神经生长因子及其受体作为乳腺恶性肿瘤分子标记物的可行性

刘宇，王君，邹黎黎，2

(1.三峡大学人民医院 三峡大学神经再生研究所，湖北宜昌 443002；2.三峡大学细胞治疗所肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002；3.湖北省公安县人民医院，湖北 荆州 434300)

·综 述·

神经生长因子及其受体作为乳腺恶性肿瘤分子标记物的可行性

刘宇1，2，3，王君1，邹黎黎1，2

(1.三峡大学人民医院 三峡大学神经再生研究所，湖北宜昌 443002；2.三峡大学细胞治疗所肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002；3.湖北省公安县人民医院，湖北 荆州 434300)

神经生长因子(NGF)为最早发现的神经营养素家族成员，是一种多肽生长因子，主要作用在于促进神经元生长、存活和分化。近年来研究发现，NGF还影响着恶性肿瘤的发生发展。NGF可与低亲和力膜受体p75NTR和高亲和力酪氨酸蛋白激酶受体TrKA结合，除具有神经营养作用外，在恶性肿瘤的发生、发展中也发挥重要作用，包括肿瘤的增殖、凋亡、转移、血管、神经新生等。NGF及其受体在乳腺癌中的作用逐渐被关注，对区分易复发或转移乳腺癌，帮助判断预后情况有重要作用，可为恶性肿瘤的诊断、治疗提供新的切入点及靶标。本文就NGF及其受体作为乳腺恶性肿瘤分子标记物的可行性进行综述。

乳腺恶性肿瘤；神经生长因子；神经生长因子受体；分子标记物

乳腺癌是临床常见的女性恶性肿瘤，发病率在全球范围呈逐年上升趋势[1]。2015年我国女性乳腺癌总发病率为268.6/1 000，总死亡率为69.5/1 000，严重威胁女性身心健康，已成为我国一大公共卫生问题[2]。患者确诊为乳腺癌后，虽可通过手术进行治疗，但部分患者在手术后微小亚临床转移癌灶仍未被完全清除，则会引发癌灶的转移，影响机体其他重要器官，如骨转移、脑转移、肺转移等，导致不可逆的恶性结果。因此，需要找寻一种有效的指标来区分易复发或转移的乳腺癌病例，以帮助判断其预后情况，进而选取最佳的治疗方案。目前，对乳腺癌恶性程度的主要诊断手段是影像及手术病检，并配合血清中的肿瘤标志物作为参考指标。迄今为止用于临床辅助的这些生物标记物特异性仍然偏低，急切需要进一步找寻高效特异的指标。神经生长因子(nerve growth factor，NGF)是一种多肽生长因子，在神经元的生长、发育、分化、再生和轴突形成过程中发挥着重要作用。近年来研究发现，其除了具有神经营养作用外，也在肿瘤的发生、发展中起到重要作用[3-4]。NGF与神经生长因子受体(nerve growth factor receptor，NGFR)结合后引发的瀑布式连锁反应是各肿瘤发生、转移、浸润的分子生物学基础，其与乳腺癌的关系也逐渐受到各学者的关注。NGF及NGFR对区分易复发或转移性乳腺癌，帮助判断预后情况有重要作用，可为恶性肿瘤的诊断、治疗提供新的切入点及靶标。本文即对NGF及NGFR作为乳腺癌分子标记物的可行性进行综述。

1 NGF/NGFR的结构与功能

1.1 NGF的结构及分布特点 神经生长因子属于神经营养素因子家族，是一种多聚体，共包含3种亚基，分别是α、β和γ(α2βγ2)，其中，β亚基具有神经生长因子所有的生物学活性。NGF以前体形式(proNGF)由人体内多种细胞(神经细胞、免疫细胞、成纤维细胞等)合成，然后裂解成有生理活性的成熟的NGF分子发挥作用[5]，成熟的NGF大小约26 kDa。NGF主要分布在神经系统中，分布范围包括大脑皮层、中隔、海马区，甚至在外周，如颌下腺、心脏、输精管等亦有少量分布。

