GDNF和ARTN及其受體與消化系統腫瘤嗜神經侵襲的關系

繆錦峰，吳 仟，曹 磊，曹文波，莫賽軍*

（鄭州大學基礎醫學院基礎腫瘤學教研室，河南 鄭州 450001）

GDNF和ARTN及其受體與消化系統腫瘤嗜神經侵襲的關系

繆錦峰，吳 仟，曹 磊，曹文波，莫賽軍*

（鄭州大學基礎醫學院基礎腫瘤學教研室，河南 鄭州 450001）

腫瘤嗜神經侵襲（PNI）被認為是一種新的惡性腫瘤轉移方式，也是某些腫瘤病人術后復發率高和預后差的重要原因之一。研究發現，神經膠質源性神經生長因子（GDNF）和ARTN的表達與某些腫瘤的侵襲呈正相關，能夠促進腫瘤組織與其周圍神經的相互移行，在腫瘤PNI的發展進程中起著非常重要的作用。本文綜述了GDNF和ARTN及其受體在消化系統腫瘤PNI中的表達和作用機制，以期為消化系統腫瘤的臨床治療以及預后判斷提供新的研究思路。

腫瘤嗜神經侵襲；神經膠質源性神經生長因子；ARTN；消化系統腫瘤

腫瘤嗜神經侵襲（perineural i nvasion，PNI）被認為是除直接蔓延、淋巴道轉移、血道轉移、種植性轉移以外的第5種轉移方式。PNI具有特殊的發生方式，既可以在沒有淋巴或者血管的部位進行腫瘤侵襲，也可以侵襲擴散至遠離腫瘤原發部位的區域，遠遠超出了任何局部腫瘤侵襲的程度［1］。因此，PNI是一種惡性度高的腫瘤轉移方式，不僅會導致患者發生疼痛，而且與術后復發密切相關。PNI的發生發展機制非常復雜，基質金屬蛋白酶類、神經生長因子、神經細胞黏附因子等都在PNI的發展過程中發揮重要作用。其中，神經膠質源性神經生長因子（glialderived n eurotrophic f actor，GDNF）家族的調節作用尤為突出。

GDNF家族受體包括GDNF家族受體A（GDNF family receptors A，GFRAs）和受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，Ret）兩類亞基，其中GFRAs至少有4種，即GFRA1～GFRA4。GDNF配體家族目前已知的有4種營養因子：GDNF、Neurturin（NRTN）、Persephin（PSPN）和ARTNemin（ARTN） 。GDNF 和ARTN在腫瘤中表達量升高，在腫瘤PNI過程中發揮重要作用。本文擬對GDNF和ARTN在消化系統腫瘤PNI中的作用及機制進行綜述。

1 GDNF及其受體在消化系統PNI中的作用

GDNF有助于周圍神經損傷后軸突的再生和存活，其生長信號傳導主要依賴于 GFRA1與Ret的特異性結合。二者結合后導致Ret自磷酸化，啟動信息在胞內傳導［2］。

1.1 胰腺癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

胰腺癌是最致命的腫瘤之一，其病死率可達99%。研究表明，神經浸潤是胰腺癌根治術后腫瘤復發的常見原因之一，因此PNI可作為胰腺癌的獨立預后指標［3］。胰腺癌中，Ret在癌細胞中呈強陽性表達，而GDNF在癌組織內的神經叢中強陽性表達；體外實驗證實GDNF對于MIA PaCa-2胰腺癌細胞具有化學趨化作用和促增殖作用，且呈劑量依賴關系；裸鼠動物模型實驗進一步顯示，神經組織GDNF的表達變化與胰腺癌的PNI呈正相關，但與周圍淋巴結及血管的侵犯無明顯關系［3］。綜上所述，GDNF和Ret的高表達與胰腺癌PNI發展關系密切。

