Nestin与乳腺癌发生发展关系

郭亚瑞，周伟强

（1.沈阳医学院基础医学院病原生物学专业2020级硕士研究生，辽宁 沈阳110034；2.基础医学院病原生物学教研室）

乳腺癌是世界范围内影响女性的最常见的恶性肿瘤。有数据表明，2018年全球女性新增8 622 539例癌症病例中，乳腺癌是最常见的癌症（占比24.2%），全球多数国家和地区女性乳腺癌的发病率仍呈上升趋势［1］。因此，乳腺癌的发生发展、诊断、治疗和预后的相关研究愈发重要。Nestin作为中间丝蛋白的第Ⅵ亚型，在多种肿瘤中可以检测到其表达增加，近年来也被用于作为有效的肿瘤标记物，Nes⁃tin在血管内皮中的表达主要局限于新生血管，因此比常用的血管抗原更具特异性［2］。本文就Nestin及其与乳腺癌发生发展关系作一综述，以期为乳腺癌的进一步相关研究提供思路和依据。

1 Nestin的结构和功能

Nestin是中间丝蛋白家族的成员，主要位于细胞质中，可作为神经祖细胞和干细胞中潜在的增殖和多能性标志物，其在神经元和肌源性前体的发育阶段中表达［3］，随后表明它也在乳腺癌和其他类型的癌症中表达。研究发现，人Nestin蛋白由1 621个氨基酸组成，预计分子量为177.4 kDa［4］。

细胞骨架有3种主要类型的细丝：微管、微丝和中间丝［5］，中间丝蛋白由于其10 nm宽的细丝是介于25 nm宽的微管与6 nm宽的肌动蛋白丝之间而得名［6］。所有中间丝蛋白的共同点是大约300个氨基酸长度保守的中心α－螺旋杆结构域，两侧有多种头和尾区域。根据其结构和内含子、外显子组成的不同，可分为6个亚型。Nestin是中间丝蛋白的第Ⅳ亚型。中间丝蛋白的中心α－螺旋杆结构域能够使其形成低聚物和10 nm的细丝，并且中间丝蛋白的中心α－螺旋杆结构域结构对于它分级聚合形成10 nm的细丝是至关重要的［5］。首先，通过单体杆状结构域之间盘绕形成同聚或异聚，在α－螺旋杆结构域中疏水的氨基酸残基的规则地空间为2个中间丝蛋白之间最初形成二聚体提供了疏水密封作用。然后，两个二聚体以反平行方式组装形成非极性四聚体。四聚体的进一步聚合产生单位长度的细丝，并最终产生直径约为10 nm的细丝［5－6］。中间丝蛋白直接并显著影响细胞增殖、死亡、迁移和侵袭，对各种肿瘤的发展、进展和特征有明显的影响［7］。

Nestin的2个内在特性决定了它的独特性质：（1）短的N－末端结构域（7个氨基酸）阻止Nes⁃tin自组装，因此Nestin与其他的中间蛋白丝共聚合形成异二聚体，如波形蛋白（体外组装实验表明，共聚物中间蛋白丝中Nestin和波形蛋白的摩尔比为约1︰4）［8－10］；（2）Nestin有一个从丝状结构中突出的非常规的长的C－尾结构域，大约170 kDa，能够进行翻译后修饰和蛋白质相互作用［8，11］。

Nestin作为中间丝蛋白的第Ⅵ亚型，具有多种功能：（1）影响细胞增殖：Nestin下调通过影响细胞周期停滞及磷酸肌醇3－激酶（Akt）－糖原合成酶激酶－3β（GSk3β）－Rb基因表达（即Akt／GSk3β－Rb通路）能有效抑制肺癌细胞增殖［12］；（2）抑制肿瘤细胞衰老：Nestin在肿瘤衰老中的作用，涉及其核定位形式以及与层粘连蛋白A／C的相互作用，Nestin耗竭导致细胞周期蛋白依赖性激酶5（Cdk5）激活，从而导致层粘连蛋白A／C磷酸化（主要在S392位点），随后易位到细胞质中降解［13］；（3）促进DNA损伤应答增加化学耐药性：受miR－940下调的Nestin可以通过参与DNA损伤反应促进鼻咽癌细胞的肿瘤发生［14］；（4）抑制p53从而促进细胞凋亡作用：p53以Sp1／3转录因子依赖的方式抑制Nestin的转录，限制了肝癌细胞的可塑性和肿瘤的发生［15］；（5）促进细胞周期增殖和侵袭：Nestin通过增强Wnt／βcatenin活化，积极调控乳腺癌干细胞的增殖、存活和侵袭能力［16］；（6）促进血管生成：Nestin的表达相对局限于增殖的血管内皮细胞和内皮祖细胞，因此Nestin可作为一种新的血管生成标记物［17］。

