中性粒細胞明膠酶相關脂質(zhì)運載蛋白在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展

2018-02-12 16:08楊麗華

交通醫(yī)學 2018年3期

王娟，王蕓，楊麗華

（南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化醫(yī)學中心，江蘇210011）

消化系統(tǒng)腫瘤具有高發(fā)病率和高死亡率的特點[1]，盡管有早期發(fā)現(xiàn)及診斷方法的現(xiàn)代化、新藥或照射方法的不斷引入，治療結果仍然不理想。中性粒細胞明膠酶相關脂質(zhì)運載蛋白（neutrophil gelatinase-associatded lipocalin，NGAL）具有調(diào)節(jié)腫瘤細胞生長的作用，在食管癌、胃癌、胰腺癌或結腸癌等腫瘤組織中過表達[2]，提示NGAL與消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關。

1 NGAL與食管癌

食管癌是我國消化道常見的惡性腫瘤之一，死亡率高。研究發(fā)現(xiàn)NGAL與食管癌發(fā)生發(fā)展相關。Li等[3]研究顯示，反義阻斷NGAL轉(zhuǎn)錄不僅有效降低癌細胞分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）家族中MMP-9和MMP-2活性，而且顯著抑制癌細胞對裸鼠的侵襲，提示NGAL可能通過調(diào)節(jié)MMP-9和MMP-2活性參與腫瘤細胞的侵襲，或可成為判斷食管癌預后的標志。Zhang等[4]通過對石蠟切片分析，發(fā)現(xiàn)食管鱗狀細胞癌（esophageal squamous-cell carcinoma，ESCC）中 NGAL 表達水平顯著高于正常黏膜，與癌細胞分化正相關，而且NGAL/MMP-9復合物的酶活性高于正常黏膜，并與腫瘤浸潤深度顯著相關，提示NGAL參與ESCC分化途徑和侵襲性進展。劉文健等[5]用免疫組織化學法檢測NGAL和MMP-9的表達，發(fā)現(xiàn)食管癌中NGAL表達顯著高于正常組織，并與腫瘤分化程度、浸潤深度及淋巴結轉(zhuǎn)移相關，推測NGAL在食管癌的發(fā)生、浸潤及淋巴結轉(zhuǎn)移過程中與MMP-9關系密切，可能存在協(xié)同作用，兩者可作為食管癌侵襲轉(zhuǎn)移及預后的重要指標。茍新敏等[6]應用免疫組織化學方法檢測50例食管癌和10例正常食管組織，分析NGAL表達與病變類型的關系及其表達率與臨床病理特征的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)NGAL不僅在食管癌中顯著表達，并在食管癌發(fā)生、進展、轉(zhuǎn)移中具有一定作用。周敏杰等[7]對比66例食管癌患者和66例健康者血清NGAL，發(fā)現(xiàn)食管癌組的血清NGAL高于健康對照組，且食管癌分期較高者（Ⅱ期～Ⅳ期）的變化大于分期較低者（Ⅰ期），提示NGAL對食管癌的進展有促進作用。黃華等[8]研究發(fā)現(xiàn)，NGAL在食管癌癌巢周圍及中央的細胞呈強陽性表達，推測NGAL可能是一種新的食管癌癌變相關基因。

關于在汕頭人胚胎食管癌細胞系（Shantou human embryonic esophageal carcinoma cell，SHEEC）中NGAL過表達的調(diào)控機制，Li等[9]分析NGAL5′-非翻譯區(qū)（5′-UTR）和 3′非翻譯區(qū)（3′-UTR）的結構特征，對NGAL基因的 69 bp 5′-UTR 和 147 bp 3′UTR 進行克隆和DNA測序，并未發(fā)現(xiàn)任何堿基對突變，可見食管癌中NGAL基因具有完整的5′-UTR和3′-UTR，NGAL過表達不是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄過程中。數(shù)項研究[10-13]發(fā)現(xiàn)，在NGAL過表達的ESCC細胞中顯示出最大上調(diào)或下調(diào)的20個基因，在下調(diào)基因集合和上調(diào)基因集合中分別發(fā)現(xiàn)數(shù)百個重要的序列模式和數(shù)十個轉(zhuǎn)錄因子，表明NGAL過表達后信號轉(zhuǎn)導的變化導致特定轉(zhuǎn)錄因子和（或）某些序列模式發(fā)揮關鍵的調(diào)節(jié)作用，在轉(zhuǎn)錄水平實現(xiàn)對顯著下調(diào)或上調(diào)基因的共調(diào)節(jié)；研究者們構建了蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（protein-protein interaction，PPI)，并分析從 NGAL到轉(zhuǎn)錄因子的路徑，發(fā)現(xiàn)NGAL過表達極大地干擾了ESCC中的PPI網(wǎng)絡。此外，還發(fā)現(xiàn)NGAL激活Ras/Raf/MEK/ERK通路，并增強ESCC細胞中MMP-9活性。NGAL表達增加激活的ERK1/2，降低p-ERF1和增加p-ERM，并導致細胞骨架F-活性重排。

