到至關重要的作用，成年后一般很少表達，在子宮、睪丸Leydig細胞等少量表達，在大腦中表達水平最高。病理學研究表明PTN基因可能是一種原癌基因，其在乳腺癌、前列腺癌、直腸癌、皮膚癌等腫瘤中高度表達，而且與腫瘤的血管生成和轉移密切相關［2-3］?，F(xiàn)在人、牛、大鼠、小鼠和雞的PTN基因(cDNA)已經(jīng)測序并被克隆，其編碼一種168個氨基酸的蛋白質，包括一個32個氨基酸組成的信號肽。PTN具有2個β-折疊(β-sheet)結構域，每個β-sheet由3個反向平行的β-鏈組成。N端和C端由含量豐富的賴氨酸隨意形成袖口樣形狀。每個結構域包含1個血小板反應蛋白類型-1(TSRI)，有研究認為其是肝素結合位點［4］。PTN的TSR域和C端在其生物學活動中起著重要的作用。PTN主要特異性與蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTPβ/ζ)結合而產(chǎn)生生物學活性。RPTPβ/ζ的底物多種多樣，由于多種去磷酸化反應在此交匯，其可以通過與不同的底物結合從而使蛋白質酪氨酸磷酸化水平可以保持在穩(wěn)定水平，因此在不同細胞種類中PTN通過不同的信號通路發(fā)揮不一樣的功能，腫瘤的發(fā)生與其在不同時期不適當?shù)谋磉_密切相關。

2 PTN的生物學作用

2.1 PTN在細胞增殖、遷移及浸潤中的作用

PTN與RPTPβ/ζ受體結合，使RPTPβ/ζ酪氨酸磷酸酶去磷酸化，并引起β-內收蛋白的磷酸化，導致細胞骨架被破壞，細胞與細胞之間因此失去黏附抑制，細胞可能過度增生及轉移。PTN還可引起細胞肌動蛋白骨架重組，導致上皮細胞向間質細胞的轉型，有利于細胞的遷移，同時也預示著惡變的可能。Elahouel等［5］的最新研究發(fā)現(xiàn)PTN直接通過其TSR-I域與 Neuropilin-1(NRP-1)結合，引起細胞表面NRP-1內化及循環(huán)。用干擾RNA技術使人類腫瘤細胞的NRP-1失效，進而抑制細胞間的絲氨酸/蘇氨酸激酶信號通路、促分裂素原活化蛋白激酶信號通路以及聚合粘附激酶信號通路，這些通路可以引起腫瘤細胞的增殖和轉移，因此NRP-1/PTN信號通路與腫瘤細胞的遷移和浸潤密切相關。NRP-1被抗體沉默或阻斷后抑制PTN誘導的人類臍靜脈內皮細胞(HUVECs)遷移和腫瘤細胞轉移。這些結果表明NRP-1/PTN信號通路與腫瘤細胞的遷移和浸潤密切相關。還有學者發(fā)現(xiàn)通過黃嘌呤氧化酶介導產(chǎn)生的氧自由基可以調節(jié)PTN誘導的細胞遷移［6］。

因此，PTN在腫瘤細胞的異常增殖、浸潤和轉移進程中有促進作用，黃嘌呤氧化酶介導產(chǎn)生的氧自由基可調節(jié)PTN誘導的細胞遷移。

2.2 PTN在腫瘤血管生成中的作用

PTN轉染的NIH/3T3細胞移植到裸鼠后能誘導高密度血管的腫瘤形成，首次證明了PTN在血管生成中的重要作用。將PTN直接注射到受傷組織很快就會引起新血管形成。將轉染PTN基因的腎上腺癌SW-13細胞系移植到裸鼠后會引起高密度的新生血管瘋狂生長。這表明PTN信號通路是調控血管生成的重要開關。令人好奇的是，表達PTN C端的SW-13細胞系可以終止休眠、快速增長并引起血管瘋狂生長。而表達PTN N端的SW-13細胞系可以終止休眠、快速增長，但是卻無法刺激血管的生成。因此，可以推斷:PTN C端負責血管生成［7］，而N端負責細胞的增殖。