2 Nestin与新血管生成的关系

血管生成对于肿瘤接受营养并转移到远端器官至关重要，也是癌症发生发展的重要过程。内皮细胞中存在的胰岛素样生长因子蛋白，尤其是Nestin和波形蛋白，与血管生成有关。Nestin与血管生成高度相关，在胚胎形成期间和多种肿瘤组织（包括前列腺癌和胰腺癌）中，Nestin在新形成的血管中表达［17］。

Nestin的表达只发生在非常特定的细胞类型和特定的过程中，如发育和再生。在细胞中Nestin的表达是短暂的，在细胞分化后它的表达下调并被组织特异性中间丝蛋白所取代，这表明，Nestin在血管中的表达主要限制在未分化和新形成的血管，这使得Nestin作为一个血管生成标志物比通常使用的CD31和CD34（CD31和CD34是常见的内皮标志物）更具特异性［2］。文献数据表明，Nestin不仅在内皮祖细胞中表达，而且在间充质干细胞中表达，间充质干细胞可分化为周细胞和血管平滑肌细胞，因此，Nestin阳性细胞参与内皮的形成以及整个血管壁的稳定［18］。对其他器官间充质干细胞的研究表明，Nestin阳性细胞可以呈现2种不同的表型，这2种表型与它们的驻留位置相关：（1）血管周，其表面显示黑色素瘤硫酸软骨素蛋白多糖4（CSPG4），参与微血管形成，并调节毛细血管通透性；（2）Nestin阳性祖细胞，其分化为Gli1阳性、Ⅰ型胶原α2（Col1A2）阳性和血小板衍生生长因子受体α（PDGFRα）成纤维细胞，从其血管周围的位置迁移出来，参与心脏、肾脏和骨髓的器官纤维化［19－20］。

虽然Nestin在正常细胞发育的早期阶段表达，但在病理条件下，该蛋白也可在肿瘤干细胞以及血管周围和内皮细胞中发现，表明其在各种恶性肿瘤新生血管生成中的作用。恶性肿瘤中的新生血管生成需要内皮细胞增殖和周细胞活化来稳定微血管芽［21］。研究表明，癌症微血管的特征不仅在于异常的周细胞覆盖，还在于周细胞和内皮细胞之间的相互干扰作用，两者都有可能导致多种癌症的转移性扩散［21－22］。人类各种癌症中的肿瘤微血管在结构和功能上都是异常的，由于基底膜结构的不同，新形成的肿瘤微血管的一个重要特征是其对电解质和蛋白质的渗透性增加，这一特征使得恶性肿瘤细胞比成熟微血管更容易穿透屏障［21］。Nestin是恶性肿瘤预后因素微血管密度（microvessel density，MVD）的一个有用的标记物。MVD是一个重要的预后因素，但是最重要的因素是新形成血管的数量，因为新血管的有孔的和薄弱的基膜，能够使肿瘤细胞进入循环并传播的更远。相反，恶性细胞很难穿透成熟的微血管内皮细胞［23］。因此，Nestin可以作为肿瘤新生成血管的标志物。

3 Nestin在癌症中的作用

3.1 Nestin与癌症的关系 近年来，在包括中枢神经系统肿瘤、胃肠间质瘤、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、恶性黑色素瘤和甲状腺肿瘤在内的多种恶性肿瘤中均报道了Nestin表达的增加。Nestin的高表达与这些癌症的侵袭性生长、转移和不良预后相关［21］。在癌症中，已经发现Nestin在癌症干细胞（cancer stem cells，CSCs）样细胞和低分化癌细胞中表达［6，24］。Nestin在癌症细胞中的表达与肿瘤生长、侵袭和化疗抵抗等恶性表型以及与组织学分级并与转化细胞的不成熟相关。除此之外，有研究表明Nestin与CSCs表型相关［25－26］。Matsuda等［17］的研究表明Nestin在许多类型的肿瘤和一些其他的组织中的表达上调，Nestin的表达可能与非小细胞肺癌的恶性表型和不良预后有关。此外，Li等［27］的体内试验表明敲降Nestin可以使细胞增殖周期停留在S期而抑制结肠癌细胞侵袭和转移。Czekierdowska等［21］的研究表明，Nestin经常在恶性卵巢肿瘤微血管中表达，而不是在癌细胞中表达，并且随着肿瘤的分级和疾病的临床阶段而增加。Nestin不仅可以作为可靠的新生血管标记物，还可以反映不同类型恶性肿瘤的肿瘤干细胞特性，与不良预后相关。

