CEACAM1 在头颈部肿瘤中的研究进展

范丽，苟浩铖，冯俊

（川北医学院第二临床医学院耳鼻咽喉头颈外科，四川 南充 637000）

0 引言

头颈部肿瘤主要产生于鼻咽、颊粘膜、硬腭、舌、扁桃体、软腭、梨状窝、甲状腺、涎腺、颈部软组织等部位。头颈癌是美国第六大常见癌症，早期头颈癌通过手术或放射疗法的单一形式治疗就能达到较高的治愈率。局部晚期头颈癌尽管采用手术、辅助放疗或化疗或同步放化疗等多模式治疗，但治疗预后、生存率仍很低，其中复发/转移性头颈癌预后更差，1 年内存活率约为50%。随着肿瘤治疗研究的深入，发现免疫抑制治疗、靶向治疗能有效降低肿瘤复发和延长晚期恶性肿瘤患者的长期生存率[1,2]。目前有研究发现在头颈部肿瘤中CEACAM1 显著表达，与肿瘤生长、转移、分期、预后等密切相关，故CEACAM1 被认为是一种新的可用于头颈部肿瘤治疗的潜在靶点。

1 CEACAM1 的结构与功能

癌胚抗原相关细胞黏附分子1(carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1，CEACAM1)又名CD66a 或胆汁糖蛋白(biliary glycoprotein，BGP)，是癌胚抗原细胞黏附分子(CEACAM)家族的糖基化免疫球蛋白(Ig)分子的一员，属于免疫球蛋白超家族。人体CEACAM1 是由位于19 号染色体上的CEACAM1 基因编码，通过选择性剪接表达为12 个可变剪接的亚型。CEACAM1 是一种单通道I 型跨膜蛋白，通过跨膜区锚定在细胞膜上，所有亚型胞外结构都由一个免疫球蛋白超家族(IgV)样结构域和多达3 个2 型不变免疫球蛋白(IgC2)样结构域组成。CEACAM1 胞质结构域内有长短（L/S）两种序列，这是由编码它的第7 个外显子通过选择性剪接产生。CEACAM1-L 序列包含两个免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosinebased inhibitor motif，ITIM)，能 通 过Src 同 源 区2（src-homology domain 2，SH2）蛋白酪氨酸磷酸酶（SH2-containing protein tyrosine phos-phatase，SHP）-1、SHP-2 磷酸化招募抑制信号参与细胞内的信号转导，发挥抑制下游信号的作用，而CEACAM1-S 无此基序[3]。最初发现CEACAM1 是一种胆道糖蛋白，存在于胆汁中并在肝细胞膜上表达，而后的研究发现其在内皮细胞、上皮细胞、免疫细胞(包括T 细胞和B 细胞)、巨噬细胞、树突状细胞、肿瘤细胞均有表达[4]。CEACAM1 的作用也十分复杂，可以调控细胞间粘附、细胞生长、发育、凋亡；在免疫监视、免疫逃避和炎症调节中发挥作用；也可以参与脂质、胰岛素代谢等病理生理过程[5,6]。此外，研究还表明CEACAM1 与肿瘤的发生、发展过程密切相关。CEACAM1 可介导肿瘤细胞生长、增殖、凋亡、分化、黏附及侵袭，参与肿瘤淋巴管、血管的生成过程，还可调节免疫系统影响免疫细胞对肿瘤细胞的识别、杀伤作用[7]。

2 CEACAM1 在头颈部肿瘤中的表达

CEACAM1 在不同肿瘤中的表达各不相同，早期的研究显示其在前列腺癌等多数肿瘤中呈低表达，这提示下调CEACAM1 的表达可能削弱了抑制肿瘤的作用，导致了肿瘤的发生与发展[8]；但随着对CEACAM1 越来越多的研究发现在有一些恶性肿瘤中呈现高表达，并且能增强肿瘤细胞的侵袭能力，促进肿瘤转移，比如恶性黑色素瘤等[9]。目前，就CEACAM1 在头颈部肿瘤中表达的研究多数认为CEACAM1 在肿瘤组织中呈高表达，且与肿瘤的发展密切相关。O. Simonetti 等人研究结果证实CEACAM1 在口腔的正常粘膜及所有口腔发育不良病变中不表达，而在口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）中显著表达。在OSCC 中，CEACAM1 的表达与肿瘤的分级呈正相关，与总体和疾病特异性5 年生存率呈负相关。CEACAM1 在口腔不同病变的动态表达提示CEACAM1 可能成为OSCC 的预后指标[10]。另外在唇癌、舌癌、喉癌、下咽癌、甲状腺癌、涎腺腺样囊性癌等头颈肿瘤组织中也发现CEACAM1 呈现高表达，其表达与肿瘤的分期、预后生存呈负相关[11-15]。有争议的是这一结论与K. Shinozuka 等人研究CEACAM1 在原发性OSCC 和正常口腔组织中表达的结论相反[16]。

