巢蛋白與腫瘤發(fā)生發(fā)展

應(yīng)勤健，苗賢媛，崔曉穎，龍 丹，付志璇，羅 聰

(1.臺州市腫瘤醫(yī)院內(nèi)鏡中心，浙江 臺州 317500；2.寧波市杭州灣醫(yī)院，浙江 寧波 315000；3.嘉興學(xué)院附屬醫(yī)院，嘉興市第一醫(yī)院，浙江 嘉興 314000；4.中國科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院暨浙江省腫瘤醫(yī)院，中國科學(xué)院腫瘤與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，浙江 杭州 310022)

1 巢蛋白(Nestin)的結(jié)構(gòu)及其基本功能

在真核細胞中，細胞骨架包含3個主要的絲狀成分：肌動蛋白微絲、微管和中間絲。Nestin是一種Ⅵ類中間絲蛋白，包含1 621個氨基酸，相對分子質(zhì)量大約為177 400。它由一個短N端(8個氨基酸)、一個罕見的長C端(>1 400個氨基酸)和連接兩者的中央桿(α螺旋桿)組成，見圖1[1]。其中，α螺旋桿區(qū)域由4個線圈(藍色)及3個連接器(L1，L12和L2)連接而成，而短N端的存在使Nestin需要其他中間絲蛋白，如波形蛋白共同組裝成高階結(jié)構(gòu)[2-3]。

圖1 巢蛋白分子的結(jié)構(gòu) 橙色：N端區(qū)域的“頭”；藍色：α螺旋桿區(qū)的中央桿部；綠色：C端區(qū)域的“尾”

Nestin起初單純被作為神經(jīng)上皮干細胞的一個標記物，后來也被認為是間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)的標志物之一，但在神經(jīng)系統(tǒng)以外其他組織細胞也表達Nestin，如胰島細胞、骨骼肌細胞、睪丸、毛囊以及骨髓的非造血部分等[4-5]。另外，Nestin被發(fā)現(xiàn)在心臟修復(fù)、血管重構(gòu)及神經(jīng)修復(fù)等方面也發(fā)揮了重要作用。Nestin的上調(diào)能夠?qū)π募∵M行補救性纖維化，在心臟缺血后Nestin陽性神經(jīng)祖細胞/干細胞遷移到梗死區(qū)域參與相應(yīng)血管生成和神經(jīng)生成，從而修復(fù)受損心肌[6-7]。

近年來，研究發(fā)現(xiàn)在多種惡性腫瘤，如神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肺癌、乳腺癌及結(jié)腸癌中，Nestin的表達較正常組織顯著升高。腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移依賴于腫瘤新生血管形成, 檢測腫瘤組織的微血管密度(microvessel density, MVD)不僅可以定量地反映腫瘤血管生長情況, 還能預(yù)示腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)趨勢，是一種評估預(yù)后的有效方法[8-9]。CD31、CD34和Ⅷ因子是常見的腫瘤血管內(nèi)皮細胞標志物，常被用作檢測MVD，通常CD34較其他兩者更敏感，但CD34在腫瘤新生小血管的檢測中存在局限性[10]。Nestin被發(fā)現(xiàn)在黃體毛細血管內(nèi)皮細胞和內(nèi)皮祖細胞增殖中表達顯著升高，而成熟內(nèi)皮細胞中無Nestin表達，并且在腫瘤細胞分泌因子的影響下，Nestin被血管壁周細胞和平滑肌細胞動員到新生血管中，參與血管的穩(wěn)定，它可能是一種新型的血管標志物，可以特異性識別腫瘤新生血管[11-12]。

2 Nestin與腫瘤

2.1Nestin與膠質(zhì)瘤 膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見的惡性腫瘤，惡性程度高、生長快、侵襲性強且容易復(fù)發(fā)，總體預(yù)后差，腫瘤干細胞在膠質(zhì)瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移中起著重要作用，被認為可能是高級別膠質(zhì)瘤治療后復(fù)發(fā)的根本原因[13]。研究發(fā)現(xiàn)Nestin在膠質(zhì)瘤腫瘤干細胞中高度表達，并且與膠質(zhì)瘤患者的不良預(yù)后密切相關(guān)，Nestin可能是膠質(zhì)瘤腫瘤干細胞的標記物[14-15]。

一項涵蓋了Nestin陽性的膠質(zhì)瘤患者897例和對照的704例meta分析顯示，Nestin表達水平與膠質(zhì)瘤患者組織學(xué)分級呈正相關(guān)，特別是對于WHO分級Ⅲ級和Ⅳ級以上的膠質(zhì)瘤患者，Nestin陽性可能提示其不良預(yù)后，Nestin被視為膠質(zhì)瘤患者總體生存期(overall survival, OS)和無疾病生存期(progression-free survival, PFS)的預(yù)測指標[13，16]。另外，在膠質(zhì)瘤小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，Nestin表達下調(diào)可抑制膠質(zhì)瘤細胞的侵襲和增殖，通過將Nestin shRNA注射至實驗小鼠的瘤體內(nèi)抑制Nestin表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗組小鼠腫瘤生長速度明顯低于對照組，阻斷膠質(zhì)瘤中Nestin表達能顯著減慢腫瘤的生長速度[17]。膠質(zhì)瘤腫瘤干細胞中的Nestin可能成為其藥物治療新靶點。

