胰腺癌神經浸潤的分子機制

沈孝陵 張筱鳳

胰腺癌是一類高度惡性的腫瘤，目前只有約7%的胰腺癌能被早期診斷，由于難以早期診斷及頻繁發生的局部或者遠處轉移，只有15%～20%的患者最終可以接受根治術。盡管近年來對胰腺癌的研究在基礎和臨床方面均取得進展，但是胰腺癌的預后仍然嚴峻，總體5年生存率不到5%。研究表明[1-3]，胰腺癌有很高的神經浸潤(perineural invasion，PNI)發生率，甚至可高達100%[5]。這可能是胰腺癌轉移的一種方式，也是胰腺癌復發的一個重要原因。PNI陽性患者總是與不良預后和低存活率相關[4-5]。

一、PNI定義和浸潤途徑

PNI為癌細胞侵犯神經外膜、神經束膜，甚至到達神經內膜和與之緊密聯系的施旺細胞和神經元[6]。目前存在的“perineural invasion”和“neural invasion”概念的含義是相同的[7]。胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是PNI發生率最高的腫瘤類型[2]，但是腫瘤大小與PNI的發生無必然聯系，即使是只有顯微鏡下才可見到的癌仍然可發生PNI[8]。PNI的發生與胰腺癌細胞的親神經性和胰腺與神經叢的解剖位置極為貼近有關。神經叢的分布使癌細胞和神經之間形成良好的接觸，癌細胞可以直接侵犯神經，也可以通過神經上的穿通管道(如血管和網狀纖維的穿透部位)侵入神經內部[9]。因為神經外膜層內有淋巴管存在，多年來一直認為PNI是淋巴轉移的延伸。近年來發現淋巴管未穿透神經外膜，故而排除了PNI與淋巴轉移的關系。

二、PNI的分子機制

1．神經營養因子及其受體：胰腺癌的PNI可以發生于疾病早期，所以推測可能存在某些神經分泌的因子在此過程中發揮作用，神經營養因子家族最初被認為是這些因子中的一類。神經營養因子指的是作用于神經系統，影響神經元和神經膠質細胞生長、分化、存活及其細胞周期的分子。它能增強細胞分化，誘導增殖，影響突觸功能，防止神經細胞凋亡，具有細胞因子的多功能性、協同性和相互依賴性、相互制約性、自分泌和旁分泌性等特點。神經營養因子可以分為5大類：①神經營養因子(neurotrophins)家族，包括神經生長因子(nerve growth factor，NGF )、腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、神經營養素(neurotrophin，NT)-3、NT-4等。②膠質細胞源性神經營養因子(glial cell line-derived neurotrophic flactor，GDNF)家族，包括GDNF、NTN (neurturin)、PSP(persephin)、ART/RNV(artemin/renovin)。③細胞因子(cytokines)家族，包括睫狀神經營養因子(ciliary neurotrophic factor, CNTF)、白介素-6(IL-6)、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)及心肌營養素-1(cardiotrophin-1，CT-1)。④成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，FGF)家族：aFGF, bFGF。⑤其他類：包括胰島素樣生長因子(insulin-like growth factors，IGF)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、血小板源性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF)等。

神經營養因子受體分為兩種，一種是高親和力的酪氨酸激酶受體(tyrosine kinase receptors，Trk)，包括TrkA、TrkB和TrkC；一種是低親和力的受體p75NTR。3種Trk均為跨膜分子，以不同的親和力與NGF、BDNF、NT-3、NT-4相結合。NGF優先與TrkA結合，而BDNF、NT-4優先與TrkB結合[10-11]，NT-3優先與TrkC結合[12]，三者均能誘導促生存信號。p75NTR是跨膜糖蛋白，隸屬于腫瘤壞死因子超家族，無論TrkA、B、C存在與否，均能促進細胞生存或誘導細胞凋亡[13]。

