促红细胞生成素及其受体与胶质瘤
发表时间：2012-07-06 浏览次数：815次
作者：徐舒 作者单位：中国人民解放军第二军医大学附属长海医院神经外科， 上海 200433
【摘要】 促红细胞生成素 (EPO) 存在于造血组织中，通过促红细胞生成受体 (EPRO) 来维持红细胞的生成，研究显示：EPO同样存在于许多非红系肿瘤和肿瘤细胞系中。近年来有关人脑胶质瘤中EPO及其受体表达方面的研究结果不一致。本文对EPO及其受体与脑胶质瘤的研究进行综述。
【关键词】 红细胞生成 受体 红细胞生成素 红细胞生成素 重组 神经胶质瘤
促红细胞生成素 (Erythropoietin，EPO) 是调节红细胞生成的细胞因子，可以促进红细胞生成、抑制红系祖细胞凋亡，促进红细胞的产生。近年的研究发现，多种非红细胞生成组织表达EPO及促红细胞生成素受体 (erythropoietin receptor，EPOR)，提示EPO是具有多种生物活性的生长因子。EPO在各类肿瘤中的作用逐渐成为研究的热点，尤其这几年研究已涉及胶质瘤领域，下面就近年有关EPO及其受体与胶质瘤的研究进行综述。
1 EPO-EPOR在肿瘤中的研究
EPO是调节红细胞生成的主要调控因子，可以刺激骨髓中红系祖细胞存活、增殖和分化。EPO与红细胞表面的EPOR共同作用，可以维持红细胞生存，抑制其凋亡。人类EPO是一种酸性糖蛋白，分子量为34 000。人EPO基因位于7号染色体，人EPOR基因位于19号染色体。EPO-EPOR的信号传导是多个通路交联的传导过程，其中比较明确的是EPOR-JAK2-STAT5途径：EPOR与EPO结合后，发生二聚反应，Janus 激酶 (JAK2) 活化，EPOR酪氨酸残基磷酸化，水解含有SH-2 片段的特定蛋白，产生信号转导与转录激活因子 (STAT5)，最终启动相关基因的转录，产生相关因子，发挥生物学效应。研究显示：EPO及EPOR同样存在于许多非红系的肿瘤细胞和肿瘤细胞系当中，EPO与EPOR的表达已在人类多种肿瘤中被发现，包括乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、卵巢癌、宫颈癌、恶性胶质瘤和头颈部鳞状上皮细胞癌等。目前为止,学者们已发现：①EPO-EPOR与肿瘤恶性程度呈正相关[1-2]。②缺氧能够诱导EPO-EPOR的表达[1-2]。③EPO-EPOR能促进肿瘤的生长[3-4]。④EPO-EPOR与肿瘤新生血管有关[5-6]。
2 EPO-EPOR与胶质瘤
EPO-EPOR在胶质瘤方面的早期研究比较少，对象多为胶质瘤细胞系与动物移植胶质瘤。对于人脑胶质瘤中EPO及EPOR的表达，近年才开始研究，但是EPOR蛋白表达研究结果不一致，只有一项大样本研究针对EPOR蛋白的表达，而有关mRNA方面的研究较少。
Yasuda等[7]报告了人类24种恶性肿瘤细胞系，包括恶性胶质瘤，EPO与EPOR的表达情况。刘志忠等[8]采用免疫组化法检测49 例人脑胶质瘤中EPO蛋白的表达情况，发现EPO的表达与肿瘤病理分级有关，认为EPO的表达可作为脑胶质瘤恶性程度的判断指标，EPO能促进肿瘤细胞的增殖和血管形成，促进肿瘤生长;且EPO能够调节CD105 (一种细胞膜糖蛋白，是转化生长因子-β受体复合物成分) 的表达[9]。Mohyeldin等[10]对22个Ⅱ级胶质瘤和43个Ⅳ级胶质瘤活检标本中EPO与EPOR的表达进行免疫染色计分，发现EPO与EPOR在Ⅳ级比Ⅱ级表达高，而在正常脑细胞中极少或无表达，其结论是EPO信号通路参与恶性胶质瘤的恶性进展。Mittelbronn等[11]使用组织芯片免疫组化方法进行大样本实验，发现EPOR表达在194例星形细胞瘤中随WHO分级升高而明显降低，即EPOR与胶质瘤的恶性度呈负相关;认为高级别胶质瘤中EPOR的缺失可能是多形细胞去分化的标志，EPOR的下调可能有利于细胞去分化。这与Mohyeldin等[10]的结果及其他几种肿瘤的研究结果明显不同。Mittelbronn等[11]得的不同结论的最可能原因是样本量，在其他研究因素相同的情况下，Mittelbronn等[11]的大样本结果比较可信。但笔者分析以下的两个因素也可能会影响研究结果：①阳性程度的判断方法，仅计数阳性细胞，不够全面。Mohyeldin等[10]采用数量与染色程度相结合的方法，更准确。②Mittelbronn等[11]采用组织芯片结合免疫组化的方法，但组织芯片直径仅0.6 mm，考虑到胶质瘤的不均质性，取材范围可能偏小。在mRNA水平的研究中，Yin等[12]检测了6例正常脑组织与18例恶性胶质瘤的EPOR mRNA，认为两组表达量无差别。
