α-烯醇化酶在肿瘤发生发展中的作用机制研究进展

蔡 鑫，梁 婷综述，罗岳西审校

0 引 言

α-烯醇化酶(alpha-enolase, ENO1)是烯醇化酶家族的3种同功酶之一，是糖酵解过程中的重要限速酶，其催化2-磷酸甘油酸脱水成磷酸烯醇式丙酮酸，并产生ATP[1]。近年来，研究发现ENO1在多种类型肿瘤中存在显著的差异表达，并在肿瘤的发生、发展过程中起到重要作用。本文就ENO1在肿瘤中的作用及其机制作一综述。

1 ENO1概述

ENO1属于烯醇化酶家族，基因定位于1号染色体，其蛋白相对分子质量为48 kDa，广泛分布于多种组织中，主要存在于细胞质中，也存在于细胞膜和细胞核中，根据其细胞定位在多种生理及病理过程中发挥重要功能。作为一种糖酵解酶，可催化糖酵解途径的最后一步中的2-磷酸甘油酸向磷酸烯醇式丙酮酸转化，能够通过促进肿瘤细胞能量代谢影响肿瘤细胞增殖。定位于细胞膜表面的ENO1还可充当纤溶酶原受体，促进纤溶酶原激活为纤溶酶，从而促进细胞外基质的降解，可在肿瘤细胞的迁移中发挥重要作用。在细胞核中，ENO1可以翻译成c-myc启动子结合蛋白1与c-myc结合，从而负调控c-myc表达并抑制肿瘤生长[1-3]。这些均提示ENO1与肿瘤的发生、发展密切相关。

2 ENO1在肿瘤中的表达

近年来多个研究结果发现，ENO1在多种恶性肿瘤组织中表达均显著上调，包括神经胶质瘤、鼻咽癌、乳腺癌、胰腺癌、子宫癌等[4-8]，提示ENO1与恶性肿瘤的发生密切相关。此外，还有研究指出ENO1表达水平与临床分期、病理类型、淋巴转移、生存预后等密切相关。研究者通过对临床样本数据进行分析，在胰腺癌中，ENO1过表达与患者的临床分期、淋巴结转移呈正相关，而与生存时间呈负相关[6,9]。高表达ENO1的胰腺癌患者的中位生存期短至8个月，而低表达ENO1患者的中位生存期可达30个月[6]。在胃癌中，Qian等[10]研究发现，男性胃癌患者中ENO1表达水平明显高于女性患者，但其表达水平与TNM分期和分化程度无显著相关性，单变量Cox回归分析显示高表达ENO1患者较低表达患者增加了两倍的死亡风险。此外，研究发现在肺癌、胰腺癌和前列腺癌患者血清中抗ENO1自身抗体水平明显增高，且与临床分期及预后密切相关，揭示ENO1可作为自身抗原，促进机体的体液免疫反应，从而促进肿瘤进展[11-13]。这些研究数据均表明，ENO1与多种类型恶性肿瘤的发生、发展密切相关，ENO1及相关抗体可作为肿瘤诊断及判断预后的潜在生物标志物。

3 ENO1与肿瘤进展的作用机制

3.1 ENO1与上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)EMT与上皮恶性肿瘤的发生和发展密切相关，并参与多种恶性上皮组织肿瘤浸润及转移过程。EMT是指上皮细胞在某些因素的作用下，细胞极性、细胞间的紧密连接逐渐丧失、细胞骨架重构，从而使上皮细胞的变形、迁移和运动能力增加，变成有间质细胞形态和特性的细胞[14-15]。近年来，研究发现ENO1在肺癌、胃癌、子宫内膜癌等多种肿瘤中参与调控EMT过程[7,16-17]。Xu等[16]在研究高血糖对肿瘤的影响时发现，高糖诱导的ENO1上调可抑制E-cadherin的表达，同时提高snail、vimentin和N-cadherin的表达，而沉默ENO1则部分逆转了高糖对肿瘤恶性表型的影响，同时TGF-β、p-Smad2和p-Smad3表达水平下降，提示高血糖可能通过TGF-β/Smad信号通路诱导ENO1表达，从而触发Snail诱导的EMT。因此认为围手术期血糖控制是恶性肿瘤临床管理的一个潜在策略。而在子宫内膜癌中，ENO1沉默通过调节p85从而介导PI3K / AKT信号及其下游信号的失活，包括糖酵解，细胞周期和EMT进程[7]。