研究还发现CEACAM1 在头颈部肿瘤中的表达模式呈现细胞膜型和细胞质型两种表达模式，而不同表达模式可能发挥着不同的作用。在分化良好的口腔鳞状细胞癌中CEACAM1 呈现出更多的膜性表达，而中、低分化鳞癌多见胞质表达。这提示CEACAM1 的膜表达模式可能在高分化鳞状细胞癌中起抑癌作用，细胞质CEACAM1 可能参与肿瘤发生[17,18]，这一结果与Lucarini 等人对CEACAM1 与喉癌中的研究结果一致[11,12]。

3 CEACAM1 在头颈部肿瘤中的作用

3.1 影响肿瘤细胞生长

与CEACAM1 在众多肿瘤中的表达类似，其对不同头颈部肿瘤细胞的生长发挥着不同的作用。在Ning Wang 等人的对舌鳞状细胞癌 的研究中发现，CEACAM1 表达的裸鼠模型中肿瘤的大小及重量均明显多于载体组，这说明CEACAM1 在舌鳞状细胞癌中过表达可促进肿瘤形成和生长[19]。但在甲状腺癌细胞系中，CEACAM1 表达抑制了细胞周期进展，并伴有p21 上调和Rb 磷酸化减弱；下调CEACAM1 的表达则加速了细胞周期进展，这一结果在异种移植小鼠模型中也得到了证实。在小鼠模型中CEACAM1 强表达的癌细胞的体积显著减少，相反CEACAM1 沉默的肿瘤细胞可测量出体积增加，这提示CEACAM1 可能抑制了肿瘤细胞的生长[20]。CEACAM1 也可通过调控细胞外信号调节激酶(extraceUular regulated protein kinase 1/2，Erk1/2)/ 丝裂原活化蛋白(mitogen-activated pmtein，MAP)信号通路和细胞周期依赖蛋白激酶抑制剂P27 影响细胞周期，从而调节细胞的生长，只是这种作用受有不同生长因子环境影响[21]。众所周知，Erk/MAP 信号通路参与多种生理病理过程的调节，包括细胞周期进展、细胞粘附迁移、细胞增殖分化及代谢等，也与头颈部肿瘤的发病、进展和转移密切相关[22,23]。因此，CEACAM1 也可能通过调节Erk/MAP 相关信号通路来影响头颈部肿瘤细胞的生长。CEACAM1 在不同头颈部肿瘤生长中表现出的差异，可能受肿瘤的类型、生长环境、外界刺激因素等影响，具体的影响机制还有待进一步研究。

3.2 促进肿瘤侵袭、转移

对于头颈部肿瘤来说，目前研究多倾向于CEACAM1 能促进肿瘤的侵袭和转移。在喉癌、口腔癌等头颈部肿瘤的免疫组化分析均提示CEACAM1 过表达与肿瘤淋巴结转移、临床分期高及预后密切相关[11,17]。Guendalina Lucarini PhD 等人研究表明CEACAM1 表达与喉鳞状细胞癌的分级、局部复发、淋巴结及远处转移密切相关。Kaplan-Meier 生存曲线显示CEACAM1 染色与总体和疾病特异性5 年生存均呈负相关，这提示CEACAM1 表达与喉鳞状细胞癌的不良预后相关[11]。在研究甲状腺癌的体外实验中发现低表达CEACAM1 的细胞株MRO 不能够穿透人工基底膜，高表达CEACAM1 的甲状腺癌细胞株WRO 缺能穿透人工基底膜，外源导人CEACAM1 后其侵袭力明显提高。同时还发现在甲状腺乳头状癌中相比于原发灶，转移性的癌细胞中CEACAM1 呈现出更多的表达。这说明在甲状腺癌中，CEACAMl 可以通过加强细胞与细胞外基质的黏附作用，促进甲状腺癌细胞的侵袭、转移[20]。因此，CEACAM1 是一个潜在的能成为抑制头颈部肿瘤侵袭的靶点。

