NgBR在腫瘤中潛在機制的研究進展

楊 陽 林 劼 柯亭羽

神經軸突生長抑制因子-B受體(neurite outgrowth inhibitor B receptor，NgBR)是一類具有單一跨膜結構域的Ⅰ型受體，被鑒定為神經軸突生長抑制因子-B(neurite outgrowth inhibitor B，Nogo-B)氨基末端特異性的受體，可以和Nogo-B特異性結合從而產生生物學效應。近年來研究發現,NgBR在許多人類疾病中起著重要作用，尤其是在各種腫瘤的發生、發展中發揮著重要作用。目前還沒有對NgBR在腫瘤中潛在機制研究領域的最新研究成果進行系統評價，本綜述評估和討論了先前關于NgBR在腫瘤相關機制研究中取得的新進展，這些結果表明NgBR很可能成為腫瘤治療的潛在靶點。

一、有關NgBR的概述

美國生物技術信息中心數據庫顯示編碼人類NgBR的基因Nus1(脫氫二氫二磷酸合酶亞基)可能位于6q22.1，其主要在肺、乳腺、平滑肌和血管中表達，并廣泛分布于肝臟。NgBR在質膜上具有多種功能和作用，NgBR主要和Nogo-B特異性結合并發揮生物學效應，NgBR也可以和血管內皮生長因子相互作用或獨立發揮多種作用[1]。NgBR是網狀蛋白質家族(reticulon protein family，RTN)的關鍵成員，RTN參與人體內多種生理過程，包括參與抑制神經突生長和軸突再生、促進內皮細胞遷移、抑制血管壁平滑肌細胞遷移、促進上皮-間質轉化以及促進或抑制細胞凋亡等過程[2，3]。已經鑒定出哺乳動物RTN1、RTN2、RTN3和RTN4c蛋白的網狀異構體，它們形成了網狀超家族的最大分支。

近年來關于NgBR結構的研究顯示全長的NgBR具有高含量的螺旋結構，其結構在胞外域和胞質域中包含38%的α-螺旋、15%的β-折疊和47%的無規卷曲，NgBR的胞外域沒有二級和三級結構，雖然NgBR胞質結構域具有部分二級結構，但沒有緊密的三級結構堆積，只有利用短基元組裝兩個結合伴侶即異戊二烯基脂質和(或)烯丙基化的蛋白質維持NgBR結構[4]。NgBR在N端包含一個假定的殘基信號序列、一個胞外結構域、一個單跨膜結構域和一個胞質結構域，分別由殘基1～46、47～119、120～139和140～293組成[5]。Grabińska等[6]在NgBR的C末端鑒定出了一個關鍵的RXG序列，該序列十分保守并且對酶活性至關重要， RXG基序的強保守性表明NgBR對于聚戊二烯二磷酸的合成和細胞功能起著關鍵作用。

二、NgBR在腫瘤中的潛在機制

NgBR失調是腫瘤生物學公認的腫瘤發生、發展的一個方面，腫瘤治療的許多治療策略都依賴于通過改變腫瘤細胞代謝方式來靶向干預。迄今為止，NgBR在腫瘤中的病理生理學仍然難以完全弄明白，并且研究主要集中在NgBR在惡性腫瘤類型中的潛在機制[1]。

1.NgBR在乳腺癌及其耐藥中的潛在機制：Wang等[7]研究了乳腺癌的發病機制，結果表明NgBR的表達對雌二醇刺激的浸潤性導管癌細胞生長和生存素表達至關重要，生存素是一種眾所周知的凋亡抑制劑。該實驗數據表明在雌激素受體陽性乳腺癌中，NgBR的表達通過誘導生存素促進腫瘤細胞增殖，這一過程對腫瘤細胞增殖可能是必不可少的。此外該研究還表明NgBR的上調與雌激素受體(+)/人表皮生長因子受體2(-)乳腺癌有關。蛋白激酶B(protein kinase B ，PKB，又名Akt)是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，在多種細胞過程(例如葡萄糖代謝、細胞凋亡、細胞增殖、轉錄和細胞遷移)中起關鍵作用，抑制NgBR能夠減弱乳腺癌細胞中Akt信號通路的激活，并隨后減少細胞生長、遷移、存活和增殖[2]。

