神经纤毛蛋白-1在肿瘤中的研究进展

蒋翡翎，黄敏

(中南大学湘雅医学院附属海口医院检验科，海南 海口 570208)

·综述·

神经纤毛蛋白-1在肿瘤中的研究进展

蒋翡翎，黄敏

(中南大学湘雅医学院附属海口医院检验科，海南 海口 570208)

神经纤毛蛋白-1为Ⅰ型跨膜糖蛋白，可作为轴突导向因子家族受体参与神经系统发育过程，同时还作为血管内皮生长因子家族受体表达于内皮细胞表面，参与血管新生。近年来研究表明，神经纤毛蛋白-1可表达于肿瘤细胞，通过与VEGF及其受体作用参与肿瘤血管生成过程，对肿瘤的发生、发展，肿瘤细胞的增殖和迁移产生影响。本文主要阐述了神经纤毛蛋白-1的结构与生物学关系、与血管内皮生长因子之间的相互作用关系，及其在常见肿瘤中的表达。

神经纤毛蛋白-1；轴突导向因子；血管内皮生长因子；血管新生；肿瘤

神经纤毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)是最早被发现的NRP家族成员，为细胞表面相对分子质量为120 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，位于形成中的神经纤维轴突上。1995年首次被Fujisawa等[1]发现并将之命名为Neuropilin-1(NRP-1)。1997年，神经纤毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)、神经纤毛蛋白-2(Neuropilin-2，NRP-2)被证实为轴突导向因子Collapsin/ Semaphorin家族的受体[2]，其中神经纤毛蛋白-1与Semaphorin3A(Sema3A)结合，从而在神经发育过程中，参与轴突导向、神经纤维成束、细胞迁移、成人神经细胞受损修复等重要过程。2002年Tordjman等[3]发现NRP-1是一种可介导免疫细胞间相互作用，作为启动初次免疫应答的基本物质。近年来，有研究表明，NRP-1除了可作为Sema3A受体外，还可表达于内皮细胞和肿瘤细胞表面，作为血管内皮生长因子家族(Vascular endothelial growth factor，VEGF)的受体，与VEGF家族部分成员，如VEGF165、VEGF-B、VEGF-E及胎盘生长因子结合，在血管的生成、发育、肿瘤细胞的增殖与转移中起重要作用[4]。

1 NRP的结构与生物学特性

NRP家族现已证实有两个成员：NRP-1和NRP-2。此二者在氨基酸序列上有44%的同源性[5]。人NRP-1和NRP-2分别定位于染色体10p12和2q34，基因长度分别为112 kb和110 kb，均由17个外显子和16个内含子组成。两者结构相似，并且在胚胎神经系统及成人多种组织中有重叠表达，为非酪氨酸蛋白激酶受体、Semaphorin家族和VEGF家族的共受体，但是在配体结合及调节特性上面各有不同[6]。 NRP家族在脊椎动物中高度保守，由胞外区、跨膜区和胞内区组成，分为四个结构域：CUB(complement-binding protein homology)(a1/a2)，FV/FVⅢ(b1/ b2)，MAM(meprin，A5，and Receptor protein-tyrosine phosphatase μ)(c)和(d)。NRP胞内区很短，只有40～43个氨基酸，一般不能作为独立的受体传递信号，与跨膜区共同组成d结构域。胞外区包含a1/a2、b1/b2和c三个结构域。①a1/a2结构域：又称为CUB结构域，此结构域也存在于补体分子C1s和C1r、骨形态发生蛋白1(Bone Morphogenetic protein 1)和一些金属蛋白酶中；②b1/b2结构域：此结构域与凝血因子FV/ FVⅢ具有同源性，具有相同的酪氨酸激酶受体类型；③MAM(c)结构域：此结构域在酪氨酸磷酸酶Mu、Meprin(一种金属内切肽酶)也存在。三种结构域中，a1/a2区和b1/b2区是NRP-1和配体Sema3A结合位点；VEGF165与NRP-1的bl／b2区结合，a1/a2区可增强二者之间的结合，同时b1/b2区还与NRP-1介导细胞间粘附作用有关；c区对NRP-1传导semaphorin的信号很重要，缺少c区NRP仍能与神经丛素(plexins)结合，却不能转导信号，同时c区还与a1/a2区构成NRP二聚体。

