NRP-1在肿瘤中的作用及机制研究进展*

谈文娟综述，高春玲审校

(1．厦门大学附属成功医院放疗科，福建厦门 361003;2．厦门大学医学院，福建厦门 361000)

神经纤毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)作为一个功能性受体在神经生物学中的重要性已经明确，但它在肿瘤中的作用直到最近才被发现。一些研究发现NRP-1在多种癌细胞中表达，并且NRP-1过表达能增强肿瘤血管生成和肿瘤生长［1-2］。相比之下，抑制NRP-1的表达会阻止内皮细胞生存和迁移，抑制肿瘤生长［1］。NRP-1影响肿瘤的具体机制尚未完全阐明，需要我们进一步探究。本文将NRP-1最近的相关研究进展作一综述。

1 NRP-1的生物学特性

1．1 NRP-1 的发现

神经纤毛蛋白(Neuropilin)包括NRP-1和神经纤毛蛋白2(Neuropilin-2，NRP-2)，它们是脊椎动物特有的一种跨膜糖蛋白。NRP-1由Fujisawa和他的同事在1987年第一次提出来，最初命名为A5［3］，它被定义为一个单克隆抗体的抗原，这个单克隆抗体是结合在非洲爪蟾蝌蚪视顶盖上的神经细胞表面蛋白。NRP-1最初确认为3级信号素(Semaphorin3，SEMA3)的神经元受体，SEMA3是化学排斥导向分子家族中的一员，能排斥轴突和使生长锥塌陷，该发现表明NRP-1在轴突生长和导向中起着至关重要的作用。随后，NRP-1被发现是血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)165的共受体，能增强VEGF与VEGFR-2相互作用，提高VEGF的生物学活性，包括内皮细胞的迁移和血管生成［4］。

1．2 NRP-1 的结构

NRP-1和NRP-2都是分子量为120～130 kDa的多功能单跨膜糖蛋白，它们具有相同的结构域，都包括一个大型的氨基末端胞外结构域，一个短的跨膜结构域和一个小的胞质结构域［5］。其中胞外区又有三个不同结构域，分别称为a1/a2，b1/b2和c。其中a1/a2结构域与b1/b2结构域是NRP-1与配体(SEMA3A)结合的位点，b1/b2区负责与VEGF165结合并与NRP-1介导的细胞的黏附作用有关，a1/a2区和c区负责形成NRP二聚体。近膜的c结构域与NRP-1传导其配体的信号密切相关［6］。NRP-1胞质结构域由44个氨基酸和一个包含C-末端三个氨基酸的PDZ结构域结合基序SEA构成，它可以结合PDZ蛋白结构域，也可结合C-末端的GAIP相互作用蛋白(GIPC)，GIPC也被称为NRP-1相互作用蛋白(NIP)［7］。神经纤毛蛋白也以可溶性的形式存在，自然条件下产生的可溶性NRP-1首次从人前列腺癌PC3细胞系克隆出来的［8］。可溶性NRP(SNRP)，其中包含 a1/a2和 b1/b2结构域，缺乏跨膜-C区和胞质结构域，可作NRP的天然抑制剂［9］。

1．3 NRP-1 的分布

在胚胎发育过程中，NRP-1在动脉上大量表达［10］，NRP-2 主要表达在静脉和淋巴管［11］;通过对NRP-1过表达的小鼠嵌合体和NRP-1缺失的突变小鼠进行分析［12］，NRP-1转基因的小鼠有大量的毛细血管［13］，然而NRP-1敲除的小鼠显示严重的血管和轴突发育缺陷［10］，表明NRP-1对正常胚胎的神经和心血管系统发育是必不可少的［12］。研究发现NRP-1以低表达的形式广泛分布在人体多种正常组织中［14］，而在多种肿瘤中呈高表达如胶质瘤［15］，胰腺癌［16］，胃癌，结肠癌［17］，乳腺癌［18］，非小细胞肺癌［19］等。

