胡榮華,朱 莉,李 詩,張 莉,胡琛琛

(湖北省腫瘤醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科,武漢 430079)

膜聯(lián)蛋白A1(Annexin-A1, ANXA1)是一種內(nèi)源性免疫調(diào)節(jié)蛋白,是一種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子和miRNA的穩(wěn)態(tài)蛋白,與腫瘤的多種特性有關(guān),包括細(xì)胞增殖、凋亡、化學(xué)敏感性、轉(zhuǎn)移和侵襲。 ANXA1 的表達(dá)因腫瘤的不同而不同,關(guān)于其在腫瘤增殖和生長中作用的研究各異。 本研究總結(jié)了ANXA1 在細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的不同報(bào)告,并試圖探討這些不同影響背后的原因,對(duì)ANXA1 在腫瘤中進(jìn)行更深入的研究并為臨床提供更多策略。

1 ANXA1 的結(jié)構(gòu)與功能

膜聯(lián)蛋白A1(ANXA1)是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的膜聯(lián)蛋白超家族成員,與其他成員一樣,它是一類鈣依賴性磷脂結(jié)合蛋白[1]。 這種蛋白質(zhì)家族之所以被稱為膜聯(lián)蛋白,因?yàn)樗鼈兏街诩?xì)胞的磷脂膜上。ANXA1 由兩個(gè)不同的功能結(jié)構(gòu)域組成,N 末端和C末端,C 端域高度保守,而N 端域承擔(dān)獨(dú)立特異功能。 超家族成員間生物學(xué)功能因N 端域的不同而不同,因?yàn)樗诖蠖鄶?shù)翻譯后修飾發(fā)生的位置[2]。在沒有與鈣離子結(jié)合的情況下,N 端隱藏在C 端的中心,與鈣離子結(jié)合后導(dǎo)致構(gòu)象變化,暴露出N端[3]。 在70 年代末發(fā)現(xiàn)了ANXA1 在炎癥中的作用,隨后又發(fā)現(xiàn)其在腫瘤增殖、分化、凋亡、遷移和侵襲中也具有多種作用[4]。

2 ANXA1 在腫瘤中的表達(dá)及其作為臨床生物標(biāo)志物的應(yīng)用

腫瘤發(fā)生的過程是復(fù)雜和多因素的,細(xì)胞通過獲得多種腫瘤特性進(jìn)行轉(zhuǎn)化,包括不受控制的增殖、逃避死亡以及轉(zhuǎn)移和侵襲[5-6]。 由于ANXA1 在正常和腫瘤組織之間的差異表達(dá),它最初被認(rèn)為是一種用于診斷或預(yù)后的生物標(biāo)志物。 然而ANXA1在不同腫瘤中的表達(dá)可以是上調(diào)或下調(diào),因此其作用可能不那么簡(jiǎn)單,可能是腫瘤特異性的。 例如,在毛細(xì)胞白血病中,ANXA1 常被用作免疫組織化學(xué)方法診斷的臨床生物標(biāo)志物,將ANXA1+毛細(xì)胞白血病與帶有絨毛淋巴細(xì)胞和變異毛細(xì)胞白血病的脾淋巴瘤區(qū)別開來[7]。 同樣,ANXA1 是一種新的免疫組化膽管癌的標(biāo)志物,可以用來與胰腺導(dǎo)管癌區(qū)別開來[8-9]。 通過石蠟包埋原發(fā)性腫瘤的免疫組化染色,黑色素瘤[10]、肝細(xì)胞癌[11]、胰腺癌[12]、胃癌[13]和肺腺癌[14]中的ANXA1 表達(dá)上調(diào),這與預(yù)后差、無病生存率低和無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率低有關(guān)。 類似的免疫組化研究顯示,頭頸鱗狀細(xì)胞癌[15]、食管癌[14]和前列腺癌[16]中的ANXA1 表達(dá)下調(diào),與分化程度相關(guān)[17]。 另有研究顯示,頭頸部和前列腺的腫瘤ANXA1 缺失,而大多數(shù)腸道和肺部的腫瘤過度表達(dá)ANXA1。