2 NRP与VEGF的相互关系

VEGF是由两个相对分子质量为24 kD的相同亚基以二硫键交联结合形成的二聚体糖蛋白。人类VEGF家族含有VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盘生长因子(Placental growth factor，PlGF)，分子量35～44 kD不等[7]。VEGF家族受体由三个酪氨酸蛋白激酶受体[VEGFR1(Flt-1)、VEGFR2(KDR/flk-1)和VEGFR3(flk-4)]和两个非酪氨酸蛋白激酶受体(NRP-1和NRP-2)组成。每个因子特异性地与受体分子相结合，产生的作用各不相同，但都与促进血管及淋巴管等人体脉管的生成与分化相关。人类VEGF基因结构定位于染色体6p21.3，由于mRNA的剪切方式不同，产生出VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF189、VEGF206等至少5种蛋白形式。VEGF不仅在内皮细胞中表达，在肿瘤细胞中也有表达。在肿瘤组织内，VEGF促进血管新生，为肿瘤提供优越的生长环境，促进肿瘤细胞增殖，抑制肿瘤细胞凋亡，同时还与肿瘤细胞的免疫逃逸有关。抑制VEGF已成为肿瘤治疗的常用途径之一。研究发现，NRP-1可作为VEGF受体与VEGF165结合，参与胎盘血管生成和肿瘤血管新生[8]。在内皮细胞上，NRP-1可作为协同受体增强VEGF165与VEGFR2 (KDR/flk-1)的结合，同时还可增强VEGF165诱导的内皮细胞趋化性及有丝分裂原性，抑制NRP-1与VEGF165的结合则导致VEGF165与VEGFR2(KDR/ flk-1)结合受抑，导致内皮细胞有丝分裂活动下降[9]。而在单独表达NRP-1的内皮细胞中，NRP-1不能介导VEGF165的信号传导。从以上现象中我们不难看出，NRP-1作为VEGFR2(KDR/flk-1)的辅助受体，增强VEGF165与VEGFR2(KDR/flk-1)的结合，参与VEGF的促血管新生作用。

3 NRP-1与常见肿瘤

NRP-1基因表达广泛，在内皮细胞及多种肿瘤细胞和肿瘤组织中都有高表达。NRP-1在肿瘤细胞内的表达可影响肿瘤血管生成，从而影响肿瘤细胞的生成、浸润及凋亡，对于肿瘤的发生发展产生重要的影响。

3.1 NRP-1在肿瘤中的作用机制NRP-1在肿瘤组织中的作用机制复杂，NRP-1既可表达于肿瘤内皮细胞，亦可直接表达于肿瘤细胞，作用结果因其结合配体不同而不同[10]。VEGF165和Sema3A可竞争结合内皮细胞上的NRP-1，并介导其内吞。NRP-1如与Sema3A结合，则抑制VEGF165对内皮细胞作用，减少肿瘤组织内新血管生成，从而导致肿瘤细胞凋亡，减少肿瘤细胞转移；如与VEGF165结合，则可促进肿瘤血管新生作用及肿瘤细胞的增殖和转移。关于Sema3A/NRP-1抑制肿瘤发展的作用，Song等[11]采用免疫组化分析技术观察NRP-1及Sema3A在43例舌鳞状癌组织及15例正常舌上皮组织中的分布情况，结果显示在舌鳞癌组织标本中Sema3A表达显著下降(P=0.025)，与淋巴结转移呈负相关，而NRP-1表达明显增加(P＜0.001)，因此Sema3A的低表达与患者的低生存率密切相关。进一步采用免疫组化染色，对NRP-1表达与舌鳞状细胞癌分化情况之间关系进行分析[12]，发现高表达的NRP-1与舌鳞状细胞癌病理分期具有显著相关关系(P=0.026)。而Ruffini等[13]发现大部分的人类黑色素瘤细胞株分泌血管内皮生长因子-A(VEGF-A)，并表达其受体VEGFR-1、VEGFR-2和NRP-1。NRP-1作为VEGF-A和VEGFR-2的协同受体增强VEGF A与VEGFR2的结合，诱导黑色素瘤细胞的迁移和侵袭，并促进基质金属蛋白酶-2(Matrix metalloproteinase-2，MMP-2)的分泌。Brieger等[14]还发现VEGF121和VEGF165可以通过NRP-1等受体，增加辐射电阻，减少鳞状细胞癌细胞因辐射而导致的死亡，保护肿瘤细胞。由上述可见，NRP-1对于肿瘤的发生发展产生的作用可能是双向的，不能单纯的认为仅仅是抑制或促进肿瘤发展。