Koutsioumpa等［8］的最新研究發(fā)現(xiàn) RPTPβ/ζ與VEGF結合后調節(jié)內皮細胞的血管生成活動，有望成為抗-VEGF治療的新靶點。有兩種蛋白酶可以水解PTN，分別為血纖維蛋白溶酶(plasmin)和MMP2.PTN是MMP2的一種底物。MMP2分別從PTN的第58、59及117、118位氨基酸之間將其水解成3個肽，從而將VEGF從PTN的掩蓋復合物中釋放出來并進一步反應。Polykratis等［9］發(fā)現(xiàn)Plasmin將PTN水解為5個肽，這些肽可以調節(jié) VEGF在HUVECs的血管生成作用。不同的細胞外基質蛋白可以保護PTN，使其免于水解。這表明細胞外的環(huán)境與PTN的生物作用密切相關。

有學者發(fā)現(xiàn)將小鼠乳頭瘤病毒的長末端重復序列轉染至表達PTN的小鼠乳腺上皮細胞后，這些地方的血管會成倍的生長［9］。這些血管直徑更大，表達平滑肌細胞肌動蛋白，并且富含膠原蛋白和彈性蛋白，所以顯得更粗壯。這項研究同時發(fā)現(xiàn)將成纖維細胞與分泌PTN的乳腺癌細胞共同培養(yǎng)后，會引起與腫瘤血管形成密切相關的蛋白激酶C(PKC)和基質金屬蛋白酶(MMP9)的表達。這也表明PTN激活基質中的成纖維細胞與表達PTN的惡性腫瘤血管生成密切相關。

3 PTN受體及信號通路

PTN細胞表面受體主要有蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTPβ/ζ)和間變性淋巴瘤激酶(ALK)、整合素ανβ3(integrin ανβ3)。PTN 主要通過 PTN/RPTPβ/ζ信號通路發(fā)揮作用。PTN與RPTPβ/ζ結合后使其聚合，從而阻斷它的磷酸化活動。在腦膠質瘤U373-MG細胞中，RPTPβ/ζ的細胞內活性部位與 β-鏈蛋白(β-catenin)結合使其酪氨酸磷酸化水平下降，而PTN通過抑制RPTPβ/ζ的催化作用使β-catenin酪氨酸磷酸化水平急劇上升。β-catenin酪氨酸磷酸化降低其與鈣粘蛋白和肌動蛋白的結合力，這可能與接觸抑制喪失、降低細胞粘著力及重建PTN轉化細胞骨架密切相關。

用固定的PTN作為引物，通過人類cDNA庫噬菌體展示技術將ALK細胞外區(qū)域相同氨基酸序列插入噬菌體。多種不同類型的正常細胞和腫瘤細胞經(jīng)PTN刺激后表達ALK，并引起一系列增生及生命活動。這表明ALK是PTN的一種重要的功能性受體。Perez-Pinera等［10］的研究卻認為ALK并不是PTN的直接受體，它的活動受到RPTPβ/ζ的調節(jié)。RPTPβ/ζ與ALK結合使其細胞內結構域的酪氨酸去磷酸化，并抑制ALK的活動。PTN與RPTPβ/ζ結合后使 RPTPβ/ζ酪氨酸磷酸酶失去活性，并激活ALK信號通路。

4 PTN在腫瘤中的表達

近年來學者們發(fā)現(xiàn)PTN多種腫瘤組織中的表達異常，例如肝癌、胰腺癌、直腸癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、神經(jīng)膠質瘤、卵巢癌等。

