CD13与恶性肿瘤相关性研究进展

刘广宇(综述)，张跃伟(审校)

(大连大学附属中山医院介入治疗科，辽宁 大连 116001)

Keywords：CD13/Aminopeptidase N; Cancer; Correlation

CD13/氨基肽酶N(aminopeptidase N，APN)早期被定义为髓样细胞表面标志物，后经证实同样分布于多种细胞。其蛋白水解活性，使其在不同组织细胞中发挥着截然不同的功能。大量研究显示，血清、胸腹腔渗出液及外周血中可检测到可溶性CD13/APN阳性表达，并已证实可溶性CD13的表达高低与肿瘤进展及转移等密切相关，从而表明CD13的高表达对恶性肿瘤的发生、发展起积极作用，同时对愈后产生负面影响[1]。近年来研究发现，其与肿瘤干细胞的自我更新及分化成肿瘤有一定关系。

1 CD13/APN的表达及分子结构

人CD13/APN基因编码序列拥有20个外显子，其定位于人第15号染色体长臂25～26区，全长35 kb，其表达受近端和远端两个启动子调节[2]。成熟后的APN是由967个氨基酸组成的相对分子质量为150×103的Ⅱ型跨膜糖蛋白，通过近N端的跨膜螺旋区锚在细胞膜上，胞内区仅8～10个氨基酸，胞外区很长并高度糖基化，有10个N型糖链和11个O型糖链结合位点[3]。其天然底物包括：神经肽激素、血管活性肽、细胞因子和免疫调节性肽类等；APN同时隶属于锌离子结合金属蛋白酶超级家族，其酶活性来源于氨基酸[His-Glu-Ala-His][4]。

CD13通过其蛋白水解功能，在肿瘤细胞的对细胞外基质降解迁移，干扰抗原呈递，逃避免疫识别，抑制肿瘤细胞凋亡中发挥不同的作用[4-6]。并且，CD13通过对血管生成因子的调控，在新毛细管形成的过程中起着关键作用[7-9]。

2 CD13/APN与恶性肿瘤的关系

2.1降解细胞外基质的蛋白水解酶 肿瘤的侵袭转移过程开始于本身的同质型黏附降低及肿瘤细胞与细胞外基质异质型黏附增加，肿瘤细胞通过整合素的介导黏附于细胞外基质，因此对细胞外基质的降解是肿瘤侵袭转移的关键一步。而细胞外基质是由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质构成的复杂网架结构，其主要成分是胶原蛋白、蛋白多糖和糖蛋白等，起支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动作用，同时对肿瘤细胞的转移起到了屏障作用。当肿瘤细胞与细胞外基质形成黏附时，CD13分子可以通过该蛋白酶对组成基膜的Ⅳ型胶原水解作用，进行组织消化穿透，从而形成局部溶解区，构成了肿瘤细胞转移运行通道，使肿瘤细胞穿透细胞外基质及脉管系统的基膜，进入循环系统[10-11]。从而证明了APN促进了肿瘤细胞的生长与扩散。有研究显示，大量表达CD13的细胞株和内皮细胞共培养时，由于CD13可以水解白细胞介素8，导致可抵御内皮源性白细胞介素8所诱导的凋亡，而其抑制剂恰恰可以抵消CD13的这种抗凋亡作用[12]。

2.2促进血管生成和肿瘤转移 无论在原发病灶的快速增长阶段还是发生转移的过程中，血管发生都是至关重要的一步。研究表明，原发肿瘤超过1～2 mm3，就会有新生血管生成，以供给营养促进肿瘤继续增大[13]。近年来的研究发现，肿瘤新生血管或其他新生血管形成过程中，在缺氧、血管内皮生长因子等促血管生成因素的共同作用下，新生血管内皮细胞内CD13mRNA及表达上调，而正常组织血管内皮细胞无CD13表达；有学者认为，CD13在毛细血管形成的过程中，参与了新生血管的发生并调节血管生成信号，可作为血管生成的标志[4,7,14]。在进一步的研究中阐述了诱导表达信号经Ras丝裂原活化的蛋白激酶和Ras/磷脂酰肌醇-3激酶途径传至核内，活化Ets-2，激活CD13近端启动子，从而启动转录表达[15-16]。Tokuhara等[17]应用免疫组织化学和反转录-聚合酶链反应法对194例非小细胞肺癌患者进行研究，结果显示CD13表达阳性组5年生存率显著低于CD13阴性组，CD13表达与血管生成呈显著相关。Pasqualini等[18-19]应用噬菌体活化等技术筛选出天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸、半胱氨酸-天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸-半胱氨酸、凝血酶相关肽等归巢于肿瘤血管床的多肽序列，也称为肿瘤跟踪肽，其中天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸、半胱氨酸-天冬氨酸-甘氨酸-精氨酸-半胱氨酸可与CD13特异性结合。Di Matteo等[20]通过免疫组织化学法对其表达进行研究，将三种CD13单克隆抗体(WM15,3D8,BF10)应用于正常的和病态的人体组织标本中；在肿瘤组织中，WM15反映了肿瘤组织中几乎所有的毛细血管，而动脉和小静脉则只是偶尔带有饰纹；相较于WM15，BF10与3D8的免疫反应性不同。它们对大血管及部分毛细血管的内皮有反应；WM15几乎结合了所有的肿瘤血管，而BF10和3D8结合了大的癌旁血管和一些极少的血管。三种抗体在正常组织的血管中反应性极小，只染色了一小部分血管。

