促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)主要是肾脏球旁细胞分泌的一种细胞因子[1],本质为糖蛋白激素。EPO通过激活其跨膜受体EPOR来调控红细胞祖细胞的存活、增殖和分化。重组促红细胞生成素(recombinant erythropoietin,rhEPO)已广泛应用于肿瘤相关性贫血的预防和治疗。多项临床实验表明rhEPOR在肿瘤相关贫血治疗中应用的益处是肯定的,可使肿瘤患者生存获益。目前研究发现,EPO及受体表达与多种肿瘤发病过程密切相关。因此,本文将阐述肿瘤中EPO及受体的研究,包括在肿瘤发生发展中的作用及其机制以及作为靶向治疗靶点的潜能。

1、EPO与肿瘤发生发展的关系

1.1 EPO在肿瘤组织中的表达

据研究报道多种恶性肿瘤细胞株不论来源、类型、基因差异、生物学特性等差别,均表达EPO及EPOR,且rhEPO能够促进EPO/EPOR高表达肿瘤细胞的增殖。Bhat K[2]研究结果表明,rhEPO在体外可增加乳腺癌细胞系中肿瘤起始细胞的数量。FeckováB等[3]证实了人卵巢腺癌细胞系A2780中存在EPOR,并利用特异性的A82抗EPOR抗体证实了EPOR蛋白在这些细胞中的表达。EPO和EPOR在肿瘤中的表达最早见于肾透明细胞癌和嗜铬细胞肾癌中,随后在人类乳腺癌、黑色素瘤、前列腺癌和宫颈癌中发现了功能自分泌和旁分泌环氧-EPOR系统,提示其与肿瘤进展有关。XU S等[4]研究胶质瘤EPO表达明显高于正常脑组织,证实人脑胶质瘤EPO蛋白的表达与病理级别及新生血管正相关。WHOⅡ级胶质瘤EPO mRNA在转录水平已上调,WHOⅢ-Ⅳ级组胶质瘤EPO表达高者生存期长。Asano R等[5]在基因水平上研究证明,在缺乏MED12基因突变的平滑肌瘤经治疗后,EPO mRNA表达明显增加。EPO mRNA表达水平还与肿瘤大小有关,EPO mRNA的表达可以解释这些肿瘤中明显的生长差异。据报道,平滑肌瘤比子宫肌层周围组织产生更多的EPO,平滑肌瘤的整体大小与EPO的表达水平有关,暗示了平滑肌瘤生长过程中EPO的异常表达,提示EPO可能以自分泌和或旁分泌的方式促进肿瘤的生长。多项研究证实了EPOR转录产物和EPOR蛋白在多种肿瘤中均有表达。EPO及EPOR的表达程度还与肿瘤的组织学类型及分化有关。

1.2 EPO的表达受低氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)影响

低氧诱导因子1α的表达(HIF-1α)反映了细胞缺氧的程度及其被发现在大多数肿瘤中表达,增加肿瘤的转移以及在某些癌前病变[6]。HIF-1α在肿瘤对微环境缺氧的适应中起着关键作用,在血管生成和肿瘤的发生发展中也发挥着重要作用。HIF-1α表达上调可能诱导肿瘤细胞EPO及EPOR的表达增加。Miao S等[7]研究结果为肝癌组织中EPO和EPOR蛋白表达上调与低氧诱导因子1α呈正相关,缺氧可上调HepG2细胞中EPO和EPOR的表达。EPOR在缺氧状态下明显地从细胞核向细胞质和细胞膜转移,缺氧后EPOR结合活性也增加。首次表明了EPO通过缺氧诱导其特异性受体移位促进了肝癌细胞的增殖。此外,经研究表明低血糖 、细胞内钙浓度增加、胰岛素释放、雌激素 、雄激素以及不同的细胞因子等亦参与EPO的调节,且对EPO在肿瘤中表达的具体影响还需进一步探究。

1.3 EPO的表达与肿瘤预后因素的相关性

Ferreira DB等[8]对肾细胞癌患者进行回顾性分析的研究中显示肿瘤EPO表达的缺失是影响生存率的独立预测因素,EPO作为肾透明细胞癌患者管理中可能的标志物,需要进一步的研究和更好的理解EPO在肿瘤生物学中的作用。Linag WC等[9]检测EPO和EPOR在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)组织和正常肝脏组织中的表达,分析EPO和EPOR在HCC中表达的相关性,研究证明EPOR表达与HCC患者术后无瘤生存和总生存率相关,可能是影响HCC预后的分子标志物。评估HCC术后复发的风险和患者的总体生存,为临床上对高复发风险的HCC患者采取有效的预防措施,减少或阻止术后复发,延长患者总生存时间提供了理论依据。

