恶性肿瘤抗血管生成潜在靶点LRG1研究进展

孙德聪, 石 燕, 吕 瑶, 王艳荣, 闫 欢， 闫文姬, 韩全利, 戴广海

中国人民解放军总医院肿瘤内二科,北京 100853

恶性肿瘤抗血管生成潜在靶点LRG1研究进展

孙德聪, 石 燕, 吕 瑶, 王艳荣, 闫 欢， 闫文姬, 韩全利, 戴广海

中国人民解放军总医院肿瘤内二科,北京 100853

富含亮氨酸α-2糖蛋白1(leucine-rich-alpha-2-glycoprotein 1, LRG1)是亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat, LRR)蛋白家族成员之一，可能参与粒细胞分化、免疫应答、细胞增殖和新生血管形成等过程。LRG1在病理组织、体液外泌体、血液、脑脊液等处的异常高表达与多种恶性肿瘤、炎性肠病等的发生发展相关。目前,多个研究均显示LRG1在恶性肿瘤血管生成过程中具有重要作用。拮抗LRG1的作用后新生血管形成过程亦被抑制。LRG1可能是抗血管生成治疗的新靶点。本文对LRG1目前的研究成果作一概述。

血管生成；肿瘤；LRG1

富含亮氨酸α-2糖蛋白1(leucine-rich-alpha-2-glycoprotein 1, LRG1)是由Haupt和Baudner[1]最先于1977年在人类血清中发现的微量蛋白，并根据沉降系数及富含亮氨酸的特性，称其为3.1S-LRG，其中亮氨酸占蛋白总量的17%。Takahashi等[2]于1985年经过氨基酸测序，首次发现LRG是由含有312个氨基酸残基的单一多肽链构成，Mr约为45 000，位于染色体19p13.3，该肽链可分成13个含有24个氨基酸残基的单位，其中的8个单位中的亮氨酸是以一个新型的周期性重复模式存在，其氨基酸共同序列大致为：P-X-X-L-L-X-X-X-X-X-L-X-X-L-X-L-X-X-A-X-L-X-X-L，其中X是任意氨基酸，而L可以被缬氨酸、异亮氨酸或苯丙氨酸取代。至此，人们第一次注意到这个特殊的亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat，LRR)，也曾被称为Leucine-rich motif或LRM，此后更多的研究表明LRR通常由20～29个氨基酸残基组成[3]。具有LRR结构域的蛋白组成了LRR蛋白超家族，至今已发现70余蛋白成员。LRR蛋白家族广泛存在于病毒、细菌、古生菌、真核细胞中，参与蛋白质-配体相互作用，包括植物免疫应答、哺乳动物固有免疫等。根据具体长度及立体结构将LRR超家族分为7类亚家族[4]。多个LRR家族成员与疾病相关，如Nod2突变抑制NF-κB通路，与克罗恩病的易感性相关[5]。虽LRG1在LRR蛋白超家族中发现较早，但人们对其功能的了解尚不透彻。目前研究发现,LRG1可能参与粒细胞分化、免疫应答、细胞增殖、迁移凋亡和新生血管形成等过程。

1 LRG1与胸部恶性肿瘤

近年来，越来越多的研究发现,LRG1可能与肺部肿瘤、消化系统肿瘤、妇科肿瘤等恶性疾病的发病、病理生理,甚至预后有明显相关性。在肺癌方面，Li等[6]检测正常人及非小细胞肺癌患者尿液中外泌体蛋白质组的差异，结果表明,LRG1在肿瘤患者尿液外泌体中表达明显增多，在非小细胞肺癌组织中利用免疫组化技术进行进一步验证得到相同结论。这一发现可能为NSCLC的无创检测提供潜在的分子标记。Liu等[7]对13例可手术切除的NSCLC患者及5名正常人血清进行蛋白质组分析发现，101种蛋白表达量有所变化，继续将90例NSCLC组织和对应健康组织制作组织芯片，IHC染色及评分结果显示,LRG1表达在癌组织中表达升高，这一结果与血液内含量变化一致，认为这一现象可为NSCLC的早期诊断提供依据。Liu等[8]将50例术后10个月内复发的SCLC患者定义为快速复发组，而术后复发发生于20个月后(随访后)的患者定义为未复发组，快速复发组的血浆LRG1表达水平明显升高；依据LRG1表达水平分为高低组，高水平组的复发率明显升高，生存率明显降低。综上，LRG1在血液、体液及组织中的表达水平均可能与肺部肿瘤的发生、发展及预后相关。