2.3促进肿瘤细胞增殖及抑制肿瘤细胞凋亡 研究显示，在体外培养下，应用CD13单抗或CD13抑制剂的情况下，单核细胞的增殖速度显著下降，反向证明CD13对单核类细胞的增殖有直接促进作用[20]。基础研究表明，CD13可以促进T细胞和单核细胞的DNA合成；通过caspase-3信号途径和磷脂质酰肌醇-3激酶-糖原合成酶集美信号途径诱导凋亡[1]。1993年,Saiki等[10]在研究卵巢癌化疗药时发现,有转移能力的癌细胞表面有CD13/APN高表达，将CD13的互补脱氧核糖核酸转染非转移癌株模型鼠,发现癌细胞获得了转移能力。在临床病例中很多肿瘤渗出物或瘤内液中能检测到可溶性的CD13/APN，对肿瘤患者血浆可溶性CD13活性进行测定，发现其活性与肿瘤的负荷呈显著的正相关，提示可溶性CD13/APN活性增高与肿瘤体积增大有关，推测高水平的可溶性CD13/APN是肿瘤细胞或内皮活化的标志[1]。

3 CD13与肿瘤干细胞的关系

在人体生长不同时期的造血组织基质细胞表面均发现CD13/APN的表达。Sakane等[21]在一项将胎肝细胞和造血干细胞的共同培养实验中，加入APN抑制剂后，造血干细胞存活周期显著降低，并且证实在其他造血组织的实验中得到同样的结果，据此推测，APN可能是造血肝细胞在造血微环境中存活的关键性因素，并且其作用于造血干细胞发育的每一个阶段。

在血细胞中，CD13/APN表达于粒细胞-巨噬细胞集落形成单位和分化发育各阶段的髓样细胞，由于在多种白血病细胞中高表达，多年来作为白细胞抗原被用于白血病免疫分型；虽然对CD13酶活性的抑制可减弱各种细胞的增殖和发育，但其作用机制还有待进一步明确[22-24]。

肿瘤干细胞一般都处于相对静止或休眠状态，位于细胞周期G0期，具有重新形成肿瘤的能力，与肿瘤的化疗或放疗耐药性及肿瘤的复发和发展密切相关。Haraguchi等[25]通过实验发现，CD13是人肝癌癌细胞株和临床样本中肿瘤干细胞的标志物，CD13+细胞主要处于G0期，治疗后，这些细胞幸存下来并沿纤维囊分布，这些位置常是肝癌复发位置，并且通常在癌灶内形成细胞群；CD13通过减少在具有遗传毒性的化疗或放疗的压力下活性氧类诱导的DNA损害的方式保护细胞免于凋亡。在荷瘤小鼠模型中，CD13抑制剂可靶向控制肿瘤干细胞的自我更新及抑制其肿瘤形成能力；研究证明，CD13在肝癌细胞的生长中发挥重要作用，针对CD13的肝癌靶向治疗具有显著的疗效[20]。

4 CD13/APN与机体肿瘤免疫应答的关系

CD13/APN高表达于树突状细胞等免疫细胞，并参与抗原呈递及调节免疫应答[15]。树突状细胞是目前发现的抗原呈递功能最强的专职性抗原呈递细胞，是特异性免疫应答的始动者，并且树突状细胞细胞表面表达CD13/APN；APN可选择性地降解抗原肽N端的部分氨基酸，导致抗原肽无法与主要组织相容性复合体Ⅱ类分子的沟槽结合或抗原肽/主要组织相容性复合体分子无法被T细胞表面的T细胞抗原受体识别，从而无法激活特异性免疫应答，形成免疫逃逸；研究证明，CD13/APN的这种免疫抑制可被其拮抗剂抵消，从而提高树突状细胞将抗原呈递给特异性T细胞的成功率[26]。

5 结 语

CD13/APN作为一种功能多样的细胞表面标志物，其可通过降解细胞外基质改变某些信号转换通路，参与肿瘤的侵袭和转移以及新血管生成等重要病理、生化过程，并与机体自身免疫力调节的关系密切。虽然目前CD13/APN作用于其中的具体机制尚未完全明确，但其抑制剂已显示出广泛而且良好的效果，因此，对CD13/APN的深入研究具有重要意义。

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