在EPO-EPOR的调节机制上，目前多数文献认为是缺氧诱导的。Mohyeldin等[10]在培养的恶性胶质瘤细胞中发现EPOR随低氧而功能性上调，在低氧区及活检胶质瘤标本侵袭边缘观察到EPO和EPOR的表达，认为低氧诱导EPO自分泌和旁分泌信号通路，参与恶性胶质瘤细胞的恶性进展。EPO-EPOR的作用：①EPO-EPOR途径能促进神经胶质瘤细胞的存活。EPO能刺激胶质瘤细胞系，促进AKT (一种丝氨酸-苏氨酸激酶) 磷酸化，促进原癌基因c-jun、BCL-2和BCL-xl的表达[12]。②低氧通过赋予金属蛋白酶活力，促进恶性胶质瘤细胞穿透基质，增强了侵袭力[10]。③针对顺铂对培养的恶性胶质瘤细胞的毒性，EPO能提供保护。④Stuben等[13]报告中度贫血明显降低小鼠皮下移植的恶性胶质瘤的放疗效果，而贫血时预防性使用重组人类促红细胞生成素 (Recombinant Human Erythropoietin，rHuEPO) 能部分恢复胶质瘤在分次照射中的放疗敏感性。Pinel等[14]也提出红细胞生成素所致的缺氧改善能够提高接种的恶性胶质瘤在分次照射前及照射中的放射敏感性。
3 EPO-EPOR与胶质瘤研究中的问题与思考
对EPO-EPOR在胶质瘤中表达情况的研究现状是：EPO缺乏大样本研究，EPOR一个大样本研究结果与既往研究不同，mRNA方面只研究了恶性胶质瘤的EPOR mRNA，所以需要进行更深入全面的研究，注意加大样本含量、扩大取材范围、完善实验方法。需要进一步研究其作用机制、信号传导途径、发生作用的调控及与胶质瘤内其他生物学因子之间的关系。这样才能逐渐明确EPO-EPOR与肿瘤生长、细胞凋亡及新生血管的关系，明确它是否足以成为一个新的治疗标靶，从而考虑进行相应的干预。大量的临床试验是非常重要而且是必要的，而这正是目前研究最欠缺的。
由于病人使用rHuEPO可能经由EPO-EPOR信号通路加速肿瘤细胞及瘤内新生血管的生长，而临床上肿瘤性贫血病人使用rHuEPO，可提高血红蛋白水平，确实改善机体状态，增强机体功能，从而发挥抗肿瘤效应。因此，必须权衡rHuEPO对于肿瘤性贫血病人的治疗效益与不良作用，目前有关争论不少[15-16]。美国食品药品监督管理局 (FDA) 根据临床研究的进展不断修订红细胞生成素类药物的使用规范。2008年3月， FDA通过了EPO类药物继续用于多数癌症病人贫血治疗的决定，但是EPO类药物不用于乳腺癌或头颈部肿瘤病人的治疗。另外，肿瘤新生血管的增多除了促进肿瘤生长外，也可能带来增进化疗效果的正面作用[17]。所以我们必须进行深入细致的探讨，在评判EPO类药物对胶质瘤病人所起的作用时，要注意到肿瘤的类别、体内外实验的不同、用药剂量的差别、病人的个体化差异等。人类胶质瘤尤其是高级别胶质瘤，通过外科治疗措施常常不能治愈，往往要借助于放疗、化疗。研究指出：使用rHuEPO可通过改善低氧而增进放疗、化疗的效果[17-18]，如果能够利用这一特点同时又尽量避免其可能存在的促进肿瘤生长的不良作用，就可以增进胶质瘤的治疗效果。
【参考文献】
[1] ACS G, ZHANG P J, MCGRATH C M, et al. Hypoxia- inducible erythropoietin signaling in squamous dysplasia and squamous cell carcinoma of the uterine cervix and its potential role in cervical carcinogenesis and tumor pro- gression [J]. Am J Pathol, 2003, 162(6): 1789-1806.
