CEACAM1 在頭頸部腫瘤中的研究進展

范麗，茍浩鋮，馮俊

（川北醫學院第二臨床醫學院耳鼻咽喉頭頸外科，四川 南充 637000）

0 引言

頭頸部腫瘤主要產生于鼻咽、頰粘膜、硬腭、舌、扁桃體、軟腭、梨狀窩、甲狀腺、涎腺、頸部軟組織等部位。頭頸癌是美國第六大常見癌癥，早期頭頸癌通過手術或放射療法的單一形式治療就能達到較高的治愈率。局部晚期頭頸癌盡管采用手術、輔助放療或化療或同步放化療等多模式治療，但治療預后、生存率仍很低，其中復發/轉移性頭頸癌預后更差，1 年內存活率約為50%。隨著腫瘤治療研究的深入，發現免疫抑制治療、靶向治療能有效降低腫瘤復發和延長晚期惡性腫瘤患者的長期生存率[1,2]。目前有研究發現在頭頸部腫瘤中CEACAM1 顯著表達，與腫瘤生長、轉移、分期、預后等密切相關，故CEACAM1 被認為是一種新的可用于頭頸部腫瘤治療的潛在靶點。

1 CEACAM1 的結構與功能

癌胚抗原相關細胞黏附分子1(carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1，CEACAM1)又名CD66a 或膽汁糖蛋白(biliary glycoprotein，BGP)，是癌胚抗原細胞黏附分子(CEACAM)家族的糖基化免疫球蛋白(Ig)分子的一員，屬于免疫球蛋白超家族。人體CEACAM1 是由位于19 號染色體上的CEACAM1 基因編碼，通過選擇性剪接表達為12 個可變剪接的亞型。CEACAM1 是一種單通道I 型跨膜蛋白，通過跨膜區錨定在細胞膜上，所有亞型胞外結構都由一個免疫球蛋白超家族(IgV)樣結構域和多達3 個2 型不變免疫球蛋白(IgC2)樣結構域組成。CEACAM1 胞質結構域內有長短（L/S）兩種序列，這是由編碼它的第7 個外顯子通過選擇性剪接產生。CEACAM1-L 序列包含兩個免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosinebased inhibitor motif，ITIM)，能 通 過Src 同 源 區2（src-homology domain 2，SH2）蛋白酪氨酸磷酸酶（SH2-containing protein tyrosine phos-phatase，SHP）-1、SHP-2 磷酸化招募抑制信號參與細胞內的信號轉導，發揮抑制下游信號的作用，而CEACAM1-S 無此基序[3]。最初發現CEACAM1 是一種膽道糖蛋白，存在于膽汁中并在肝細胞膜上表達，而后的研究發現其在內皮細胞、上皮細胞、免疫細胞(包括T 細胞和B 細胞)、巨噬細胞、樹突狀細胞、腫瘤細胞均有表達[4]。CEACAM1 的作用也十分復雜，可以調控細胞間粘附、細胞生長、發育、凋亡；在免疫監視、免疫逃避和炎癥調節中發揮作用；也可以參與脂質、胰島素代謝等病理生理過程[5,6]。此外，研究還表明CEACAM1 與腫瘤的發生、發展過程密切相關。CEACAM1 可介導腫瘤細胞生長、增殖、凋亡、分化、黏附及侵襲，參與腫瘤淋巴管、血管的生成過程，還可調節免疫系統影響免疫細胞對腫瘤細胞的識別、殺傷作用[7]。

2 CEACAM1 在頭頸部腫瘤中的表達

CEACAM1 在不同腫瘤中的表達各不相同，早期的研究顯示其在前列腺癌等多數腫瘤中呈低表達，這提示下調CEACAM1 的表達可能削弱了抑制腫瘤的作用，導致了腫瘤的發生與發展[8]；但隨著對CEACAM1 越來越多的研究發現在有一些惡性腫瘤中呈現高表達，并且能增強腫瘤細胞的侵襲能力，促進腫瘤轉移，比如惡性黑色素瘤等[9]。目前，就CEACAM1 在頭頸部腫瘤中表達的研究多數認為CEACAM1 在腫瘤組織中呈高表達，且與腫瘤的發展密切相關。O. Simonetti 等人研究結果證實CEACAM1 在口腔的正常粘膜及所有口腔發育不良病變中不表達，而在口腔鱗狀細胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）中顯著表達。在OSCC 中，CEACAM1 的表達與腫瘤的分級呈正相關，與總體和疾病特異性5 年生存率呈負相關。CEACAM1 在口腔不同病變的動態表達提示CEACAM1 可能成為OSCC 的預后指標[10]。另外在唇癌、舌癌、喉癌、下咽癌、甲狀腺癌、涎腺腺樣囊性癌等頭頸腫瘤組織中也發現CEACAM1 呈現高表達，其表達與腫瘤的分期、預后生存呈負相關[11-15]。有爭議的是這一結論與K. Shinozuka 等人研究CEACAM1 在原發性OSCC 和正常口腔組織中表達的結論相反[16]。

