PTN与肿瘤的相关性研究进展

彭剑

PTN与肿瘤的相关性研究进展

彭剑

多效生长因子(PTN)是一种具有多种生物学作用的肝素结合蛋白，目前研究主要集中在其在肿瘤血管形成及肿瘤生长中的作用。PTN在多种肿瘤中表达并被检测到，例如胰腺癌、肺癌、乳腺癌。这些研究显示了PTN在肿瘤发生、发展中的重要作用。笔者主要介绍PTN的结构、信号通路及其在肿瘤中作用。尽管PTN在肿瘤中的作用受到越来越多学者的关注，但是其受体及信号通路仍未完全阐明。目前，针对PTN受体的药物研究取得了一定进展。相信在不久的将来，PTN有望成为肿瘤治疗的新靶点。

多效生长因子;肿瘤;研究进展

临床上，恶性肿瘤患者确诊时往往已发展至疾病晚期，预后很差，严重影响着人们的健康和生命［1］，因此提高早期诊断水平是关键。肿瘤是一种基因病，其发生、发展过程涉及多种癌基因、抗癌基因，这些基因经过多阶段、多途径协同而促进肿瘤形成。在对肿瘤分子遗传学研究中，不断有新的肿瘤相关基因被发现。多效生长因子(Pleiotrophin，PTN)基因是一种原癌基因，其表达产物是一种具有分泌性和多效生长因子作用的蛋白，PTN是一种肝素结合生长因子，在有丝分裂、神经和骨发育、血管新生、细胞迁移等方面发挥重要作用，并与肿瘤的发展密切相关。本文结合国内外文献对其进行综述，以期为进一步研究提供新思路。

1 PTN的概述

PTN是一个相对分子质量为18.2 KD的肝素结合蛋白，最早由华盛顿大学医学中心研究人员于1989年从围产期鼠脑组织中纯化而来的。PTN和中期因子(Midkine，MK)具有50%的序列同源性，一起组成肝素结合蛋白超家族。PTN基因包含5个外显子以及1个小的非翻译的外显子，定位于7q33和7q34，长度大于100 kb。PTN基因在不同种属中高度保守，是目前知道的所有生长因子中最为保守的一种基因。PTN基因表达受时间和空间的限制，在胚胎期正常表达，对人类胚胎的神经和骨骼发育起到至关重要的作用，成年后一般很少表达，在子宫、睾丸Leydig细胞等少量表达，在大脑中表达水平最高。病理学研究表明PTN基因可能是一种原癌基因，其在乳腺癌、前列腺癌、直肠癌、皮肤癌等肿瘤中高度表达，而且与肿瘤的血管生成和转移密切相关［2-3］。现在人、牛、大鼠、小鼠和鸡的PTN基因(cDNA)已经测序并被克隆，其编码一种168个氨基酸的蛋白质，包括一个32个氨基酸组成的信号肽。PTN具有2个β-折叠(β-sheet)结构域，每个β-sheet由3个反向平行的β-链组成。N端和C端由含量丰富的赖氨酸随意形成袖口样形状。每个结构域包含1个血小板反应蛋白类型-1(TSRI)，有研究认为其是肝素结合位点［4］。PTN的TSR域和C端在其生物学活动中起着重要的作用。PTN主要特异性与蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTPβ/ζ)结合而产生生物学活性。RPTPβ/ζ的底物多种多样，由于多种去磷酸化反应在此交汇，其可以通过与不同的底物结合从而使蛋白质酪氨酸磷酸化水平可以保持在稳定水平，因此在不同细胞种类中PTN通过不同的信号通路发挥不一样的功能，肿瘤的发生与其在不同时期不适当的表达密切相关。

