烯醇化酶1在肿瘤中的研究进展

殷淑君，张坤，蒋知新

1南方医科大学第二临床医学院，广州 510000

解放军第三〇五医院2中心实验室，3泌尿外科，北京 100017

烯醇化酶1（enolase 1，ENO1）又称为α-烯醇化酶，广泛存在于大多数组织中，是烯醇化酶的三种亚型之一。另外两种亚型分别为ENO2和ENO3，ENO2仅在神经元及神经内分泌组织中表达，ENO3主要在肌肉组织中表达。ENO1作为糖酵解过程中的关键酶之一，负责催化无氧糖酵解途径中2-磷酸甘油酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸，在细胞能量代谢过程中发挥重要作用[1]。近年，大量研究证实ENO1与多种肿瘤的发生发展密切相关。与此同时，与ENO1相对应的抗ENO1自身抗体逐渐得到了认识，人们对于该自身抗体的研究主要集中在自身免疫疾病相关方面，如类风湿性关节炎[2]、系统性红斑狼疮肾炎[3]、自身免疫性视网膜病变[4]、不明原因复发性流产[5]等。目前，越来越多的研究发现抗ENO1自身抗体与肿瘤疾病之间也存在密切关系[6-7]。本文将对ENO1在肿瘤中的研究进展作一综述。

1 ENO1与肿瘤发生发展的关系

ENO1功能与其在细胞内的定位有关。大多ENO1存在于细胞质中，作为糖酵解过程的限速酶调节能量代谢，可通过调节肿瘤细胞的代谢过程促进肿瘤的发生发展。位于细胞表面的ENO1可以作为纤溶酶原受体调节细胞外的纤溶活性，进而可激活纤维蛋白溶酶并加速细胞外基质降解从而促进肿瘤细胞的侵袭转移。此外，通过启动密码子将ENO1翻译成一种定位于细胞核内的蛋白，即c-myc启动子结合蛋白，其作为c-myc的转录抑制因子具有抑制肿瘤的作用[8]。越来越多的研究发现ENO1在细胞内外表达量的变化与很多疾病有关，尤其是与肿瘤的发生发展过程密切相关[9]。多项研究已经证实ENO1的高表达可促进多种癌症的肿瘤细胞增殖和去分化，促进肿瘤细胞的侵袭和迁移，抑制肿瘤细胞的凋亡[8-11]。此外，肿瘤组织产生的肿瘤相关蛋白，作为抗原，免疫系统可能会对这些蛋白产生高亲和力的自身抗体。这种对肿瘤相关抗原的自身抗体反应从肿瘤早期开始，可能持续数年。很多研究已经发现与ENO1相对应的抗ENO1抗体在肿瘤患者中升高。将肿瘤相关抗原或体液中相应的自身抗体作为潜在的非侵入性生物标志物，可作为肿瘤早期发现和监测的有效手段[12]。目前已有研究证明在肺癌、肝癌患者血清中存在抗ENO1抗体升高。因此，ENO1与抗ENO1抗体有潜力作为新的肿瘤标志物应用于相关肿瘤的诊疗过程中。

2 ENO1在相关肿瘤中的研究进展

2.1 ENO1与肺癌

肺癌可分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌，非小细胞肺癌约占80%。肺癌的5年生存率仅为15%，病死率非常高，早期发现可以降低病死率。计算机断层扫描（CT）被广泛应用于肺癌的诊断，而非侵入性生物标志物作为CT筛查的补充，可以降低CT筛查的假阳性率和假阴性率，从而提高患者诊断的准确率[13]。研究发现，相对于健康人群和肺部良性疾病人群，非小细胞肺癌患者的肿瘤组织和血浆中ENO1蛋白水平均明显升高[14]。Pan等[15]对非小细胞肺癌细胞外泌体中的纯化蛋白进行半定量蛋白质组学分析，发现其中ENO1浓度显著升高，提示ENO1与肺癌之间存在关联，ENO1可能作为肺癌相关蛋白标志物应用于临床。在Dai等[8]的研究中，肺动脉高压患者及低氧性肺动脉高压动物模型的病理组织中均可检测到ENO1水平上升，并通过体外细胞实验发现过表达的ENO1可促进肺动脉平滑肌细胞的去分化，沉默或抑制ENO1的表达可抑制肺动脉平滑肌细胞的增殖和去分化，诱导细胞凋亡。此外，实验还证实了ENO1是通过激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，也称AKT）通路形成ENO1-MAPK-AKT信号轴以诱导细胞增殖、去分化、抗凋亡。