ANXA1 在乳腺癌中的表達(dá)更為復(fù)雜。 有研究顯示[3],乳腺癌和良性組織中ANXA1 的表達(dá)水平?jīng)]有差異,而其他研究通過免疫組織化學(xué)[18]和基因微陣列[19]分析,顯示乳腺癌組織中ANXA1 的表達(dá)缺失,導(dǎo)致總體生存率下降[20]。 在分析激素受體時(shí)發(fā)現(xiàn),ANXA1-腫瘤主要是雌激素受體陽性(estrogen receptor positive,ER+)。 ANXA1+的腫瘤對(duì)雌激素、孕酮和表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptoR-2,HER2)呈陰性,這與這些患者的不良預(yù)后有關(guān)。 通過對(duì)患者樣本的免疫組化分析,基底樣乳腺癌和三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)與其他乳腺癌亞型相比,表達(dá)高水平的ANXA1。 相比之下,占乳腺癌84%的ER+乳腺癌,其表達(dá)的ANXA1 水平較低[18]。 管腔A 型乳腺癌是ER+,孕酮受體(progesterone receptor,PR+),和HER2-,提示腫瘤接受雌激素的信號(hào),雌激素可以促進(jìn)腫瘤的生長和擴(kuò)散,但腫瘤患者可能受益于激素治療和化療。 管腔B 型乳腺癌是ER+、PR-和HER2+,可能受益于化療,也可能受益于激素治療和針對(duì)HER2+乳腺癌的治療。 基底樣乳腺癌和TNBC,高ANXA1 的表達(dá)預(yù)示著較差的總生存率[21]。 采用多變量Cox 模型,ANXA1+腫瘤患者的乳腺癌特異性生存率低于ANXA1-患者,ANXA1 被證明是HER2+患者和TNBC 患者生存率的一個(gè)重要獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

3 ANXA1 在增殖中的作用

不受控制的細(xì)胞增殖是腫瘤的一個(gè)特征,在轉(zhuǎn)化過程中至關(guān)重要。 有研究顯示,在A549 肺癌細(xì)胞和RAW.264.7 巨噬細(xì)胞中,ANXA1 抗增殖作用與MAPK/ERK 通路調(diào)節(jié)有關(guān),導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的破壞和細(xì)胞周期蛋白D1 的抑制[22]。 通過肽標(biāo)測(cè)和免疫分析顯示,在A431 鱗癌細(xì)胞,ANXA1 在N 端附近被表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR) 酪氨酸激酶磷酸化[23],在A549 肺癌細(xì)胞,ANXA1 在N 端附近被肝細(xì)胞源性生長因子受體激酶(hepatocyte-derived growth factor receptor kinase,HGFR)磷酸化[24]。 對(duì)于ANXA1,不同的激酶可以磷酸化不同的殘基[25],這些翻譯后的模式可以解釋為什么ANXA1 對(duì)細(xì)胞增殖的影響是分裂的,或者是腫瘤特異性的,一些研究描述ANXA1 促進(jìn)增殖(例如,在Eca109 食管鱗癌細(xì)胞[26],MIA-PaCa2 和BxPC3 胰腺癌細(xì)胞[27]和MCF7乳腺癌細(xì)胞[28]),而其他人則報(bào)告ANXA1 抑制增殖和誘導(dǎo)生長停滯(TCA-8113 和SCC-9 口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞[29]和MIA-Paca2 胰腺癌細(xì)胞[30])。 ANXA1被證明在雌激素處理的MCF-7 乳腺癌細(xì)胞中既能促進(jìn)增殖,又有抑制增殖作用[31]。 雌激素(1 nmol/L)的生理水平可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖,但高孕期雌激素水平(100 nmol/L)誘導(dǎo)生長停滯,而ANXA1 沉默則逆轉(zhuǎn)了擴(kuò)散和生長停滯。 這可以解釋關(guān)于ANXA1 的報(bào)告,既可以促進(jìn)也可以抑制細(xì)胞生長,調(diào)節(jié)細(xì)胞快速或緩慢生長。