但也有研究发现，ENO1可抑制肿瘤的EMT过程。周鑫等[18]通过稳定上调非小细胞肺癌A549中的ENO1表达水平，发现细胞中上皮样细胞标志物E-cadherin表达量明显上升，而间质样细胞标志物N-cadherin和Vimentin的表达降低。此研究结果的不一致可能与肿瘤细胞系特异性有关。这些研究数据均表明，ENO1可以通过介导肿瘤的EMT过程从而影响肿瘤进展。

3.2 ENO1与肿瘤细胞的增殖与凋亡肿瘤的发生与细胞的无休止增殖和异常凋亡有关，是两者平衡失调的结果。大量研究已在多种类型恶性肿瘤中发现ENO1可促进肿瘤细胞增殖并抑制其凋亡[6,19-20]。在乳腺癌中，沉默乳腺癌细胞中的ENO1水平显著抑制了细胞增殖和集落形成能力，且将细胞阻滞在G2/M期，细胞周期相关蛋白Cdc25、Cdc2 和 cyclin B1表达水平也显著降低。同时，沉默ENO1后细胞凋亡率显著增加，凋亡相关蛋白Bax表达增加，而Bcl-2表达减少。此外，PI3K和Akt磷酸化水平也显著降低，这表明ENO1可能通过介导PI3K/Akt途径及其下游信号通路来影响肿瘤细胞活性[19-20]。但ENO1对肿瘤细胞的这种促进增殖和抑制凋亡的作用并未在正常细胞中观察到，这可能与肿瘤的Warburg效应相关，大多数肿瘤细胞受到缺氧微环境的影响，可以重新编程与糖酵解酶水平增加相关的代谢过程以增强糖酵解途径，但正常细胞中不会出现这一现象[9]。

与之相反，Ejeskär等[21]研究发现，在神经母细胞瘤中上调ENO1表达可以抑制细胞增殖并诱导凋亡，且ENO1基因对肿瘤细胞的生长有很强的剂量依赖性抑制作用。表明ENO1在不同类型肿瘤细胞中的作用并非一致，可能存在肿瘤特异性，也可能与ENO1的亚细胞定位有关。

3.3 ENO1与肿瘤细胞的侵袭及转移侵袭及转移是恶性肿瘤最主要的特征之一，也是肿瘤引起患者死亡的主要原因。肿瘤转移涉及多方面调控因素，如肿瘤细胞自身、机体免疫状态、肿瘤与微环境间的相互作用等。然而,目前肿瘤转移的具体调控机制尚未揭示清楚。近期研究显示，ENO1可以促进肿瘤细胞侵袭及转移。通过shRNA 沉默胰腺癌细胞系CFPAC-1、PT45和T3M4中的ENO1表达，并进行划痕和Transwell实验研究它们的迁移和侵袭性，发现其迁移和侵袭能力较对照组明显降低。进一步建立动物模型，发现注射shENO1细胞的小鼠的肺部肿瘤面积显著减少。这些数据证实，在体外观察到的shENO1细胞迁移和侵袭能力的变化明显损害了在体内的扩散和形成转移的能力，表明ENO1可促进肿瘤的侵袭及转移[22]。此外，ENO1也诱导其他多种恶性肿瘤(如神经胶质瘤、肺癌、胃癌、结直肠癌和胰腺癌)细胞发生转移及侵袭[22-24]。进一步机制研究，ENO1可在细胞表面作为纤溶酶原受体激活纤溶酶原系统，与整合素αv/β3和尿激酶型纤溶酶原激活剂受体协同作用促进肿瘤转移和侵袭[22]。Sun等[23]发现敲低ENO1显著降低了胃癌细胞中AKT磷酸化水平，而过表达ENO1则与之相反，进一步利用PI3K的抑制剂Ly294002处理过表达ENO1的肿瘤细胞，发现ENO1过表达诱导的迁移能力明显受损，表明ENO1可能通过调节AKT信号通路来调节肿瘤细胞的转移。而在结直肠癌中，ENO1可以通过调节AMPK / mTOR途径来促进肿瘤的转移[24]。