一项临床研究利用血清蛋白组学分析的方法在肺癌患者血清中鉴定出一种大小为47 kD的蛋白分子，即ENO1。随后通过酶联免疫吸附试验法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）检测患者血清发现非小细胞肺癌患者血清中抗ENO1抗体的水平明显高于正常人，当抗ENO1抗体与癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、细胞角质蛋白19片段抗原21-1（cytokeratin 19 fragment antigen 21-1，CYFRA21-1）联合应用时诊断的灵敏度提高到84%[6]。另一项临床研究得出了相似的结论：肺腺癌患者血清中ENO1的自身抗体水平明显高于正常对照组及良性疾病组，与CEA联用能显著提高其诊断效能[16]。很多肺癌患者都存在血清中抗ENO1抗体浓度升高的现象，因此，抗ENO1自身抗体或可作为辅助肺癌诊断的标志物，但需要大量的基础实验进一步去探究。综上，ENO1及其相对应的抗ENO1抗体与肺癌密切相关，有望成为一种新的肿瘤标志物，用于肺癌的辅助诊断及病情监测。

2.2 ENO1与肝癌

在中国肝癌是发病率和病死率均较高的恶性肿瘤之一。原发性肝癌按照病理类型可分为3类，其中90%为肝细胞肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）。多数患者因早期症状不明显，发现时已经为中晚期而错过了最佳治疗时机[17]。因此，找到能够提高肝癌早期检出率的相关指标非常具有临床意义。目前已有研究证实了相对于正常癌旁组织，肝癌组织中存在ENO1高表达，且ENO1的高表达促进了肝癌细胞的增殖、迁移与侵袭[18-19]。Zhu等[18]对TCGA和GEO两个公共数据库中肝癌ENO1基因表达谱数据进行分析发现肝癌组织相对于癌旁正常组织存在ENO1mRNA的高表达，且随着病理分级的升高表达增高；通过预后分析发现ENO1mRNA高表达者的全因生存时间及无进展生存时间均明显短于ENO1mRNA低表达者，提示ENO1的表达情况或与患者的病情进展相关。早在2016年的一项临床研究发现，存在微血管侵犯的HCC患者血清中抗ENO1抗体滴度明显高于微血管侵犯阴性者，提示ENO1与肝癌的转移密切相关，研究者提出抗ENO1的抗体或可作为在HCC手术切除之前预测患者是否存在微血管侵犯的潜在生物标志物[7]。与此同时，许多研究报道多种长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）参与了肿瘤的发病与进展，在最新研究中发现有些lncRNA是通过改变ENO1酶的活性进而影响肿瘤的发展[20]。如lncRNA-6195是通过抑制ENO1的酶活性抑制HCC的生长，低水平的lncRNA-6195与HCC患者预后不良相关，而lncRNA P5848与之作用相反，是通过上调ENO1的表达促进HCC的发展，其在体外和体内的过表达促进HCC细胞生长、存活和侵袭[21-22]。以上研究均可说明ENO1及抗ENO1抗体与HCC之间关系紧密，与患者肿瘤进展及预后之间存在高度相关性，是潜在的肝癌诊断指标。是否可以通过检测血液中ENO1及抗ENO1抗体的浓度以提高HCC的检出率，需要继续进行大量的研究去探索。

2.3 ENO1与胃癌

胃癌在中国恶性肿瘤中发病率居首位，具有明显的地域性差异。近年由于饮食结构的改变、工作压力增大以及幽门螺杆菌感染等原因，使胃癌呈现年轻化趋势[23]。有氧糖酵解的增加被认为是肿瘤的一个标志，ENO1作为一种重要的糖酵解酶，在多种肿瘤中表达上调，其过表达参与肿瘤细胞的增殖和转移。研究发现，ENO1在胃癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织，在胃癌细胞中的表达水平高于正常胃上皮细胞。Sun等[10]研究了ENO1在胃癌发生发展中的潜在作用，证实ENO1在人胃癌组织中表达上调，还通过细胞实验发现抑制ENO1的过表达可抑制胃癌细胞增殖转移，逆转上皮-间充质转化。ENO1通过调控AKT信号通路促进胃癌细胞增殖和转移，说明ENO1/AKT信号轴可能是治疗胃癌的潜在靶点，或可通过阻断该通路以控制肿瘤细胞的增殖转移。

肿瘤干细胞是指在肿瘤组织中具有无限增殖及分化能力、能维持肿瘤的形成及生长的细胞。肿瘤干细胞被认为是肿瘤转移的主要原因，近年已经相继在很多肿瘤中发现肿瘤干细胞的存在，包括胃癌，目前已有研究对ENO1与胃癌干细胞间的关系进行探讨。研究发现ENO1在胃癌干细胞中存在高表达，并且在维持胃癌干细胞的干性特征中发挥重要作用，能调节其自我更新能力。ENO1的高表达能够增强胃癌干细胞的体内致瘤性，促进胃癌干细胞的侵袭转移[24]。由此可见，ENO1的高表达与胃癌密切相关，该分子有望成为胃癌治疗的新靶点。

