MK中期因子參與消化道腫瘤進(jìn)展的研究現(xiàn)狀

周 坦 繆丹丹 楊 芳 楊之斌

惡性腫瘤(malignant tumor)被視為人類健康的頭號殺手。近期，國家癌癥中心發(fā)布了中國最新癌癥數(shù)據(jù)，全國每天約有1萬人確診為癌癥。其中消化道惡性腫瘤，如結(jié)直腸癌、肝癌、胃癌、胰腺癌等的發(fā)生率及病死率都高居前列。近年來，一些新的治療癌癥的方法不斷被運(yùn)用于臨床。盡管對患者總體生存率取得了一定提升，但最終患者還是由于腫瘤耐藥、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)等一系列問題導(dǎo)致死亡。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個極其復(fù)雜的過程。其發(fā)病機(jī)制目前還不甚清楚。然而，現(xiàn)今腫瘤的“精準(zhǔn)治療”越來越為人們所重視。精準(zhǔn)治療的前提就是要不斷探索腫瘤發(fā)病的具體機(jī)制。MK中期因子(Midkine)是一種肝素結(jié)合生長因子，MK可以通過多種機(jī)制促進(jìn)消化道惡性腫瘤的進(jìn)展[1,2]。如MK可以通過激活NF-κB信號分子，從而介導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT),進(jìn)而使結(jié)直腸癌細(xì)胞對5-F等結(jié)直腸癌的一線化學(xué)療效(以下簡稱化療)藥產(chǎn)生耐藥。MK還可以通過激活PI3K/AKT信號通道促進(jìn)肝癌細(xì)胞浸潤及抗失巢凋亡。不僅如此，MK還能通過調(diào)控Trkb/BDNF等神經(jīng)營養(yǎng)因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子受體，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞神經(jīng)浸潤。研究表明，MK在促進(jìn)消化道腫瘤的進(jìn)展中扮演著極其重要的角色。因此，探討MK與消化道腫瘤的相關(guān)機(jī)制十分必要。

一、MK的概述

MK是一種分泌型堿性肝素結(jié)合蛋白，由10個半胱氨酸殘余物組成。它包含兩個域，由二硫化鍵連接。N端是細(xì)胞外分泌信號肽的關(guān)鍵，同時保護(hù)c端不受蛋白水解酶的降解。C端可以與視黃酸(RA)相互作用，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞生長發(fā)育，增強(qiáng)動脈內(nèi)皮纖維蛋白溶解。MK基因位于11p11.2中，由5個外顯子和4個內(nèi)含子組成。在不同的物種中，MK基因是高度保守的。MK的基因是在小鼠胚胎發(fā)生過程中首次被發(fā)現(xiàn)的。對MK的早期研究主要集中于它在胚胎發(fā)育中的作用。但隨后，在成年生物體中也觀察到了MK的表達(dá)。MK基因表達(dá)受多種因素控制。MK蛋白的過度表達(dá)已經(jīng)被觀察到與癌癥有關(guān)。MK在各種人類腫瘤中過度表達(dá)，尤其是消化道惡性腫瘤。另外MK還是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，還可以通過介導(dǎo)TrkB/BDNF、MMP1等促進(jìn)胰腺癌神經(jīng)浸潤[3]。

二、MK與消化道腫瘤

MK與多種消化道腫瘤密切相關(guān)。其在促進(jìn)消化道腫瘤細(xì)胞侵襲、增殖、抗失巢凋亡及耐藥等方面都發(fā)揮著重要的作用。

1.MK可促進(jìn)肝癌細(xì)胞抗失巢凋亡:MK可以通過激活PI3K/AKT/NF-κB/TrkB信號通路，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞抗失巢凋亡。Sun等[4]的研究表明，肝癌細(xì)胞可以大量分泌MK于胞外。位于胞外的MK可以與定植于肝癌細(xì)胞膜表面的配體蛋白淋巴瘤激酶(ALK)結(jié)合。MK/ALK結(jié)合后可將信號傳遞給肝癌細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的PI3K/AKT。被激活的PI3K/AKT能進(jìn)一步激活下游的NF-κB并導(dǎo)致其進(jìn)入肝癌細(xì)胞核內(nèi)。NF-κB再作用于肝癌細(xì)胞核內(nèi)特定的靶基因，通過促進(jìn)靶基因轉(zhuǎn)錄和翻譯，合成新的靶蛋白。一方面促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖，另一方面抑制肝癌細(xì)胞的失巢凋亡。不僅如此，進(jìn)入肝癌細(xì)胞核內(nèi)的NF-κB還能作用于位于肝癌細(xì)胞膜表面的神經(jīng)營養(yǎng)因子受體(TrkB),促使TrkB的數(shù)量升高。升高后的TrkB再與位于胞外的特定配體神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)結(jié)合。TrkB/BDNF復(fù)合物可以再作用于PI3K/AKT/NF-κB信號通道，從而進(jìn)一步加強(qiáng)肝癌細(xì)胞的增殖及失巢凋亡抵抗。