2 NRP-1的在肿瘤中的作用及机制

2．1 NRP-1与肿瘤新生血管形成

VEGF又称血管通透性因子(VPF)，被认为是最主要的促血管生长因子。它与肿瘤血管形成增多，肿瘤生长，人类多种肿瘤的不良预后有紧密联系。血管内皮细胞生长因子信号转导涉及三个酪氨酸激酶受体VEGFR-1(Flt-1)，VEGFR-2(KDR/Flk-1)，和VEGFR-3(Flt-4)和两个非酪氨酸激酶受体NRP-1 和 NRP-2［20］。NRP-1 作为 VEGF165(VEGF的一种主要同构体)的共受体表达在内皮细胞上，调节VEGF与VEGFR-2结合，表明NRP-1在调节VEGF诱导的血管生成中发挥重要作用［21］。NRP-1除了与VEGF相互作用，还与其他促血管生成的肝素结合细胞因子相互作用，包括成纤维细胞生长因子家族和肝细胞生长因子(HGF)［22］。NRP-1还能结合并促进血小板源性生长因子-B(PDGF-B)［23］以及转化生长因子β1信号通路［24］，从而有助于激活和招募血管周细胞［25］。遗传学研究提供强有力的证据表明NRP-1为血管形态形成所必需。NRP-1的缺失会导致血管重建和分支缺陷［10］。在一些肿瘤模型如小鼠肝细胞癌［14］、人结肠癌［26］及非小细胞肺癌［27］中，NRP-1的表达已证明能增加致瘤性，这可能是通过促进VEGF介导的血管生成实现的。Wang等［28］发现 NRP-1不仅能增强 VEGF165与VEGFR2的结合，放大 VEGF效应，也可不依赖VEGF促进内皮细胞的信号转导。综上所述，NRP-1可通过依赖于VEGF的方式或独立于VEGF的方式参与肿瘤新生血管的形成。

2．2 NRP-1与肿瘤的生长

NRP-1不仅在内皮细胞上表达，NRP-1也在肿瘤细胞中表达，并发现NRP-1在231乳腺癌和PC3前列腺癌等肿瘤组织中的表达水平要明显高于正常组织［21］。Yaqoob 等［29］提出 NRP-1 可协调肿瘤微环境中肌成纤维细胞和可溶性纤维连接蛋白之间的相互作用，从而促进a5β1整合素依赖的纤维连接蛋白聚集，基质纤维化以及肿瘤生长，抗NRP-1抗体可以抑制肿瘤生长和纤维连接蛋白聚集。Li等［30］用NRP-1SiRNA转染U373胶质瘤细胞系，发现能够显著促进胶质瘤细胞增殖，并诱导细胞周期阻滞在G1期。

Berge等［31］发现在小鼠原发性肝癌模型中，拮抗NRP-1的小干扰RNA(siRNA)可以抑制肿瘤生长。然而，Pan等［1］在SK-MES-1非小细胞肺癌的异种移植实验结果显示，抗VEGF抗体显示出52%肿瘤生长抑制作用，单剂量抗NRP-1B抗体引起37%肿瘤生长抑制作用，抗NRP-1A抗体对肿瘤生长抑制作用无显著影响。当与抗VEGF抗体结合时，抗NRP-1A抗体肿瘤生长抑制作用提高至70%，抗NRP-1B抗体肿瘤生长抑制作用升高到77%(其中抗NRP-1A抑制SEMA3A结合NRP-1，抗NRP-1B抑制VEGF结合NRP-1)。结果显示抗NRP-1抗体对肿瘤生长的抑制作用不大，但与抗VEGF抗体联合使用时，可以显著增加抗VEGF抗体抑制肿瘤生长的作用，这表明NRP-1与抗VEGF抗体联合应用可作为一种抗肿瘤靶向治疗策略。