1.2 NGFR的结构特点及分布 NGF的膜受体共有两种，分别是低亲和力受体p75NTR和高亲和力酪氨酸蛋白激酶受体TrkA(tyrosine kinase A)，分子量分别为75 kDa和140 kDa。p75NTR属于肿瘤坏死因子受体超家族(tumor necrosis factor receptor，TNFR)，为NGF的辅助性受体，是一个单链跨膜糖蛋白，包括半胱氨酸的膜外区、一次性跨膜区和胞内区三个区域，不含有细胞内信号传导结构，它与NGF的亲和力较低，结合后可迅速解离，又称快受体或者Ⅱ型受体。p75NTR分布于多种正常组织、胚胎组织及其来源的良恶性肿瘤组织。TrkA属于酪氨酸蛋白激酶家族，是具有酪氨酸激酶活性的Ⅰ型跨膜蛋白,由辨别并结合NGF的细胞外部、跨膜部、酪氨酸激酶的胞质部这三部分组成。TrkA主要分布在神经系统NGF的效应细胞，如交感神经元、外周感觉神经元及基底前脑等中枢胆碱能神经元。近年来研究发现，其在某些非神经系统中亦有少量分布。TrkA是NGF的功能性受体，与NGF具有较高的亲和力，但与NGF结合后，其解离速度缓慢，又称慢受体或Ⅰ型受体。p75NTR与TrkA作为神经生长因子受体，两者可相互作用，具有协同作用[6]。TrkA一般介导“正性”信号，主要起到促进神经元生长、存活和分化的作用，p75NTR则可进一步促进TrkA与神经生长因子的结合力。

1.3 NGF/NGFR的作用 在神经系统中，NGF是具有神经元营养及促进神经轴突生长双重生物学功能的神经细胞生长调节因子，对神经元的发育、分化、生长、再生及功能特性的表达均具有重要的调控作用[7]。NGF在神经系统主要是通过与TrkA结合来发挥作用的，主要作用机制在于激活促分裂原活化蛋白激酶级联效应，主要效应细胞包括神经元细胞、非神经元细胞、神经嵴来源的组织细胞。

NGF除在神经系统中起到重要作用外，还具有其他生物学活性。如余建杰等[8]研究发现，NGF具有抗炎、促炎的双重作用，可中断肠神经系统损伤进程，纠正免疫异常，可为溃疡性结肠炎的治疗提供新的思路。其次，NGF及其受体与恶性肿瘤的发生关系密切，NGF/NGFR的异常表达参与了恶性肿瘤的发生、发展过程[4]。如神经母细胞瘤[9]，乳腺癌[10]、胃癌、食管癌、喉癌[11]、胰腺癌[12]、肝癌、卵巢癌[13]、前列腺癌、肺癌[14]等。如Diao等[12]研究发现NGF介导TrKA能促进胰腺癌细胞的增殖和侵袭。因此，NGF在神经及非神经系统肿瘤中的作用将越来越备受关注。

2 NGF/NGFR在乳腺癌中的作用

2.1 NGF在乳腺癌中的作用 乳腺癌是发生在乳腺上皮组织的恶性肿瘤，在正常的乳腺组织中，上皮细胞只能表达NGFR，无法分泌NGF。近年来大量研究发现，多种乳腺癌细胞株(MDA-MB231、T-47D、MCF-7、BT-20)可分泌NGF，在乳腺癌组织中亦可检测到NGF的高表达。NGF在乳腺癌细胞上结合的受体与其在神经细胞上的受体高度一致，可通过刺激特异性受体TrKA及p75NTR介导肿瘤细胞的存活及增殖[15]。Descamps等运用RT-PCR技术对363例乳腺癌组织中NGFR的表达情况进行检测后发现，TrKA与p75NTR这两种受体在乳腺癌组织中均高表达，且TrKA及p75NTR呈正相关，与乳腺癌的肿瘤类型、分级及预后相关[16]。章菊等[17]以118例乳腺疾病患者病灶组织为对象研究后发现，NGF在乳腺癌患者中阳性表达率高于良性肿瘤，但在乳腺原位癌和浸润癌中NGF的表达无明显差异。NGF不仅具有直接促进肿瘤血管形成的作用，还可调节血管内皮生长因子间接地促进肿瘤血管形成。Romon等[18]研究发现NGF刺激接种乳腺癌细胞的免疫缺陷的小鼠可促进其乳腺癌组织中的血管生成。Tomellini等[19]研究发现NGF及其前体proNGF除了促进乳腺癌细胞的增殖和侵袭外，还可调节乳腺癌干细胞自我更新和分化。因此，NGF可能是治疗浸润性乳腺癌的切入点的分子标记物。