ANXA1 調(diào)控增殖的機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)miRNA,特別是下調(diào)miR196a 實(shí)現(xiàn)的。 ANXA1 是miR196a 的一個(gè)靶點(diǎn),ANXA1 通過一個(gè)負(fù)反饋下調(diào)miR196a,反過來,miR196a 可以抑制ANXA1 的表達(dá)。 miR196a 是一種致癌miRNA,是許多癌癥的診斷生物標(biāo)志物[32],包括喉癌[33]、結(jié)直腸癌[34]和膠質(zhì)瘤[35]D 等。 miR196a 促進(jìn)細(xì)胞增殖[36],調(diào)控ANXA1 和其他參與調(diào)控生長的蛋白質(zhì),如HOX 基因(一類含有同源域的轉(zhuǎn)錄因子),能夠與DNA 上特定核苷酸序列結(jié)合,激活或抑制基因。 當(dāng)然,ANXA1 也可能調(diào)節(jié)其他致癌或抑瘤miRNA 發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能。

4 ANXA1 的化學(xué)敏感性

ANXA1 被證明可以影響腫瘤細(xì)胞對(duì)各種化療藥物的敏感性。 對(duì)化療藥物不敏感是治療腫瘤復(fù)發(fā)的主要障礙之一。 事實(shí)上在臨床中,直腸癌患者ANXA1 的高表達(dá)與腫瘤治療前后和淋巴結(jié)狀態(tài)(nodal status,NodS)的進(jìn)展有關(guān),與新輔助治療的直腸癌患者治療反應(yīng)性差和不良預(yù)后有關(guān)[37]。 172例直腸癌患者術(shù)前活檢的免疫組織化學(xué)分析與臨床病理特征、治療反應(yīng)和無轉(zhuǎn)移生存率相關(guān)。ANXA1 的高表達(dá)與晚期治療前腫瘤狀態(tài)(T3 和T4)、晚期治療前結(jié)節(jié)狀態(tài)(N1 和N2)、晚期治療后腫瘤狀態(tài)(T3 和T4)、晚期治療后結(jié)節(jié)狀態(tài)(N1 和N2)和較低的腫瘤回歸分級(jí)有關(guān)[38]。

在復(fù)發(fā)的ER+乳腺癌中,ANXA1 的表達(dá)與他莫昔芬治療抵抗增加呈正相關(guān),而基于ANXA1 的患者分層顯示與進(jìn)展時(shí)間顯著相關(guān),表明ANXA1 是他莫昔芬治療結(jié)果的獨(dú)立標(biāo)記物[39]。 通過PCR 和Western blot 測(cè)定對(duì)順鉑耐藥的A549 細(xì)胞,ANXA1表達(dá)提高兩倍,用特定靶向化合物沉默ANXA1,會(huì)增加對(duì)順鉑治療的敏感性[20]。 此外,對(duì)5-氟尿嘧啶耐藥的SW480 結(jié)腸癌細(xì)胞,ANXA1 表達(dá)提高6.5倍,并且ANXA1 過表達(dá)顯示耐藥性增加,而ANXA1沉默則使這些細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感性增加[40]。

這些結(jié)果表明,ANXA1 的表達(dá)在化療耐藥中起著關(guān)鍵作用,并通過調(diào)節(jié)ANXA1 的表達(dá)為克服耐藥提供了的可能策略。

5 ANXA1 在轉(zhuǎn)移中的作用

轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤進(jìn)展的最終致命步驟,對(duì)ANXA1 在轉(zhuǎn)移中作用的研究主要來自于在轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)的改變。 在相關(guān)研究中,細(xì)胞內(nèi)的ANXA1 水平增加或降低,以推斷與轉(zhuǎn)移行為相關(guān)的行為, 如遷移、 侵襲和上皮- 間質(zhì)化( epithelial-mesenchymal transition, EMT)。 盡 管ANXA1 的表達(dá)與多種腫瘤的轉(zhuǎn)移傾向相關(guān),但研究的結(jié)果卻是矛盾的。 細(xì)胞內(nèi)ANXA1 高水平與轉(zhuǎn)移能力之間存在正相關(guān),主要表現(xiàn)在三陰性基底樣乳腺癌細(xì)胞株[41]、黑色素瘤[10]、膠質(zhì)瘤[42]、胰腺癌細(xì)胞系[30]和前列腺癌[43]中；ANXA1 的下調(diào)被證實(shí)與淋巴瘤和鼻咽癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān),以及轉(zhuǎn)移性小鼠和人乳腺癌細(xì)胞株[44]。