2 NGAL與胃癌

NGAL與胃癌的預后、分期等明顯關聯(lián)。有研究證實，與鄰近的正常胃黏膜相比，胃癌組織中NGAL和NGAL/MMP9復合物上調(diào)，該復合物可作為胃癌新的預后因素[14]。Wang等[15]通過免疫組織化學方法，顯示胃癌患者NGAL高表達，NGAL可作為獨立預后因子。厲金雷等[16]認為NGAL在胃癌中表達上調(diào)與胃癌進展和淋巴結轉(zhuǎn)移顯著相關，提示預后不良，可作為評價胃癌預后新的生物學指標。胃癌組織中NGAL過度表達，正常胃黏膜、腸上皮化生、異性增生、早期胃癌與進展期胃癌之間NGAL蛋白表達強度的差異具有統(tǒng)計學意義，認為NGAL蛋白過度表達可能是胃癌發(fā)生發(fā)展以及判斷預后的潛在生物學參考指標[17]。李萌等[18]發(fā)現(xiàn)胃癌組織中NGAL蛋白陽性率與腫瘤大小、淋巴結轉(zhuǎn)移、血管侵犯、遠處轉(zhuǎn)移及TNM分期呈正相關，NGAL蛋白表達陽性組生存時間低于陰性組，有望成為監(jiān)測胃癌轉(zhuǎn)移、侵襲及預后的指標。林建姣等[19]等研究提示，胃癌患者血清NGAL水平與Lauren分型、淋巴結轉(zhuǎn)移、浸潤深度、遠處轉(zhuǎn)移及TNM分期有關，Ⅰ期患者血清NGAL的靈敏度高于癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）。

徐希等[20]發(fā)現(xiàn)胃癌組血清MMP-9、NGAL水平顯著高于正常對照組，并與腫瘤TNM分期相關。熊海林[21]研究發(fā)現(xiàn)胃癌患者TNM分期Ⅰ+Ⅱ期患者血清NGAL水平低于Ⅲ+Ⅳ期患者，遠處轉(zhuǎn)移患者血清NGAL水平高于無遠處轉(zhuǎn)移患者，認為血清NGAL可作為胃癌篩查、判斷病情和預后的指標。Shimura等[22]觀察到胃癌患者（62.9%處于IA期）尿中MMP-9/NGAL復合物陽性率高于健康對照組，認為該復合物在胃癌早期已經(jīng)存在。許秀華等[23]研究顯示，血清NAGL濃度消化道腫瘤組高于息肉組及對照組，息肉組高于對照組，NGAL可能是篩查消化道癌前病變的潛在指標。

NGAL基因有可能成為胃癌治療的靶點。張世同等[24]提取胃癌組織及癌旁組織中總RNA及總蛋白，用RT-PCR及Western blotting檢測NGAL mRNA及蛋白表達，將NC-siRNA組、NGAL-siRNA轉(zhuǎn)染生長對數(shù)期的人胃癌BGC823細胞。發(fā)現(xiàn)胃癌組織NGAL mRNA及蛋白表達均高于癌旁組織，NGAL-siRNA組NGAL蛋白表達低于對照組，RNA干擾NGAL表達后可降低BGC823細胞增殖和促進細胞凋亡，其機制與抑制Wnt/β-catenin信號通路有關。Han等[25]小鼠體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，NGAL沉默有助于抑制人胃癌細胞系MGC-803和SGC-7901細胞增殖，促進細胞凋亡，推測NGAL基因可能成為治療胃癌的靶點。

3 NGAL與膽管癌及肝癌

Budzynska等[26]提出膽汁NGAL檢測可以區(qū)分惡性和良性膽管狹窄，與血清CA19-9聯(lián)合檢測或許可作為膽管癌的生物標志物。Chiang等[27]提出MART-10和1α，25（OH）2D3對人膽管癌細胞具有抗增殖作用，NGAL敲除可降低SNU308細胞Ki-67表達，并使細胞對 1α，25（OH）2D3 和 MART-10 處理的反應變差。MART-10以維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）依賴性方式抑制膽管癌細胞NGAL表達，并且VDR部分介導膽管癌細胞中MART-10誘導的生長抑制。

