NRP-1在腫瘤中的作用及機制研究進展*

談文娟綜述，高春玲審校

(1．廈門大學附屬成功醫院放療科，福建廈門 361003;2．廈門大學醫學院，福建廈門 361000)

神經纖毛蛋白-1(Neuropilin-1，NRP-1)作為一個功能性受體在神經生物學中的重要性已經明確，但它在腫瘤中的作用直到最近才被發現。一些研究發現NRP-1在多種癌細胞中表達，并且NRP-1過表達能增強腫瘤血管生成和腫瘤生長［1-2］。相比之下，抑制NRP-1的表達會阻止內皮細胞生存和遷移，抑制腫瘤生長［1］。NRP-1影響腫瘤的具體機制尚未完全闡明，需要我們進一步探究。本文將NRP-1最近的相關研究進展作一綜述。

1 NRP-1的生物學特性

1．1 NRP-1 的發現

神經纖毛蛋白(Neuropilin)包括NRP-1和神經纖毛蛋白2(Neuropilin-2，NRP-2)，它們是脊椎動物特有的一種跨膜糖蛋白。NRP-1由Fujisawa和他的同事在1987年第一次提出來，最初命名為A5［3］，它被定義為一個單克隆抗體的抗原，這個單克隆抗體是結合在非洲爪蟾蝌蚪視頂蓋上的神經細胞表面蛋白。NRP-1最初確認為3級信號素(Semaphorin3，SEMA3)的神經元受體，SEMA3是化學排斥導向分子家族中的一員，能排斥軸突和使生長錐塌陷，該發現表明NRP-1在軸突生長和導向中起著至關重要的作用。隨后，NRP-1被發現是血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)165的共受體，能增強VEGF與VEGFR-2相互作用，提高VEGF的生物學活性，包括內皮細胞的遷移和血管生成［4］。

1．2 NRP-1 的結構

NRP-1和NRP-2都是分子量為120～130 kDa的多功能單跨膜糖蛋白，它們具有相同的結構域，都包括一個大型的氨基末端胞外結構域，一個短的跨膜結構域和一個小的胞質結構域［5］。其中胞外區又有三個不同結構域，分別稱為a1/a2，b1/b2和c。其中a1/a2結構域與b1/b2結構域是NRP-1與配體(SEMA3A)結合的位點，b1/b2區負責與VEGF165結合并與NRP-1介導的細胞的黏附作用有關，a1/a2區和c區負責形成NRP二聚體。近膜的c結構域與NRP-1傳導其配體的信號密切相關［6］。NRP-1胞質結構域由44個氨基酸和一個包含C-末端三個氨基酸的PDZ結構域結合基序SEA構成，它可以結合PDZ蛋白結構域，也可結合C-末端的GAIP相互作用蛋白(GIPC)，GIPC也被稱為NRP-1相互作用蛋白(NIP)［7］。神經纖毛蛋白也以可溶性的形式存在，自然條件下產生的可溶性NRP-1首次從人前列腺癌PC3細胞系克隆出來的［8］。可溶性NRP(SNRP)，其中包含 a1/a2和 b1/b2結構域，缺乏跨膜-C區和胞質結構域，可作NRP的天然抑制劑［9］。

1．3 NRP-1 的分布

在胚胎發育過程中，NRP-1在動脈上大量表達［10］，NRP-2 主要表達在靜脈和淋巴管［11］;通過對NRP-1過表達的小鼠嵌合體和NRP-1缺失的突變小鼠進行分析［12］，NRP-1轉基因的小鼠有大量的毛細血管［13］，然而NRP-1敲除的小鼠顯示嚴重的血管和軸突發育缺陷［10］，表明NRP-1對正常胚胎的神經和心血管系統發育是必不可少的［12］。研究發現NRP-1以低表達的形式廣泛分布在人體多種正常組織中［14］，而在多種腫瘤中呈高表達如膠質瘤［15］，胰腺癌［16］，胃癌，結腸癌［17］，乳腺癌［18］，非小細胞肺癌［19］等。

