GDNF和ARTN及其受体与消化系统肿瘤嗜神经侵袭的关系

缪锦峰，吴 仟，曹 磊，曹文波，莫赛军*

（郑州大学基础医学院基础肿瘤学教研室，河南 郑州 450001）

GDNF和ARTN及其受体与消化系统肿瘤嗜神经侵袭的关系

缪锦峰，吴 仟，曹 磊，曹文波，莫赛军*

（郑州大学基础医学院基础肿瘤学教研室，河南 郑州 450001）

肿瘤嗜神经侵袭（PNI）被认为是一种新的恶性肿瘤转移方式，也是某些肿瘤病人术后复发率高和预后差的重要原因之一。研究发现，神经胶质源性神经生长因子（GDNF）和ARTN的表达与某些肿瘤的侵袭呈正相关，能够促进肿瘤组织与其周围神经的相互移行，在肿瘤PNI的发展进程中起着非常重要的作用。本文综述了GDNF和ARTN及其受体在消化系统肿瘤PNI中的表达和作用机制，以期为消化系统肿瘤的临床治疗以及预后判断提供新的研究思路。

肿瘤嗜神经侵袭；神经胶质源性神经生长因子；ARTN；消化系统肿瘤

肿瘤嗜神经侵袭（perineural i nvasion，PNI）被认为是除直接蔓延、淋巴道转移、血道转移、种植性转移以外的第5种转移方式。PNI具有特殊的发生方式，既可以在没有淋巴或者血管的部位进行肿瘤侵袭，也可以侵袭扩散至远离肿瘤原发部位的区域，远远超出了任何局部肿瘤侵袭的程度［1］。因此，PNI是一种恶性度高的肿瘤转移方式，不仅会导致患者发生疼痛，而且与术后复发密切相关。PNI的发生发展机制非常复杂，基质金属蛋白酶类、神经生长因子、神经细胞黏附因子等都在PNI的发展过程中发挥重要作用。其中，神经胶质源性神经生长因子（glialderived n eurotrophic f actor，GDNF）家族的调节作用尤为突出。

GDNF家族受体包括GDNF家族受体A（GDNF family receptors A，GFRAs）和受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，Ret）两类亚基，其中GFRAs至少有4种，即GFRA1～GFRA4。GDNF配体家族目前已知的有4种营养因子：GDNF、Neurturin（NRTN）、Persephin（PSPN）和ARTNemin（ARTN） 。GDNF 和ARTN在肿瘤中表达量升高，在肿瘤PNI过程中发挥重要作用。本文拟对GDNF和ARTN在消化系统肿瘤PNI中的作用及机制进行综述。

1 GDNF及其受体在消化系统PNI中的作用

GDNF有助于周围神经损伤后轴突的再生和存活，其生长信号传导主要依赖于 GFRA1与Ret的特异性结合。二者结合后导致Ret自磷酸化，启动信息在胞内传导［2］。

1.1 胰腺癌中GDNF与其受体的表达对PNI的影响

胰腺癌是最致命的肿瘤之一，其病死率可达99%。研究表明，神经浸润是胰腺癌根治术后肿瘤复发的常见原因之一，因此PNI可作为胰腺癌的独立预后指标［3］。胰腺癌中，Ret在癌细胞中呈强阳性表达，而GDNF在癌组织内的神经丛中强阳性表达；体外实验证实GDNF对于MIA PaCa-2胰腺癌细胞具有化学趋化作用和促增殖作用，且呈剂量依赖关系；裸鼠动物模型实验进一步显示，神经组织GDNF的表达变化与胰腺癌的PNI呈正相关，但与周围淋巴结及血管的侵犯无明显关系［3］。综上所述，GDNF和Ret的高表达与胰腺癌PNI发展关系密切。