2.MK可促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞抗失巢凋亡:高表達(dá)MK的結(jié)直腸癌細(xì)胞同時伴隨著TrkB的高表達(dá)。其可能機(jī)制也與PI3K/AKT/NF-κB軸的激活有關(guān)。Smit等研究表明，高表達(dá)MK/TrkB可誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞向梭形轉(zhuǎn)變(由上皮向間質(zhì)轉(zhuǎn)化)，并使細(xì)胞間失去緊密聯(lián)系并向遠(yuǎn)處移動。當(dāng)細(xì)胞失去原來的生存環(huán)境后，機(jī)體原本給細(xì)胞設(shè)定的凋亡程序就會失效[5]。此時，癌細(xì)胞就會形成失巢凋亡抵抗。其中最關(guān)鍵的因素可能是MK/TrkB誘導(dǎo)激活了TWIST/SNAIL/ZEB軸。被激活的TWIST/SNAIL/ZEB1軸接下來會誘導(dǎo)增殖蛋白激酶(MAPK)的激活并導(dǎo)致EMT的發(fā)生。發(fā)生EMT后的基質(zhì)細(xì)胞會抑制E-cadherin的表達(dá)。E-cadherin分子的胞質(zhì)區(qū)高度保守，并與細(xì)胞內(nèi)骨架相連，靠近C端的一半對于Cadherin分子介導(dǎo)的細(xì)胞黏附具有重要作用[6]。當(dāng)E-cadherin分子表達(dá)下降后，細(xì)胞間的黏附作用會下降，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。并使細(xì)胞逃離機(jī)體設(shè)定的凋亡程序并形成凋亡抵抗。Bao等[7]運(yùn)用RNAi抑制TWIST的表達(dá)后，MK/TrkB誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞發(fā)生EMT也會減弱。Smit等[8]對高表達(dá)MK/TrkB的腫瘤細(xì)胞運(yùn)用MEK抑制劑后發(fā)現(xiàn)TWIST、ZEB1等分子會降低。這表明MAPK信號通道在MK/TrkB在誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞發(fā)生EMT的過程中也占據(jù)著必不可少的作用?？偠灾诮Y(jié)直腸癌細(xì)胞中，MK可以通過PI3K/AKT/NF-κB軸上調(diào)TrkB,而增高的TrkB可以進(jìn)一步激活TWIST/SNAIL/ZEB1導(dǎo)致EMT的發(fā)生并進(jìn)一步抑制E-cadherin分子的表達(dá)。E-cadherin分子表達(dá)下降還能使β-actin蛋白離開細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)并作為轉(zhuǎn)錄因子作用于多種基因。β-actin的移位可能是由于APC突變或者是由CDX2抑制所導(dǎo)致。β-actin的移位接下來會導(dǎo)致MMP、VEGF、P16、HMGA2表達(dá)量的升高。MMP、VEGF可降低細(xì)胞外基質(zhì)并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞血管生成[9]。P16、HMGA2可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的失巢凋亡。另一方面，高表達(dá)MK/TrkB的結(jié)直腸癌細(xì)胞還可以過度表達(dá)ALDH1、ABCG5等腫瘤干細(xì)胞分子標(biāo)志物并通過激活PI3K/AKT軸抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的失巢凋亡[10]。PI3K/AKT的激活一方面可以抑制促凋亡分子Bad、Bim 的表達(dá)，另一方面還能促進(jìn)抗凋亡分子Bcl-2、Bcl-XL的增高。二者均能加強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞失巢凋亡抵抗。