1999年Zhu等[14]第一次證明NGF及其受體TrkA在胰腺癌PNI中起作用，之后陸續有報道胰腺癌細胞及其周圍神經中神經營養因子家族和其受體TRKA、p75NTR表達水平升高[15-16]。Schneider等[16]報道，TrkA在導管、胰島和癌細胞中均表達，TrkB僅在胰島的α-細胞中表達，TrkC的著色程度及分布與TrkA相似；p75NTR在神經組織中表達，在正常組織中僅散在存在。導管和腺泡細胞以及神經組織和癌細胞中均有不同程度的NGF表達。NT-3在毛細血管內皮和紅細胞中表達，NT-4特異性地在導管細胞中表達。該結果提示胰腺癌細胞自分泌NGF增強，通過激活MAPK途徑發揮有絲分裂效應[17]，并通過旁分泌作用促進PNI發生。Ma等[18]證實胰腺癌中NGF和TrkA過表達能促進神經的病理性增長，聯合抑制NGF和TrkA或許能起到抑制腫瘤的目的。Wang等[19]證實報道，p75NTR的表達水平和胰腺癌PNI之間存在正相關。將p75NTR轉染胰腺癌細胞后細胞對化學趨化性的反應性遷移顯著增強，表明p75NTR在胰腺癌細胞的遷移中起作用，也可能在PNI中起作用。

Ketterer等[24]報道，胰腺癌中BDNF、NT-3和NT-4表達均升高，將T3M4期胰腺癌細胞與背根神經細胞共培養后癌細胞強表達TrkB和p75NTR，細胞增殖明顯增強。但Schneider等[16]報道胰腺癌中BDNF、NT-3和NT-4表達均不升高。

GDNF被認為是胰腺癌細胞的化學引誘物，在腫瘤的進展、遷移、侵襲的過程中發揮重要作用[21]。有PNI的胰腺癌GDNF陽性率顯著高于無PNI的胰腺癌[22]。胰腺癌細胞系SW1990、CAPAN-2、MiaPaCa-2、BxPC3與GDNF共培養后，細胞對細胞外基質蛋白如Ⅰ型膠原、層黏連蛋白、纖連蛋白等的趨向性增強，整合素的表達增加；使用整合素抑制劑后可以抑制細胞對細胞外基質的粘附能力，提示GDNF引起的整合素表達改變在胰腺癌的侵襲和轉移行為中發揮重要作用[23-24]。另外，GDNF還可以激活基質金屬蛋白酶(MMP)，引起細胞惡性程度增加。

2．趨化因子：趨化因子是腫瘤炎性環境的重要組成部分[25]。趨化因子及其受體已經被證明在腫瘤細胞局部侵犯和遠處轉移中起重要作用。趨化因子也能提供增殖信號使得腫瘤細胞能在遠處器官中生存。Marchee等[26]報道，PDAC強表達趨化因子受體CX3CR1，而正常胰腺上皮細胞不表達。CX3CR1高表達與PNI呈相關，且與術后早期復發相關。CX3CR1專一性地結合跨膜趨化因子CX3CL1。神經細胞大量表達CX3CL1，其主要是介導內皮細胞與神經細胞的粘附。CX3CR1陽性表達的PDAC細胞通過激活Gi蛋白和黏附分子(β1-整合素和黏著斑激酶)向CX3CL1配體遷移，特別是神經細胞[26]。因此，CX3CL1-CX3CR1信號通路可能是將來減少PNI發生的一個有前景的靶點[27]。

另外，軸突引導分子腦信號蛋白3A(SEMA3A)及其受體神經叢狀蛋白A1(PLXNA1)和神經纖毛素1(NRP1)在胰腺癌組織中高表達，且與患者生存期縮短和腫瘤侵襲性、轉移潛力增強相關。盡管92%的患者表現出PNI，但SEMA3A表達與PNI狀態之間未發現有明顯的關聯[28]。

3．基質金屬蛋白酶(MMPs)：MMPs幾乎能降解ECM中的各種蛋白成分,破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，在腫瘤侵襲轉移中起關鍵性作用，Kilian等[29]報道，應用MMP抑制劑Ro 28-2653可以有效抑制MMP-2和MMP-9表達，顯著降低胰腺導管腺癌肝轉移的發生。胰腺星狀細胞是MMP-2的重要來源，可以促進胰腺癌細胞的侵襲性[30]，也與胰腺癌的PNI有密切關系[31]。自主神經遞質去甲腎上腺素也可以通過上調MMP-2的表達來增強胰腺癌細胞的侵襲性，啟動神經侵犯，激活癌細胞促生存信號通路[31]。在GDNF和NGF刺激下亦會增強胰腺癌細胞MMP-2和MMP-9的表達，有助于胰腺癌PNI的發生[32-33]。