2 LRG1与消化系统恶性肿瘤

国内外对消化系统肿瘤的研究也有类似结果。Wang等[9]将777例肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)组织进行检测发现，LRG1在HCC组织表达明显升高，LRG1表达高的患者其肿瘤较大、病理分化较差、TNM分期较晚、易形成脉管癌栓，且生存期更短。Zhang等[10]的试验结果与前者不同，对51例HCC及对应的正常组织进行免疫组化检测，结果显示，癌旁正常组织中LRG1蛋白表达较癌组织升高，对另外38例癌组织及周围正常组织进行mRNA检测也得到相同结果。Wang等[9]分析两试验结果相反的原因可能是由于样本量小。然而，习臻畅等[11]收集30例连续手术的新鲜冰冻HCC组织及癌旁正常组织，癌组织内的LRG1蛋白及mRNA表达量较正常组织显著升高，作者认为LRG1与HCC的恶性程度密切相关，这一结果与Wang等[9]的结果相近。Sandanayake等[12]报道胆管癌患者与胆管良性狭窄患者及健康人相比，其血清及组织中LRG1水平上升，且LRG1水平是胆管细胞癌的独立预后因素之一。Ladd等[13]对Women’s Health Initiative组织提供的90名女性既往结直肠癌患者和90名女性健康人血浆进行蛋白组分析发现，LRG1表达量明显升高；同时，应用ELISA方法检测58例新发结直肠癌患者及对应健康体检者血浆亦得到相同结论。但研究人员并未在SW480和HCT116细胞系中检测到LRG1蛋白表达。这与之后的其他文献[15]中的细胞功能研究结果相矛盾。Choi等[14]发现，结直肠癌患者与单纯结直肠腺瘤息肉患者相比，组织中LRG1水平上升，提示LRG1可能参与结直肠腺瘤恶化癌变过程中新的分子标记物。Zhang等[15]收集68例结直肠癌标本和32例正常结直肠癌组织，检测发现癌组织中LRG1蛋白表达较正常组织明显上升，且表达量高低与肿瘤浸润深度、淋巴转移等病理因素呈正相关，提示其可能与结直肠癌的发生、发展密切相关。

3 LRG1与生殖系统恶性肿瘤

妇科肿瘤方向的研究也证实LRG1与肿瘤的发生发展有相关性。Andersen等[16]发现，卵巢癌患者血清和组织中LRG1水平明显高于正常女性，且与癌症分期明显相关。血LRG1水平与CA125呈正相关。白小英等[17]发现，LRG1在卵巢癌患者血清中高表达，且与肿瘤分期、淋巴结转移呈正相关。Wu等[18]研究发现，联合检测血清中LRG1与CA125水平可以提高上皮性卵巢癌的早期诊断率。Wen等[19]分析242例子宫内膜癌患者组织标本发现，LRG1表达与肿瘤分期和淋巴转移相关。通过单因素及多因素分析发现，LRG1水平是子宫内膜癌患者总生存的独立预后因素。

4 LRG1相关通路

虽大量数据表明，LRG1与恶性肿瘤有相关性，但目前对LRG1的病理生理功能尚未明确。既往文献表明，LRG1可能更多地通过TGF-β信号传导通路发挥促进肿瘤发生发展、促血管生成作用。但遗憾的是，这些研究大多数来源于对视网膜新生血管疾病的研究，而非恶性肿瘤。TGF-β是一种由多种细胞分泌的具有多重生物学效应的细胞因子，过表达于各种类型癌细胞中，包括乳腺癌、肺癌、胰腺癌、食管癌、结肠癌、肝癌等。哺乳动物中TGF-β包括TGF-β1、TGF-β2及TGF-β3 3种亚型。其中TGF-β1分布最广、功能最多、活性最强。Smads蛋白是TGF-β下游的一系列信号分子，TGF-β与其受体结合后，激活TGF-β/Smads信号通路，调节靶基因转录水平，与多种疾病的发生、发展密切相关。对脑胶质细胞瘤细胞系进行检测发现，LRG1过表达组中TGF-β1、TβR-Ⅱ、p-smad1、p-smad3表达上升，与细胞侵袭迁移能力相关[20-21]。在小鼠脉络膜新生血管中，TGF-β1表达明显上调。TGF-β1存在时，LRG1与辅助性受体ENG相结合，招募ALK1分子，形成LRG1-ALK1-TβRⅡ-ENG复合物，激活下游Smad1/5/8通路，发挥促血管生成作用[22]。该研究还证明，拮抗LRG1与拮抗VEGF-A的效果相同，可以抑制脉络膜新生血管生成，其效用基本相似。

