NgBR在肿瘤中潜在机制的研究进展

杨 阳 林 劼 柯亭羽

神经轴突生长抑制因子-B受体(neurite outgrowth inhibitor B receptor，NgBR)是一类具有单一跨膜结构域的Ⅰ型受体，被鉴定为神经轴突生长抑制因子-B(neurite outgrowth inhibitor B，Nogo-B)氨基末端特异性的受体，可以和Nogo-B特异性结合从而产生生物学效应。近年来研究发现,NgBR在许多人类疾病中起着重要作用，尤其是在各种肿瘤的发生、发展中发挥着重要作用。目前还没有对NgBR在肿瘤中潜在机制研究领域的最新研究成果进行系统评价，本综述评估和讨论了先前关于NgBR在肿瘤相关机制研究中取得的新进展，这些结果表明NgBR很可能成为肿瘤治疗的潜在靶点。

一、有关NgBR的概述

美国生物技术信息中心数据库显示编码人类NgBR的基因Nus1(脱氢二氢二磷酸合酶亚基)可能位于6q22.1，其主要在肺、乳腺、平滑肌和血管中表达，并广泛分布于肝脏。NgBR在质膜上具有多种功能和作用，NgBR主要和Nogo-B特异性结合并发挥生物学效应，NgBR也可以和血管内皮生长因子相互作用或独立发挥多种作用[1]。NgBR是网状蛋白质家族(reticulon protein family，RTN)的关键成员，RTN参与人体内多种生理过程，包括参与抑制神经突生长和轴突再生、促进内皮细胞迁移、抑制血管壁平滑肌细胞迁移、促进上皮-间质转化以及促进或抑制细胞凋亡等过程[2，3]。已经鉴定出哺乳动物RTN1、RTN2、RTN3和RTN4c蛋白的网状异构体，它们形成了网状超家族的最大分支。

近年来关于NgBR结构的研究显示全长的NgBR具有高含量的螺旋结构，其结构在胞外域和胞质域中包含38%的α-螺旋、15%的β-折叠和47%的无规卷曲，NgBR的胞外域没有二级和三级结构，虽然NgBR胞质结构域具有部分二级结构，但没有紧密的三级结构堆积，只有利用短基元组装两个结合伴侣即异戊二烯基脂质和(或)烯丙基化的蛋白质维持NgBR结构[4]。NgBR在N端包含一个假定的残基信号序列、一个胞外结构域、一个单跨膜结构域和一个胞质结构域，分别由残基1～46、47～119、120～139和140～293组成[5]。Grabińska等[6]在NgBR的C末端鉴定出了一个关键的RXG序列，该序列十分保守并且对酶活性至关重要， RXG基序的强保守性表明NgBR对于聚戊二烯二磷酸的合成和细胞功能起着关键作用。

二、NgBR在肿瘤中的潜在机制

NgBR失调是肿瘤生物学公认的肿瘤发生、发展的一个方面，肿瘤治疗的许多治疗策略都依赖于通过改变肿瘤细胞代谢方式来靶向干预。迄今为止，NgBR在肿瘤中的病理生理学仍然难以完全弄明白，并且研究主要集中在NgBR在恶性肿瘤类型中的潜在机制[1]。

1.NgBR在乳腺癌及其耐药中的潜在机制：Wang等[7]研究了乳腺癌的发病机制，结果表明NgBR的表达对雌二醇刺激的浸润性导管癌细胞生长和生存素表达至关重要，生存素是一种众所周知的凋亡抑制剂。该实验数据表明在雌激素受体阳性乳腺癌中，NgBR的表达通过诱导生存素促进肿瘤细胞增殖，这一过程对肿瘤细胞增殖可能是必不可少的。此外该研究还表明NgBR的上调与雌激素受体(+)/人表皮生长因子受体2(-)乳腺癌有关。蛋白激酶B(protein kinase B ，PKB，又名Akt)是一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶，在多种细胞过程(例如葡萄糖代谢、细胞凋亡、细胞增殖、转录和细胞迁移)中起关键作用，抑制NgBR能够减弱乳腺癌细胞中Akt信号通路的激活，并随后减少细胞生长、迁移、存活和增殖[2]。