4．有助于PNI的差異化表達基因：通過胰腺癌微陣列分析，比較高頻率PNI和低頻率PNI的胰腺癌細胞系裸鼠皮下移植瘤組織的差異表達蛋白，發現高頻率PNI的胰腺癌細胞系的CD74表達上調，而低頻率PNI的細胞系中表達下調，說明HLA Ⅱ類分子的穩定鏈(CD74)可能在PNI過程中起作用[34]。Nagata等[35]報道，PDAC患者的CD74表達水平與PNI相關，CD74是一個獨立的預后因素。

其他表達上調的分子包括絲氨酸蛋白酶組織纖溶酶原激活物和γ-同型核蛋白(γ-synuclein)，后者對維持中樞神經系統的功能和發育有重要作用。它在腫瘤細胞中異常表達，是患者不良預后和無病生存期降低的強烈指標。應用shRNA沉默γ-synuclein的表達可以降低PNI和肝轉移的程度。由于在胰腺癌患者的血樣和尿樣中能檢測到，故認為γ-synuclein很有可能成為疾病早期診斷標志物，當然也可能成為疾病治療的靶點。

在神經細胞和腫瘤細胞共培養的PNI體外模型中觀察到胰腺癌細胞定向向神經元遷移，神經元也向胰腺癌細胞的方向生長出突觸。進一步通過與神經元突出相接觸的胰腺癌細胞的基因表達譜的分析[48]，發現了一些促生存基因表達上調，如黏膜相關淋巴組織淋巴瘤易位基因1(mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation gene 1，MALT1)和腫瘤壞死因子受體相關因子(tumor-necrosis-factor-receptor-associated factor，TRAF)[36]，同時癌細胞增殖增加，凋亡減少，這些基因可能有助于癌細胞的神經侵犯。

Abiatari等[37]檢測了PNI體外共培養體系中的癌細胞的轉錄組表達譜。他們發現驅動蛋白家族成員14(kinesin family member 14，KIF14))表達顯著下調，RHO-GDP 解離抑制劑-β(RHO-GDP dissociation inhibitor-β，ARHGDIbeta)表達上調，KIF14與PNI呈負相關，下調KIF14的表達會增強細胞的PNI能力。KIF是一種細胞分裂驅動蛋白，在分裂的細胞中增多，敲除后會導致細胞多核化和凋亡，在很多惡性疾病中表達上調，且與不良預后相關，這觀點與該實驗結果不同。猜測可能存在某種負反饋機制使得KIF14在其他一些惡性疾病中高表達。Abiatari等[37]又發現敲除ARHGDIβ的癌細胞的侵襲轉移和生存能力未見明顯降低，只是PNI能力明顯降低，認為ARHGDIβ在胰腺癌中可以促進PNI。他們還發現微管相關蛋白質RP/EB家族成員2(microtubule-associated protein RP/EB family member 2，MAPRE2)也在表現出PNI的胰腺癌細胞克隆中過表達，并且與患者的低生存率有關[35]。

5．其他一些重要的大分子：文獻報道，在胰腺癌活檢標本中發現了高水平的造血集落刺激因子G-CSF和GM-CSF，且對應地在胰腺神經中發現了它們的受體表達(G-CSFR和GM-CSFRα)，說明這些細胞因子可能在腫瘤與神經相互作用的過程中起作用[39]。Swanson等[40]的研究發現，胰腺癌細胞中的黏蛋白1(MUC1)和雪旺細胞中的髓磷脂相關糖蛋白(MAG)相互作用增強與PNI有關。除了作為MAG的優先配體外，胰腺癌細胞中MUC1的胞質尾區的差異化的磷酸化導致了細胞增殖和轉移信號通路的激活[57]。因此，MUC1-MAG信號通路不僅導致胰腺癌細胞侵襲和增殖增強，也通過輔助胰腺癌細胞和雪旺細胞之間產生聯系從而在PNI中起作用。此外，還有報道一些黏附分子如神經細胞黏附分子(NCAM)和L1細胞黏附分子(L1CAM)也在胰腺癌的PNI中發現，但至今仍缺乏相關實驗。

胰腺癌PNI的分子機制及其復雜，目前已知的仍然很少，而且大多數實驗關注的是神經與腫瘤細胞之間的相互作用，很少有人關注腫瘤基質和微環境的變化。今后還需要更加精確的動物模型來模擬體內胰腺癌PNI的生物學過程，最終將研究成果轉化到早期診斷和靶向藥物的開發上。

參 考 文 獻

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