2.2 NGF与乳腺癌神经新生 乳腺癌神经新生属于肿瘤相关神经新生(cancer-related neurogenesis)范畴，自从2008年Ayala等[20]首次描述了人前列腺癌中的神经新生现象及其与肿瘤之间的关系，并首次提出了肿瘤相关神经新生的概念以来，这一生物学现象引起越来越多的关注。Huang等[21]从病理学角度观察到了乳腺癌中新生神经的存在，且证实了神经元标志物PGP9.5的阳性率与肿瘤的恶化程度呈正相关。神经新生是一个多因子参与的复杂的过程，其中，神经轴突生长是其中一个重要环节[22]，新生的神经轴突需要神经营养因子促进其生长，再由神经轴突导向因子指导其向特定区域延伸[23]。而NGF具有神经元营养及促进神经轴突生长双重生物学功能。已有研究发现，肿瘤细胞不仅可通过自分泌NGF作用于自身，还可通过旁分泌NGF发挥神经生物学活性。Dolle L等[24]收集乳腺癌细胞的培养上清与鸡胚交感神经节共培养发现，乳腺癌细胞分泌的NGF能高效诱导胚胎神经前体细胞的分化。虽然前人研究已经证实NGF可促进乳腺癌的发生及进展，但NGF是否参与了乳腺恶性肿瘤中的神经新生过程及机制还需进一步研究。

2.3 p75NTR在乳腺癌中的作用 p75NTR是一种跨膜蛋白受体，在恶性肿瘤的作用中起到双重调节的作用，不仅可促进癌症细胞的生长、增殖、转移，也可抑制肿瘤因子，诱导细胞的凋亡[25]。p75NTR主要通过JUK (Jun K-terminal kinase)和NF-κB这两条途径介导信号传递，一方面是通过激活核因子NF-κB延长细胞的生存周期，另一面通过JNK基因激活程序性细胞死亡。邓晓芳等[26]利用免疫组织化学法检测186例乳腺癌组织发现p75NTR的表达与患者的肿瘤大小、是否绝经无关，而与淋巴结转移数、病理分型、肿瘤恶性程度等有关。p75NTR可能在乳腺癌细胞的凋亡中产生重要作用，但由于p75NTR在乳腺癌细胞中的蛋白表达有限，且大部分乳腺恶性上皮病变通常查不到肌上皮细胞，因此，p75NTR在乳腺癌细胞的凋亡中产生的作用可能发生在转录水平，基于以上理论基础，章菊等[17]以118例乳腺癌患者为观察对象，结果显示，p75NTR在乳腺癌患者中阳性表达率低于良性肿瘤，说明p75NTR可作为乳腺癌恶性程度的分子标志物。p75NTR在乳腺癌中的作用包括抑制细胞凋亡、介导细胞自我更新、促进肿瘤增殖等，从而起到影响肿瘤发生、发展、转移、预后的作用[27]。因此，p75NTR是一个理想的可作为衡量乳腺癌恶性程度的分子标志物。

2.4 TrKA在乳腺癌中的作用 TrKA是一种跨膜糖蛋白受体，具有酪氨酸激酶活性。TrKA与NGF结合后，可通过自我催化酪氨酸残基磷酸化，并通过激活各种蛋白和酶来起到诱导细胞增殖、分化的作用，发挥生物学效应[28]。Davidson等[10]通过检测TrkA在乳腺癌患者的原位癌、转移癌和胸腔积液中的表达情况，发现活化的TrkA是乳腺癌从原位癌进展到伴有胸腔积液的一个标志。在乳腺癌患者中，TrKA的表达率明显高于良性乳腺肿瘤或正常组织。其作用机制在于TrKA与NGF结合后可引发瀑布式级联反应，从而促进乳腺癌细胞增殖。TrKA的表达还与乳腺癌患者的预后相关[29]，研究显示，当患者体内不表达TrKA时，其预后相对较差，肿瘤细胞趋于不分化，且多半伴有转移，当患者体内高表达TrKA时，则提示预后相对良好，在患者病情不重的情况下，肿瘤细胞多不分化及转移。因此，TrKA是一个理想的可指示乳腺癌预后情况的标识物。