ras是一種眾所周知的致癌基因，可通過激活下游激酶引起腫瘤發生和耐藥性,ras基因家族與人類腫瘤相關的特征性基因有3種，分別是H-ras、K-ras和N-ras。最近的一項乳腺癌發病機制研究表明，在乳腺癌中NgBR優先結合法尼基化的H-ras，由疏水殘基組成的NgBR羧基末端對于與法尼基化的ras整合形成穩定的復合物至關重要，并且其可介導H-ras信號轉導[8,9]。通過細胞表面生物素化測定，Zhao等[8]研究發現，NgBR對于ras在腫瘤細胞膜中的積累至關重要并且其在ras介導的腫瘤生長的致癌功能中起關鍵作用，NgBR的上調增加了膜相關的K-ras基因和H-ras基因的數量，但沒有改變它們的總水平，也就是說NgBR僅介導ras在質膜上的積累，而不能提高ras的水平。此外，NgBR可能影響表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)介導的K-ras和H-ras的激活，因為K-ras和H-ras必須易位至細胞膜才能被激活，而K-ras和H-ras的上調被認為是介導下游激酶在整個細胞中的作用。這些結果足以表明在乳腺癌中NgBR的過表達能夠增強EGF介導的ras及其下游激酶的激活。該研究還得出NgBR的過表達增強了人乳腺癌細胞MDA-MB-231中Akt的磷酸化[9]。Pula等[10]研究揭示了浸潤性導管癌中NgBR的蛋白質和mRNA表達水平顯著增加，并得出浸潤性導管癌中NgBR的低表達能夠下調哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR))、PI3K(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/Akt信號通路，從而減少癌細胞的增殖、遷移、黏附、存活和侵襲性。這些研究結果清楚地表明,NgBR可能介導PI3K/Akt/mTOR信號通路，從而在浸潤性導管癌的發病機制中起主要作用。除此之外，還有研究發現NgBR增強了雌激素受體陽性乳腺癌細胞對它莫西芬和紫杉醇的耐藥性，其作用機制復雜且新穎[9,11]。

研究發現，耐他莫昔芬乳腺癌細胞中NgBR表達增加,為了研究增加的NgBR表達對他莫昔芬耐藥性的機制，研究者用特異性NgBR siRNA(siNgBR)敲低了NgBR的表達，結果表明NgBR敲低增加了乳腺癌細胞對他莫昔芬的敏感度，研究還通過比較NgBR敲低前后耐他莫昔芬雌激素受體陽性乳腺癌細胞中p53和生存素表達的變化，發現NgBR的缺失增加了抑癌基因p53的表達，但在蛋白水平上降低了凋亡抑制劑生存素的數量[11]。雌激素受體絲氨酸118殘基的磷酸化與他莫昔芬耐藥有關，為了了解NgBR在EGF刺激的雌激素受體絲氨酸118磷酸化中的作用，研究者用 EGF處理了MCF-7-TamR乳腺癌細胞后得出EGF處理增加了MCF-7-TamR乳腺癌細胞中AKT、細胞外調節蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)和MDM2癌基因的磷酸化[11]。

通過研究分析還發現NgBR敲低減弱了EGF刺激的AKT、ERK和MDM2的磷酸化，但是NgBR基因敲低并不影響AKT、ERK和MDM2的總蛋白水平和EGF受體的磷酸化，同樣NgBR敲低也減弱了MCF-7-TamR細胞中EGF刺激的ras激活，NgBR介導的ras活化可能有助于EGF刺激的雌激素受體磷酸化。總之，他莫昔芬耐藥性乳腺癌細胞中NgBR的表達增加通過增加AKT/ERK和MDM2的磷酸化來促進EGF信號轉導，從而減弱p53的表達并增加生存素的表達，這可能是導致他莫昔芬獲得性耐藥的機制。耐紫杉醇乳腺癌細胞中NgBR表達也增加，NgBR表達增加導致紫杉醇耐藥的機制是和他莫昔芬耐藥相同的[9]。這些都說明NgBR是一個潛在的治療靶點，可以恢復耐他莫昔芬和耐紫杉醇乳腺癌細胞對傳統內分泌治療的敏感度。