[2] ACS G, ACS P, BECKWITH S M, et al. Erythropoietin and erythropoietin receptor expression in human cancer [J]. Cancer Res, 2001, 61(9): 3561-3565.
[3] DILLARD D G, VENKATRAMAN G, Cohen C, et al. Immunolocalization of erythropoietin and erythropoietin receptor in vestibular schwannoma [J]. Acta Otolaryngol, 2001, 121(2): 149-152.
[4] YASUDA Y, MASUDA S, CHIKUMA M, et al. Estrogen- dependent production of erythropoietin in uterus and its implication in uterine angiogenesis [J]. J Biol Chem, 1998, 273(39): 25381-25387.
[5] RIBATTI D, MARZULLO A, NICO B, et al. Erythropoietin as an angiogenic factor in gastric carcinoma [J]. Histopatho- logy, 2003, 42(3): 246-250.
[6] JAQUET K, KRAUSE K, TAWAKOL-KHODAI M, et al. Erythropoietin and VEGF exhibit equal angiogenic potential [J]. Microvasc Res, 2002, 64(2): 326-333.
[7] YASUDA Y, FUJITA Y, MASUDA S, et al. Erythropoietin is involved in growth and angiogenesis in malignant tumours of female reproductive organs [J]. Carcinogenesis, 2002, 23(11): 1797-1805.
[8] 刘志忠, 张宇新, 阚志生, 等. 脑胶质瘤促红细胞生成素的表达及其生物学意义 [J]. 实用肿瘤杂志, 2005, 20(1): 43- 45.
[9] 刘志忠, 阚志生, 张宇新, 等. 脑胶质瘤CD105的表达与临床病理、及促红细胞生成素的关系 [J]. 现代肿瘤医学, 2005, 13(2): 202-204.
[10] MOHYELDIN A, DALGARD C L, LU H, et al. Survival and invasiveness of astrocytomas promoted by erythropoietin [J]. J Neurosurg, 2007, 106(2): 338-350.
[11] MITTELBRONN M, CAPPER D, BUNZ B, et al. De novo erythropoietin receptor (EPO-R) expression in human neo- plastic glial cells decreases with grade of malignancy but is favourably associated with patient survival [J]. Neuropathol Appl Neurobiol, 2007, 33(3): 299-307.
[12] YIN D, KAWABATA H, TCHERNIAMTCHOUK O, et al. Glioblastoma multiforme cells: expression of erythropoietin receptor and response to erythropoietin [J]. Int J Oncol, 2007, 31(5): 1193-1198.
[13] STUBEN G, THEWS O, POTTGEN C, et al. Impact of anemia prevention by recombinant human erythropoietin on the sensitivity of xenografted glioblastomas to fractionated irradiation [J]. Strahlenther Onkol, 2003, 179(9): 620-625.
[14] PINEL S, BARBERI-HEYOB M, COHEN-JONATHAN E, et al. Erythropoietin-induced reduction of hypoxia before and during fractionated irradiation contributes to improve- ment of radioresponse in human glioma xenografts [J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2004, 59(1): 250-259.
[15] KJELLEN E, SASAKI Y, KJELLSTROM J, et al. Recom- binant erythropoietin beta enhances growth of xeno- grafted human squamous cell carcinoma of the head and neck after surgical trauma [J]. Acta Otolaryngol, 2006, 126(5): 545- 547.
[16] LAMONTAGNE K R, BUTLER J, MARSHALL D J, et al. Recombinant epoetins do not stimulate tumor growth in erythropoietin receptor-positive breast carcinoma models [J]. Mol Cancer Ther, 2006, 5(2): 347-355.
[17] TOVARI J, GILLY R, RASO E, et al. Recombinant human erythropoietin alpha targets intratumoral blood vessels, improving chemotherapy in human xenograft models [J]. Cancer Res, 2005, 65(16): 7186-7193.