3.3 介导血管、淋巴管生成

肿瘤发生、发展的过程中会生成大量新的血管，这些新生血管不仅可以为肿瘤的生长提供所需的营养和水分，同时也是肿瘤细胞向远处转移的途径。故血管的生成在肿瘤发生、发展的过程中扮演着重要作用[24]。CEACAM1 被证明是CEACAM 家族中唯一表达于血管内皮细胞的成员[25]，能表达于肿瘤新生血管中[15,18,26,27]，这可能与其影响血管内皮生长因子（vascular endotheilal growth factor,VEGF）有关。众所周知，新生血管的生成受到多种细胞因子的调节，其中VEGF为最重要的因子，VEGF 能通过与血管内皮生长因子受体（vascular endotheilal growth factor receptor,VEGFR）结合介导一系列信号级联通路来调控血管内皮细胞增殖、迁移，控制肿瘤血管新生[28]。CEACAM1 被证明可促进人微血管内皮细胞的增殖、趋化和毛细血管样管形成，可与VEGF相互影响、共同促进血管生成[26,29]。在舌鳞状细胞癌（TSCC）中能观察到，过表达的CEACAM1 可使VEGF-A 表达上升[19]；在涎腺腺样囊性癌中也能发现CEACAM1、VEGF 的表达呈正相关[15]。另外，在C. Zhou 等人的研究提示不同表达模式的CEACAM1 对口腔鳞状细胞癌血管生成有显著差异，胞浆型CEACAM1 对应所表达的血管明显多于膜表达，且胞浆型CEACAM1 与LYVE1、CD31 在血管中的共表达明显多见比膜表达多见。这提示胞质型CEACAM1 可能主要表现为促进血管、淋巴管生成的作用，而膜型CEACAM1 可能更多的参与了血管抑制[18]。

CEACAM1 也被发现认为是淋巴管生成的开关，可影响VEGFR-3、VEGF-C、VEGF-D 的表达。其中VEGFR-3 主要在淋巴管内皮细胞表达，是一种对促淋巴管生成信号具有高度特异性的受体，VEGF-C、VEGF-D 主要在淋巴管生成中起作用，VEGF-C、VEGF-D 是VEGFR-3 的配体[30]。研究证明CEACAM1 过表达可导致VEGF-C、VEGF-D及其受体VEGFR-3 在mRNA 和蛋白水平上调，使VEGF-C 和VEGF-D 诱导的内皮管数量和网络增强。CEACAM1 过表达也可使LYVE-1、Prox1 的表达增加。这都提示CEACAM1 在淋巴管的生成中发挥作用，可通过与VEGFR-3 和Prox1 相互作用，参与微血管内皮细胞向淋巴管内皮细胞的重编程[25]。同样在C. Zhou 等人对口腔鳞状细胞癌血管、淋巴管生成的研究中还发现，CEACAM1 胞膜和胞浆不同的表达模式与肿瘤血管的生成有明显差异。胞浆型表达的血管比膜表达的血管多，且胞浆型CEACAM1 与LYVE1、CD31 在血管中的共表达明显多见比膜表达多见。这提示CEACAM1 表达分布的差别可能发挥不同作用，胞质型CEACAM1 可能表现为促进血管生成的作用，而膜型CEACAM1可能抑制血管和淋巴管生成，甚至可能是通过介导血管内皮细胞向淋巴管内皮细胞的转化来促进淋巴管生成[18]。

另外，VEGF 抑制剂如贝伐单抗等，VEGFR 抑制剂如尼妥珠单抗等单抗分子肿瘤靶向药物很早就被批准用于鼻咽癌等头颈肿瘤的治疗，且在大量临床研究统计分析中均证明能有效抑制肿瘤细胞的生长，增加肿瘤细胞的凋亡，减少肿瘤血管的生成，显著提高患者生存率[31,32]。鉴于CEACAM1能表达于肿瘤血管中，而在成熟的大血管中不表达[33]，同时能影响VEGF 及其受体的表达，并与之相互作用影响肿瘤血管、淋巴管的生成，因此我们推测CEACAM1 可能成为可抑制肿瘤发生转移的靶点。

