烯醇化酶1在腫瘤中的研究進展

殷淑君，張坤，蔣知新

1南方醫(yī)科大學第二臨床醫(yī)學院，廣州 510000

解放軍第三〇五醫(yī)院2中心實驗室，3泌尿外科，北京 100017

烯醇化酶1（enolase 1，ENO1）又稱為α-烯醇化酶，廣泛存在于大多數(shù)組織中，是烯醇化酶的三種亞型之一。另外兩種亞型分別為ENO2和ENO3，ENO2僅在神經元及神經內分泌組織中表達，ENO3主要在肌肉組織中表達。ENO1作為糖酵解過程中的關鍵酶之一，負責催化無氧糖酵解途徑中2-磷酸甘油酸轉化為磷酸烯醇式丙酮酸，在細胞能量代謝過程中發(fā)揮重要作用[1]。近年，大量研究證實ENO1與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。與此同時，與ENO1相對應的抗ENO1自身抗體逐漸得到了認識，人們對于該自身抗體的研究主要集中在自身免疫疾病相關方面，如類風濕性關節(jié)炎[2]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡腎炎[3]、自身免疫性視網(wǎng)膜病變[4]、不明原因復發(fā)性流產[5]等。目前，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)抗ENO1自身抗體與腫瘤疾病之間也存在密切關系[6-7]。本文將對ENO1在腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 ENO1與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關系

ENO1功能與其在細胞內的定位有關。大多ENO1存在于細胞質中，作為糖酵解過程的限速酶調節(jié)能量代謝，可通過調節(jié)腫瘤細胞的代謝過程促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。位于細胞表面的ENO1可以作為纖溶酶原受體調節(jié)細胞外的纖溶活性，進而可激活纖維蛋白溶酶并加速細胞外基質降解從而促進腫瘤細胞的侵襲轉移。此外，通過啟動密碼子將ENO1翻譯成一種定位于細胞核內的蛋白，即c-myc啟動子結合蛋白，其作為c-myc的轉錄抑制因子具有抑制腫瘤的作用[8]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)ENO1在細胞內外表達量的變化與很多疾病有關，尤其是與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程密切相關[9]。多項研究已經證實ENO1的高表達可促進多種癌癥的腫瘤細胞增殖和去分化，促進腫瘤細胞的侵襲和遷移，抑制腫瘤細胞的凋亡[8-11]。此外，腫瘤組織產生的腫瘤相關蛋白，作為抗原，免疫系統(tǒng)可能會對這些蛋白產生高親和力的自身抗體。這種對腫瘤相關抗原的自身抗體反應從腫瘤早期開始，可能持續(xù)數(shù)年。很多研究已經發(fā)現(xiàn)與ENO1相對應的抗ENO1抗體在腫瘤患者中升高。將腫瘤相關抗原或體液中相應的自身抗體作為潛在的非侵入性生物標志物，可作為腫瘤早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測的有效手段[12]。目前已有研究證明在肺癌、肝癌患者血清中存在抗ENO1抗體升高。因此，ENO1與抗ENO1抗體有潛力作為新的腫瘤標志物應用于相關腫瘤的診療過程中。

