多效生长因子在消化系肿瘤中的表达及意义

王仙琦，韩文文，关景明，李慧娟，张 旭

哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科，黑龙江 哈尔滨 150086

多效生长因子(pleiotrophin，PTN)最早是1989年华盛顿医学中心从新生大鼠脑组织中提取的一种18.2 KD的肝素结合蛋白。PTN氨基酸序列高度保守，与肝素结合细胞因子共同组成肝素结合蛋白超家族。PTN正常表达于胚胎期，在人类胚胎的神经组织分化和骨骼发育过程中均起到重要作用，在成年的健康组织中很少表达，在大脑中表达水平最高，除此之外，还可以表达于子宫、睾丸Leyding细胞等。PTN基因在牛、鼠、人和鸡之间高度保守[1]，是目前已知的所有生长因子中最保守的一种基因。PTN基因的表达产物被证实是一种具有分泌性和多效生长因子作用的蛋白，在细胞的生长、分化及发育过程中均起重要作用[2]。研究表明，PTN具有刺激细胞增殖及迁移，促进血管生成、细胞转化，促进神经细胞的转化和轴突生长、创伤修复、肿瘤的生长、炎症反应、胚胎发育，参与骨发育等功能。它在发育成熟的组织中一般不表达或极少表达，在多数肿瘤患者的肿瘤组织及血清中高表达，因此，PTN可作为一个肿瘤标志物。PTN受到多种因素的调节，如:成纤维生长因子(fibroblast growth factor，FGF)、血小板源生长因子(platelet derived growth factor，PDGF)、一氧化氮(NO)、激素，可被炎症中的巨噬细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞及缺血损伤部位的其他细胞上调。外源PTN基因导入可使SW13细胞和NIH3T3细胞发生恶性转化。因此，PTN作为肿瘤治疗的潜在分子靶点日益受到关注。研究发现PTN在胰腺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌等消化系统肿瘤的组织及血清中均有高表达，其表达均有统计学意义[3-4]。本文结合国内外文献对PTN在消化系统肿瘤的表达水平及其意义作一概述。

1 PTN的结构特点和信号转导通路

1.1 PTN的结构特点 PTN基因位于7q33-q34，长度大于100 kb，包括5个外显子和1个小的非翻译的外显子。PTN编码168个氨基酸，其中包括一个与分泌有关的、32个氨基酸的信号识别序列。与肝素结合细胞因子相似，PTN也具有2个β-sheet(β-折叠)结构域，通过易折叠的连接器相连，每个β-折叠结构域又含有3个呈反平行的β链。含量丰富的赖氨酸位于N端和C端，随意形成袖口样形状[5-7]。

1.2 PTN的信号转导通路 目前已知PTN在其信号转导通路中主要有3个配体，分别是N-多配体聚糖(N-syndecan)、蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTPβ/ζ)和间变性淋巴瘤激酶(ALK)。PTN与N-syndecan和RPTPβ/ζ结合时可以刺激神经突生长，与RPTPβ/ζ和ALK结合时可促进细胞迁移、有丝分裂、血管生成及转化细胞[8]。目前研究中对于PTN与RPTPβ/ζ配体结合后刺激肿瘤发生、发展及转移的作用更为肯定[2]。