3 总结

乳腺癌是一类高度异质性的肿瘤疾病，其病理改变、免疫表型等均存在明显的个体差异。NGF在乳腺癌中的神经生物学作用与p75NTR和TrkA的表达有关，两者可通过自身信号转导途径来促进细胞存活或者诱导细胞凋亡，还可调控细胞存活和凋亡。因此，NGF/NGFR可能是一组较为理想的指示乳腺癌恶性程度及预后情况的标记分子，指导临床最佳治疗方案的制定。此外，鉴于NGF及NGFR在乳腺癌中的重要生理病理学意义，可通过干预NGF及其受体的表达或通过阻碍其相应的信号通路来控制肿瘤细胞的生长及其他一些生物学行为，为临床上乳腺癌的诊断和治疗提供新标靶。

[1]Torre LA,Bray F,Siegel RL,et al.Global cancer statistics,2012[J]. CACancer J Clin,2015,65(2):87-108.

[2]Chen W,Zheng R,Baade PD,et al.Cancer statistics in China,2015 [J].CACancer J Clin,2016,66(2):115-132.

[3]黎培员,柯小丽,朱倩,等.神经生长因子在原发性肝癌中的表达及其临床意义[J].中华肝脏病杂志,2013,21(2):121-124.

[4]Demir IE,Tieftrunk E,Schorn S,et al.Nerve growth factor&TrkA as novel therapeutic targets in cancer[J].Biochim Biophys Acta, 2016,1866(1):37-50.

[5]Manni L,Rocco ML,Bianchi P,et al.Nerve growth factor:basic studies and possible therapeutic applications[J].Growth Factors, 2013,31(4):115-122.

[6]Reichardt LF.Neurotrophin-regulated signalling pathways[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci,2006,361(1473):1545-1564.

[7]De Nadai T,Marchetti L,Di RC,et al.Precursor and mature NGF live tracking:one versus many at a time in the axons[J].Sci Rep, 2016,6:20272.

[8]余建杰,张德奎.神经生长因子及其受体在溃疡性结肠炎中的作用研究进展[J].中国全科医学,2012,15(33):3809-3812.

[9]Brodeur GM,Minturn JE,Ho R,et al.Trk receptor expression and inhibition in neuroblastomas[J].Clin Cancer Res,2009,15(10): 3244-3250.

[10]Davidson B,Reich R,Lazarovici P,et al.Altered expression and activation of the nerve growth factor receptors TrkA and p75 provide the first evidence of tumor progression to effusion in breast carcinoma [J].Breast Cancer Res Treat,2004,83(2):119-128.

[11]Li X,Shen Y,Di B,et al.Biological and clinical significance of p75NTR expression in laryngeal squamous epithelia and laryngocarcinoma[J].Acta Otolaryngol,2012,132(3):314-324.

[12]刁冬梅,宋永春,侯妮,等.神经生长因子对不同胰腺癌细胞的刺激作用及其与细胞Trk-A表达的关系[J].南方医科大学学报,2012, 32(3):296-300.

[13]Vera C,Tapia V,Vega M,et al.Role of nerve growth factor and its TRKA receptor in normal ovarian and epithelial ovarian cancer angiogenesis[J].J Ovarian Res,2014,7:82.

[14]Lu QL,Liu J,Zhu XL,et al.Expression of nerve growth factor and hypoxia inducible factor-1α and its correlation with angiogenesis in non-small cell lung cancer[J].J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci,2014,34(3):359-362.

[15]Bradshaw RA,Pundavela J,Biarc J,et al.NGF and ProNGF:Regulation of neuronal and neoplastic responses through receptor signaling [J].Adv Biol Regul,2015,58:16-27.

[16]Descamps S,Lebourhis X,Delehedde M,et al.Nerve growth factor is mitogenic for cancerous but not normal human breast epithelial cells[J].J Biol Chem,1998,273(27):16659-16662.

[17]章菊,叶书来,张昌龙,等.神经生长因子及其受体p75在乳腺癌中的表达[J].蚌埠医学院学报,2014,(12):1604-1606.