2 NRP-1的在腫瘤中的作用及機制

2．1 NRP-1與腫瘤新生血管形成

VEGF又稱血管通透性因子(VPF)，被認為是最主要的促血管生長因子。它與腫瘤血管形成增多，腫瘤生長，人類多種腫瘤的不良預后有緊密聯系。血管內皮細胞生長因子信號轉導涉及三個酪氨酸激酶受體VEGFR-1(Flt-1)，VEGFR-2(KDR/Flk-1)，和VEGFR-3(Flt-4)和兩個非酪氨酸激酶受體NRP-1 和 NRP-2［20］。NRP-1 作為 VEGF165(VEGF的一種主要同構體)的共受體表達在內皮細胞上，調節VEGF與VEGFR-2結合，表明NRP-1在調節VEGF誘導的血管生成中發揮重要作用［21］。NRP-1除了與VEGF相互作用，還與其他促血管生成的肝素結合細胞因子相互作用，包括成纖維細胞生長因子家族和肝細胞生長因子(HGF)［22］。NRP-1還能結合并促進血小板源性生長因子-B(PDGF-B)［23］以及轉化生長因子β1信號通路［24］，從而有助于激活和招募血管周細胞［25］。遺傳學研究提供強有力的證據表明NRP-1為血管形態形成所必需。NRP-1的缺失會導致血管重建和分支缺陷［10］。在一些腫瘤模型如小鼠肝細胞癌［14］、人結腸癌［26］及非小細胞肺癌［27］中，NRP-1的表達已證明能增加致瘤性，這可能是通過促進VEGF介導的血管生成實現的。Wang等［28］發現 NRP-1不僅能增強 VEGF165與VEGFR2的結合，放大 VEGF效應，也可不依賴VEGF促進內皮細胞的信號轉導。綜上所述，NRP-1可通過依賴于VEGF的方式或獨立于VEGF的方式參與腫瘤新生血管的形成。

2．2 NRP-1與腫瘤的生長

NRP-1不僅在內皮細胞上表達，NRP-1也在腫瘤細胞中表達，并發現NRP-1在231乳腺癌和PC3前列腺癌等腫瘤組織中的表達水平要明顯高于正常組織［21］。Yaqoob 等［29］提出 NRP-1 可協調腫瘤微環境中肌成纖維細胞和可溶性纖維連接蛋白之間的相互作用，從而促進a5β1整合素依賴的纖維連接蛋白聚集，基質纖維化以及腫瘤生長，抗NRP-1抗體可以抑制腫瘤生長和纖維連接蛋白聚集。Li等［30］用NRP-1SiRNA轉染U373膠質瘤細胞系，發現能夠顯著促進膠質瘤細胞增殖，并誘導細胞周期阻滯在G1期。

Berge等［31］發現在小鼠原發性肝癌模型中，拮抗NRP-1的小干擾RNA(siRNA)可以抑制腫瘤生長。然而，Pan等［1］在SK-MES-1非小細胞肺癌的異種移植實驗結果顯示，抗VEGF抗體顯示出52%腫瘤生長抑制作用，單劑量抗NRP-1B抗體引起37%腫瘤生長抑制作用，抗NRP-1A抗體對腫瘤生長抑制作用無顯著影響。當與抗VEGF抗體結合時，抗NRP-1A抗體腫瘤生長抑制作用提高至70%，抗NRP-1B抗體腫瘤生長抑制作用升高到77%(其中抗NRP-1A抑制SEMA3A結合NRP-1，抗NRP-1B抑制VEGF結合NRP-1)。結果顯示抗NRP-1抗體對腫瘤生長的抑制作用不大，但與抗VEGF抗體聯合使用時，可以顯著增加抗VEGF抗體抑制腫瘤生長的作用，這表明NRP-1與抗VEGF抗體聯合應用可作為一種抗腫瘤靶向治療策略。