RPTPβ/ζ是 PTN 蛋白的配体，RPTPβ/ζ的底物多种多样，而且通过其活动协调不同的信号通路蛋白质酪氨酸磷酸化的水平，是多种去磷酸化反应的交汇点，从而考虑PTN在不同的细胞信号系统的多种职能，并在不同时期不适当的表达导致肿瘤的发生。RPTPβ/ζ的底物包括 β-连环蛋白、β-内收蛋白、GIT1/Cat-1和P190RhoGAP。β-内收蛋白、E-钙联蛋白均是重要的细胞骨架蛋白。PTN不能直接调节β-内收蛋白，只能通过RPTPβ/ζ对其调节，因为β-内收蛋白可与RPTPβ/ζ细胞内的催化区域反应[9]。E-钙联蛋白也是 PTNRPTPβ信号通路的作用分子。PTN通过增强β-内收蛋白的磷酸化，可使β-内收蛋白磷酸化迅速增加，但β-内收蛋白和E-钙联蛋白黏连却迅速减少。可引起细胞骨架破裂，使细胞与细胞之间失去黏附抑制。这使细胞可能向不良的方向分化，并且细胞与细胞间失去接触抑制，细胞可能过度增生，有助于肿瘤细胞的浸润及转移。此外，PTN通过RPTPβ/ζ诱导上皮细胞间质改变，使其形态过度到游走侵入型，增加肿瘤向恶性方向转化的风险。

2 PTN与消化系统肿瘤

2.1 PTN与胰腺癌 胰腺癌是恶性肿瘤中程度最高的肿瘤之一，总体5年生存率为2%。有研究[10]发现78%的胰腺癌患者组织PTN免疫组化染色显著增高，超过50%的胰腺癌患者血清中PTN升高(以ELISA法检测)。胰腺癌有嗜神经生长的特性，神经营养因子及其受体在胰腺癌神经浸润中起着非常重要的作用。PTN即为神经营养因子之一，PTN通过与其受体结合诱导神经轴突的过度生长以及神经元的移动，可能与胰腺癌神经浸润形成密切相关。有研究[11]证明PTN与N-syndecan在胰腺癌的发生及嗜神经生长的过程中起重要作用，采用免疫组化法在胰腺癌组织中PTN蛋白及N-syndecan的阳性表达率分别为63.2%和57.9%，PTN与N-syndecan的高表达促进胰腺癌的嗜神经生长，反映胰腺癌预后不良。体外实验通过构建好的shRNA-PTN腺病毒沉默胰腺癌细胞中的PTN基因，抑制 PTN蛋白、抑制胰腺癌的生长和神经浸润[12]。

2.2 PTN与胃癌 有研究[13]显示:64例胃癌组织中采用免疫组织化学方法检测PTN阳性表达共57例，PTN阳性表达率(89.06%)高于癌旁组织和正常胃组织(53.33%和20.0%)，组间比较差异有统计学意义。PTN在不同肿瘤部位(胃食管连接部89.66%，胃部88.57%)、TNM 分期(0、Ⅰ和Ⅱ期 90.92%，Ⅲ和Ⅳ期87.88%)、Lauren 分型 (肠型 87.50%，弥漫型88.89%，混合型92.96%)胃癌组织中的阳性表达率比较，差异均无统计学意义。胃癌的不同浸润深度间PTN阳性表达率(Tis为 0，T1为 50.0%，T2为94.74%，T3 为96.0%，T4 为100%)比较，差异有统计学意义，其中T2、T3和T4组PTN阳性表达率均高于T1和Tis组;不同淋巴结转移分级中PTN阳性表达率比较，N3组(100%)、N2组(94.18%)和 N1组(93.93%)PTN阳性表达率均高于N0组(33.33%)，差异均有统计学意义;淋巴结远处转移组PTN阳性表达率(100%)高于无淋巴结远处转移组。胃癌组织中PTN表达率高于癌旁组织，更明显高于正常对照组织，进一步证明PTN表达可以作为胃癌患者检测的标志物之一。肿瘤浸润深度、淋巴结转移及远处转移均会影响PTN的表达，说明检测PTN表达水平可作为胃癌一个预后因子。