3.2 Nestin与乳腺癌的关系 2011年，圣加伦国际乳腺癌症会议将乳腺癌分为4种内在亚型［28］。三阴性乳腺癌（TNBC）的恶性程度最高，并且TNBC的侵略性特征是推测与大量CSCs有关［29］。CSCs可通过非内皮内衬血管生成拟态促进肿瘤血管生成［30］，而Nestin与CSCs表型相关，所以Nestin的研究对乳腺癌尤其是TNBC可能提供又一可靠治疗靶标。

乳腺癌的侵袭和转移是其治疗的主要障碍，癌症患者的细胞比良性细胞更柔软，因为癌细胞在转移过程中从原发肿瘤扩散到附近的组织和器官，软组织有利于穿过结缔组织。Yamagishi等［10］研究发现，Nestin软化高转移小鼠乳腺癌细胞系FP10SC2的细胞体，从而增强转移能力，Nestin软化细胞体的功能是癌细胞所共有的，可能机制为Nestin的尾结构域抑制肌动蛋白和波形蛋白之间的结合，抑制皮质肌动蛋白中波形蛋白的积累，这可能改变细胞膜下细胞骨架结构的机械性质，并降低细胞硬度，增强细胞骨架的柔软性和柔韧性来促进癌细胞侵袭和转移。此外，Nestin敲除可以增加细胞硬度，抑制从原发性肿瘤转移的癌细胞的侵袭。在侵袭性导管癌中，高MVD与局部淋巴结转移和远处转移的发生率相关［21］。

乳腺癌研究显示，内皮细胞中Nestin的表达与三阴性亚型、低分化G3肿瘤、较高的增殖指数和较短的总生存期密切相关。Nowak等［29］的研究结果表明，乳腺肿瘤细胞中Nestin的表达与表达Nestin、CD31、CD34和SOX－18的血管的面积和数量相关（CD31和CD34是常见的内皮标志物，Nestin和SOX－18是参与血管生成的蛋白质），并且表达Nestin的血管和表达SOX－18的血管之间呈正相关。已知在正常乳腺中，Nestin在导管的基底肌上皮层和小叶腺泡单位中被检测到。Liu等［31］研究发现在乳腺癌中，Nestin的表达与低分化基底样乳腺癌亚型、p53过度表达和不良预后密切相关。Krüger等［32］在一项基于人群的大型研究中证实，肿瘤细胞中的Nestin表达与TNBC基底样分子亚型、与BRCA1相关的乳腺癌和存活率降低密切相关。Nowak等［29］的研究结果还表明，Nestin基因水平在侵袭性较低的MCF细胞中高于侵袭性较高的SK－BR－3和MDA－MB－231细胞。然而，基因表达在许多不同的阶段以许多不同的方式被控制，基因和蛋白质水平的差异可能是由于转录和转录后调节、蛋白质稳定性、蛋白质修饰和蛋白水解切割。所以，需要进一步研究Nestin及其基因在乳腺癌发生发展中的作用机制。

4 小结与展望

Nestin是细胞骨架蛋白中间丝的一个亚型，其表达增加可以作为乳腺癌新血管生成的特异性的有效标志物，而新血管的生成有利于肿瘤的侵袭和远处转移，这使得乳腺癌的治疗和预后不良。敲降Nestin可以抑制细胞侵袭和转移，所以对Nestin在乳腺癌侵袭和转移的作用过程中的研究，有利于改善乳腺癌患者的预后。Nsetin促进乳腺癌的发生发展，因此，Nestin可作为一个靶标在乳腺癌中研究，Nestin在乳腺癌的发生发展中的作用仍有巨大的研究潜力。