3.2 NRP-1在常见肿瘤中的表达NRP-1广泛分布于人体多种恶性肿瘤组织内，如白血病、鼻咽癌、胃肠道肿瘤、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等，且在这些恶性肿瘤组织内，NRP-1表达明显高于正常组织。Younan等[15]收集了20例ALL患者和10例健康对照者，采用RT-PCR观察NRP-1基因的表达，在ALL患者中NRP-1基因表达阳性率为80%，明显高于正常对照者，并且表达水平与原始细胞百分比和缓解情况相关。Hansel等[16]利用免疫组化染色、免疫印迹等多种方式检测NRP-1在多种胃肠道肿瘤及癌前病变中的表达，结果发现在胃肠道肿瘤及癌前病变中NRP-1都有高表达，且随着肿瘤的浸润及进展而表达程度增加。张佳等[17]在观察喉鳞癌组织及癌旁组织中NRP-1、VEGF表达情况时发现喉鳞癌组织中的NRP-1、VEGF表达高于正常癌旁组织，且与肿瘤的TMN分期、T分期、分化程度及有无淋巴结转移有关。这些发现的提出预示着NRP-1似乎可作为肿瘤发生、发展、浸润及预后的一个潜在评价指标。与此同时我们还发现，NRP-1/CD304作为浆细胞样树突状细胞标记物在B细胞型急性淋巴细胞白血病中的表达比正常B细胞中的表达高30%，预示着NRP-1/ CD304似乎可作为白血病微小残留病变(Minimal residual disease，MRD)的一个检测指标[18]。

3.3 NRP-1与肿瘤治疗以往肿瘤治疗的研究主要是以VEGF和VEGF受体(VEGFRs)为主要攻击目标，而NRP-1和NRP-2作为VEGF和VEGFRs的共受体，为肿瘤药物的研究开拓了一个新的领域[19]。Pan等[20]研究发现NRP-1通过与Sema3A或VEGF结合调节血管或神经系统的发展。利用两种单克隆抗体：Sema3A上结合NRP-l区域蛋白的单克隆抗体YW64.3结合到CUB(a1/a2)结构域，阻断Sema3A与NRP-1结合，VEGF上结合NRP-1区域蛋白的单克隆抗体YW107.4.87结合到FV/FVⅢ(b1/b2)结构域，阻断NRP-1与VEGF结合诱导的细胞迁移，这两种抗NRP-1抗体可抑制肿瘤血管生成和血管重塑。但是对VEGFR2传导的其他信号影响不大，抗NRP-1抗体和抗-VEGF治疗结合可抑制肿瘤生长，这为肿瘤治疗提供了新的研究方向。近年来，已有研究指出，沙利度胺可通过介导NRP-1的下调减少VEGF的作用而对白血病产生治疗作用[21]。关于肿瘤的靶向治疗，Karjalainen等[22]对人类白血病细胞及组合噬菌体展示肽库进行筛选，分离出肽序列Phe-Phe/ Tyr-Any-Leu-Arg-Ser(FF/YXLRS)，此序列可结合到不同白血病细胞株和患者的骨髓标本。肽序列通过受体介导的途径内化进一步证实其相应受体为NRP-1，当此序列整合到促凋亡的序列(D)(KLAKLAK)2时，可以观察到有效的抗白血病细胞作用。因此，NRP-1可作为人类白血病和淋巴瘤的一个潜在配体导向靶点，而其前体药物CGFYWLRSC-GG-D (KLAKLAK)2有望成为新的靶向治疗药物。

4 展望

NRP-1作为轴突导向因子Collapsin/Semaphorin家族的受体可调节神经导向功能。同时，还可表达于内皮细胞和肿瘤细胞表面，作为血管内皮生长因子家族的受体，在血管新生、发育，肿瘤细胞的生成和凋亡过程中起到重要作用。在恶性肿瘤细胞中，NRP-1与VEGF相互作用诱导肿瘤血管新生作用，从而减少肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖和转移。NRP-1作为一种重要的信号传递分子，似乎可作为肿瘤发生、发展、浸润及预后的一个评价指标。随着其作用机制的逐渐明确，抗NRP-1治疗有望成为肿瘤治疗的一个新的途径。

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R73-3

A

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10.3969/j.issn.1003-6350.2014.13.0760

2014-01-13)

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通迅作者：蒋翡翎。E-mail：nancyjiang1@aliyun.com