研究還發現CEACAM1 在頭頸部腫瘤中的表達模式呈現細胞膜型和細胞質型兩種表達模式，而不同表達模式可能發揮著不同的作用。在分化良好的口腔鱗狀細胞癌中CEACAM1 呈現出更多的膜性表達，而中、低分化鱗癌多見胞質表達。這提示CEACAM1 的膜表達模式可能在高分化鱗狀細胞癌中起抑癌作用，細胞質CEACAM1 可能參與腫瘤發生[17,18]，這一結果與Lucarini 等人對CEACAM1 與喉癌中的研究結果一致[11,12]。

3 CEACAM1 在頭頸部腫瘤中的作用

3.1 影響腫瘤細胞生長

與CEACAM1 在眾多腫瘤中的表達類似，其對不同頭頸部腫瘤細胞的生長發揮著不同的作用。在Ning Wang 等人的對舌鱗狀細胞癌 的研究中發現，CEACAM1 表達的裸鼠模型中腫瘤的大小及重量均明顯多于載體組，這說明CEACAM1 在舌鱗狀細胞癌中過表達可促進腫瘤形成和生長[19]。但在甲狀腺癌細胞系中，CEACAM1 表達抑制了細胞周期進展，并伴有p21 上調和Rb 磷酸化減弱；下調CEACAM1 的表達則加速了細胞周期進展，這一結果在異種移植小鼠模型中也得到了證實。在小鼠模型中CEACAM1 強表達的癌細胞的體積顯著減少，相反CEACAM1 沉默的腫瘤細胞可測量出體積增加，這提示CEACAM1 可能抑制了腫瘤細胞的生長[20]。CEACAM1 也可通過調控細胞外信號調節激酶(extraceUular regulated protein kinase 1/2，Erk1/2)/ 絲裂原活化蛋白(mitogen-activated pmtein，MAP)信號通路和細胞周期依賴蛋白激酶抑制劑P27 影響細胞周期，從而調節細胞的生長，只是這種作用受有不同生長因子環境影響[21]。眾所周知，Erk/MAP 信號通路參與多種生理病理過程的調節，包括細胞周期進展、細胞粘附遷移、細胞增殖分化及代謝等，也與頭頸部腫瘤的發病、進展和轉移密切相關[22,23]。因此，CEACAM1 也可能通過調節Erk/MAP 相關信號通路來影響頭頸部腫瘤細胞的生長。CEACAM1 在不同頭頸部腫瘤生長中表現出的差異，可能受腫瘤的類型、生長環境、外界刺激因素等影響，具體的影響機制還有待進一步研究。

3.2 促進腫瘤侵襲、轉移

對于頭頸部腫瘤來說，目前研究多傾向于CEACAM1 能促進腫瘤的侵襲和轉移。在喉癌、口腔癌等頭頸部腫瘤的免疫組化分析均提示CEACAM1 過表達與腫瘤淋巴結轉移、臨床分期高及預后密切相關[11,17]。Guendalina Lucarini PhD 等人研究表明CEACAM1 表達與喉鱗狀細胞癌的分級、局部復發、淋巴結及遠處轉移密切相關。Kaplan-Meier 生存曲線顯示CEACAM1 染色與總體和疾病特異性5 年生存均呈負相關，這提示CEACAM1 表達與喉鱗狀細胞癌的不良預后相關[11]。在研究甲狀腺癌的體外實驗中發現低表達CEACAM1 的細胞株MRO 不能夠穿透人工基底膜，高表達CEACAM1 的甲狀腺癌細胞株WRO 缺能穿透人工基底膜，外源導人CEACAM1 后其侵襲力明顯提高。同時還發現在甲狀腺乳頭狀癌中相比于原發灶，轉移性的癌細胞中CEACAM1 呈現出更多的表達。這說明在甲狀腺癌中，CEACAMl 可以通過加強細胞與細胞外基質的黏附作用，促進甲狀腺癌細胞的侵襲、轉移[20]。因此，CEACAM1 是一個潛在的能成為抑制頭頸部腫瘤侵襲的靶點。