另一篇研究结直肠癌中LRG1的作用机制的文章中，作者指出LRG1可能与EMT过程有关[15]。上皮细胞向间质细胞的转变(epithelial to mesenchymal transition, EMT)于1987年首次提出[23]，上皮细胞受外界信号刺激，使细胞形态由上皮样转变为间质样，从而失去细胞极性和细胞间黏附力，同时增强细胞运动能力和迁移能力[24]。EMT在胚胎发育、器官形成、伤口愈合等生理过程中发挥十分重要的作用。EMT过程中最显著的分子改变是E-Cadherin下调、N-Cadherin等上调。这篇文章[15]运用SW480细胞系进行实验检测发现，细胞系中LRG1表达与N-cadherin、α-SMA、Vimentin呈正相关，与E-cadherin、VDR呈负相关，证明其参与EMT过程，且LRG1的高表达组细胞的迁移、侵袭能力明显提高。同时，LRG1促进细胞分泌HIF-1α，将细胞中HIF-1α沉默后，结直肠癌细胞的EMT过程发生逆转、细胞的侵袭转移能力也被抑制[15]。HIF-1α在LRG1介导的EMT及血管生成中可能起到一定作用，但其机制尚未明确。

5 LRG1的研究展望

新生血管生成被认为是肿瘤发生、发展的前提，也是肿瘤生长、侵袭、转移的基础。1971年Folkman[25]首次提出血管生成概念，肿瘤的新生血管生成是在肿瘤及周围微环境中，缺氧等状态促使血管生长因子和抗血管生长因子之间的平衡遭到破坏，血管内皮细胞在促血管生长因子的刺激下活化，并增加血管的舒张和通透性，产生新血管的过程。新生血管满足了肿瘤组织进一步生长代谢的养分供给，从而使肿瘤细胞不断分裂增殖[26]。贝伐珠单抗(Bevacizumab，Avastin)作为首个批准上市的一线转移性结直肠癌的抗血管靶向药物，靶向作用于VEGF可抑制肿瘤新生血管的生成，显著延长结直肠癌患者的生存期。近年贝伐珠单抗获批用于晚期肺癌的靶向治疗。瑞戈非尼是一种口服小分子多靶点酪氨酸激酶抑制剂，主要抑制VEGFR1、VEGFR2、VEGFR3、酪氨酸激酶受体TIE-2和血小板源性生长因子受体的活性，从而抑制血管生成。阿帕替尼是我国研制的小分子VEGFR2酪氨酸激酶抑制剂，可阻断VEGF信号传导通路，抑制肿瘤血管生成。随着靶向血管生成药物的普及与规范应用，筛选其目标人群及预后标志物越来越重要。另一方面，多条信号传导通路参与肿瘤新生血管的形成，其调节机制庞大且复杂，抗血管生成靶向药物的耐药机制也是亟待解决的科研问题。LRG1是近年来新发现与血管生成相关的蛋白，LRG1可能通过抑制TGF-β/Smads信号传导通路，促进细胞生成及脉络膜新生血管形成。另外，LRG1可促进HIF-1α高表达，进而增强EMT过程，细胞侵袭、转移能力增强。LRG1是否可以成为抗血管生成靶向治疗的预后指标，或与耐药机制相关联，可能是下一步研究的重点。目前，研究局限于TGF-β通路中，Wnt、Hotch等信号通路是否与LRG1促血管生成功能相关还未见相关研究。随着对LRG1机制的不断深入研究，有望为抗血管靶向治疗起到一定的推动作用。

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(责任编辑：李 健)

Progress of a brand new target LRG1 for tumor angiogenesis

SUN Decong, SHI Yan, LV Yao, WANG Yanrong, YAN Huan, YAN Wenji, HAN Quanli, DAI Guanghai

Department of Second Oncology, the Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Leucine-rich-alpha-2-glycoprotein1 (LRG1) is a number of leucine-rich repeat (LRR) family proteins. Abnormal high expression of LRG1 in tumor tissues, urinary exosomes, serum and cerebrospinal fluid is associated with progress of various malignancies, ulterative colitis, etc. Recently several studies demonstrated the important role of LRG1 in angiogenesis of malignancies. However, after blocking LRG1, the angiogenesis can also be inhibited. Therefore, LRG1 is a highly promising therapeutic target for controlling angiogenesis. This review introduced the latest research progress of LRG1.

Angiogenesis; Tumor; LRG1

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.05.032

孙德聪，博士研究生，研究方向：恶性肿瘤的综合治疗。E-mail: sdcsdcsdcsdc@163.com

戴广海，教授，博士生导师，研究方向：恶性肿瘤的综合治疗。E-mail: daigh301@vip.sina.com

R735.3+5

A

1006-5709(2017)05-0598-03

2016-07-08