GDNF与消化系统肿瘤关系研究进展

王小娟，李小丽，金正旭，张德奎

(兰州大学第二医院 消化内科， 甘肃 兰州 730000)

神经胶质细胞源性生长因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)是一种由肠神经胶质细胞分泌，促进肠神经元生长分化及维持肠道内环境稳态的物质。1993年, 人们在鼠肠神经胶质细胞B49的培养上清中首次纯化了GDNF,证实肠神经胶质细胞可分泌GDNF[1]。此后人们逐渐发现肠道肌成纤维细胞、巨噬细胞等也可分泌GDNF。GDNF家族的配体(GFLs)目前包括4 种营养因子:GDNF、neurturin,persephin和artnemin。GDNF主要通过胶质细胞源性神经营养因子受体-α(glial cell line-derived neurotrophic factor receptors-α, GFRαs) 亚基和受体酪氨酸激酶RET亚基两类受体发挥其相关作用，GDNF先后分别与GFRα、RET结合， 即形成GDNF-GFRα-RET经典信号通路后激活下游信号通路，GDNF必须激活RET后才能影响肿瘤的发生发展[2-3]。GDNF因具有促进大鼠胚胎中脑多巴胺能神经元生存和形态分化等作用从而一直是帕金森病治疗的研究热点[4]，但GDNF与结直肠癌、胰腺癌等消化系统肿瘤的发生、发展及预后相关，目前尚无系统性的报道，故本文就此做一阐述。

1 胶质细胞源性神经生长因子(GDNF)

1.1 GDNF与肠神经胶质细胞

肠神经胶质细胞是肠神经系统的重要组成部分,一直以来被视为肠神经元的机械支撑，研究发现肠神经胶质细胞存在于肠道平滑肌间神经丛和肠黏膜下丛的神经节内[5])。肠神经胶质细胞分泌多种承担外周神经元发育、存活和分化的因子，如神经生长因子(NGF)、GDNF和神经营养因子-3等(NF-3)，不但在生理条件下对肠神经元有重要的营养作用，更在糖尿病等病理条件下对肠神经元起保护作用[6]，其中， 肠神经胶质细胞分泌的GDNF在肠神经元的发育及其发挥功能、维持肠黏膜屏障的完整性以及肠道内环境稳态中发挥重要作用[7]。

1.2 GDNF家族配体及受体

GFLs目前包括4 种营养因子:GDNF、 NRTN、PSPN、ARTN。GDNF通过RET-SRC-HER2及RET-AKT信号通路促进癌细胞增殖及转移[8-9]。

GDNF家族受体由两类亚基组成, GFRαs亚基和 RET亚基, GFRαs 亚基又分为4个亚型, 即GFRα1～4。GDNF家族受体中RET为跨膜受体，GFRα为共同受体，当跨膜受体和共同受体存在于同一种细胞时，称为Cis信号通路，即在同一细胞内通过GDNF-GFRα-RET信号通路传递信号；当跨膜受体和共同受体分布于不同细胞时，GFRas捕获GDNF后将其信号传递给另一细胞RET受体进而激活下游信号通路，称为Trans信号通路。体内Cis和Trans信号通路可以参与同一生理活动，并可能起增强RET信号的结果，但不能使产生的结果多样化[10]。

2 胶质细胞源性神经生长因子(GDNF)信号通路

GFLS可与相应GFRαs受体结合，通常，GDNF主要与GFRα1结合，NRTN与GFRα2结合, ARTN 与GFRα3结合, PSPN 与GFRα4结合。但GDNF 也可以与GFRα2结合, NRTN 可以与GFRα1结合。GFL:GFRα:RET 复合体通常是由一个GFLS与两个GFRα受体亚型以及两个RET受体亚型结合形成[11]。GFLs依靠其糖基磷脂酰肌醇(glycosyl phosphatidylinositol，GPI)锚定于共同受体GFRαs，之后GFRαs与RET结合并激活下游蛋白形成完整的信号通路[10]，GFLS不能直接激活RET受体。

经典的GFL:GFRα:RET信号通路外还可能存在其他受体共同传导信号，硫酸乙酰肝素蛋白多糖，是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖组成二糖单位，可以与GFLs及其受体相互作用，并且可以将GFs的信号传递给RET[12]。此外，GDNF还可通过神经细胞黏附分子在突触的生长和形成中发挥重要作用[13]。

3 胶质细胞源性神经生长因子(GDNF)与消化道肿瘤

3.1 胰腺癌

周围神经侵袭(perineural invasion, PNI)是胰腺导管腺癌发展过程中出现的一种现象，表现为癌细胞围绕着神经或者侵入神经系统增生，与胰腺癌患者发生瘫痪、疼痛、肿瘤复发以及低生存率相关[14]。不同癌发生PNI的概率分别为：胰腺癌：70.0%～100.0%、前列腺癌：12.4%～83.6%、头颈部癌：5.2%～90.0%、结肠癌癌：15.7%～38.9%[15]，PNI与多种肿瘤的发展相关，其在胰腺癌中发生率最高，约70.0%～100.0%[16]。已知GDNF及其受体RET与胰腺导管腺癌(PDAC)患者发生PNI相关并呈剂量依赖性，GDNF通过Ras-Raf-MEK-ER和PI3k/AKT信号传导通路促进胰腺癌细胞的侵袭，敲除GFRa后可显著减少PNI的发生率[17-18]，GDNF及其受体或许可为胰腺癌甚至多种肠道肿瘤的治疗提供新思路。