2 PTN的生物学作用

2.1 PTN在细胞增殖、迁移及浸润中的作用

PTN与RPTPβ/ζ受体结合，使RPTPβ/ζ酪氨酸磷酸酶去磷酸化，并引起β-内收蛋白的磷酸化，导致细胞骨架被破坏，细胞与细胞之间因此失去黏附抑制，细胞可能过度增生及转移。PTN还可引起细胞肌动蛋白骨架重组，导致上皮细胞向间质细胞的转型，有利于细胞的迁移，同时也预示着恶变的可能。Elahouel等［5］的最新研究发现PTN直接通过其TSR-I域与 Neuropilin-1(NRP-1)结合，引起细胞表面NRP-1内化及循环。用干扰RNA技术使人类肿瘤细胞的NRP-1失效，进而抑制细胞间的丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路、促分裂素原活化蛋白激酶信号通路以及聚合粘附激酶信号通路，这些通路可以引起肿瘤细胞的增殖和转移，因此NRP-1/PTN信号通路与肿瘤细胞的迁移和浸润密切相关。NRP-1被抗体沉默或阻断后抑制PTN诱导的人类脐静脉内皮细胞(HUVECs)迁移和肿瘤细胞转移。这些结果表明NRP-1/PTN信号通路与肿瘤细胞的迁移和浸润密切相关。还有学者发现通过黄嘌呤氧化酶介导产生的氧自由基可以调节PTN诱导的细胞迁移［6］。

因此，PTN在肿瘤细胞的异常增殖、浸润和转移进程中有促进作用，黄嘌呤氧化酶介导产生的氧自由基可调节PTN诱导的细胞迁移。

2.2 PTN在肿瘤血管生成中的作用

PTN转染的NIH/3T3细胞移植到裸鼠后能诱导高密度血管的肿瘤形成，首次证明了PTN在血管生成中的重要作用。将PTN直接注射到受伤组织很快就会引起新血管形成。将转染PTN基因的肾上腺癌SW-13细胞系移植到裸鼠后会引起高密度的新生血管疯狂生长。这表明PTN信号通路是调控血管生成的重要开关。令人好奇的是，表达PTN C端的SW-13细胞系可以终止休眠、快速增长并引起血管疯狂生长。而表达PTN N端的SW-13细胞系可以终止休眠、快速增长，但是却无法刺激血管的生成。因此，可以推断:PTN C端负责血管生成［7］，而N端负责细胞的增殖。

Koutsioumpa等［8］的最新研究发现 RPTPβ/ζ与VEGF结合后调节内皮细胞的血管生成活动，有望成为抗-VEGF治疗的新靶点。有两种蛋白酶可以水解PTN，分别为血纤维蛋白溶酶(plasmin)和MMP2.PTN是MMP2的一种底物。MMP2分别从PTN的第58、59及117、118位氨基酸之间将其水解成3个肽，从而将VEGF从PTN的掩盖复合物中释放出来并进一步反应。Polykratis等［9］发现Plasmin将PTN水解为5个肽，这些肽可以调节 VEGF在HUVECs的血管生成作用。不同的细胞外基质蛋白可以保护PTN，使其免于水解。这表明细胞外的环境与PTN的生物作用密切相关。

有学者发现将小鼠乳头瘤病毒的长末端重复序列转染至表达PTN的小鼠乳腺上皮细胞后，这些地方的血管会成倍的生长［9］。这些血管直径更大，表达平滑肌细胞肌动蛋白，并且富含胶原蛋白和弹性蛋白，所以显得更粗壮。这项研究同时发现将成纤维细胞与分泌PTN的乳腺癌细胞共同培养后，会引起与肿瘤血管形成密切相关的蛋白激酶C(PKC)和基质金属蛋白酶(MMP9)的表达。这也表明PTN激活基质中的成纤维细胞与表达PTN的恶性肿瘤血管生成密切相关。

3 PTN受体及信号通路

PTN细胞表面受体主要有蛋白酪氨酸磷酸酶(RPTPβ/ζ)和间变性淋巴瘤激酶(ALK)、整合素ανβ3(integrin ανβ3)。PTN 主要通过 PTN/RPTPβ/ζ信号通路发挥作用。PTN与RPTPβ/ζ结合后使其聚合，从而阻断它的磷酸化活动。在脑胶质瘤U373-MG细胞中，RPTPβ/ζ的细胞内活性部位与 β-链蛋白(β-catenin)结合使其酪氨酸磷酸化水平下降，而PTN通过抑制RPTPβ/ζ的催化作用使β-catenin酪氨酸磷酸化水平急剧上升。β-catenin酪氨酸磷酸化降低其与钙粘蛋白和肌动蛋白的结合力，这可能与接触抑制丧失、降低细胞粘着力及重建PTN转化细胞骨架密切相关。