2.4 ENO1与胰腺癌

胰腺癌是一种恶性程度很高、诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤，90%起源于腺管上皮的导管腺癌，5年生存率＜1%，是预后最差的恶性肿瘤之一[25]。研究证实，ENO1在大多数胰腺导管腺癌细胞的表面都有表达，在细胞中，ENO1作为纤溶酶原受体，促进肿瘤细胞侵袭和转移的形成，ENO1的沉默诱导肿瘤细胞氧化应激，促进其凋亡。另有研究发现，大多数胰腺癌患者血清中都存在针对ENO1的循环抗体，利用小鼠抗人ENO1单克隆抗体可抑制肿瘤细胞的纤溶酶原依赖性侵袭，抑制其在小鼠体内的转移扩散，给予抗ENO1单抗可以减少胰腺癌小鼠模型发生肺转移的数量[26]。以上均提示抗ENO1单克隆抗体的应用或可作为一种新的治疗方案抑制肿瘤的转移，提高转移性胰腺导管腺癌患者的生存率。Principe等[11]在这些研究的基础上进一步证明了ENO1是通过与整合素和尿激酶纤溶酶原激活剂受体的联合作用促进胰腺导管腺癌细胞的存活、迁移和转移。

胰腺上皮内瘤变是导管腺癌的主要癌前病变，目前，针对癌前病变开展了一系列研究，以探究导管腺癌早期发生发展的机制，ENO1在胰腺上皮癌变的过程中可能发挥了重要作用。已有研究证实了ENO1在上皮内瘤变组织和导管腺癌组织中的表达均明显高于人正常胰腺组织。在大鼠模型实验中，相对于正常胰腺组织，大鼠上皮内瘤变组织和导管腺癌组织中ENO1mRNA的表达显著增加[27]。说明ENO1或可成为胰腺导管腺癌的一个早期预测指标，在早期筛查中发挥重要作用。

2.5 ENO1与其他肿瘤

近年来，大量研究发现ENO1与多种肿瘤的发生发展过程密切相关，除了以上介绍的肿瘤外，在很多其他肿瘤组织中也发现了ENO1的高表达[28]。例如ENO1在卵巢高级别腺癌中也呈现高表达，提示ENO1mRNA可能作为癌基因成为卵巢浆液性腺癌新的诊断指标和治疗靶点[29]。此外，最新一项研究通过生信技术，分析了卵巢癌与糖尿病之间的关系，鉴定了其间的关键基因与通路，发现ENO1是十大关键基因之一，通过影响糖代谢进而导致糖尿病成为卵巢癌的高危因素之一[30]。乳腺癌是全世界女性最常见的癌症，研究发现乳腺癌患者存在人垂体肿瘤转化基因的表达上调，抑制该基因的表达后发现细胞增殖明显减慢，通过蛋白质组学实验证明该基因增加了5个蛋白的表达，其中就包括ENO1[31]。此外，缺乏3种主要受体的三阴性乳腺癌对常规化疗效果不佳，而电化疗法治疗三阴性乳腺癌相对于传统化疗效果显著，研究其机制发现电脉冲的使用显著降低了ENO1等多种糖酵解蛋白的表达，从而诱导细胞凋亡[32]。由此可见，ENO1与乳腺癌间也存在一定关系，或能成为新的抗癌治疗靶点。在胶质细胞瘤方面，研究发现抑制胶质瘤细胞表达ENO1，细胞摄取葡萄糖和产生乳酸的能力明显降低，进而导致细胞的增殖和细胞周期转化能力也明显下降。因此，ENO1作为候选癌基因，通过调控葡萄糖代谢从而促进了胶质瘤细胞的生长[33]。

3 小结

肿瘤是当今时代对人类生命造成威胁的主要疾病之一，是当代医学需要攻克的一大难题。目前除了手术切除、放疗、化疗等传统的治疗方法，分子靶向治疗、免疫治疗等新兴的肿瘤治疗手段越来越多，多种肿瘤的5年生存率都得到了大大提高，为肿瘤患者带来了希望。而中国大多数肿瘤患者发现时已为中晚期，错过了治疗的最佳时期，因此，迫切需要找到能够提高肿瘤检出率的相关指标。ENO1除作为糖代谢过程中的一种催化酶，大量研究证实其表达程度与肿瘤的形成、发展、侵袭和转移等过程之间存在密切联系，有潜质成为一种新的肿瘤相关指标应用于肿瘤的诊断。此外，ENO1还有希望作为潜在的作用靶点应用于肿瘤的治疗。但关于该分子的作用机制、激活细胞内外信号通路的机制等方面还需要大量基础研究去进一步探索。ENO1及抗ENO1抗体是否能够作为新的血液标志物还需要大量临床研究去验证。