[18]Romon R,Adriaenssens E,Lagadec C,et al.Nerve growth factor promotes breast cancer angiogenesis by activating multiple pathways [J].Mol Cancer,2010,9:157.

[19]Tomellini E,Touil Y,Lagadec C,et al.Nerve growth factor and proNGF simultaneously promote symmetric self-renewal,quiescence,and epithelial to mesenchymal transition to enlarge the breast cancer stem cell compartment[J].Stem Cells,2015,33(2):342-353.

[20]Ayala GE,Dai H,Powell M,et al.Cancer-related axonogenesis and neurogenesis in prostate cancer[J].Clin Cancer Res,2008,14(23): 7593-7603.

[21]Huang D,Su S,Cui X,et al.Nerve fibers in breast cancer tissues indicate aggressive tumor progression[J].Medicine(Baltimore),2014, 93(27):e172.

[22]Chowdary PD,Che DL,Cui B.Neurotrophin signaling via long-distance axonal transport[J].Annu Rev Phys Chem,2012,63:571-594.

[23]Mancino M,Ametller E,Gascón P,et al.The neuronal influence on tumor progression[J].Biochim BiophysActa,2011,1816(2):105-118.

[24]Dollé L,Adriaenssens E,El YI,et al.Nerve growth factor receptors and signaling in breast cancer[J].Curr Cancer Drug Targets,2004,4 (6):463-470.

[25]Skeldal S,Sykes AM,Glerup S,et al.Mapping of the interaction site between sortilin and the p75 neurotrophin receptor reveals a regulatory role for the sortilin intracellular domain in p75 neurotrophin receptor shedding and apoptosis[J].J Biol Chem,2012,287(52): 43798-43809.

[26]邓晓芳,徐萌,徐岗,等.p75NTR在乳腺癌中的表达及其临床意义[J].实用医学杂志,2015,31(10):1594-1596.

[27]Verbeke S,Tomellini E,Dhamani F,et al.Extracellular cleavage of the p75 neurotrophin receptor is implicated in its pro-survival effect in breast cancer cells[J].FEBS Lett,2013,587(16):2591-2596.

[28]Hondermarck H.Neurotrophins and their receptors in breast cancer [J].Cytokine Growth Factor Rev,2012,23(6):357-365.

[29]Demont Y,Corbet C,Page A,et al.Pro-nerve growth factor induces autocrine stimulation of breast cancer cell invasion through tropomyosin-related kinase A(TrkA)and sortilin protein[J].J Biol Chem, 2012,287(3):1923-1931.

Feasibility analysis of nerve growth factor and its receptor as molecular markers of breast malignant tumor.

LIU Yu1,2,3,WANG Jun1,ZOU Li-li1,2.1.People's Hospital of China Three Gorges University,Institute of Nerve Regeneration of China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA;2.Hubei Provincial Key Laboratory of Tumor Microenvironment and Immune Therapy of Cell Therapy,China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA;3. Gong’an County People's Hospital,Jingzhou 434300,Hubei,CHINA

Nerve growth factor(NGF),as the first found member of neurotrophin family,was a kind of polypeptide growth factor,which can promote neuronal growth,survival and differentiation.Recent studies have found that NGF also influences the development of malignant tumors.There are two NGF receptors:the low-affinity NGF receptor (p75NTR)and the high-affinity receptor,tyrosine kinase A(TrkA).In addition to nerve nutrition,NGF also plays an important role in the occurrence and development of tumors,including proliferation,apoptosis,invasion,metastasis,angiogenesis and neurogenesis in breast cancer.The roles of NGF and its receptors in breast cancer has been paid much more attention in recent years,due to their ability of distinguishing recurrent or metastatic breast cancer,evaluating prognosis, and serving as a new targets for diagnosis and treatment.In this paper,the feasibility of NGF and its receptors as molecular markers of breast malignant tumor were reviewed.

Breast malignant tumor;Nerve growth factor(NGF);Nerve growth factor receptor;Molecular markers

R737.9

A

1003—6350（2017）03—0443—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.03.033

2016-07-03)

国家自然科学基金（编号：81550028）

邹黎黎。E-mail:zoulili@ctgu.edu.cn；王君。E-mail:wangj33@mail2.sysu.edu