1.4 EPO的表达在肿瘤血管生成中的作用

最近的研究发现,EPO/EPOR在许多肿瘤组织中均表达,并与肿瘤侵袭性血管生成及预后有关[10]。EPO通过对血管生成的影响促进肿瘤进展,肿瘤细胞可以响应EPO直接释放越来越多的VEGF和P1GF。rhEPO可诱导显著的促血管生成效应,刺激肿瘤生长。随肿瘤病变级别升高,EPOR表达逐渐增强,且与微血管密度之间成显著正相关[11]。在肿瘤组织中,EPO主要由肿瘤细胞表达,EPOR则由肿瘤细胞及血管内皮细胞表达,EPO及EPOR的作用是抑制肿瘤细胞及血管内皮细胞的凋亡,促进其增殖分化,从而加速肿瘤细胞生长,并有助于新生血管形成。目前的研究认为,EPO/EPOR促进肿瘤发生发展的作用机制主要与其抗凋亡作用和促进血管生成作用有关[12]。

2、促红细胞生成素受体

促红细胞生成素产生肝细胞激酶(erythropoiet inproducing hepatocyte kinase,Eph)受体(Eph受体),是酪氨酸蛋白激酶受体家族中最大的分支,依据序列同源性、表达分布及结合配体不同,EPh受体及其配体ephrin均可分为2个亚类:即EphA、EphB和ephrinA、ephrinB[13]。Eph受体及其配体在多种恶性肿瘤中表达异常,与肿瘤发生、发展、侵袭和转移过程密切相关[14]。目前一些研究证明Eph受体在肿瘤中的作用,为肿瘤的进一步诊断与治疗提供了理论依据。

2.1促红细胞生成素受体在肿瘤诊断中的作用

促红细胞生成素肝细胞受体2 (EphA2)是哺乳动物Eph受体激酶家族的成员之一,在上皮细胞中表达,其作用是抑制不规则生长信号,以稳定上皮细胞表型。此外,EphA2在血管内皮细胞中表达,通过刺激细胞迁移在肿瘤血管形成中发挥 作用[15]。由于膜型1-基质金属蛋白酶1 (MT1-MMP)和产生EphA2的表达通过Ras/丝裂原活化蛋白激酶途径上调,它们在恶性肿瘤中经常同时表达。MT1-MMP裂解EphA2的N端配体结合域,使其依赖配体的肿瘤抑制活性失活。因此,特异性检测血液中裂解的N端EphA2片段可能是诊断恶性肿瘤的一种有效的生物标志物。这些结果表明,特异性检测血清可溶性EphA2片段水平可能作为诊断胰腺癌的生物标志物。安文静等[16]观察浸润性肺腺癌中EphA7和MMP2表达升高可能对肿瘤进展有一定促进作用,EphA7对促进肿瘤生长有一定作用。促红细胞生成素受体可能成为肿瘤诊断的新方向,对肿瘤的诊断价值需要进一步研究证明。

2.2促红细胞生成素受体与肿瘤治疗的关系

促红细胞生成素肝细胞受体2(EphA2)在不同类型的癌症如乳腺癌、肝癌、胰腺癌、前列腺癌、食管癌、胶质瘤、黑色素瘤和卵巢腺癌中也经常过度表达。由于过表达EphA2与肿瘤细胞的疾病进展和转移有关,且被认为是癌症治疗的可能靶点。MicroRNA-520d-3p (miR -520d-3p)是一种新型的癌症相关miRNA,在人类癌症中具有抑癌作用。MIAT抑制miR-520d-3p的表达和功能。Xiang Y等[17]研究推测并证实了产生EphA2是miR-520d-3p的直接靶点,发现了miR-520d-3p发挥其抗癌作用的新信号通路,并提示MIAT/miR-520d-3p/EPHA2可能成为HCC治疗的新靶点。Peng Q等[18]研究证明EphA 2小分子抑制剂在体内外均能有效抑制胃癌的增殖。EphA4是一种分化良好的肿瘤特异性酪氨酸激酶,EphA4蛋白在分化良好的肿瘤来源的宫颈癌细胞系中高度表达,但在分化较差的肿瘤来源的宫颈癌细胞系中不表达,这种酶可能是对抗化疗耐药性的药物靶点。Kina S等[19]研究中,证明了靶向EphA4消除高分化宫颈癌细胞对化疗的固有耐药性。陈昌浩等[20]研究结果EphB6蛋白在癌组织中表达与肿瘤分化淋巴结转移和Dukes分期有关;但与结直肠癌患者的年龄、性别和病变部位无关。EphB6在结直肠癌发生、发展和预后中可能具有抑癌基因的作用,可能成为一种新的肿瘤预后和治疗靶点。EphB受体与大肠癌的表达和肿瘤的浸润程度以及远端转移呈负相关,与肿瘤组织的分化程度以及存活率呈正相关,提示EphB对于肿瘤的生长具有抑制作用,EphB可能是结直肠癌潜在的抑癌基因治疗靶点。