3.MK可抑制膽管腫瘤化療敏感度:吉西他濱是膽管腫瘤最有效和最常用的化療藥物之一。近年來，膽管腫瘤卻對吉西他濱產(chǎn)生的耐藥性日趨明顯。Lu等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在人的對吉西他濱產(chǎn)生耐藥的膽管癌細(xì)胞中高表達(dá)MK。而這些高表達(dá)的MK正是由耐藥的膽管癌細(xì)胞所分泌。不僅如此，這些耐藥的膽管癌細(xì)胞還可以分泌一些細(xì)胞因子，使鄰近的對吉西他濱敏感的膽管癌細(xì)胞免遭其殺傷。EMT可以通過各種機(jī)制促進(jìn)腫瘤細(xì)胞對化療藥產(chǎn)生抵抗。包括調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞、抑制能誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的上皮生長因子酪氨酸激酶抑制劑、變更腫瘤微環(huán)境等。在膽管癌細(xì)胞中，MK的高表達(dá)可以激活Notch1信號分子。Espinoza等[12]研究發(fā)現(xiàn)，Notch分子可以調(diào)節(jié)EMT，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。因此膽管癌細(xì)胞對吉西他濱產(chǎn)生耐藥的機(jī)制可能是膽管癌細(xì)胞首先分泌MK，MK再激活Notch1信號分子,被激活的Notch1信號分子接下來再介導(dǎo)EMT,通過調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞、抑制能誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的上皮生長因子酪氨酸激酶抑制劑、變更腫瘤微環(huán)境等過程從而完成膽管癌細(xì)胞對吉西他濱的耐藥。不僅如此，耐藥的膽管癌細(xì)胞還能通過分泌一些細(xì)胞因子使鄰近對化療敏感的膽管癌細(xì)胞也產(chǎn)生耐藥，如此形成惡性循環(huán)。

4.MK可抑制結(jié)直腸癌化療敏感度:MK可抑制結(jié)直腸癌化療敏感度。5-FU是結(jié)直腸癌化療方案(FOLFOX、 FOLFIRI)中的常用藥。近年來研究表明，MK在結(jié)直腸癌細(xì)胞耐5-FU的過程中扮演著重要角色。MK可以通過激活NF-κB信號通道進(jìn)而進(jìn)一步介導(dǎo)腸癌細(xì)胞發(fā)生EMT。最終抑制腸癌細(xì)胞對5-FU產(chǎn)生耐藥。當(dāng)運(yùn)用NF-κB的抑制劑IKKα處理腸癌細(xì)胞后，運(yùn)用Western blot法檢測NF-κB的量較正常組有明顯下降。而腸癌細(xì)胞對5-FU的IC50比較對照組也有明顯下降。Parvaneh等研究表明，MK還能激活PI3K/AKT/mTOR信號通道，抑制腸癌細(xì)胞對5-FU的敏感度。

5.MK可以促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移:胰腺導(dǎo)管腺癌(ductal adenocarcinoma of the pancrea，PDAC)是一種預(yù)后非常差的實(shí)體腫瘤。盡管PDAC的相關(guān)機(jī)制已經(jīng)研究的比較成熟，但臨床上治療PDAC的有效手段依然很有限。Rawnaq等[13]在研究PDAC的體外實(shí)驗(yàn)中表明，PDAC細(xì)胞可以高表達(dá)MK。而高表達(dá)的MK是由TNF-α和EGF誘導(dǎo)產(chǎn)生。與此同時，當(dāng)MK由TNF-α和EGF誘導(dǎo)產(chǎn)生后可以與 PDAC細(xì)胞表面的Noth2結(jié)合，進(jìn)一步介導(dǎo)EMT。最終促進(jìn)PDAC的增殖和轉(zhuǎn)移。

三、MK與胰腺癌神經(jīng)浸潤(PNI)

腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的常規(guī)途徑包括淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、直接漫延、種植轉(zhuǎn)移及血行轉(zhuǎn)移。近年來發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞還可以通過神經(jīng)浸潤,實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[14]。神經(jīng)浸潤的觀點(diǎn)最早是在18世紀(jì)中期被提出來的，但是至今其具體機(jī)制尚不明確。對于一些惡性腫瘤，如胰腺癌、結(jié)直腸癌，神經(jīng)浸潤標(biāo)志著患者預(yù)后不佳[15]。腫瘤細(xì)胞神經(jīng)浸潤與很多因素有關(guān)，包括腫瘤細(xì)胞的性質(zhì)及腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞基質(zhì)、神經(jīng)、神經(jīng)基質(zhì)之間的相互作用[16～18]。腹腔內(nèi)神經(jīng)由3層被膜所覆蓋。由外向內(nèi)依次稱為外膜、束膜和內(nèi)膜[19]。腫瘤細(xì)胞可以通過腫瘤微環(huán)境中一些趨化因子向神經(jīng)周圍進(jìn)行遷移。一旦腫瘤細(xì)胞遷移到神經(jīng)周圍便可以通過神經(jīng)被膜間的一些間隙侵入到神經(jīng)內(nèi)，并沿著神經(jīng)軸向遠(yuǎn)處浸潤。Arese等[20]研究表明，神經(jīng)也可以通過其軸突作用于腫瘤細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞處在一個腫瘤微環(huán)境中，在這個微環(huán)境中包括有白細(xì)胞介素、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營養(yǎng)因子等。腫瘤細(xì)胞的生長與腫瘤微環(huán)境密切相關(guān)。神經(jīng)也可視為腫瘤微環(huán)境中的一員。神經(jīng)可以通過軸突的生長，進(jìn)入到腫瘤細(xì)胞周圍，再通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)，如腎上腺素、乙酰膽堿、五羥色胺等再與腫瘤細(xì)胞表面相應(yīng)的受體進(jìn)行結(jié)合。如腎上腺素可以與腫瘤細(xì)胞表面的β受體結(jié)合，通過激活βAR-cyclic AMP-protein kinase A 通道并上調(diào)VEGF 和 IL-6，從而促進(jìn)肺癌、乳腺癌、前列腺癌及結(jié)直腸癌的神經(jīng)浸潤。乙酰膽堿則可以分別與腫瘤細(xì)胞表面的M/N樣受體結(jié)合，通過激活EGFR/ERK通道及上調(diào)cyclooxigenase-2(COX-2)和VEGF從而促進(jìn)結(jié)腸癌、乳腺癌的神經(jīng)浸潤。