4.1 胰腺癌

胰腺癌是一種惡性度極高的消化系統(tǒng)腫瘤，大部分的胰腺癌患者在確定診斷時已發(fā)生遠處轉移，總體5年生存率2%。胰腺癌的中位生存期與腫瘤部位密切相關。嗜神經(jīng)侵襲是胰腺癌局部復發(fā)的重要原因。PTN是一種重要的神經(jīng)營養(yǎng)因子。Yao等［11］在實驗中發(fā)現(xiàn)PTN與胰腺癌的嗜神經(jīng)侵襲密切相關。胰腺癌細胞的細胞質中可以檢測到高濃度的PTN。超過50%的胰腺癌患者血清中PTN濃度會升高。當胰腺癌細胞死亡的時候，PTN與胰腺神經(jīng)細胞上的高親和力受體N-多配體聚糖(N-syndecan)結合，然后通過信號通路促進胰腺癌的神經(jīng)生長，進一步破壞神經(jīng)內穩(wěn)態(tài)。神經(jīng)元和 Schwann細胞為了修復胰腺神經(jīng)而產(chǎn)生更多的 N-syndecan，而豐富的N-syndecan會吸引PTN陽性細胞遷移至損傷的部位，最終形成惡性循環(huán)。他們的最新研究發(fā)現(xiàn)針對PTN基因的重組慢病毒靶向治療可以減少胰腺癌細胞的PTN表達和抑制背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的神經(jīng)突生長［12］。學者 Xiao［13］發(fā)現(xiàn) microRNA-137可以下調胰腺癌細胞的PTN表達，從而抑制癌細胞的侵襲能力。

4.2 甲狀腺癌

甲狀腺結節(jié)很常見，但是約有5%的結節(jié)是惡性的。Jee等［14］通過細針穿刺活檢方法檢測外科手術切除標本中的PTN，并用免疫組化檢測標本中的PTN。研究發(fā)現(xiàn)PTN在甲狀腺乳頭瘤中的濃度明顯高于良性甲狀腺結節(jié)。(0.1±0.01 vs0.05±0.01ng/mL，P＜0.001)，這可以成為甲狀腺結節(jié)良惡性的判斷及預后估計的重要依據(jù)。

4.3 乳腺癌

乳腺癌是一種好發(fā)于乳房腺上皮組織的惡性腫瘤，具有明顯的遺傳易感性。乳腺癌在我國發(fā)病率以每年約2%～3%的速度遞增［15］。PTN在乳腺癌中是一種重要的促血管生成因子，在幾乎60%的人類乳腺癌中高表達［16］。PTN不但能促進血管生成，還可以重建腫瘤微環(huán)境，如上皮間質轉化。抗PTN治療可以通過減少血管生成和提高腫瘤細胞免疫原性來極大地增強抗腫瘤作用。Rosenfield等［17］在培養(yǎng)的小鼠乳腺上皮細胞及腺體發(fā)育過程中加入一種抗PTN的單克隆抗體來，結果顯示PTN通過使乳腺上皮細胞祖細胞化而推遲腺體的成熟，而且在腺體的發(fā)育過程中PTN可以抑制細胞的分化。一項采用免疫組化檢測方法的325例大樣本回顧性研究發(fā)現(xiàn)PTN在乳腺癌組和復發(fā)性三陰乳腺癌組的表達差異具有統(tǒng)計學意義［18］。這項研究指出乳腺癌的發(fā)病與PTN的不適當表達密切相關，PTN/RPTPβ/ζ信號通路有望成為乳腺癌治療的潛在靶點。

4.4 肺癌

小細胞肺癌是一種惡性程度較高的神經(jīng)內分泌腫瘤，現(xiàn)在關于小細胞肺癌發(fā)病的發(fā)病機制和臨床研究還十分有限。余勇等［19］的實驗從基因水平證實小細胞肺癌中的PTNmRNA含量遠遠超過非小細胞肺癌。蔣建平等［20］的研究從蛋白水平證明肺鱗癌和肺腺癌組織中的PTN蛋白遠低于小細胞肺癌，(0.2134 vs0.2005 vs0.2330，P＜0.05)。因此我們可以推斷，PTN的表達與肺癌的病理類型密切相關。PTN在肺癌組織中的表達與肺良性病變組織相比明顯增高，且PTN的表達高低與肺癌TNM分期、病理分型、分化程度密切相關，分化程度越低，分期越晚，PTN的表達水平似乎越高。DU等［21］通過酶聯(lián)免疫吸附實驗檢測非小細胞肺癌患者血清中的PTN濃度，其靈敏度和特異度分別為78.4%和66.7%。血清中的PTN濃度有望成為非小細胞肺癌患者診斷和預后的早期指標。