2.2Nestin與肺癌 Nestin的表達水平與非小細胞肺癌(non small cell lung cancer, NSCLC)的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期、腫瘤大小等相關(guān)，并且Nestin可能是NSCLC患者的獨立預(yù)后因素。一項關(guān)于NSCLC和Nestin的meta分析顯示，Nestin表達陽性與NSCLC患者OS縮短顯著相關(guān)，尤其是肺腺癌(adenocarcinoma, AC)和大細胞神經(jīng)內(nèi)分泌癌，但在鱗癌(squamous cell carcinoma, SCC)患者中似乎沒有觀察到這種相關(guān)性，這可能與納入研究的SCC患者過少有關(guān)[18-19]。

研究表明，Nestin可通過多條途徑介導(dǎo)NSCLC的發(fā)生發(fā)展，其中Brognard等[20-21]研究發(fā)現(xiàn)Akt抑制劑可使Nestin的表達明顯降低，通過負調(diào)控Nestin的上游靶點SOX2，可以降低Nestin mRNA和蛋白的表達，從而抑制AC細胞增殖和轉(zhuǎn)移。因此，通過Akt- SOX2-Nestin途徑抑制Nestin的表達可能為治療肺癌提供有效的新思路。另外，Nestin也可能通過Nestin-keap 1-Nrf2途徑介導(dǎo)NSCLC細胞的抗氧化能力[22-23]。Nrf2是氧化還原平衡的主要調(diào)節(jié)因子，能促進抗氧化酶的生成，降低Nrf2的表達能起到抗腫瘤的作用及提高化療的敏感性[24]。當細胞處于氧化應(yīng)激時，通過Nestin負調(diào)控下游因子Keap1，Nrf2的泛素化降解會隨之減少，Nestin對腫瘤細胞抗氧化能力的作用正是通過影響Nrf2來實現(xiàn)的。Nestin能與Keap1的Kelch結(jié)構(gòu)域相互作用，與Nrf2競爭性的結(jié)合Keap1，形成復(fù)合物，從而阻止Keap1對Nrf2的泛素化降解，促進了抗氧化酶的生成。同時，Nrf2的敲除也降低了Nestin的表達，Nrf2可能是Nestin的下游靶基因[25]。

小細胞肺癌(small cell lung cancers, SCLC)患者的腫瘤細胞中也可表達Nestin，其表達水平略高于NSCLC患者，能夠抑制SCLC腫瘤細胞的凋亡，敲除Nestin后，SCLC腫瘤細胞侵襲能力明顯下降[26]。但目前Nestin SCLC中的研究較少，相關(guān)研究的樣本量存在限制，有關(guān)Nestin在SCLC中的作用仍需進一步探索。

2.3Nestin與乳腺癌 乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，大約25%的早期乳腺癌患者接受(新)輔助化療后5年內(nèi)復(fù)發(fā)，其中三陰性乳腺癌(triple breast cancer, TNBC)是其中預(yù)后最差，侵襲性最強的亞型，并且目前臨床上治療手段有限，缺乏特異性生物學(xué)標志物。但研究表明，Nestin在TNBC和部分激素受體陽性型乳腺癌中表達明顯增加，與其臨床病理和免疫組化特征密切相關(guān)，可能是TNBC的特異性標志物之一，并且與其預(yù)后密切相關(guān)[27-28]。研究發(fā)現(xiàn)Nestin可能與TNBC腫瘤細胞分化水平、細胞增殖標志物Ki-67表達有關(guān)，Nestin和Ki-67表達雙陽性可能強烈預(yù)示著乳腺癌的侵襲性特征和不良預(yù)后[29-30]。另外，在具有高復(fù)發(fā)風(fēng)險因素如淋巴結(jié)陽性、組織學(xué)分級高、疾病進展的TNBC中，Nestin陽性表達水平更高[31-32]。

不僅如此，Nestin或許可作為ER弱表達乳腺癌的一種新型診斷標志物。ER弱表達是乳腺癌一個相對少見的亞群，其特征是ER表達在1%～10%[33]。一部分ER弱陽性病例與腔內(nèi)腫瘤比較，表現(xiàn)出不同的基因表達模式，這部分患者生物學(xué)行可能更傾向于TNBC，預(yù)后較ER高表達乳腺癌更差，但目前臨床上缺乏特異性免疫組織化學(xué)基礎(chǔ)標記[34]。研究表明，通過檢測Nestin在腫瘤細胞的表達，不論ER表達水平，能夠從ER弱陽性乳腺癌患者中篩選出生物學(xué)特性傾向TNBC的患者，從而給與及時有效的臨床干預(yù)[35-36]。