骨髓来源的巨噬细胞向胰腺癌周围神经系统微环境转移并分泌GDNF进而发生PNI，并且是发生PNI的关键，抑制GDNF的分泌以及RET基因的表达均可降低胰腺癌细胞发生PNI[19]。由神经系统分泌的可溶性GFRα1，通过捕获GDNF并且将其呈递到胰腺癌细胞表面用于激活RET受体，激活的RET 通过作用于 MAPK通路导致癌细胞向神经迁移，发生PNI[2-3]。然而GFRα1的表达对于胰腺癌细胞嗜神经性并不是必需的，即GFRα1(-)的癌细胞仍然具有嗜神经性，RET(-)癌细胞则失去了侵袭并且破坏神经的能力，即RET对于发生PNI是必须的。因此可溶性神经源性GFRα1必须通过激活RET及其下游信号通路介导癌细胞发生PNI。

3.2 结直肠癌

受体酪氨酸激酶是一种与多种细胞的增殖、死亡、运动和侵袭有关的酶联受体，通过对结肠癌患者31种受体酪氨酸激酶基因分析研究发现在结肠癌患者组织中存在4种不同RET的原癌基因变异，其中RET G533C变异可以促进结肠癌细胞增殖、迁移以及其克隆细胞的存活，由此提出RET参与结肠癌的发展并且为结肠癌的治疗新靶点[20]。同时结直肠癌中还存在RET融合，有RET融合的转移性结直肠癌患者的生存率较阴性患者生存率明显降低，并指出RET重组患者在常规治疗中预后较差[21-22]。RET抑制剂对于存在RET融合的结直肠癌患者具有治疗作用[21]，反向证明RET在结直肠癌发展中发挥作用，并为结直肠癌患者的治疗的新靶点。GDNF也可影响结肠癌细胞增殖和转移,但机制目前尚不清楚[18]，但前列腺癌中过度表达的GDNF可以通过上调基质金属蛋白酶的表达进而促进胰腺癌癌细胞的转移和神经侵袭[17]，那么是否胰腺癌中高表达的GDNF通过增加基质金属蛋白酶的表达促进胰腺癌PNI的发生？目前尚无相关报道。

3.3 肝癌

血管源性生长因子A是血管源性生长因子家族中研究最为广泛的一种蛋白质，血管源性生长因子受体有血管源性生长因子受体1和血管源性生长因子受体2两种亚型，其主要与血管源性生长因子受体2作用导致内皮细胞增殖、存活、迁移和影响血管通透性，在新血管形成中发挥着重要作用,血管源性生长因子与血管源性生长因子受体2结合后通过形成新生血管为肿瘤细胞的增殖、迁移、存活及转移提供营养、氧气等物质[2]。

在肝癌患者组织中，脂肪干细胞以及肝癌细胞可分泌GDNF，而周围正常组织则不分泌GDNF，其机制目前尚不清楚。肝癌细胞分泌的GDNF在新生血管形成中发挥重要作用，并且在缺乏血管源性生长因子的情况下，GDNF仍可以促进新生血管生成，表明GDNF可以完全独立于血管源性生长因子发挥促进肝癌组织血管生成。进一步研究发现，在使用RET阻滞剂RPI-1特异性阻滞GDNF受体RET后，血管生成被抑制，表明GDNF是通过激活RET受体发挥促进血管生成的作用[3]。

3.4 胃癌

胃癌中存在GFRα3启动子区域发生甲基化，并且甲基化程度和术后患者存活率之间为反比关系[23]。但GDNF及其受体RET是否与胃癌的发生发展相关，目前尚无相关报道。

4 问题与展望

特异性RET抑制剂-LOXO-292已批准用于临床治疗携带RET变异的非小细胞肺癌和甲状腺髓样癌患者[24]，结合RET抑制剂对于存在RET融合的结直肠癌具有治疗作用[25]，而存在RET甲基化、GFRa甲基化的结直肠癌、胃癌患者预后不良，因此研究新的针对于存在RET/GFRa突变的消化系统肿瘤的生物制剂及其类似物成为可能。除了经典GDNF-GFRas-RET信号通路外，目前已发现NCAM、MET等GDNF的受体可独立于RET形成相关信号通路在胰腺癌、肺癌等的发生发展中发挥作用[12],且RET阻滞剂对于此类患者并无治疗作用，因此，NCAM、MET可能成为另一研究靶点。