NGAL與肝癌發(fā)生、發(fā)展及預后也有一定關聯(lián)。李林國等[28]采用熒光實時定量PCR法檢測在23例肝癌組織標本中NGAL基因的表達，發(fā)現(xiàn)52.17%肝癌組織NGAL顯著上調(diào)，NGAL表達促使SMCC-7721細胞從G1期向S期轉(zhuǎn)化，抑制低血清誘導下的細胞凋亡，推測NGAL可能與肝癌的發(fā)生發(fā)展有關，可能促進肝癌細胞生長、抑制肝癌細胞凋亡。Zhang等[29]證實，NGAL在肝癌中表達上調(diào)與患者不良臨床病理特征和預后不良相關。唐成佳等[30]發(fā)現(xiàn)肝癌組NGAL水平明顯高于正常對照組，Ⅲ～Ⅳ期高于Ⅰ～Ⅱ期，NGAL陽性表達者的生存時間明顯低于陰性表達者。

4 NGAL與胰腺癌

胰腺癌具有高度局部浸潤及遠處轉(zhuǎn)移的能力，且缺乏有效的早期診斷方法。NGAL在胰腺癌中高表達，與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展有關。王永成等[31]采用裸鼠原位胰腺癌模型，發(fā)現(xiàn)NGAL表達與胰腺癌分化程度、病理類型、臨床病理分型、淋巴結轉(zhuǎn)移密切相關。蔣富兵等[32]發(fā)現(xiàn)原位胰腺癌裸鼠的血清NGAL水平、外周血白細胞NGAL mRNA及蛋白表達水平均高于正常裸鼠，認為NGAL表達上調(diào)可促進胰腺癌的發(fā)生。沈逸辛等[33]發(fā)現(xiàn)胰腺癌患者NGAL水平高于健康體檢者，患者術前血清NGAL水平高于術后。劉焱森等[34]利用胰腺癌裸鼠模型，發(fā)現(xiàn)胰腺癌組織及其癌旁組織中NGAL mRNA表達量明顯高于正常胰腺組織，癌組織中NGAL mRNA表達量高于癌旁組織，NGAL在胰腺癌組織中的強陽性率以及相對表達量均高于癌旁組織和正常胰腺組織，因此認為NGAL可能是胰腺癌發(fā)生發(fā)展過程中的重要調(diào)節(jié)因子。Tong等[35]在體外和體內(nèi)研究NGAL在胰腺癌中的生物學作用，認為NGAL通過抑制FAK激活和阻斷人胰腺癌（PaCa）細胞中血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的產(chǎn)生來抑制血管生成，從而減少PaCa細胞粘附、入侵。

利用NGAL是否可以區(qū)別胰腺的良惡性病變？Moniaux等[36]通過免疫組織化學方法檢測正常人群、胰腺炎和胰腺癌患者組織中的NGAL水平，發(fā)現(xiàn)胰腺癌NGAL水平高于正常人群和胰腺炎樣本。Kaur等[37]檢測91例胰腺癌患者治療前血漿NGAL和CA19-9水平，并與健康者、慢性胰腺炎患者對照，結果顯示胰腺癌患者兩種生物標志物水平均高于健康對照者，且NGAL具有較高的特異性。Hogendorf等[38]研究認為尿液NGAL可準確區(qū)分慢性胰腺炎與胰腺癌引起胰腺腫塊，且優(yōu)于CA125和CA199。

NGAL為胰腺癌的治療也提供了某些啟示。Chen等[39]將含有NIR的金納米殼（TGNS）綴合到靶向NGAL抗體的裸鼠中，發(fā)現(xiàn)抗-NGAL綴合的TGNS在體外和體內(nèi)特異性靶向胰腺癌細胞，納米復合物還通過體外NIR光熱療法實現(xiàn)高度特異性的癌細胞死亡，由此認為金納米殼可特異性靶向表達早期疾病標志物NGAL的胰腺癌細胞，并使分子靶向光熱療法成為可能。