2.NgBR在肝細胞癌中的潛在機制：NgBR蛋白在肝癌組織中被發現過表達，而在相匹配的正常相鄰肝組織中沒有這種NgBR過表達的現象。MDM2癌基因編碼核定位的E3泛素連接酶(p53的真正泛素連接酶)，它在p53的穩定性中起著重要作用并且可導致p53的轉錄改變，p53作為一種腫瘤抑制基因，可抑制人癌細胞的轉化[12，13]。PI3K/Akt通路是刺激生長因子的核心胞內信號通路之一，在多種細胞生理病理過程中起關鍵作用。由NgBR激活引起的PI3K/Akt/MDM2途徑逐漸有序變化被認為是肝細胞肝癌發病機制中的重要機制，研究人員觀察到，NgBR水平的升高會增強Akt的磷酸化，磷酸化的Akt隨后會上調磷酸化MDM2的表達，而磷酸化的MDM2又會介導p53泛素化。這些數據清楚地表明，肝細胞肝癌患者中高水平的NgBR與磷酸化的Akt結合并將MDM2募集到細胞核，這是激活肝細胞肝癌細胞中PI3K/Akt/MDM2信號轉導和腫瘤發生的必要步驟[14]。此外，為了研究NgBR敲低是否影響肝癌細胞的生長，研究者使用了siNgBR沉默NgBR的表達，結果表明，NgBR敲低顯著降低了HepG2和SMMC-7721肝癌細胞的活力，進而表明NgBR敲低降低了人肝癌細胞的體外生存能力。

為了確定NgBR敲低是否通過Akt信號通路抑制人類肝癌細胞的生長，研究者使用蛋白質印跡分析來檢測HepG2和SMMC-7721細胞中Akt的磷酸化水平，結果表明HepG2和SMMC-7721細胞的NgBR敲低顯著降低了Akt水平的磷酸化，而總Akt保持不變[14]。此外，研究還發現通過共轉染的pIRES-NgBR質粒以及HepG2和SMMC-7721中的siNgBR使NgBR過表達可以挽救NgBR敲低的HepG2和SMMC-7721細胞中Akt磷酸化的受損，同時，CCK-8分析顯示NgBR過表達可以挽救NgBR敲低HepG2和SMMC-7721細胞中觀察到的細胞生長抑制有研究。這表明了人類肝癌細胞中NgBR的過度表達可以挽救肝癌細胞Akt水平的磷酸化受損，充分說明NgBR觸發了Akt磷酸化水平的改變，這與人類肝癌細胞中細胞活力的改變是一致的[15]。

3.NgBR在肺癌中的潛在機制：Wu等[16]進行的肺癌發病機制研究表明，NgBR在非小細胞肺癌細胞的細胞膜和細胞質中均存在，在支氣管上皮細胞和基質細胞中也檢測到NgBR表達，但在鄰近的肺組織和肺泡上皮細胞中幾乎未觀察到NgBR表達。上皮細胞-間充質細胞轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是腫瘤轉移的驅動因子，參與腫瘤細胞的侵襲和遷移并在肺癌的轉移和侵襲中起著重要作用，Twist1和Snail1是進化上保守的轉錄抑制因子并在EMT調控中起重要作用。研究者探討了NgBR在轉錄水平上調節基因表達的作用，主要分析了轉錄因子Twist1和Snail1的表達情況，結果提示NgBR通過誘導Snail1表達而非Twist1表達來增強肺癌中EMT。