3.3 介導血管、淋巴管生成

腫瘤發生、發展的過程中會生成大量新的血管，這些新生血管不僅可以為腫瘤的生長提供所需的營養和水分，同時也是腫瘤細胞向遠處轉移的途徑。故血管的生成在腫瘤發生、發展的過程中扮演著重要作用[24]。CEACAM1 被證明是CEACAM 家族中唯一表達于血管內皮細胞的成員[25]，能表達于腫瘤新生血管中[15,18,26,27]，這可能與其影響血管內皮生長因子（vascular endotheilal growth factor,VEGF）有關。眾所周知，新生血管的生成受到多種細胞因子的調節，其中VEGF為最重要的因子，VEGF 能通過與血管內皮生長因子受體（vascular endotheilal growth factor receptor,VEGFR）結合介導一系列信號級聯通路來調控血管內皮細胞增殖、遷移，控制腫瘤血管新生[28]。CEACAM1 被證明可促進人微血管內皮細胞的增殖、趨化和毛細血管樣管形成，可與VEGF相互影響、共同促進血管生成[26,29]。在舌鱗狀細胞癌（TSCC）中能觀察到，過表達的CEACAM1 可使VEGF-A 表達上升[19]；在涎腺腺樣囊性癌中也能發現CEACAM1、VEGF 的表達呈正相關[15]。另外，在C. Zhou 等人的研究提示不同表達模式的CEACAM1 對口腔鱗狀細胞癌血管生成有顯著差異，胞漿型CEACAM1 對應所表達的血管明顯多于膜表達，且胞漿型CEACAM1 與LYVE1、CD31 在血管中的共表達明顯多見比膜表達多見。這提示胞質型CEACAM1 可能主要表現為促進血管、淋巴管生成的作用，而膜型CEACAM1 可能更多的參與了血管抑制[18]。

CEACAM1 也被發現認為是淋巴管生成的開關，可影響VEGFR-3、VEGF-C、VEGF-D 的表達。其中VEGFR-3 主要在淋巴管內皮細胞表達，是一種對促淋巴管生成信號具有高度特異性的受體，VEGF-C、VEGF-D 主要在淋巴管生成中起作用，VEGF-C、VEGF-D 是VEGFR-3 的配體[30]。研究證明CEACAM1 過表達可導致VEGF-C、VEGF-D及其受體VEGFR-3 在mRNA 和蛋白水平上調，使VEGF-C 和VEGF-D 誘導的內皮管數量和網絡增強。CEACAM1 過表達也可使LYVE-1、Prox1 的表達增加。這都提示CEACAM1 在淋巴管的生成中發揮作用，可通過與VEGFR-3 和Prox1 相互作用，參與微血管內皮細胞向淋巴管內皮細胞的重編程[25]。同樣在C. Zhou 等人對口腔鱗狀細胞癌血管、淋巴管生成的研究中還發現，CEACAM1 胞膜和胞漿不同的表達模式與腫瘤血管的生成有明顯差異。胞漿型表達的血管比膜表達的血管多，且胞漿型CEACAM1 與LYVE1、CD31 在血管中的共表達明顯多見比膜表達多見。這提示CEACAM1 表達分布的差別可能發揮不同作用，胞質型CEACAM1 可能表現為促進血管生成的作用，而膜型CEACAM1可能抑制血管和淋巴管生成，甚至可能是通過介導血管內皮細胞向淋巴管內皮細胞的轉化來促進淋巴管生成[18]。

另外，VEGF 抑制劑如貝伐單抗等，VEGFR 抑制劑如尼妥珠單抗等單抗分子腫瘤靶向藥物很早就被批準用于鼻咽癌等頭頸腫瘤的治療，且在大量臨床研究統計分析中均證明能有效抑制腫瘤細胞的生長，增加腫瘤細胞的凋亡，減少腫瘤血管的生成，顯著提高患者生存率[31,32]。鑒于CEACAM1能表達于腫瘤血管中，而在成熟的大血管中不表達[33]，同時能影響VEGF 及其受體的表達，并與之相互作用影響腫瘤血管、淋巴管的生成，因此我們推測CEACAM1 可能成為可抑制腫瘤發生轉移的靶點。