2．3 NRP-1与肿瘤的迁移及凋亡

肿瘤的浸润，转移是恶性肿瘤重要的生物学特征，与疾病的预后密切相关。临床前研究显示NRP-1的过表达与恶性肿瘤的侵袭潜能、肿瘤分期、临床分级呈正相关。Timoshenko等［32］发现通过siRNA阻断了NRP-1表达后，VEGF-C对乳腺癌 MDA-MB-231和Hs578T细胞株的迁移有部分抑制作用。Li等［30］发现NRP-1 siRNA通过下调Bcl-2家族的表达和阻滞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径，能显著抑制胶质瘤细胞的增殖和凋亡。Banerjee等［33］提出 VEGF165可通过激活 NRP-1-VEGFR1-PI3K轴诱导血管平滑肌细胞的迁移，并证实MCF-7和MDAMB-231乳腺癌细胞也可通过此机制诱导血管平滑肌细胞的迁移，最终刺激肿瘤血管形成，促进新生血管成熟。Ling等［34］在斑马鱼模型中，提出NRP-1特异性调控内皮细胞的抗凋亡途径是通过NRP-1相互作用蛋白(NIP/GIPC)激活PI3K/AKT，随后使 P53通路和 FoxOs失活，以及 P21激活。Wey等［2］发现胰腺癌细胞中过表达的NRP-1可通过ERK和JNK途径来加强MAPK信号通路，并诱导下游抗凋亡基因包括MCL-1的产生，从而提高细胞存活率。由此可知，NRP-1对肿瘤的迁移和凋亡是不可或缺的。Zeng等［35］通过实验证明靶向抗NRP-1b1b2抗体能够抑制MCF7乳腺癌细胞的增殖及其与纤维连接蛋白的粘附。并且抗NRP-1单克隆抗体可以降低a5β1整合素-NRP-1复合物的形成，抑制FAK/p130cas信号通路，最终导致肌动蛋白应力纤维的形成，使细胞粘附受到抑制。

2．4 NRP-1与免疫功能

最近报道NRP-1在人类正常免疫系统中也发挥着重要作用，被认为是T细胞活化的一种新的标志物。在人类，NRP-1仅表达在浆细胞样树突状细胞(pDCs)和从次级淋巴组织中分离出来的调节性T细胞(Tregs)亚群及外周血、淋巴结中小CD4+T细胞群。在淋巴结中，表达有NRP-1的T细胞可延长其与未成熟NRP-1+pDCs的相互作用，进而增强T 细胞的活化［36］。Tordjman等［37］证实 NRP-1 介导活化的DCs细胞和静息T细胞之间的相互作用，这对于启动初次免疫应答是必不可少的。Gorelik等［38］用抗NRP-1抗体孵育DCs或静息T细胞，发现它可以抑制DC细胞诱导的静息T细胞增殖。Milpied等［39］发现人类 FoxP3+Tregs 并不表达NRP-1。然而，在人类次级淋巴器官中可以检测到大量FoxP3-NRP-1+T细胞，当用抗CD3/CD28抗体激活T细胞后，可诱导NRP-1在T细胞上的表达。一些研究发现，肿瘤患者外周血和转移淋巴结中T细胞表面NRP-1表达水平上调，主要发挥免疫抑制作用，因此NRP-1也被看作是某些肿瘤的预后标志物。Chaudhary等［36］提出，在小鼠，NRP-1 选择性表达在胸腺来源的调节性T细胞(Tregs)，可明显提高它们的免疫抑制作用，NRP-1对CD4+T细胞也具有免疫抑制功能。NRP-1也可通过抑制MEK/ERK信号转导，调节针对肿瘤细胞的T细胞活化作用以及细胞毒活性［40］。NRP-1在免疫细胞和肿瘤细胞都呈高表达水平，这可能跟肿瘤免疫耐受的形成有关，免疫耐受形成的机制还待进一步研究。Campos-Mora等［41］发现 NRP-1(+)调节性 T 细胞可以促进皮肤移植物的存活，并能调节效应性CD4(+)细胞的表型特征，因此NRP-1可作为免疫治疗的新靶点。