2 ENO1在相關腫瘤中的研究進展

2.1 ENO1與肺癌

肺癌可分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌，非小細胞肺癌約占80%。肺癌的5年生存率僅為15%，病死率非常高，早期發(fā)現(xiàn)可以降低病死率。計算機斷層掃描（CT）被廣泛應用于肺癌的診斷，而非侵入性生物標志物作為CT篩查的補充，可以降低CT篩查的假陽性率和假陰性率，從而提高患者診斷的準確率[13]。研究發(fā)現(xiàn)，相對于健康人群和肺部良性疾病人群，非小細胞肺癌患者的腫瘤組織和血漿中ENO1蛋白水平均明顯升高[14]。Pan等[15]對非小細胞肺癌細胞外泌體中的純化蛋白進行半定量蛋白質組學分析，發(fā)現(xiàn)其中ENO1濃度顯著升高，提示ENO1與肺癌之間存在關聯(lián)，ENO1可能作為肺癌相關蛋白標志物應用于臨床。在Dai等[8]的研究中，肺動脈高壓患者及低氧性肺動脈高壓動物模型的病理組織中均可檢測到ENO1水平上升，并通過體外細胞實驗發(fā)現(xiàn)過表達的ENO1可促進肺動脈平滑肌細胞的去分化，沉默或抑制ENO1的表達可抑制肺動脈平滑肌細胞的增殖和去分化，誘導細胞凋亡。此外，實驗還證實了ENO1是通過激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，也稱AKT）通路形成ENO1-MAPK-AKT信號軸以誘導細胞增殖、去分化、抗凋亡。

一項臨床研究利用血清蛋白組學分析的方法在肺癌患者血清中鑒定出一種大小為47 kD的蛋白分子，即ENO1。隨后通過酶聯(lián)免疫吸附試驗法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）檢測患者血清發(fā)現(xiàn)非小細胞肺癌患者血清中抗ENO1抗體的水平明顯高于正常人，當抗ENO1抗體與癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、細胞角質蛋白19片段抗原21-1（cytokeratin 19 fragment antigen 21-1，CYFRA21-1）聯(lián)合應用時診斷的靈敏度提高到84%[6]。另一項臨床研究得出了相似的結論：肺腺癌患者血清中ENO1的自身抗體水平明顯高于正常對照組及良性疾病組，與CEA聯(lián)用能顯著提高其診斷效能[16]。很多肺癌患者都存在血清中抗ENO1抗體濃度升高的現(xiàn)象，因此，抗ENO1自身抗體或可作為輔助肺癌診斷的標志物，但需要大量的基礎實驗進一步去探究。綜上，ENO1及其相對應的抗ENO1抗體與肺癌密切相關，有望成為一種新的腫瘤標志物，用于肺癌的輔助診斷及病情監(jiān)測。

2.2 ENO1與肝癌

在中國肝癌是發(fā)病率和病死率均較高的惡性腫瘤之一。原發(fā)性肝癌按照病理類型可分為3類，其中90%為肝細胞肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）。多數(shù)患者因早期癥狀不明顯，發(fā)現(xiàn)時已經為中晚期而錯過了最佳治療時機[17]。因此，找到能夠提高肝癌早期檢出率的相關指標非常具有臨床意義。目前已有研究證實了相對于正常癌旁組織，肝癌組織中存在ENO1高表達，且ENO1的高表達促進了肝癌細胞的增殖、遷移與侵襲[18-19]。Zhu等[18]對TCGA和GEO兩個公共數(shù)據(jù)庫中肝癌ENO1基因表達譜數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)肝癌組織相對于癌旁正常組織存在ENO1mRNA的高表達，且隨著病理分級的升高表達增高；通過預后分析發(fā)現(xiàn)ENO1mRNA高表達者的全因生存時間及無進展生存時間均明顯短于ENO1mRNA低表達者，提示ENO1的表達情況或與患者的病情進展相關。早在2016年的一項臨床研究發(fā)現(xiàn)，存在微血管侵犯的HCC患者血清中抗ENO1抗體滴度明顯高于微血管侵犯陰性者，提示ENO1與肝癌的轉移密切相關，研究者提出抗ENO1的抗體或可作為在HCC手術切除之前預測患者是否存在微血管侵犯的潛在生物標志物[7]。與此同時，許多研究報道多種長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）參與了腫瘤的發(fā)病與進展，在最新研究中發(fā)現(xiàn)有些lncRNA是通過改變ENO1酶的活性進而影響腫瘤的發(fā)展[20]。如lncRNA-6195是通過抑制ENO1的酶活性抑制HCC的生長，低水平的lncRNA-6195與HCC患者預后不良相關，而lncRNA P5848與之作用相反，是通過上調ENO1的表達促進HCC的發(fā)展，其在體外和體內的過表達促進HCC細胞生長、存活和侵襲[21-22]。以上研究均可說明ENO1及抗ENO1抗體與HCC之間關系緊密，與患者腫瘤進展及預后之間存在高度相關性，是潛在的肝癌診斷指標。是否可以通過檢測血液中ENO1及抗ENO1抗體的濃度以提高HCC的檢出率，需要繼續(xù)進行大量的研究去探索。