2．3 NRP-1與腫瘤的遷移及凋亡

腫瘤的浸潤，轉移是惡性腫瘤重要的生物學特征，與疾病的預后密切相關。臨床前研究顯示NRP-1的過表達與惡性腫瘤的侵襲潛能、腫瘤分期、臨床分級呈正相關。Timoshenko等［32］發現通過siRNA阻斷了NRP-1表達后，VEGF-C對乳腺癌 MDA-MB-231和Hs578T細胞株的遷移有部分抑制作用。Li等［30］發現NRP-1 siRNA通過下調Bcl-2家族的表達和阻滯絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑，能顯著抑制膠質瘤細胞的增殖和凋亡。Banerjee等［33］提出 VEGF165可通過激活 NRP-1-VEGFR1-PI3K軸誘導血管平滑肌細胞的遷移，并證實MCF-7和MDAMB-231乳腺癌細胞也可通過此機制誘導血管平滑肌細胞的遷移，最終刺激腫瘤血管形成，促進新生血管成熟。Ling等［34］在斑馬魚模型中，提出NRP-1特異性調控內皮細胞的抗凋亡途徑是通過NRP-1相互作用蛋白(NIP/GIPC)激活PI3K/AKT，隨后使 P53通路和 FoxOs失活，以及 P21激活。Wey等［2］發現胰腺癌細胞中過表達的NRP-1可通過ERK和JNK途徑來加強MAPK信號通路，并誘導下游抗凋亡基因包括MCL-1的產生，從而提高細胞存活率。由此可知，NRP-1對腫瘤的遷移和凋亡是不可或缺的。Zeng等［35］通過實驗證明靶向抗NRP-1b1b2抗體能夠抑制MCF7乳腺癌細胞的增殖及其與纖維連接蛋白的粘附。并且抗NRP-1單克隆抗體可以降低a5β1整合素-NRP-1復合物的形成，抑制FAK/p130cas信號通路，最終導致肌動蛋白應力纖維的形成，使細胞粘附受到抑制。

2．4 NRP-1與免疫功能

最近報道NRP-1在人類正常免疫系統中也發揮著重要作用，被認為是T細胞活化的一種新的標志物。在人類，NRP-1僅表達在漿細胞樣樹突狀細胞(pDCs)和從次級淋巴組織中分離出來的調節性T細胞(Tregs)亞群及外周血、淋巴結中小CD4+T細胞群。在淋巴結中，表達有NRP-1的T細胞可延長其與未成熟NRP-1+pDCs的相互作用，進而增強T 細胞的活化［36］。Tordjman等［37］證實 NRP-1 介導活化的DCs細胞和靜息T細胞之間的相互作用，這對于啟動初次免疫應答是必不可少的。Gorelik等［38］用抗NRP-1抗體孵育DCs或靜息T細胞，發現它可以抑制DC細胞誘導的靜息T細胞增殖。Milpied等［39］發現人類 FoxP3+Tregs 并不表達NRP-1。然而，在人類次級淋巴器官中可以檢測到大量FoxP3-NRP-1+T細胞，當用抗CD3/CD28抗體激活T細胞后，可誘導NRP-1在T細胞上的表達。一些研究發現，腫瘤患者外周血和轉移淋巴結中T細胞表面NRP-1表達水平上調，主要發揮免疫抑制作用，因此NRP-1也被看作是某些腫瘤的預后標志物。Chaudhary等［36］提出，在小鼠，NRP-1 選擇性表達在胸腺來源的調節性T細胞(Tregs)，可明顯提高它們的免疫抑制作用，NRP-1對CD4+T細胞也具有免疫抑制功能。NRP-1也可通過抑制MEK/ERK信號轉導，調節針對腫瘤細胞的T細胞活化作用以及細胞毒活性［40］。NRP-1在免疫細胞和腫瘤細胞都呈高表達水平，這可能跟腫瘤免疫耐受的形成有關，免疫耐受形成的機制還待進一步研究。Campos-Mora等［41］發現 NRP-1(+)調節性 T 細胞可以促進皮膚移植物的存活，并能調節效應性CD4(+)細胞的表型特征，因此NRP-1可作為免疫治療的新靶點。