ras是一种众所周知的致癌基因，可通过激活下游激酶引起肿瘤发生和耐药性,ras基因家族与人类肿瘤相关的特征性基因有3种，分别是H-ras、K-ras和N-ras。最近的一项乳腺癌发病机制研究表明，在乳腺癌中NgBR优先结合法尼基化的H-ras，由疏水残基组成的NgBR羧基末端对于与法尼基化的ras整合形成稳定的复合物至关重要，并且其可介导H-ras信号转导[8,9]。通过细胞表面生物素化测定，Zhao等[8]研究发现，NgBR对于ras在肿瘤细胞膜中的积累至关重要并且其在ras介导的肿瘤生长的致癌功能中起关键作用，NgBR的上调增加了膜相关的K-ras基因和H-ras基因的数量，但没有改变它们的总水平，也就是说NgBR仅介导ras在质膜上的积累，而不能提高ras的水平。此外，NgBR可能影响表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)介导的K-ras和H-ras的激活，因为K-ras和H-ras必须易位至细胞膜才能被激活，而K-ras和H-ras的上调被认为是介导下游激酶在整个细胞中的作用。这些结果足以表明在乳腺癌中NgBR的过表达能够增强EGF介导的ras及其下游激酶的激活。该研究还得出NgBR的过表达增强了人乳腺癌细胞MDA-MB-231中Akt的磷酸化[9]。Pula等[10]研究揭示了浸润性导管癌中NgBR的蛋白质和mRNA表达水平显著增加，并得出浸润性导管癌中NgBR的低表达能够下调哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR))、PI3K(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt信号通路，从而减少癌细胞的增殖、迁移、黏附、存活和侵袭性。这些研究结果清楚地表明,NgBR可能介导PI3K/Akt/mTOR信号通路，从而在浸润性导管癌的发病机制中起主要作用。除此之外，还有研究发现NgBR增强了雌激素受体阳性乳腺癌细胞对它莫西芬和紫杉醇的耐药性，其作用机制复杂且新颖[9,11]。

研究发现，耐他莫昔芬乳腺癌细胞中NgBR表达增加,为了研究增加的NgBR表达对他莫昔芬耐药性的机制，研究者用特异性NgBR siRNA(siNgBR)敲低了NgBR的表达，结果表明NgBR敲低增加了乳腺癌细胞对他莫昔芬的敏感度，研究还通过比较NgBR敲低前后耐他莫昔芬雌激素受体阳性乳腺癌细胞中p53和生存素表达的变化，发现NgBR的缺失增加了抑癌基因p53的表达，但在蛋白水平上降低了凋亡抑制剂生存素的数量[11]。雌激素受体丝氨酸118残基的磷酸化与他莫昔芬耐药有关，为了了解NgBR在EGF刺激的雌激素受体丝氨酸118磷酸化中的作用，研究者用 EGF处理了MCF-7-TamR乳腺癌细胞后得出EGF处理增加了MCF-7-TamR乳腺癌细胞中AKT、细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)和MDM2癌基因的磷酸化[11]。

通过研究分析还发现NgBR敲低减弱了EGF刺激的AKT、ERK和MDM2的磷酸化，但是NgBR基因敲低并不影响AKT、ERK和MDM2的总蛋白水平和EGF受体的磷酸化，同样NgBR敲低也减弱了MCF-7-TamR细胞中EGF刺激的ras激活，NgBR介导的ras活化可能有助于EGF刺激的雌激素受体磷酸化。总之，他莫昔芬耐药性乳腺癌细胞中NgBR的表达增加通过增加AKT/ERK和MDM2的磷酸化来促进EGF信号转导，从而减弱p53的表达并增加生存素的表达，这可能是导致他莫昔芬获得性耐药的机制。耐紫杉醇乳腺癌细胞中NgBR表达也增加，NgBR表达增加导致紫杉醇耐药的机制是和他莫昔芬耐药相同的[9]。这些都说明NgBR是一个潜在的治疗靶点，可以恢复耐他莫昔芬和耐紫杉醇乳腺癌细胞对传统内分泌治疗的敏感度。