3.4 參與調控抗腫瘤免疫

CEACAM1 的功能已經在免疫系統的許多區域中得到了廣泛的表征[34]。CEACAM1 可通過抑制T 細胞的活化調控免疫。T 細胞上表達的CEACAM1-L 通 過 將SHP-1、SHP -2 招 募 到CEACAM1-L 磷酸化的ITIMs 中，作為T 細胞的抑制受體，改變T 細胞激活閾值，同時抑制T 細胞的細胞毒性，從而降低癌癥背景下的免疫監測[35]。這已作用機制與程序性死亡蛋白-1(programmed cell death-1，PD-1)/程序性死亡配體(programmed death ligand，PD-L1）通路的免疫抑制作用類似，而PD-1 抑 制 劑 如Pembrolizumab、帕 博 利珠單抗、可瑞達已成為復發、轉移性頭頸部鱗狀細 胞 癌（squamous cell carcinoma of the head and neck ,HNSCC）患者的有效治療選擇[36]。因此，CEACAM1 同樣有可能成為HNSCC 新的治療靶點。另外，已知T 細胞免疫球蛋白粘蛋白結構域分 子3（T-cell immunoglobulin and mucin domain 3，Tim-3）已被研究證實是一種免疫檢查點分子，在調節免疫應答和誘導免疫耐受中發揮著重要而復雜的作用。研究表明TIM-3 與HNSCC 的免疫抑制也密切相關，通過靶向TIM-3 的治療能恢復效應T 細胞功能、強化T 細胞抗腫瘤免疫作用從而有效抑制腫瘤細胞的生長[37,38]。同時，研究也證明了TIM-3 與CEACAM1 共表達并形成異源二聚體，CEACAM1 的存在使TIM-3 具有抑制功能。CEACAM1 與TIM-3 之間的相互作用決定了TIM-3 的耐受性誘導功能，這種相互作用在調節抗腫瘤免疫中發揮著關鍵作用[39]。Fan Yang 的研究結果顯示在HNSCC 中TIM-3+TILs 浸潤越多，總生存率越低，這與癌細胞中CEACAM1 的表達和腫瘤微環境中CEACAM1+TILs 的表達一致。這提示TIM-3 和CEACAM1 可作為HNSCC 的預后因素[11]。因此，CEACAM1 也可能通過與TIM-3 相互作用在頭頸部腫瘤中發揮抑制T 細胞作用的功能。

CEACAM1 也表達在NK 細胞表面上，能與腫瘤細胞上的CEA 或CEACAM1 相互作用，隱藏與NK 細胞受體結合的配體，并通過與激活類NK 細胞受體結合抑制其下游信號，從而抑制NK 介導的腫瘤細胞殺傷，而不依賴于MHC-I 類[34]。Tam K等人在口腔鱗狀細胞癌中進一步證實了CEACAM1的這一作用。他們的研究結論顯示NK 細胞與OSCC 細胞共孵育可導致腫瘤細胞CEACAM1 表達上調，進而抑制NK 細胞殺傷和細胞毒性，而通過shRNA 構建抑制CEACAM1 的表達恢復了NK 細胞的細胞毒性[40]。

此外，CEACAM1 也可抑制中性粒細胞細胞毒性，促進腫瘤進展。N. Wang 等人研究發現舌鱗狀細胞癌中CEACAM1 的過表達與淋巴結轉移、臨床分期高密切相關。他們將過表達CEACAM1-4L、CEACAM1-4S 的舌癌細胞與分化的HL-60 細胞共培養，與載體組和空白對照組相比，分化后的HL-60 細胞中MMP-9、IL-8、VEGF-A 表達明顯上調，TNF-α 表達下調，提示過表達CEACAM1 可減弱共培養體系中分化的HL-60 細胞的細胞毒性。隨后在進一步實驗及qRT- PCR 和ELISA 分析中發現在舌癌細胞中CEACAM1 的表達能上調轉化生 長 因 子β1( transforming growth factor β1,TGFβ1)的表達，而阻斷TGF-β1 則抑制了共培養體系中中性粒細胞的變化。因此，CEACAM1 在TSCC中過表達可能通過上調TGF-β1 誘導中性粒細胞的抗腫瘤作用向促腫瘤轉化，進一步促進腫瘤進展[19]。綜上，CEACAM1 能通過已知T 細胞、NK細胞、中心粒細胞等的毒性作用在頭頸部腫瘤中發揮免疫抑制功能，故這可能成為新的免疫抑制點。

4 結語與展望

目前多數研究提示CEACAMl 在頭頸部腫瘤中呈高表達，與腫瘤的發生、發展關系密切。對于在不同腫瘤細胞的生長作用也不相同，這可能與腫瘤類型、CEACAM1 不同亞型及腫瘤生長環境等相關，具體造成差異的機制還有待大量研究去證明。但對于多數頭頸部腫瘤轉移及預后來說，CEACAM1 往往發揮著促進作用，這與其能促進腫瘤血管、淋巴管的新生、免疫抑制功能等密切相關。同時CEACAM1 與許多已運用于頭頸部腫瘤的治療靶點藥物如PD-1 抑制劑的作用機制相似，因此我們推測CEACAM1 是一個潛在的待證實的頭頸部腫瘤治療的靶點。由于目前 CEACAMl 在頭頸部腫瘤中相關研究尚淺，各項結論有待進一步研究證實，因而下一步需更全面深入地研討CEACAMl在多種類型頭頸部腫瘤中表達情況、發揮的作用及其機制，以取得確切的結論，為頭頸部腫瘤診治、病情監測及預后方面提供新的方向。