3 NRP-1對化療的影響

NRP-1作為VEGF的共受體，在絕大多數腫瘤細胞和內皮細胞中高表達，參與腫瘤的增殖、生存、侵襲，并能提高多種癌細胞的化療敏感性。Xin等［42］將一個抗NRP-1單克隆抗體 MNRP1685A使用在進展性實體腫瘤患者的I期臨床試驗中，發現它可以阻滯VEGF通路進而明顯降低荷瘤率。并證明當抗NRP-1mAb與抗VEGFmAb如貝伐單抗聯合使用時療效更加顯著。Liang等［43］小鼠移植瘤模型實驗結果提示抗NRP-1聯合抗VEGF治療能更有效地阻斷腫瘤血管生成。Wey等［2］發現當胰腺癌細胞株PG暴露于吉西他濱和5-FU時，過表達的NRP-1可增強凋亡抵抗并提高細胞的存活率。相比之下，用siRNA降低人胰腺癌Panc-1細胞NRP-1表達水平可顯著提高其對吉西他濱的化療敏感性。Yue等［44］通過研究發現，抑制NRP-1的表達可抑制骨肉瘤SaOS-2細胞增殖并提高其對多柔比星化療敏感性。相反，過表達的NRP-1可促進MG-63細胞增殖并明顯增強其對多柔比星的藥物抵抗。上述研究表明NRP-1可能直接參與耐藥的發生。

4 NRP-1在腫瘤放射治療中的展望

近年來，腫瘤血管靶向藥物已經成為一種有效的抗腫瘤策略。多種抗腫瘤血管生成的藥物如VEGF特異性阻斷劑貝伐單抗和酪氨酸激酶受體抑制劑索拉非尼，已經批準進入臨床使用。這些藥物與化療聯用時能顯著抑制腫瘤生長，并延長患者生存期。目前許多臨床前和臨床研究發現，抗腫瘤血管生成療法取得一定的臨床療效。VanCutseme等［45］研究顯示抗血管靶向藥物僅有短暫和輕微的療效，長期使用會出現耐藥性，甚至在使用數月后，患者病情復發。因此，探求一種新的分子靶點和途徑，以提高抗血管生成療法的治療效果是很有必要的，抗 NRP-1是否可以代替抗 VEGF治療或者NRP-1與抗VEGF治療聯合使用能否顯著提高腫瘤治療效果及其機制還需要進一步研究。

放射治療也是惡性腫瘤最常見的治療方法之一，在臨床上約有半數以上的腫瘤患者在治療過程中接受過放射治療。盡管近年來精確放療技術取得很大的進步，但精確放療帶來的療效提高還不能令人滿意。這可能是腫瘤細胞自身出現乏氧，對射線敏感性降低，從而產生放療抵抗。Teicher等［46］最早發現抑制血管的生成可以加強放療的治療效果，還可減少達到相同抗腫瘤效應所需的放射治療的劑量。臨床前研究表明抗血管生成治療可暫時使腫瘤血管正常化，從而有效運輸氧氣改善腫瘤乏氧，對腫瘤放射治療有增敏作用。Fang等［47］研究發現，重組人血管內皮抑素(恩度)能使腫瘤血管正常化，表現為血管減少，基底膜和周細胞覆蓋率增加。并提出CNE-2和5-8F鼻咽癌裸鼠移植瘤血管正常化窗口期分別在恩度治療后的5～8天和3～5天，較未處理組或單用恩度組或單用照射組小鼠相比，在恩度治療后的第5天或第3天給予放射治療，可顯著減小CNE2或5-8F腫瘤體積，表明恩度能提高放療敏感性。

目前已明確的是抗NRP-1治療可以明顯抑制腫瘤新生血管形成，是一種很有潛力的抗血管靶向藥物。那么，抗NRP-1治療與放療聯合應用是否會出現血管正常化時間窗，是否具有腫瘤放療增敏作用，能否提高腫瘤治療效果尚不清楚，以及如何與放射治療最佳聯合應用，都有待今后進一步研究。

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