Nestin表達也可能與較高的乳腺癌轉(zhuǎn)移概率密切相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)為乳腺癌轉(zhuǎn)移后治療提供了新思路[37]。研究人員構(gòu)建了乳腺癌腦轉(zhuǎn)移(breast cancer brain metastases, BCBM)的小鼠模型，通過溶瘤病毒靶向殺傷表達Nestin的腫瘤細胞，并釋放Vstat120 (BAI1的細胞外片段)后能夠顯著提升BCBM小鼠的存活率[38]。另外，對Ⅲ期SBG0102臨床試驗的239例轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者預(yù)后進行隨訪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Nestin表達陽性的患者使用吉西他濱聯(lián)合多西他賽與多西他賽單藥相比，總體生存率明顯提高。Nestin/INPP4B可能是核苷類似物在乳腺癌患者中獲益的有效預(yù)測因子，為臨床藥物選擇提供參考[39]。

2.4Nestin與消化道腫瘤 胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors, GIST)是發(fā)生于胃腸道最常見的間葉源性腫瘤，通常把從食管到直腸的非上皮非淋巴造血組織的以梭形細胞分化為主的腫瘤稱為胃腸道間質(zhì)瘤[40]。Nestin可能通過調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)和改變細胞內(nèi)ROS水平在GIST的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，下調(diào)Nestin的表達可以將部分GIST患者的腫瘤細胞內(nèi)線粒體功能狀態(tài)恢復(fù)到非惡性細胞的表型特征[41]。GIST免疫組化結(jié)果中CD117和 CD34是診斷GISTs的重要的特異性生物標記物，但敏感度存在限制[42]。大量研究表明，Nestin在GIST中處于高表達狀態(tài)，是一種較敏感的診斷標志物，與CD117和CD34可以聯(lián)合檢測GIST可提高診斷率，尤其對于部分CD117陰性的GIST患者，Nestin具有重要診斷意義[43]。此外，Nestin與腫瘤分級和腫瘤大小之間存在顯著相關(guān)性，而與間質(zhì)瘤良性惡性、細胞異型性、生長速度以及侵襲深度之間沒有明顯關(guān)聯(lián)，Nestin可能不能作為判斷GIST良惡性的有效指標[44-45]。目前對于Nestin在胃腸間質(zhì)瘤中的作用尚不明確，有待于進一步研究證實。

定位于結(jié)腸癌腫瘤小血管的Nestin可能與結(jié)直腸癌患者與腫瘤細胞增殖和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，隨著Nestin表達增加，復(fù)發(fā)及遠處轉(zhuǎn)移風(fēng)險明顯升高，預(yù)后越差。有細胞學(xué)實驗研究發(fā)現(xiàn)，Nestin在人結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)組織中的mRNA表達明顯高于正常組織，并且抑制腫瘤小血管內(nèi)皮細胞中Nestin的表達后，CRC腫瘤細胞的增殖和遷移受到明顯影響[46]。Chabowski通過CRC比較Nestin陽性微血管密度(Nestin+ MVD)與CD34陽性(CD34+ MVD)在結(jié)直腸癌患者中的預(yù)后價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Nestin+ MVD在預(yù)測CRC患者疾病復(fù)發(fā)方面呈陽性趨勢，而CD34+ MVD則無此價值，這表明與CD34相比，Nestin的預(yù)后價值更高[47]。Nestin可能是CRC中相較CD34更可靠的血管生成評價指標和預(yù)后指標。

另外，目前同樣在食管鱗癌、胃腺癌以及胰腺癌等消化道腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)，Nestin表達也有升高的趨勢，可能與其增殖、凋亡、遷移和預(yù)后密切相關(guān)。但Nestin在消化系統(tǒng)腫瘤內(nèi)的研究偏少，仍需進一步深入研究。

Nestin作為部分腫瘤細胞及腫瘤干細胞中的獨特標志物，被認為與膠質(zhì)瘤、肺癌、乳腺癌等腫瘤生長、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，并且參與了腫瘤血管內(nèi)皮細胞的生長，促進腫瘤血管生成。靶向抑制Nestin能夠更好的殺滅腫瘤細胞及腫瘤干細胞而不影響正常細胞，今后可能成為治療腫瘤的一個新型靶點，產(chǎn)生更多的臨床價值，使更多的患者受益。目前Nestin在大部分腫瘤中的作用機制未完全闡明，仍需進一步探索，通過對Nestin在腫瘤中的進一步研究，可以為我們深入研究腫瘤發(fā)生發(fā)展機制提供方向。