3.4 ENO1与肿瘤的血管生成肿瘤血管生成是肿瘤赖以生存、生长的必要条件之一，如无新生血管形成，肿瘤直径将不会超过2 mm，不备有转移能力，肿瘤将保持休眠状态或者退化消失[25-26]。因此，抑制肿瘤血管形成已成为当前抗肿瘤治疗新的靶点。在乳腺癌的研究中，向裸鼠中注射siRNA ENO1转染的乳腺癌细胞建立乳腺癌异种移植模型，发现肿瘤组织中的血管形成显著减少，且凋亡细胞数量明显增加，此外还检测到肿瘤组织中的氧含量增加，表明缺氧的减少可能与 siRNA ENO1转染后氧需求的减少有关，揭示ENO1表达的抑制增加了肿瘤细胞对缺氧的耐受性，从而导致血管形成减少[27]。而近期在脑胶质瘤的研究中也证实了这一结论，沉默ENO1表达显著抑制了脑胶质瘤微血管内皮细胞的葡萄糖摄取量、乳酸产量、细胞外酸化率及血管形成能力，说明ENO1介导的有氧糖酵解能够显著促进脑胶质瘤的血管生成[4]。上述研究均表明，ENO1可通过介导有氧糖酵解而降低肿瘤细胞对缺氧的耐受性从而促进肿瘤的血管生成。

4 ENO1与肿瘤的放化疗抗性

包括肝癌、乳腺癌、卵巢癌在内的多种恶性肿瘤都面临着放化疗抗性的问题，这严重影响患者的生活质量和预后。大多数肿瘤细胞处于缺氧的微环境中，这是导致肿瘤放化疗抗性的机制之一[28-29]。暴露于缺氧环境中的肿瘤细胞表现出糖酵解水平增加，这与糖酵解酶活性的增加有关，而ENO1作为糖酵解过程的一个关键酶可直接影响肿瘤微环境[6]。近年来，多个研究已显示ENO1与肿瘤的放化疗抗性密切相关。在鼻咽癌中，ENO1的表达水平在对多西他赛耐药的癌组织和细胞中显著上调，而抑制ENO1表达则恢复了细胞对多西他赛的敏感性[5]。Qian等[10]在研究胃癌的耐药机制时发现，ENO1在对顺铂耐药的胃癌细胞中的表达呈显著上调，同时细胞中有氧糖酵解增强。相反，ENO1下调则抑制了糖酵解，且恢复了肿瘤细胞对顺铂的敏感性。揭示ENO1可通过介导肿瘤细胞的糖酵解水平从而影响肿瘤对化疗药物的敏感性。动物实验进一步验证了这一结论，建立小鼠子宫内膜癌异种移植模型，成瘤后瘤内注射顺铂予以化疗，与对照组相比，shRNA-ENO1组可以观察到更明显的肿瘤生长抑制[7]。

ENO1不仅可诱导肿瘤对化疗药物产生耐药性，还有实验揭示ENO1能诱导肿瘤产生对放射治疗的抵抗性。Gao等[27]研究者建立乳腺癌的小鼠异种移植模型，并进行放射治疗，发现两组小鼠的肿瘤体积和重量均明显减小，但与对照组相比，siRNA ENO1转染组的肿瘤体积和重量减少得更明显，提示抑制ENO1表达可增强肿瘤细胞对放射疗法的敏感性。因此，靶向ENO1可提高恶性肿瘤对放化疗的敏感性，同时ENO1也可作为预测肿瘤对放化疗敏感性的潜在生物标志物，具有一定的临床应用潜力。

5 结语与展望

综上所述，ENO1是一种多功能蛋白，在不同的组织和细胞中不同的生理和病理状态下, 甚至是在不同的细胞亚定位均能够通过不同作用途径显示出不同的功能。体内和体外研究均证明，ENO1在多种恶性肿瘤中均有不同程度的表达上调，可通过不同的作用途径，在肿瘤增殖、凋亡、血管生成、侵袭、转移和放化疗抗性中发挥重要作用，从而参与肿瘤的发生、发展，为肿瘤的早期诊断、预后评估提供新的生物标志物和新的治疗靶点。但ENO1影响肿瘤的确切机制尚未完全清楚，且作为肿瘤的相关生物标志物的应用价值也不十分明确。因此，该领域还需进一步深入探索，从而阐明ENO1在肿瘤中的具体功能及其分子机制，最终使ENO1成为多种肿瘤的相关生物标志物和治疗靶点，以促进临床医学的进步和发展。