胰腺癌的特點(diǎn)是富含較密集的腫瘤基質(zhì)和擁有大量的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)。根據(jù)臨床和流行病學(xué)調(diào)查，在多種腫瘤中，TAMs和神經(jīng)浸潤有密切關(guān)系，其中就包括胰腺癌[21]。Zeng等[21]研究表明，83%的胰腺癌發(fā)生神經(jīng)浸潤且與 TAMs 的密度密切相關(guān)。M-2巨噬細(xì)胞被公認(rèn)為是一種致癌前體細(xì)胞。進(jìn)一步的理論研究表明，TAMs促進(jìn)胰腺癌轉(zhuǎn)移及神經(jīng)浸潤可以通過釋放一些激活劑或誘導(dǎo)癌細(xì)胞釋放各種神經(jīng)營養(yǎng)因子，包括MK、Trkb等。MK也是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，其在促進(jìn)神經(jīng)生長、發(fā)育及神經(jīng)浸潤的過程中有著重要作用。Huang等[22]在探討MMP1促進(jìn)胰腺癌神經(jīng)浸潤的研究中發(fā)現(xiàn)，MMP1可以通過誘導(dǎo)MK使AKT磷酸化，接下來通過刺激感覺神經(jīng)釋放P物質(zhì)，最終促進(jìn)胰腺癌神經(jīng)浸潤。Syndecan-3是MK的一種高親和性受體，當(dāng)與MK特異性結(jié)合后可加速神經(jīng)軸突的生長。Raulo等在研究神經(jīng)軸突生長的體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，當(dāng)分別運(yùn)用MK和Syndecan-3的抑制劑后，神經(jīng)軸突生長的速度會明顯受到抑制。相關(guān)研究證明PTN作為MK的另一種特異性受體，當(dāng)二者結(jié)合后在促進(jìn)胰腺癌神經(jīng)浸潤方面也發(fā)揮著重要作用。Yao等[23]在建立的胰腺癌神經(jīng)浸潤的體外模型中得出，胰腺癌神經(jīng)浸潤伴隨著MK的高表達(dá)。MK可與胰腺癌細(xì)胞表面的受體ALK、LRP、integrin結(jié)合，進(jìn)一步激活PI3K/MAPK通道，一方面促進(jìn)腫瘤細(xì)胞向神經(jīng)遷移，另一方面促進(jìn)神經(jīng)軸突的生長。二者均能促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的神經(jīng)浸潤。

綜上所述，MK在各種中度惡性腫瘤中較正常組織都有較明顯的升高，在消化道腫瘤中更為明顯。MK與腫瘤細(xì)胞耐藥、抗失巢凋亡及神經(jīng)浸潤都有明顯的相關(guān)性。本文詳細(xì)介紹了MK在消化道腫瘤中促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的相關(guān)機(jī)制。旨在歸納總結(jié)MK如何促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。并為將來研究針對MK的靶向藥物提供參考。另外，神經(jīng)浸潤作為一種新的腫瘤轉(zhuǎn)移途徑，未來必將成為研究的熱點(diǎn)。然而，神經(jīng)浸潤的具體機(jī)制目前還不甚清楚。MK作為一種神經(jīng)浸潤的關(guān)鍵分子，其與神經(jīng)浸潤相關(guān)機(jī)制的探討也將為后續(xù)進(jìn)一步的研究指明方向。