目前认为，GDNF诱导胰腺癌细胞发生神经侵袭转移的机制与GDNF/Ret复合体的形成及下游调控信号有关：GDNF引起Ret蛋白二聚化并形成Ret-Shc-Grb2复合体，进一步激活Ras和Raf蛋白，刺激MAPK相关信号途径即Ras-Raf-MEK-ERK途径，导致肿瘤细胞发生侵袭。Sawai等［4］发现胰腺癌细胞中Ret的过度表达可增强GDNF的促细胞侵袭能力，该作用与ERK或PI3K途径有关。另外，张建良等［5］以BDNF为趋化剂，采用MAPK阻断剂PD98059和PI3K阻断剂LY294002处理胰腺癌细胞MIA PaCa-2，发现GDNF增强的胰腺癌细胞MIA PaCa-2的侵袭转移能力被PD98059和LY294002所抑制。因此，认为GDNF的促侵袭转移能力依赖于MAPK和PI3K途径。

1.2 结肠癌中GDNF与其受体的表达对PNI的影响

结肠癌是全球最高发的三大恶性肿瘤之一。尽管目前对于结肠癌的诊治取得了较大进展，但结肠癌患者死亡率及预后并未得到明显改善。PNI也是结肠癌细胞侵袭转移的一个重要途径，GDNF及其受体对其PNI的影响不容忽视。在有PNI现象的结肠癌组织中，GDNF表达增强，且癌组织内神经相关的GFR受体表达亦增强。在肠道中，GDNF与GFRa I结合可激活细胞内信号转导通路，促进肠神经嵴前体细胞的存活和增殖［6］。但GDNF诱导结肠癌细胞迁移的具体分子机制目前仍不清楚。不过有研究显示结肠癌中GDNF增强表达可通过增加VEGF-VEGFR 相互作用的结肠癌细胞的迁移，这主要是由p38 MAPK， PI3K/Akt信号和HIF-1α信号通路共同调节的结果［7］。如结肠癌中血管内皮生长因子（VEGF）及其受体1（VEGFR1）均能响应GDNF 刺激而导致血管生成增加，该调节作用与p38 MAPK和PI3K/Akt 信号途径相关。另外，结肠癌组织 HIF-1α表达阳性率显著高于癌旁组织［8］；采用药物抑制或显性负突变来抑制HIF-1α的表达，会导致GDNF诱导的人结肠癌细胞迁移率下降。

1.3 胆管癌中GDNF与其受体的表达对PNI的影响

近10年来胆管癌在我国的发病率以每年递增5%的速度上升，是消化道肿瘤中发病上升速度最快的肿瘤。胆管癌神经浸润与胆管癌的部位、淋巴结转移无关［9］。在这一神经浸润的过程中，GDNF起着不可替代的作用，GDNF在发生神经浸润的肿瘤细胞中表达增高，而周围神经组织中则稳定表达其受体Ret/ GFRAl［10］；体外实验表明共表达GDNF和RET/GFRαl的肿瘤细胞的迁移能力增强。因此，GDNF及其受体很可能通过p38 MAPK 和PI3K/Akt信号途径在胆管癌浸润神经中发挥重要作用。

2 ARTN及其受体对消化系统肿瘤PNI的调节作用及机制

ARTN属于胶质细胞源性神经营养因子配基家族，是一种分泌性的磷酸化糖蛋白，具有促进细胞趋化、黏附和迁移的作用［11］。ARTN在恶性肿瘤细胞中表达升高，调控肿瘤恶性发展进程［12-13］。GFRα3是ARTN的受体，其表达与GFRα1和GFRα2不同，表达部位有严格限制性，主要见于外周神经系统，在中枢神经系统中未见表达，而GFRα1和GFRα2广泛表达于中枢神经系统和外周器官。ATRN 可优先结合于GFRα3，在一定条件下也可和 GFRα1结 合激活下游通路，发挥其生物学效用。