2.3 ENO1與胃癌

胃癌在中國惡性腫瘤中發(fā)病率居首位，具有明顯的地域性差異。近年由于飲食結構的改變、工作壓力增大以及幽門螺桿菌感染等原因，使胃癌呈現(xiàn)年輕化趨勢[23]。有氧糖酵解的增加被認為是腫瘤的一個標志，ENO1作為一種重要的糖酵解酶，在多種腫瘤中表達上調，其過表達參與腫瘤細胞的增殖和轉移。研究發(fā)現(xiàn)，ENO1在胃癌組織中的表達水平顯著高于癌旁組織，在胃癌細胞中的表達水平高于正常胃上皮細胞。Sun等[10]研究了ENO1在胃癌發(fā)生發(fā)展中的潛在作用，證實ENO1在人胃癌組織中表達上調，還通過細胞實驗發(fā)現(xiàn)抑制ENO1的過表達可抑制胃癌細胞增殖轉移，逆轉上皮-間充質轉化。ENO1通過調控AKT信號通路促進胃癌細胞增殖和轉移，說明ENO1/AKT信號軸可能是治療胃癌的潛在靶點，或可通過阻斷該通路以控制腫瘤細胞的增殖轉移。

腫瘤干細胞是指在腫瘤組織中具有無限增殖及分化能力、能維持腫瘤的形成及生長的細胞。腫瘤干細胞被認為是腫瘤轉移的主要原因，近年已經相繼在很多腫瘤中發(fā)現(xiàn)腫瘤干細胞的存在，包括胃癌，目前已有研究對ENO1與胃癌干細胞間的關系進行探討。研究發(fā)現(xiàn)ENO1在胃癌干細胞中存在高表達，并且在維持胃癌干細胞的干性特征中發(fā)揮重要作用，能調節(jié)其自我更新能力。ENO1的高表達能夠增強胃癌干細胞的體內致瘤性，促進胃癌干細胞的侵襲轉移[24]。由此可見，ENO1的高表達與胃癌密切相關，該分子有望成為胃癌治療的新靶點。

2.4 ENO1與胰腺癌

胰腺癌是一種惡性程度很高、診斷和治療都很困難的消化道惡性腫瘤，90%起源于腺管上皮的導管腺癌，5年生存率＜1%，是預后最差的惡性腫瘤之一[25]。研究證實，ENO1在大多數(shù)胰腺導管腺癌細胞的表面都有表達，在細胞中，ENO1作為纖溶酶原受體，促進腫瘤細胞侵襲和轉移的形成，ENO1的沉默誘導腫瘤細胞氧化應激，促進其凋亡。另有研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)胰腺癌患者血清中都存在針對ENO1的循環(huán)抗體，利用小鼠抗人ENO1單克隆抗體可抑制腫瘤細胞的纖溶酶原依賴性侵襲，抑制其在小鼠體內的轉移擴散，給予抗ENO1單抗可以減少胰腺癌小鼠模型發(fā)生肺轉移的數(shù)量[26]。以上均提示抗ENO1單克隆抗體的應用或可作為一種新的治療方案抑制腫瘤的轉移，提高轉移性胰腺導管腺癌患者的生存率。Principe等[11]在這些研究的基礎上進一步證明了ENO1是通過與整合素和尿激酶纖溶酶原激活劑受體的聯(lián)合作用促進胰腺導管腺癌細胞的存活、遷移和轉移。