2.NgBR在肝细胞癌中的潜在机制：NgBR蛋白在肝癌组织中被发现过表达，而在相匹配的正常相邻肝组织中没有这种NgBR过表达的现象。MDM2癌基因编码核定位的E3泛素连接酶(p53的真正泛素连接酶)，它在p53的稳定性中起着重要作用并且可导致p53的转录改变，p53作为一种肿瘤抑制基因，可抑制人癌细胞的转化[12，13]。PI3K/Akt通路是刺激生长因子的核心胞内信号通路之一，在多种细胞生理病理过程中起关键作用。由NgBR激活引起的PI3K/Akt/MDM2途径逐渐有序变化被认为是肝细胞肝癌发病机制中的重要机制，研究人员观察到，NgBR水平的升高会增强Akt的磷酸化，磷酸化的Akt随后会上调磷酸化MDM2的表达，而磷酸化的MDM2又会介导p53泛素化。这些数据清楚地表明，肝细胞肝癌患者中高水平的NgBR与磷酸化的Akt结合并将MDM2募集到细胞核，这是激活肝细胞肝癌细胞中PI3K/Akt/MDM2信号转导和肿瘤发生的必要步骤[14]。此外，为了研究NgBR敲低是否影响肝癌细胞的生长，研究者使用了siNgBR沉默NgBR的表达，结果表明，NgBR敲低显著降低了HepG2和SMMC-7721肝癌细胞的活力，进而表明NgBR敲低降低了人肝癌细胞的体外生存能力。

为了确定NgBR敲低是否通过Akt信号通路抑制人类肝癌细胞的生长，研究者使用蛋白质印迹分析来检测HepG2和SMMC-7721细胞中Akt的磷酸化水平，结果表明HepG2和SMMC-7721细胞的NgBR敲低显著降低了Akt水平的磷酸化，而总Akt保持不变[14]。此外，研究还发现通过共转染的pIRES-NgBR质粒以及HepG2和SMMC-7721中的siNgBR使NgBR过表达可以挽救NgBR敲低的HepG2和SMMC-7721细胞中Akt磷酸化的受损，同时，CCK-8分析显示NgBR过表达可以挽救NgBR敲低HepG2和SMMC-7721细胞中观察到的细胞生长抑制有研究。这表明了人类肝癌细胞中NgBR的过度表达可以挽救肝癌细胞Akt水平的磷酸化受损，充分说明NgBR触发了Akt磷酸化水平的改变，这与人类肝癌细胞中细胞活力的改变是一致的[15]。

3.NgBR在肺癌中的潜在机制：Wu等[16]进行的肺癌发病机制研究表明，NgBR在非小细胞肺癌细胞的细胞膜和细胞质中均存在，在支气管上皮细胞和基质细胞中也检测到NgBR表达，但在邻近的肺组织和肺泡上皮细胞中几乎未观察到NgBR表达。上皮细胞-间充质细胞转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是肿瘤转移的驱动因子，参与肿瘤细胞的侵袭和迁移并在肺癌的转移和侵袭中起着重要作用，Twist1和Snail1是进化上保守的转录抑制因子并在EMT调控中起重要作用。研究者探讨了NgBR在转录水平上调节基因表达的作用，主要分析了转录因子Twist1和Snail1的表达情况，结果提示NgBR通过诱导Snail1表达而非Twist1表达来增强肺癌中EMT。