2.3 PTN与结直肠癌 结直肠癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，有研究[14]表明采用原位杂交及免疫组化染色的方法检测结直肠癌组PTN mRNA及其蛋白的表达，阳性率分别为63.9%和60.2%，均高于正常对照组的40.7%和33.3%。结直肠癌组织中PTN mRNA及其蛋白的表达与肿瘤分化程度和TNM分期均有关;高分化结直肠癌PTN mRNA及其蛋白的表达阳性率均低于低分化者，进一步说明PTN蛋白可能参与结直肠癌的发生和发展;Ⅲ～Ⅳ期结直肠癌组织PTN mRNA及其蛋白的表达阳性率均高于Ⅰ～Ⅱ期者，提示PTN可能参与结直肠癌的侵袭和转移。研究证明PTN表达与年龄、性别及肿瘤类型均无关。还有研究[8]显示，采用免疫组化、蛋白印迹、酶联免疫吸附试验等方法对结直肠癌及正常结直肠志愿者的病理组织及血清进行PTN检测，结直肠癌患者组织中PTN阳性率为74.70%、强阳性率为60.24%，明显高于正常结直肠志愿者。血清PTN水平与病理组织相一致，结直肠癌患者血清PTN水平明显高于正常结直肠志愿者。此外高水平的PTN蛋白反映患者预后较差。

2.4 PTN与肝癌 PTN是一种肝细胞生长因子，在肝脏纤维化及肝癌的发生过程中起作用。在肝脏星形胶质细胞、枯否细胞、增生的纤维结节肝细胞(被四氯化碳诱导出肝硬化小鼠增生的纤维结节肝细胞)及Huh-7肝癌细胞中均可发现PTN的表达，在正常肝细胞、HepG2肝癌和FaO细胞中检测不到PTN的表达，考虑PTN可能参与肝脏纤维化及肝癌的发生[15]。

PTN在食管癌中表达尚无相关报道。有研究[8，16-19]显示，利用干扰 RNA 技术沉默 PTN 基因后，前列腺癌细胞的增殖及迁移能力均明显降低;另一实验证明用小干扰RNA介导PTN基因靶向沉默后，细胞生长速度减慢，凋亡细胞数增多，接种裸鼠后成瘤率显著降低，发生肿瘤的潜伏期大大延长，且将具有PTN基因的真核表达载体转染胰腺癌细胞及体外裸鼠模型后，均显示出了较好的诱导成瘤性。这些结果说明PTN参与了肿瘤的发生、血管侵袭及转移。但PTN调控肿瘤的增殖、侵袭及参与血管生成的具体作用机制尚不清楚。

3 展望

消化系统肿瘤发生率高、恶性程度高、患者5年生存率低，早期则发生血液及淋巴转移，是严重危害患者生存质量及生存时间的恶性肿瘤，目前对消化系统肿瘤除手术外并没有太好的治疗方法。在对PTN的进一步研究中，可将PTN蛋白作为靶点，对其信号通路进行干预，或者在体外合成 PTN的抑制剂，以抑制PTN蛋白的表达，进而抑制肿瘤的生长和转移。因此，对PTN的进一步研究和对其他肿瘤发生、发展中作用的深入认识及研究必将为消化系统肿瘤的预防和治疗开创新的治疗思路和途径。

[1]Polytarchou C，Hatziapostolou M，Poimenidi E，et al.Nitric oxide stimulates migration of human endothelial and prostate cancer cells through up-regulation of pleiotrophin expression and its receptor protein tyrosine phosphatase beta/zeta[J].Int J Cancer，2009，124(8):1785-1793.

[2]Mikelis C，Lamprou M，Koutsioumpa M，et al.A peptide corresponding to the C-terminal region of pleiotrophin inhibits angiogenesis in vivo and in vitro[J].J Cell Biochem，2011，112(6):1532-1543.

[3]Zhang Q，Tao K，Huang W，et al.Elevated expression of pleiotrophin in human hypertrophic scars [J].J Mol Histol，2013，44(1):91-96.

[4]Papadimitriou E，Mikelis C，Lampropoulou E，et al.Roles of pleiotrophin in tumor growth and angiogenesis[J].Eur Cytokine Netw，2009，20(4):180-190.

[5]Mikelis C，Papadimitriou E.Heparin-binding protein pleiotrophin:an important player in the angiogenic process[J].Connect Tissue Res，2008，49(3):149-152.