3.4 参与调控抗肿瘤免疫

CEACAM1 的功能已经在免疫系统的许多区域中得到了广泛的表征[34]。CEACAM1 可通过抑制T 细胞的活化调控免疫。T 细胞上表达的CEACAM1-L 通 过 将SHP-1、SHP -2 招 募 到CEACAM1-L 磷酸化的ITIMs 中，作为T 细胞的抑制受体，改变T 细胞激活阈值，同时抑制T 细胞的细胞毒性，从而降低癌症背景下的免疫监测[35]。这已作用机制与程序性死亡蛋白-1(programmed cell death-1，PD-1)/程序性死亡配体(programmed death ligand，PD-L1）通路的免疫抑制作用类似，而PD-1 抑 制 剂 如Pembrolizumab、帕 博 利珠单抗、可瑞达已成为复发、转移性头颈部鳞状细 胞 癌（squamous cell carcinoma of the head and neck ,HNSCC）患者的有效治疗选择[36]。因此，CEACAM1 同样有可能成为HNSCC 新的治疗靶点。另外，已知T 细胞免疫球蛋白粘蛋白结构域分 子3（T-cell immunoglobulin and mucin domain 3，Tim-3）已被研究证实是一种免疫检查点分子，在调节免疫应答和诱导免疫耐受中发挥着重要而复杂的作用。研究表明TIM-3 与HNSCC 的免疫抑制也密切相关，通过靶向TIM-3 的治疗能恢复效应T 细胞功能、强化T 细胞抗肿瘤免疫作用从而有效抑制肿瘤细胞的生长[37,38]。同时，研究也证明了TIM-3 与CEACAM1 共表达并形成异源二聚体，CEACAM1 的存在使TIM-3 具有抑制功能。CEACAM1 与TIM-3 之间的相互作用决定了TIM-3 的耐受性诱导功能，这种相互作用在调节抗肿瘤免疫中发挥着关键作用[39]。Fan Yang 的研究结果显示在HNSCC 中TIM-3+TILs 浸润越多，总生存率越低，这与癌细胞中CEACAM1 的表达和肿瘤微环境中CEACAM1+TILs 的表达一致。这提示TIM-3 和CEACAM1 可作为HNSCC 的预后因素[11]。因此，CEACAM1 也可能通过与TIM-3 相互作用在头颈部肿瘤中发挥抑制T 细胞作用的功能。

CEACAM1 也表达在NK 细胞表面上，能与肿瘤细胞上的CEA 或CEACAM1 相互作用，隐藏与NK 细胞受体结合的配体，并通过与激活类NK 细胞受体结合抑制其下游信号，从而抑制NK 介导的肿瘤细胞杀伤，而不依赖于MHC-I 类[34]。Tam K等人在口腔鳞状细胞癌中进一步证实了CEACAM1的这一作用。他们的研究结论显示NK 细胞与OSCC 细胞共孵育可导致肿瘤细胞CEACAM1 表达上调，进而抑制NK 细胞杀伤和细胞毒性，而通过shRNA 构建抑制CEACAM1 的表达恢复了NK 细胞的细胞毒性[40]。

此外，CEACAM1 也可抑制中性粒细胞细胞毒性，促进肿瘤进展。N. Wang 等人研究发现舌鳞状细胞癌中CEACAM1 的过表达与淋巴结转移、临床分期高密切相关。他们将过表达CEACAM1-4L、CEACAM1-4S 的舌癌细胞与分化的HL-60 细胞共培养，与载体组和空白对照组相比，分化后的HL-60 细胞中MMP-9、IL-8、VEGF-A 表达明显上调，TNF-α 表达下调，提示过表达CEACAM1 可减弱共培养体系中分化的HL-60 细胞的细胞毒性。随后在进一步实验及qRT- PCR 和ELISA 分析中发现在舌癌细胞中CEACAM1 的表达能上调转化生 长 因 子β1( transforming growth factor β1,TGFβ1)的表达，而阻断TGF-β1 则抑制了共培养体系中中性粒细胞的变化。因此，CEACAM1 在TSCC中过表达可能通过上调TGF-β1 诱导中性粒细胞的抗肿瘤作用向促肿瘤转化，进一步促进肿瘤进展[19]。综上，CEACAM1 能通过已知T 细胞、NK细胞、中心粒细胞等的毒性作用在头颈部肿瘤中发挥免疫抑制功能，故这可能成为新的免疫抑制点。

4 结语与展望

目前多数研究提示CEACAMl 在头颈部肿瘤中呈高表达，与肿瘤的发生、发展关系密切。对于在不同肿瘤细胞的生长作用也不相同，这可能与肿瘤类型、CEACAM1 不同亚型及肿瘤生长环境等相关，具体造成差异的机制还有待大量研究去证明。但对于多数头颈部肿瘤转移及预后来说，CEACAM1 往往发挥着促进作用，这与其能促进肿瘤血管、淋巴管的新生、免疫抑制功能等密切相关。同时CEACAM1 与许多已运用于头颈部肿瘤的治疗靶点药物如PD-1 抑制剂的作用机制相似，因此我们推测CEACAM1 是一个潜在的待证实的头颈部肿瘤治疗的靶点。由于目前 CEACAMl 在头颈部肿瘤中相关研究尚浅，各项结论有待进一步研究证实，因而下一步需更全面深入地研讨CEACAMl在多种类型头颈部肿瘤中表达情况、发挥的作用及其机制，以取得确切的结论，为头颈部肿瘤诊治、病情监测及预后方面提供新的方向。