2.1 食管癌中ARTN与其受体的表达对PNI的影响

食管癌是一种高度恶性的肿瘤，患者主要的死因是肿瘤的复发和远处转移。PNI参与食管癌的复发与转移。在癌旁组织中，ATRN主要在动脉平滑肌细胞中表达，而在食管癌组织中ATRN在癌细胞和癌组织内的神经丛中均有较强表达，这一研究结果证实了ATRN与食管癌细胞的生物学行为有关［14］。因此，ATRN可能成为今后食管癌诊断和治疗的靶点。基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）在肿瘤的形成过程中能够降解基底膜而促进肿瘤的侵袭、转移，还能够促进毛细血管的生成，促进肿瘤的生长和扩散。有研究表明，食管癌中MMP2的表达与ARTN呈正相关［8］。据此推测两者的联合表达可能与食管癌的浸润和转移密切相关。

2.3 胰腺癌中ARTN与其受体的表达对PNI的影响

在胰腺癌中不仅GDNF及其受体的表达对PNI过程有促进作用，而且ARTN及其受体的表达对胰腺癌也有不容忽视的作用，不过GDNF与ARTN及二者受体的作用机制不尽相同。

胰腺癌组织中，ATRN、GFRα3阳性表达率分别为72.09%，67.44%，均显著高于癌旁组织中表达水平，同时其在有神经浸润的胰腺癌组织中阳性表达率明显高于无神经浸润者［15］，这与Okada等［16］的研究结果一致。上述研究结果提示ATRN和GFRα3之间的相互作用可能促进了胰腺癌细胞的侵袭能力，直接导致癌细胞侵袭至胰腺内外神经丛。另外，与食管癌中的调控机制相似的是，ARTN和GFRα3亦可通过增加MMP-2表达和下调 E-cadherin表达而促进胰腺癌细胞运动和侵袭能力，增强其侵袭行为［17］。朱栋良等［18］依此推测癌组织中的高ARTN可能是由于受浸润的肿瘤细胞破坏了神经，导致神经元激活并且产生更多的ARTN来修复损伤的神经。但是大量的ARTN又吸引了更多的肿瘤细胞，使受损的神经部位形成恶性循环。这样在ARTN的参与下，肿瘤细胞与神经组织相互作用，促进了肿瘤细胞PNI。而且，还有研究显示癌细胞持续损伤神经纤维，促进背根神经元产生大量ARTN蛋白，用于修复保持被损伤神经纤维的完整性，ARTN蛋白沿神经轴突逆向输送至胰腺内神经丛，导致胰腺内ARTN蛋白的表达明显高于其mRNA表达水平［19］。目前认为ARTN在胰腺癌神经侵袭中的作用可能包括两个方面：一方面可能通过旁分泌作用刺激间质的神经纤维增生，也可能通过神经导向作用吸引神经纤维向肿瘤增长；另一方面，作用于癌细胞本身使细胞侵袭能力增强沿神经纤维生长扩散［20］。还有相关研究认为胰腺癌细胞高表达ARTN可能参与刺激间质中的神经纤维增生和肥大，这可能是胰腺癌神经侵袭发生的基础［21-22］。

综上所述，ARTN和GFRA3在胰腺癌中的表达及其相互作用能诱导和促进胰腺癌神经浸润转移。

3 展 望

PNI是某些癌症愈后差，易复发的重要原因之一。目前，我国恶性肿瘤的发生率和死亡率逐年上升，其中消化道恶性肿瘤占成人肿瘤发病率的50%以上，如胃癌、肝癌、大肠癌、食管癌、胰腺癌均在男女八大恶性肿瘤之列，而且癌症发病年龄日趋年轻化。研究发现，GDNF和ARTN及其受体的表达与消化系统肿瘤PNI成正相关，在肿瘤PNI中起着不容忽视的作用。因此，GDNF和ARTN及二者的受体可以作为消化系统肿瘤治疗的潜在靶标。以此为研究基础，可通过不同途径抑制GDNF、ARTN及其受体的表达和调控，阻滞肿瘤中PNI过程，减少患者疼痛和肿瘤复发，提高消化系统肿瘤病人的生活质量和生存期。

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2014-06-09；

2014-09-27

国家自然科学青年基金（81101686）；河南省教育厅重点项目（12A 310008）

作者信息：缪锦峰，E-mail：88968732@qq.com。*通信作者： 莫赛军，E-mail:sjmo@zzu.edu.com