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/ERK是真核细胞中广泛存在的一条复杂的高度保守的细胞信号转导通路,在肿瘤的发生、发展及恶性转化过程中非常重要，MEK称之为MAPK/ERK激酶，Raf是(40～75)kDa的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶，ras/Raf/MEK/ERK是MAPK/ERK通路中的一条经典通路,通过诱导恶性肿瘤异常增殖、侵袭生长和远处转移参与肿瘤发展，许多细胞因子的异常表达可能会过度激活该信号通路的失调，包括NgBR、EGF样配体的突变激活以及Ras的突变和过表达[8,17,18]。Snail1的表达受PI3K/Akt和MEK/ERK信号通路激活的驱动，因此研究者评估了NgBR过表达的A549和H1299非小细胞肺癌细胞中这些信号通路的活性，研究发现NgBR过表达增加了ERK1/2磷酸化的水平，但并未增加Akt磷酸化的程度；相反，NgBR敲低可降低A549和H1299细胞的ERK1/2磷酸化水平。类似在过表达NgBR或NgBR基因敲除的A549和H1299细胞中获得了相应一致的MEK1/2磷酸化水平的结果。这些结果表明，NgBR诱导的Snail1表达是由MEK/ ERK信号通路介导的。研究还发现NgBR与ras强烈的相互作用，促进非小细胞肺癌细胞中的EMT，NgBR过表达诱导了非小细胞肺癌细胞的质膜定位和ras的激活，进而激活了下游ERK1/2途径，从而促进Snail1表达并降低E-钙黏着蛋白表达，进一步表明ras活性的改变与癌症的发生和进展相关[16]。

4.其他潜在机制：血管生成对恶性实体肿瘤的生长、转移乃至预后都有着极其重要的意义，恶性实体肿瘤中新生血管的定量检测被认为是一种重要且独立的预后标志意义。最近Sherbet[19]对癌细胞侵袭的研究再一次证明，血管生成在癌细胞的增殖和运动中起关键作用，在致癌过程的早期阶段，增殖的癌细胞介导促血管生成微环境从而增加供应的营养素、能量和氧气。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是癌细胞产生和分泌的主要血管生成因子，在人类癌症中上调的VEGF/VEGF受体促血管生成途径是最广泛研究的途径，由VEGF受体介导的内皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)在癌发生中具有显著的功能，包括抑制DNA修复系统和抑制细胞凋亡[20]。此外，Ricciuti等[21]最近的一项研究表明，血管生成促进了癌症的进程并且是VEGF、eNOS、Akt和ERK诱导侵袭和转移的原因。而有研究指出NgBR与Nogo-B相互作用影响血管生成，NgBR主要是通过促进eNOS和Akt磷酸化来减弱血管生成中的缺陷，促进血管形成以改善血管生成障碍[22]。Rana等[23]的研究也指出NgBR是脑血管发育所必需的且对于脉管系统的发育来说NgBR是必不可少的，Nogo-B和VEGF可能与NgBR相互作用，导致Akt磷酸化以增强血管生成。miR-26a是一类小的非编码RNA，miR-26a可能直接与NgBR相互作用以抑制VEGF/NgBR途径并减弱eNOS的磷酸化，这能够显著减少血管形成、血管生成和细胞迁移和增殖[24]。这些结果暗示NgBR是血管生成和维持迁移所必需的，靶向NgBR治疗是一种影响肿瘤驱动血管生成的诱人策略，特别是考虑到NgBR可以介导包括内皮细胞迁移、增殖和血管形成在内的过程。因此，NgBR参与的血管生成轴可能是从新血管生成向癌变的潜在治疗靶点。

三、展 望

综上所述，NgBR作为Nogo-B氨基末端特异性的受体在肿瘤的发生、发展中起着重要的作用，NgBR除了在本文相关肿瘤的发生、发展中发挥作用外，在其他癌症中的表达和作用机制有待于更多的研究来补充。NgBR在肿瘤相关机制研究中虽然取得了一定的新进展但仍不够全面，其在相关癌症中涉及的作用机制十分复杂，需要更多的样本和更多的基础研究来进一步研究。总之，NgBR靶向治疗可能具有延迟或改善癌症进展的潜力，有望成为癌症治疗的新靶点。尽管现在的研究大多数都明确表明NgBR在肿瘤发生、发展中起促进作用，但对于NgBR有没有抑制肿瘤发生的作用,需要开展深入研究。