5 NGAL與結直腸癌

NGAL與結腸癌的發(fā)生、發(fā)展有著密不可分的關聯(lián)。Bousserouel等[40]在結腸癌臨床前期模型中發(fā)現(xiàn)，NGAL在腫瘤進展的晚期階段顯著上調(diào)。高鈞等[41]227例結腸癌患者的石蠟標本制作成組織芯片，檢測結腸癌組織中NGAL、E-cadherin和MMP-9的表達，結果顯示復發(fā)轉(zhuǎn)移組NGAL、MMP-9表達高于無復發(fā)轉(zhuǎn)移組，NGAL、MMP-9陽性組生存期較陰性組縮短，認為NGAL、MMP-9過度表達可能與結腸癌復發(fā)、轉(zhuǎn)移及不良生存預后有關。李慧等[42]發(fā)現(xiàn)大腸腺瘤、腺瘤伴不典型增生或癌變、腺癌組織NGAL蛋白表達顯著高于瘤旁/癌旁組織，并且呈正常腸黏膜→腺瘤→腺瘤伴不典型增生或癌變→腺癌表達逐漸增高，認為NGAL蛋白表達的上調(diào)可能在大腸腺瘤-腺癌序列發(fā)展過程中發(fā)揮一定作用。陳偉榮等[43]對60例結直腸癌患者的組織切片分析，顯示NGAL表達與浸潤深度、腫瘤分期、淋巴結轉(zhuǎn)移有關。有研究認為血和尿NGAL對預測結直腸癌的預后有一定的價值[44]。

關于NGAL是否適合作為結直腸癌篩查指標意見不一。結直腸癌患者血清NGAL水平高于結直腸腺瘤和健康對照者，其水平與結直腸癌分化程度、TNM分期、淋巴結轉(zhuǎn)移及脈管侵犯有關，NGAL陽性患者術后生存期短于陰性患者，認為血清NGAL可作為結直腸癌的早期診斷標記物，同時可用于篩選高危患者，表達上調(diào)提示不良預后。蘇傳偉等[45]發(fā)現(xiàn)直腸癌組NGAL的陽性表達率高于直腸良性腫瘤組，癌組織及術前血清中NGAL表達水平與淋巴結轉(zhuǎn)移、浸潤深度、腫瘤大小、分化程度、臨床分期、脈管侵犯有關，復發(fā)轉(zhuǎn)移患者血清NGAL水平高于無復發(fā)患者，認為NGAL水平可用于直腸癌篩查和預后評價。張秀峰等[46]發(fā)現(xiàn)結直腸癌患者尿液NGAL含量高于健康對照組，尿NGAL含量與腫瘤直徑、TNM分期、淋巴結轉(zhuǎn)移和脈管侵犯相關，尿NGAL檢測初篩結直腸癌的靈敏度為0.90，特異度為0.81，認為NGAL可用于結直腸癌危險度分層，篩選高?；颊摺zemir等[47]發(fā)現(xiàn)結腸癌癥患者術前血NGAL水平顯著增高，且與腫瘤直徑和轉(zhuǎn)移淋巴結的數(shù)目正相關，提出NGAL是結直腸癌患者的潛在診斷性生物標志物，血清NGAL水平可作為淋巴結轉(zhuǎn)移的診斷和（或）預測生物標志物。但是，F(xiàn)ung等[48]研究發(fā)現(xiàn)結腸癌患者NGAL水平較健康對照組高，特異性雖高，但敏感性低。Duvillard等[49]認為盡管結腸癌患者血清NGAL水平顯著升高，但不適合作為診斷，尤其是結腸癌早期檢測的生物標志物。McLean等[50]檢測98例結直腸腫瘤病灶NGAL的表達，發(fā)現(xiàn)所有腺瘤和癌性上皮的NGAL顯著高于正常黏膜上皮，NGAL在散發(fā)性低分級腺瘤中隨著腺瘤大小而增加，認為大多數(shù)結直腸腫瘤性病變表達NGAL。這種表型轉(zhuǎn)換發(fā)生在腫瘤進展的早期階段，正常黏膜和腺瘤性息肉之間的表達有明顯差異，因此NGAL表達不能確定從腺瘤到惡性結直腸瘤形成的疾病進展。

NGAL有成為結直腸癌治療靶點的潛在價值。劉樺等[51]用不同濃度NGAL處理結腸癌細胞SW480，發(fā)現(xiàn)NGAL促進結腸癌細胞SW480轉(zhuǎn)移，NGAL重組蛋白促進SW480的遷移和侵襲；Western blot檢測結果表明NGAL通過激活EMT信號通路促進SW480轉(zhuǎn)移。沈忠等[52]以UAC為載體的siRNA干擾可沉默HT29結腸癌細胞NGAL基因的表達，抑制HT29細胞遷移，促進細胞凋亡。李亞玲等[53]發(fā)現(xiàn)NGAL／NGALR共同表達與結直腸癌的分化程度、浸潤深度、遠處轉(zhuǎn)移和TNM分期相關，提出NGAL和NGALR可能成為治療的新靶點。