胰腺上皮內瘤變是導管腺癌的主要癌前病變，目前，針對癌前病變開展了一系列研究，以探究導管腺癌早期發(fā)生發(fā)展的機制，ENO1在胰腺上皮癌變的過程中可能發(fā)揮了重要作用。已有研究證實了ENO1在上皮內瘤變組織和導管腺癌組織中的表達均明顯高于人正常胰腺組織。在大鼠模型實驗中，相對于正常胰腺組織，大鼠上皮內瘤變組織和導管腺癌組織中ENO1mRNA的表達顯著增加[27]。說明ENO1或可成為胰腺導管腺癌的一個早期預測指標，在早期篩查中發(fā)揮重要作用。

2.5 ENO1與其他腫瘤

近年來，大量研究發(fā)現(xiàn)ENO1與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程密切相關，除了以上介紹的腫瘤外，在很多其他腫瘤組織中也發(fā)現(xiàn)了ENO1的高表達[28]。例如ENO1在卵巢高級別腺癌中也呈現(xiàn)高表達，提示ENO1mRNA可能作為癌基因成為卵巢漿液性腺癌新的診斷指標和治療靶點[29]。此外，最新一項研究通過生信技術，分析了卵巢癌與糖尿病之間的關系，鑒定了其間的關鍵基因與通路，發(fā)現(xiàn)ENO1是十大關鍵基因之一，通過影響糖代謝進而導致糖尿病成為卵巢癌的高危因素之一[30]。乳腺癌是全世界女性最常見的癌癥，研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者存在人垂體腫瘤轉化基因的表達上調，抑制該基因的表達后發(fā)現(xiàn)細胞增殖明顯減慢，通過蛋白質組學實驗證明該基因增加了5個蛋白的表達，其中就包括ENO1[31]。此外，缺乏3種主要受體的三陰性乳腺癌對常規(guī)化療效果不佳，而電化療法治療三陰性乳腺癌相對于傳統(tǒng)化療效果顯著，研究其機制發(fā)現(xiàn)電脈沖的使用顯著降低了ENO1等多種糖酵解蛋白的表達，從而誘導細胞凋亡[32]。由此可見，ENO1與乳腺癌間也存在一定關系，或能成為新的抗癌治療靶點。在膠質細胞瘤方面，研究發(fā)現(xiàn)抑制膠質瘤細胞表達ENO1，細胞攝取葡萄糖和產生乳酸的能力明顯降低，進而導致細胞的增殖和細胞周期轉化能力也明顯下降。因此，ENO1作為候選癌基因，通過調控葡萄糖代謝從而促進了膠質瘤細胞的生長[33]。

3 小結

腫瘤是當今時代對人類生命造成威脅的主要疾病之一，是當代醫(yī)學需要攻克的一大難題。目前除了手術切除、放療、化療等傳統(tǒng)的治療方法，分子靶向治療、免疫治療等新興的腫瘤治療手段越來越多，多種腫瘤的5年生存率都得到了大大提高，為腫瘤患者帶來了希望。而中國大多數(shù)腫瘤患者發(fā)現(xiàn)時已為中晚期，錯過了治療的最佳時期，因此，迫切需要找到能夠提高腫瘤檢出率的相關指標。ENO1除作為糖代謝過程中的一種催化酶，大量研究證實其表達程度與腫瘤的形成、發(fā)展、侵襲和轉移等過程之間存在密切聯(lián)系，有潛質成為一種新的腫瘤相關指標應用于腫瘤的診斷。此外，ENO1還有希望作為潛在的作用靶點應用于腫瘤的治療。但關于該分子的作用機制、激活細胞內外信號通路的機制等方面還需要大量基礎研究去進一步探索。ENO1及抗ENO1抗體是否能夠作為新的血液標志物還需要大量臨床研究去驗證。