[6]Perez-Pinera P，Berenson JR，Deuel TF.Pleiotrophin，a multifunctional angiogenic factor:mechanisms and pathways in normal and path-ological angiogenesis [J].Curr Opin Hematol，2008，15(3):210-214.

[7]Li YS，Hoffman RM，Le Beau MM，et al.Characterization of the human pleiotrophin gene.Promoter region and chromosomal localization[J].J Biol Chem，1992，267(36):26011-26016.

[8]Diamantopoulou Z，Bermek O，Polykratis A，et al.A pleiotrophin C-terminus peptide induces anti-cancer effects through RPTPβ/ζ[J].Mol Cancer，2010，9:224.

[9]Pariser H，Perez-Pinera P，Ezquerra L，et al.Pleiotrophin stimulates tyrosine phosphorylation of beta-adducin through inactivation of the transmembrane receptor protein tyrosine phosphatase beta/zeta[J].Biochem Biophys Res Commun，2005，335(1):232-239.

[10]Weber D，Klomp HJ，Czubayko F，et al.Pleiotrophin can be ratelimiting for pancreatic cancer cell growth[J].Cancer Res，2000，60(18):5284-5288.

[11]Yao J，Ma Q，Wang L，et al.Pleiotrophin expression in human pancreatic cancer and its correlation with clinicopathological features，perineural invasion，and prognosis[J].Dig Dis Sci，2009，54(4):895-901.

[12]Yao J，Zhang M，Ma QY，et al.PAd-shRNA-PTN reduces pleiotrophin of pancreatic cancer cells and inhibits neurite outgrowth of DRG [J].World J Gastroenterol，2011，17(21):2667-2673.

[13]Wan YY，Wang XW，Hui HX，et al.The expression and clinical significance of pleiotrophin in gastric carcinoma tissues[J].Journal of Jilin U-niversity(Medicine Edition)，2013，39(1):4.万一元，王晓炜，惠红霞，等.多效生长因子在胃癌组织中的表达及其临床意义[J].吉林大学学报(医学版)，2013，39(1):4.

[14]Chen NZ，Sun XJ，He S，et al.The expression and clinical significance of pleiotrophin in colorectal cancer tissues[J].Chin J Bases Clin General Surg，2013，20(6):615-619.陈南征，孙学军，贺赛，等.多效生长因子在结直肠癌组织中的表达及其临床意义[J].中国普外基础与临床杂志，2013，20(6):615-619.

[15]Park TJ，Jeong BR，Tateno C，et al.Pleiotrophin inhibits transforming growth factor beta1-induced apoptosis in hepatoma cell lines[J].Mol Carcinog，2008，47(10):784-796.

[16]Yao J，Zhang M，Ma QY，et al.PAd-shRNA-PTN reduces pleiotrophin of pancreatic cancer cells and inhibits neurite outgrowth of DRG [J].World J Gastroenterol，2011，17(21):2667-2673.

[17]Hu YC，Liu ML，Li G，et al.A pleiotrophin-specific siRNA and its effect on PTEN-/-MEF241 cells [J].Chinese Journal of Cancer，2006，25(10):1210-1215.胡迎春，刘敏丽，李刚，等.siRNA沉默多效生长因子表达及其生物学意义[J].癌症，2006，25(10):1210-1215.

[18]Song BQ，Huo YY，Hu YC，et al.Bioinformatics analysis of pleiotrophin related genes[J].Letters in Biotechnology，2007，18(3):434-436.宋博强，霍艳英，胡迎春，等.多效生长因子相关基因的生物信息学分析[J].生物技术通讯，2007，18(3):434-436.

[19]Yu Y，Shi MH，Xu X，et al.Analysis of expression profiles of some tumor growth-related genes after silencing of pleiotrophin in human small cell lung cancer H446 cells[J].Zhonghua Zhong Liu Za Zhi，2010，32(6):405-409.