盡管ANXA1 參與了腫瘤轉(zhuǎn)移的幾個(gè)步驟,卻與ANXA1 的體外研究的不一致,并未揭示與EMT的因果關(guān)系和足夠的轉(zhuǎn)移表型,這與傳統(tǒng)的致癌基因或腫瘤抑制基因相反。 對(duì)乳腺癌研究結(jié)果不一致,可能是由于不能完整掌握腫瘤細(xì)胞的基因型和表型譜。 形態(tài)學(xué)的不一致,同時(shí)大多數(shù)不同的EMT都有ANXA1 的丟失,推測(cè)ANXA1 可能參與誘導(dǎo)了EMT。

在活體研究中顯示,小鼠轉(zhuǎn)移模型中ANXA1可以促進(jìn)轉(zhuǎn)移,過表達(dá)ANXA1 的MCF7 細(xì)胞易轉(zhuǎn)移[31],ANXA1-/-MMTV-PyMT 乳腺癌小鼠的自發(fā)性轉(zhuǎn)移比其雜合子低[45]。 對(duì)4T1 小鼠乳腺癌細(xì)胞或LLC 細(xì)胞和B16 黑色素瘤細(xì)胞原位移殖,ANXA1-/-小鼠轉(zhuǎn)移低[46]。 將ANXA1 沉默的4T1 小鼠乳腺癌細(xì)胞原位移植到同基因BALB/c 小鼠中,肺轉(zhuǎn)移減少。 將ANXA1 沉默的MIA-PACA2 胰腺癌細(xì)胞原位移植到SCID 老鼠中,與對(duì)照組相比,其肝轉(zhuǎn)移更低[30]。 所有這些模型都表明,沉默ANXA1 可降低轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn),并提示腫瘤中ANXA1 的表達(dá)可促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

6 結(jié)束語和未來展望

由于腫瘤細(xì)胞的個(gè)體特性不同,ANXA1 的各種翻譯后模式也千差萬別,因而ANXA1 導(dǎo)致腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的結(jié)果各異。 小鼠腫瘤模型顯示,在大多數(shù)情況下ANXA1 在抑制腫瘤生長的同時(shí)促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

盡管越來越多的研究假設(shè)了ANXA1 在癌癥中的作用,但到目前為止的共識(shí)是,腫瘤細(xì)胞中的ANXA1 可能只是腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的部分功能性介體,對(duì)預(yù)測(cè)腫瘤轉(zhuǎn)移或發(fā)生沒有組織特異性。 盡管如此,ANXA1 在腫瘤基質(zhì)和微環(huán)境中對(duì)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的作用還是非常重要的,因?yàn)橛醒芯孔C據(jù)證明,ANXA1-/-小鼠腫瘤模型中腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移受損[47]。 對(duì)腫瘤微環(huán)境中ANXA1 更深入的研究,仔細(xì)考慮靶向選擇的時(shí)間和方法,也許可以提出一種更具生物學(xué)意義的臨床治療策略。

ANXA1 是腫瘤的福音還是詛咒? 這取決于腫瘤的類型和分級(jí)。 在從癌前病變到癌癥階段的轉(zhuǎn)變中,ANXA1 的缺失可能會(huì)使細(xì)胞更容易受到DNA 損傷和氧化應(yīng)激的影響。 ANXA1 的表達(dá)可能增加了對(duì)健康細(xì)胞保護(hù),它可以防止由應(yīng)激和氧化損傷引起的DNA 損傷。 腫瘤中的ANXA1 缺失使這些修復(fù)減慢,導(dǎo)致DNA 損傷累積。 在腫瘤晚期,高ANXA1 表達(dá)可能促進(jìn)遷移和轉(zhuǎn)移。 因此,必須考慮使用ANXA1 作為臨床預(yù)后生物標(biāo)志物的時(shí)間。 未來的研究應(yīng)該關(guān)注ANXA1 在腫瘤微環(huán)境中的作用,即腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞,腫瘤相關(guān)的成纖維母細(xì)胞,或淋巴轉(zhuǎn)移,以及它是否在免疫抑制機(jī)制中起到作用。 ANXA1 作為一種穩(wěn)態(tài)蛋白發(fā)揮作用,其可能有助于解決炎癥,平衡腫瘤微環(huán)境。 對(duì)于某些腫瘤來說,它可能是“生命之天使”,但對(duì)于其他腫瘤而言,它可能是“死亡之天使”。