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/ERK是真核細胞中廣泛存在的一條復雜的高度保守的細胞信號轉導通路,在腫瘤的發生、發展及惡性轉化過程中非常重要，MEK稱之為MAPK/ERK激酶，Raf是(40～75)kDa的絲氨酸/蘇氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶，ras/Raf/MEK/ERK是MAPK/ERK通路中的一條經典通路,通過誘導惡性腫瘤異常增殖、侵襲生長和遠處轉移參與腫瘤發展，許多細胞因子的異常表達可能會過度激活該信號通路的失調，包括NgBR、EGF樣配體的突變激活以及Ras的突變和過表達[8,17,18]。Snail1的表達受PI3K/Akt和MEK/ERK信號通路激活的驅動，因此研究者評估了NgBR過表達的A549和H1299非小細胞肺癌細胞中這些信號通路的活性，研究發現NgBR過表達增加了ERK1/2磷酸化的水平，但并未增加Akt磷酸化的程度；相反，NgBR敲低可降低A549和H1299細胞的ERK1/2磷酸化水平。類似在過表達NgBR或NgBR基因敲除的A549和H1299細胞中獲得了相應一致的MEK1/2磷酸化水平的結果。這些結果表明，NgBR誘導的Snail1表達是由MEK/ ERK信號通路介導的。研究還發現NgBR與ras強烈的相互作用，促進非小細胞肺癌細胞中的EMT，NgBR過表達誘導了非小細胞肺癌細胞的質膜定位和ras的激活，進而激活了下游ERK1/2途徑，從而促進Snail1表達并降低E-鈣黏著蛋白表達，進一步表明ras活性的改變與癌癥的發生和進展相關[16]。

4.其他潛在機制：血管生成對惡性實體腫瘤的生長、轉移乃至預后都有著極其重要的意義，惡性實體腫瘤中新生血管的定量檢測被認為是一種重要且獨立的預后標志意義。最近Sherbet[19]對癌細胞侵襲的研究再一次證明，血管生成在癌細胞的增殖和運動中起關鍵作用，在致癌過程的早期階段，增殖的癌細胞介導促血管生成微環境從而增加供應的營養素、能量和氧氣。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是癌細胞產生和分泌的主要血管生成因子，在人類癌癥中上調的VEGF/VEGF受體促血管生成途徑是最廣泛研究的途徑，由VEGF受體介導的內皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)在癌發生中具有顯著的功能，包括抑制DNA修復系統和抑制細胞凋亡[20]。此外，Ricciuti等[21]最近的一項研究表明，血管生成促進了癌癥的進程并且是VEGF、eNOS、Akt和ERK誘導侵襲和轉移的原因。而有研究指出NgBR與Nogo-B相互作用影響血管生成，NgBR主要是通過促進eNOS和Akt磷酸化來減弱血管生成中的缺陷，促進血管形成以改善血管生成障礙[22]。Rana等[23]的研究也指出NgBR是腦血管發育所必需的且對于脈管系統的發育來說NgBR是必不可少的，Nogo-B和VEGF可能與NgBR相互作用，導致Akt磷酸化以增強血管生成。miR-26a是一類小的非編碼RNA，miR-26a可能直接與NgBR相互作用以抑制VEGF/NgBR途徑并減弱eNOS的磷酸化，這能夠顯著減少血管形成、血管生成和細胞遷移和增殖[24]。這些結果暗示NgBR是血管生成和維持遷移所必需的，靶向NgBR治療是一種影響腫瘤驅動血管生成的誘人策略，特別是考慮到NgBR可以介導包括內皮細胞遷移、增殖和血管形成在內的過程。因此，NgBR參與的血管生成軸可能是從新血管生成向癌變的潛在治療靶點。

三、展 望

綜上所述，NgBR作為Nogo-B氨基末端特異性的受體在腫瘤的發生、發展中起著重要的作用，NgBR除了在本文相關腫瘤的發生、發展中發揮作用外，在其他癌癥中的表達和作用機制有待于更多的研究來補充。NgBR在腫瘤相關機制研究中雖然取得了一定的新進展但仍不夠全面，其在相關癌癥中涉及的作用機制十分復雜，需要更多的樣本和更多的基礎研究來進一步研究。總之，NgBR靶向治療可能具有延遲或改善癌癥進展的潛力，有望成為癌癥治療的新靶點。盡管現在的研究大多數都明確表明NgBR在腫瘤發生、發展中起促進作用，但對于NgBR有沒有抑制腫瘤發生的作用,需要開展深入研究。