5 展望

靶向治療處于目前腫瘤治療的前沿，找到腫瘤細胞生存的關鍵節(jié)點無疑將會提高腫瘤患者生存結局。腫瘤細胞分泌蛋白質組包括生長因子和細胞外基質降解蛋白酶等蛋白質、細胞運動因子、細胞因子以及其他生物活性分子。它們分別與相應受體結合，通過不同信號轉導通路對腫瘤細胞分化、侵襲、轉移以及血管生成等生物學行為產(chǎn)生重要的作用［22］。生長因子受體在原致癌基因信號通路中起到至關重要的作用，因此有可能成為重要的治療靶點以及潛在的生物標記物。PTN是一種原癌基因，參與細胞中多種信號通路的調控。PTN在多種腫瘤中表達，通過促進腫瘤細胞增殖、遷移及血管生長等多種機制誘導腫瘤形成。隨著研究的深入，其對腫瘤細胞的影響越來越受到重視，尤其是 PTN/RPTPβ/ζ信號通路。許多研究都顯示PTN不是通過單一的受體及信號通路起作用，而是通過多種受體復合物以及多條信號通路相互作用。因此需要加強研究PTN在不同腫瘤中的作用機制，對腫瘤的診斷、新型抗腫瘤藥物的研發(fā)以及腫瘤臨床治療的指導都具有非常重要意義。目前，針對PTN及其受體和細胞內信號通路的抗腫瘤藥物已經(jīng)取得一定進展［23］。然而原癌基因PTN在腫瘤中的分子作用機制依然有待進一步闡明。未來分子生物學技術及實驗條件的不斷發(fā)展，將會對PTN基因人們有更深入的了解。PTN有望成為腫瘤治療靶點，其在診斷癌癥及判斷預后將發(fā)揮著重要的作用。

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112家醫(yī)院院長齊聚鄭州 共同致力于肺癌早篩早診

冬日鄭州持續(xù)霧霾，研究顯示空氣污染與肺癌的發(fā)生和死亡率有密切關系。作為肺癌“爸爸”的肺結節(jié)，早期發(fā)現(xiàn)與早期治療能使肺部“煥然新生”。12月8日，河南112家醫(yī)院院長齊聚鄭州，由中國肺癌防治聯(lián)盟、河南省人民醫(yī)院聯(lián)手牽頭成立的河南省肺部結節(jié)(早期腫瘤)互聯(lián)智慧診療聯(lián)盟應勢而生。該聯(lián)盟將依托省醫(yī)互聯(lián)智慧分級診療體系，在全省搭建肺結節(jié)(早期腫瘤)智慧互聯(lián)早期診治網(wǎng)絡，降低河南省肺癌患者的發(fā)病率和死亡率。

來源:醫(yī)學論壇網(wǎng)

Research Progress on the Correlation Between Pleiotropic Growth Factor and Tumor

PENG Jian

Pleiotrophin(PTN)is a heparin-binding growth factor with diverse biological activities，the most studied of these being those related to tumor growth and angiogenesis.PTN protein expression was detected in many tumors，such as pancreatic carcinoma，lung cancer and breast cancer.These studies suggest that PTN plays an important role in tumor occurrence and development.In this review，we briefly introduce PTN and its involvement in tumor growth and angiogenesis.Although interest in the involvement of PTN in tumor growth is increasing，many questions remain unanswered，particularly concerning the receptors and the signaling pathways involved.In present，anti-cancer drugs targeting PTN and its receptors or intracellular pathways are being developed.In the future，PTN may become a new target for therapeutic intervention in tumors.

PTN;Tumor;Research Progress

Mianyang404 Hospital，Mianyang621000，China

R392.1

:Adoi:10.3969/j.issn.1671-332X.2016.12.004

彭 劍:四川綿陽四○四醫(yī)院 四川綿陽 621000