目前認為，GDNF誘導胰腺癌細胞發生神經侵襲轉移的機制與GDNF/Ret復合體的形成及下游調控信號有關：GDNF引起Ret蛋白二聚化并形成Ret-Shc-Grb2復合體，進一步激活Ras和Raf蛋白，刺激MAPK相關信號途徑即Ras-Raf-MEK-ERK途徑，導致腫瘤細胞發生侵襲。Sawai等［4］發現胰腺癌細胞中Ret的過度表達可增強GDNF的促細胞侵襲能力，該作用與ERK或PI3K途徑有關。另外，張建良等［5］以BDNF為趨化劑，采用MAPK阻斷劑PD98059和PI3K阻斷劑LY294002處理胰腺癌細胞MIA PaCa-2，發現GDNF增強的胰腺癌細胞MIA PaCa-2的侵襲轉移能力被PD98059和LY294002所抑制。因此，認為GDNF的促侵襲轉移能力依賴于MAPK和PI3K途徑。

1.2 結腸癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

結腸癌是全球最高發的三大惡性腫瘤之一。盡管目前對于結腸癌的診治取得了較大進展，但結腸癌患者死亡率及預后并未得到明顯改善。PNI也是結腸癌細胞侵襲轉移的一個重要途徑，GDNF及其受體對其PNI的影響不容忽視。在有PNI現象的結腸癌組織中，GDNF表達增強，且癌組織內神經相關的GFR受體表達亦增強。在腸道中，GDNF與GFRa I結合可激活細胞內信號轉導通路，促進腸神經嵴前體細胞的存活和增殖［6］。但GDNF誘導結腸癌細胞遷移的具體分子機制目前仍不清楚。不過有研究顯示結腸癌中GDNF增強表達可通過增加VEGF-VEGFR 相互作用的結腸癌細胞的遷移，這主要是由p38 MAPK， PI3K/Akt信號和HIF-1α信號通路共同調節的結果［7］。如結腸癌中血管內皮生長因子（VEGF）及其受體1（VEGFR1）均能響應GDNF 刺激而導致血管生成增加，該調節作用與p38 MAPK和PI3K/Akt 信號途徑相關。另外，結腸癌組織 HIF-1α表達陽性率顯著高于癌旁組織［8］；采用藥物抑制或顯性負突變來抑制HIF-1α的表達，會導致GDNF誘導的人結腸癌細胞遷移率下降。

1.3 膽管癌中GDNF與其受體的表達對PNI的影響

近10年來膽管癌在我國的發病率以每年遞增5%的速度上升，是消化道腫瘤中發病上升速度最快的腫瘤。膽管癌神經浸潤與膽管癌的部位、淋巴結轉移無關［9］。在這一神經浸潤的過程中，GDNF起著不可替代的作用，GDNF在發生神經浸潤的腫瘤細胞中表達增高，而周圍神經組織中則穩定表達其受體Ret/ GFRAl［10］；體外實驗表明共表達GDNF和RET/GFRαl的腫瘤細胞的遷移能力增強。因此，GDNF及其受體很可能通過p38 MAPK 和PI3K/Akt信號途徑在膽管癌浸潤神經中發揮重要作用。

2 ARTN及其受體對消化系統腫瘤PNI的調節作用及機制

ARTN屬于膠質細胞源性神經營養因子配基家族，是一種分泌性的磷酸化糖蛋白，具有促進細胞趨化、黏附和遷移的作用［11］。ARTN在惡性腫瘤細胞中表達升高，調控腫瘤惡性發展進程［12-13］。GFRα3是ARTN的受體，其表達與GFRα1和GFRα2不同，表達部位有嚴格限制性，主要見于外周神經系統，在中樞神經系統中未見表達，而GFRα1和GFRα2廣泛表達于中樞神經系統和外周器官。ATRN 可優先結合于GFRα3，在一定條件下也可和 GFRα1結 合激活下游通路，發揮其生物學效用。