3 NRP-1对化疗的影响

NRP-1作为VEGF的共受体，在绝大多数肿瘤细胞和内皮细胞中高表达，参与肿瘤的增殖、生存、侵袭，并能提高多种癌细胞的化疗敏感性。Xin等［42］将一个抗NRP-1单克隆抗体 MNRP1685A使用在进展性实体肿瘤患者的I期临床试验中，发现它可以阻滞VEGF通路进而明显降低荷瘤率。并证明当抗NRP-1mAb与抗VEGFmAb如贝伐单抗联合使用时疗效更加显著。Liang等［43］小鼠移植瘤模型实验结果提示抗NRP-1联合抗VEGF治疗能更有效地阻断肿瘤血管生成。Wey等［2］发现当胰腺癌细胞株PG暴露于吉西他滨和5-FU时，过表达的NRP-1可增强凋亡抵抗并提高细胞的存活率。相比之下，用siRNA降低人胰腺癌Panc-1细胞NRP-1表达水平可显著提高其对吉西他滨的化疗敏感性。Yue等［44］通过研究发现，抑制NRP-1的表达可抑制骨肉瘤SaOS-2细胞增殖并提高其对多柔比星化疗敏感性。相反，过表达的NRP-1可促进MG-63细胞增殖并明显增强其对多柔比星的药物抵抗。上述研究表明NRP-1可能直接参与耐药的发生。

4 NRP-1在肿瘤放射治疗中的展望

近年来，肿瘤血管靶向药物已经成为一种有效的抗肿瘤策略。多种抗肿瘤血管生成的药物如VEGF特异性阻断剂贝伐单抗和酪氨酸激酶受体抑制剂索拉非尼，已经批准进入临床使用。这些药物与化疗联用时能显著抑制肿瘤生长，并延长患者生存期。目前许多临床前和临床研究发现，抗肿瘤血管生成疗法取得一定的临床疗效。VanCutseme等［45］研究显示抗血管靶向药物仅有短暂和轻微的疗效，长期使用会出现耐药性，甚至在使用数月后，患者病情复发。因此，探求一种新的分子靶点和途径，以提高抗血管生成疗法的治疗效果是很有必要的，抗 NRP-1是否可以代替抗 VEGF治疗或者NRP-1与抗VEGF治疗联合使用能否显著提高肿瘤治疗效果及其机制还需要进一步研究。

放射治疗也是恶性肿瘤最常见的治疗方法之一，在临床上约有半数以上的肿瘤患者在治疗过程中接受过放射治疗。尽管近年来精确放疗技术取得很大的进步，但精确放疗带来的疗效提高还不能令人满意。这可能是肿瘤细胞自身出现乏氧，对射线敏感性降低，从而产生放疗抵抗。Teicher等［46］最早发现抑制血管的生成可以加强放疗的治疗效果，还可减少达到相同抗肿瘤效应所需的放射治疗的剂量。临床前研究表明抗血管生成治疗可暂时使肿瘤血管正常化，从而有效运输氧气改善肿瘤乏氧，对肿瘤放射治疗有增敏作用。Fang等［47］研究发现，重组人血管内皮抑素(恩度)能使肿瘤血管正常化，表现为血管减少，基底膜和周细胞覆盖率增加。并提出CNE-2和5-8F鼻咽癌裸鼠移植瘤血管正常化窗口期分别在恩度治疗后的5～8天和3～5天，较未处理组或单用恩度组或单用照射组小鼠相比，在恩度治疗后的第5天或第3天给予放射治疗，可显著减小CNE2或5-8F肿瘤体积，表明恩度能提高放疗敏感性。

目前已明确的是抗NRP-1治疗可以明显抑制肿瘤新生血管形成，是一种很有潜力的抗血管靶向药物。那么，抗NRP-1治疗与放疗联合应用是否会出现血管正常化时间窗，是否具有肿瘤放疗增敏作用，能否提高肿瘤治疗效果尚不清楚，以及如何与放射治疗最佳联合应用，都有待今后进一步研究。

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