用固定的PTN作为引物，通过人类cDNA库噬菌体展示技术将ALK细胞外区域相同氨基酸序列插入噬菌体。多种不同类型的正常细胞和肿瘤细胞经PTN刺激后表达ALK，并引起一系列增生及生命活动。这表明ALK是PTN的一种重要的功能性受体。Perez-Pinera等［10］的研究却认为ALK并不是PTN的直接受体，它的活动受到RPTPβ/ζ的调节。RPTPβ/ζ与ALK结合使其细胞内结构域的酪氨酸去磷酸化，并抑制ALK的活动。PTN与RPTPβ/ζ结合后使 RPTPβ/ζ酪氨酸磷酸酶失去活性，并激活ALK信号通路。

4 PTN在肿瘤中的表达

近年来学者们发现PTN多种肿瘤组织中的表达异常，例如肝癌、胰腺癌、直肠癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、神经胶质瘤、卵巢癌等。

4.1 胰腺癌

胰腺癌是一种恶性度极高的消化系统肿瘤，大部分的胰腺癌患者在确定诊断时已发生远处转移，总体5年生存率2%。胰腺癌的中位生存期与肿瘤部位密切相关。嗜神经侵袭是胰腺癌局部复发的重要原因。PTN是一种重要的神经营养因子。Yao等［11］在实验中发现PTN与胰腺癌的嗜神经侵袭密切相关。胰腺癌细胞的细胞质中可以检测到高浓度的PTN。超过50%的胰腺癌患者血清中PTN浓度会升高。当胰腺癌细胞死亡的时候，PTN与胰腺神经细胞上的高亲和力受体N-多配体聚糖(N-syndecan)结合，然后通过信号通路促进胰腺癌的神经生长，进一步破坏神经内稳态。神经元和 Schwann细胞为了修复胰腺神经而产生更多的 N-syndecan，而丰富的N-syndecan会吸引PTN阳性细胞迁移至损伤的部位，最终形成恶性循环。他们的最新研究发现针对PTN基因的重组慢病毒靶向治疗可以减少胰腺癌细胞的PTN表达和抑制背根神经节神经元的神经突生长［12］。学者 Xiao［13］发现 microRNA-137可以下调胰腺癌细胞的PTN表达，从而抑制癌细胞的侵袭能力。

4.2 甲状腺癌

甲状腺结节很常见，但是约有5%的结节是恶性的。Jee等［14］通过细针穿刺活检方法检测外科手术切除标本中的PTN，并用免疫组化检测标本中的PTN。研究发现PTN在甲状腺乳头瘤中的浓度明显高于良性甲状腺结节。(0.1±0.01 vs0.05±0.01ng/mL，P＜0.001)，这可以成为甲状腺结节良恶性的判断及预后估计的重要依据。

4.3 乳腺癌

乳腺癌是一种好发于乳房腺上皮组织的恶性肿瘤，具有明显的遗传易感性。乳腺癌在我国发病率以每年约2%～3%的速度递增［15］。PTN在乳腺癌中是一种重要的促血管生成因子，在几乎60%的人类乳腺癌中高表达［16］。PTN不但能促进血管生成，还可以重建肿瘤微环境，如上皮间质转化。抗PTN治疗可以通过减少血管生成和提高肿瘤细胞免疫原性来极大地增强抗肿瘤作用。Rosenfield等［17］在培养的小鼠乳腺上皮细胞及腺体发育过程中加入一种抗PTN的单克隆抗体来，结果显示PTN通过使乳腺上皮细胞祖细胞化而推迟腺体的成熟，而且在腺体的发育过程中PTN可以抑制细胞的分化。一项采用免疫组化检测方法的325例大样本回顾性研究发现PTN在乳腺癌组和复发性三阴乳腺癌组的表达差异具有统计学意义［18］。这项研究指出乳腺癌的发病与PTN的不适当表达密切相关，PTN/RPTPβ/ζ信号通路有望成为乳腺癌治疗的潜在靶点。