2.1 食管癌中ARTN與其受體的表達對PNI的影響

食管癌是一種高度惡性的腫瘤，患者主要的死因是腫瘤的復發和遠處轉移。PNI參與食管癌的復發與轉移。在癌旁組織中，ATRN主要在動脈平滑肌細胞中表達，而在食管癌組織中ATRN在癌細胞和癌組織內的神經叢中均有較強表達，這一研究結果證實了ATRN與食管癌細胞的生物學行為有關［14］。因此，ATRN可能成為今后食管癌診斷和治療的靶點。基質金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）在腫瘤的形成過程中能夠降解基底膜而促進腫瘤的侵襲、轉移，還能夠促進毛細血管的生成，促進腫瘤的生長和擴散。有研究表明，食管癌中MMP2的表達與ARTN呈正相關［8］。據此推測兩者的聯合表達可能與食管癌的浸潤和轉移密切相關。

2.3 胰腺癌中ARTN與其受體的表達對PNI的影響

在胰腺癌中不僅GDNF及其受體的表達對PNI過程有促進作用，而且ARTN及其受體的表達對胰腺癌也有不容忽視的作用，不過GDNF與ARTN及二者受體的作用機制不盡相同。

胰腺癌組織中，ATRN、GFRα3陽性表達率分別為72.09%，67.44%，均顯著高于癌旁組織中表達水平，同時其在有神經浸潤的胰腺癌組織中陽性表達率明顯高于無神經浸潤者［15］，這與Okada等［16］的研究結果一致。上述研究結果提示ATRN和GFRα3之間的相互作用可能促進了胰腺癌細胞的侵襲能力，直接導致癌細胞侵襲至胰腺內外神經叢。另外，與食管癌中的調控機制相似的是，ARTN和GFRα3亦可通過增加MMP-2表達和下調 E-cadherin表達而促進胰腺癌細胞運動和侵襲能力，增強其侵襲行為［17］。朱棟良等［18］依此推測癌組織中的高ARTN可能是由于受浸潤的腫瘤細胞破壞了神經，導致神經元激活并且產生更多的ARTN來修復損傷的神經。但是大量的ARTN又吸引了更多的腫瘤細胞，使受損的神經部位形成惡性循環。這樣在ARTN的參與下，腫瘤細胞與神經組織相互作用，促進了腫瘤細胞PNI。而且，還有研究顯示癌細胞持續損傷神經纖維，促進背根神經元產生大量ARTN蛋白，用于修復保持被損傷神經纖維的完整性，ARTN蛋白沿神經軸突逆向輸送至胰腺內神經叢，導致胰腺內ARTN蛋白的表達明顯高于其mRNA表達水平［19］。目前認為ARTN在胰腺癌神經侵襲中的作用可能包括兩個方面：一方面可能通過旁分泌作用刺激間質的神經纖維增生，也可能通過神經導向作用吸引神經纖維向腫瘤增長；另一方面，作用于癌細胞本身使細胞侵襲能力增強沿神經纖維生長擴散［20］。還有相關研究認為胰腺癌細胞高表達ARTN可能參與刺激間質中的神經纖維增生和肥大，這可能是胰腺癌神經侵襲發生的基礎［21-22］。

綜上所述，ARTN和GFRA3在胰腺癌中的表達及其相互作用能誘導和促進胰腺癌神經浸潤轉移。

3 展 望

PNI是某些癌癥愈后差，易復發的重要原因之一。目前，我國惡性腫瘤的發生率和死亡率逐年上升，其中消化道惡性腫瘤占成人腫瘤發病率的50%以上，如胃癌、肝癌、大腸癌、食管癌、胰腺癌均在男女八大惡性腫瘤之列，而且癌癥發病年齡日趨年輕化。研究發現，GDNF和ARTN及其受體的表達與消化系統腫瘤PNI成正相關，在腫瘤PNI中起著不容忽視的作用。因此，GDNF和ARTN及二者的受體可以作為消化系統腫瘤治療的潛在靶標。以此為研究基礎，可通過不同途徑抑制GDNF、ARTN及其受體的表達和調控，阻滯腫瘤中PNI過程，減少患者疼痛和腫瘤復發，提高消化系統腫瘤病人的生活質量和生存期。

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國家自然科學青年基金（81101686）；河南省教育廳重點項目（12A 310008）

作者信息：繆錦峰，E-mail：88968732@qq.com。*通信作者： 莫賽軍，E-mail:sjmo@zzu.edu.com