4.4 肺癌

小细胞肺癌是一种恶性程度较高的神经内分泌肿瘤，现在关于小细胞肺癌发病的发病机制和临床研究还十分有限。余勇等［19］的实验从基因水平证实小细胞肺癌中的PTNmRNA含量远远超过非小细胞肺癌。蒋建平等［20］的研究从蛋白水平证明肺鳞癌和肺腺癌组织中的PTN蛋白远低于小细胞肺癌，(0.2134 vs0.2005 vs0.2330，P＜0.05)。因此我们可以推断，PTN的表达与肺癌的病理类型密切相关。PTN在肺癌组织中的表达与肺良性病变组织相比明显增高，且PTN的表达高低与肺癌TNM分期、病理分型、分化程度密切相关，分化程度越低，分期越晚，PTN的表达水平似乎越高。DU等［21］通过酶联免疫吸附实验检测非小细胞肺癌患者血清中的PTN浓度，其灵敏度和特异度分别为78.4%和66.7%。血清中的PTN浓度有望成为非小细胞肺癌患者诊断和预后的早期指标。

5 展望

靶向治疗处于目前肿瘤治疗的前沿，找到肿瘤细胞生存的关键节点无疑将会提高肿瘤患者生存结局。肿瘤细胞分泌蛋白质组包括生长因子和细胞外基质降解蛋白酶等蛋白质、细胞运动因子、细胞因子以及其他生物活性分子。它们分别与相应受体结合，通过不同信号转导通路对肿瘤细胞分化、侵袭、转移以及血管生成等生物学行为产生重要的作用［22］。生长因子受体在原致癌基因信号通路中起到至关重要的作用，因此有可能成为重要的治疗靶点以及潜在的生物标记物。PTN是一种原癌基因，参与细胞中多种信号通路的调控。PTN在多种肿瘤中表达，通过促进肿瘤细胞增殖、迁移及血管生长等多种机制诱导肿瘤形成。随着研究的深入，其对肿瘤细胞的影响越来越受到重视，尤其是 PTN/RPTPβ/ζ信号通路。许多研究都显示PTN不是通过单一的受体及信号通路起作用，而是通过多种受体复合物以及多条信号通路相互作用。因此需要加强研究PTN在不同肿瘤中的作用机制，对肿瘤的诊断、新型抗肿瘤药物的研发以及肿瘤临床治疗的指导都具有非常重要意义。目前，针对PTN及其受体和细胞内信号通路的抗肿瘤药物已经取得一定进展［23］。然而原癌基因PTN在肿瘤中的分子作用机制依然有待进一步阐明。未来分子生物学技术及实验条件的不断发展，将会对PTN基因人们有更深入的了解。PTN有望成为肿瘤治疗靶点，其在诊断癌症及判断预后将发挥着重要的作用。

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112家医院院长齐聚郑州 共同致力于肺癌早筛早诊

冬日郑州持续雾霾，研究显示空气污染与肺癌的发生和死亡率有密切关系。作为肺癌“爸爸”的肺结节，早期发现与早期治疗能使肺部“焕然新生”。12月8日，河南112家医院院长齐聚郑州，由中国肺癌防治联盟、河南省人民医院联手牵头成立的河南省肺部结节(早期肿瘤)互联智慧诊疗联盟应势而生。该联盟将依托省医互联智慧分级诊疗体系，在全省搭建肺结节(早期肿瘤)智慧互联早期诊治网络，降低河南省肺癌患者的发病率和死亡率。

来源:医学论坛网

Research Progress on the Correlation Between Pleiotropic Growth Factor and Tumor

PENG Jian

Pleiotrophin(PTN)is a heparin-binding growth factor with diverse biological activities，the most studied of these being those related to tumor growth and angiogenesis.PTN protein expression was detected in many tumors，such as pancreatic carcinoma，lung cancer and breast cancer.These studies suggest that PTN plays an important role in tumor occurrence and development.In this review，we briefly introduce PTN and its involvement in tumor growth and angiogenesis.Although interest in the involvement of PTN in tumor growth is increasing，many questions remain unanswered，particularly concerning the receptors and the signaling pathways involved.In present，anti-cancer drugs targeting PTN and its receptors or intracellular pathways are being developed.In the future，PTN may become a new target for therapeutic intervention in tumors.

PTN;Tumor;Research Progress

Mianyang404 Hospital，Mianyang621000，China

R392.1

:Adoi:10.3969/j.issn.1671-332X.2016.12.004

彭 剑:四川绵阳四○四医院 四川绵阳 621000