3、EPO及其受体与肿瘤的机制研究

3.1促红细胞生成素在肿瘤中信号通路机制研究

据文献报道EPO与EPOR结合,EPOR通过Jak2和下游Stat5、PI3K/Akt或Ras/Raf/Erk等信号通路来促进肿瘤细胞增殖或抗凋亡。赵丽娟等[21]研究证明了rhEPO是通过Jak2/Stat5/cyclinD1途径促进EPO/EPOR高表达肿瘤细胞的增殖。CyclinD1是rhEPO促进细胞周期的重要周期蛋白,rhEPO通过促进细胞 周期发挥促EPO/EPOR高表达肿瘤细胞 增殖的作用。Jak2/Stat5的抑制剂抑制了rhEPO上调cyclinD1的作用。EPO/EPOR信号通路通过Jak2/Stat5进而上调细胞周期蛋白cyclinD1来促进肿瘤细胞增殖。Liu ZL等[22]研究发现EPO可通过激活Akt信号通路上调cyclinD1的表达,加快肿瘤细胞增殖速度。最新研究发现,Akt通过磷酸化作用激活其下游靶蛋白cyclinD1,进而调节细胞的增殖、分化 、凋亡以及迁移等。因此,促红细胞生成素在肿瘤中通过信号转导通路,影响肿瘤的细胞周期及细胞凋亡,进而影响肿瘤细胞的增殖。然而,Frille A等[23]研究三个非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系(A427,A549和NCI-H358),分析了EPOR的表达及其特定的下游信号通路包括Janus激酶2 (Jak2)信号传感器、转录激活5 (Stat5)、PI3K-Akt蛋白激酶和MAP激酶。这三个信号通路不影响肿瘤细胞的增殖,也不影响顺铂诱导的NSCLC细胞的凋亡。研究表明,EPO所研究的NSCLC细胞系无促瘤作用,无论在常氧还是低氧条件下均无促瘤作用。促红细胞生成素在肿瘤中机制研究不仅仅限于和信号转导的关系,还与细胞周期、细胞凋亡、表遗传学等多因素相关,需要进一步探究。

3.2EPO-EPOR信号通路与肿瘤治疗的关系

Yasuda Y等[24]在癌细胞的体外研究中,分析了几个肿瘤细胞株(PC3、T98 G、P39、G361、HepG2、SCH和DLD1)比正常细胞在高表达EPOR mRNA,EPO-EPOR拮抗剂EPO模拟肽9(EMP9)通过抑制EPO的分泌和EPOR蛋白的表达而抑制癌细胞的生长,并且EMP9能有效抑制高表达EPOR的癌细胞的生长,但不影响正常细胞的生长。此外,手术切除肺癌组织的体外培养研究中显示EMP9破坏了癌细胞的供应血管。在裸鼠移植性肺癌组织培养中,EMP9通过诱导细胞凋亡,抑制癌细胞增殖,并伴随巨噬细胞的积累而破坏异种移植物。这些结果提示EMP9通过抑制EPO的分泌和或EPOR蛋白的表达而抑制癌细胞的生长。因此推测通过EPO拮抗剂EMP9阻断EPO信号通路是一种很有前景的治疗肿瘤患者的策略。Ke S等[25]研究用一个EPOR胞外区Fc融合蛋白来阻断EPO/EPOR信号,并成功地在体外和体内抑制了肿瘤的生长。结果表明,癌细胞来源的促红细胞生成素在HCC的进展中发挥一定的作用,并且EPO/EPOR应被视为具有红细胞增多症的肝癌患者的一个治疗靶标。Chan KK等[26]研究EPO-EPOR轴在乳腺癌临床前模型中的功能作用。在一个异种移植模型中,模拟rhEPO治疗乳腺癌患者,EPOR的抑制显著降低了肿瘤的生长。因此,功能EPOR信号对于EPO的促瘤作用至关重要,并强调了EPOR轴在乳腺肿瘤进展中的重要性。临床研究表明,某些接受EPO治疗的癌症患者的存活率下降。许多肿瘤细胞表达EPOR,EPO治疗可能会促进肿瘤生长,因此需进一步研究EPO在肿瘤进展中的作用机制来指导EPO的临床应用。

4、EPO在肿瘤中的临床应用

Overgaard J等[27]对头颈癌的研究显示,在EPO治疗的患者中,以血红蛋白水平升高为目标的患者生存率较差。因此,除非是临床试验的一部分,否则不建议进行化疗和辐射期间的EPO贫血预处理治疗。巴一[28]指出应用促红细胞生成素的肿瘤患者在纠正贫血且目标血红蛋白水平>120 g/L时有生存率下降。但有研究结果表明,对肿瘤患者的生存并无不良反应。Thavarajah S[29]根据目前的数据指出,虽然EPO可能会促进某些癌症的进展或恶化,但缺乏患者发展新癌症的可能性的数据。因此,建议开展探索EPO对肿瘤患者生存影响的前瞻性临床试验,将为临床上提供指导应用的数据。

5、小结与展望

EPO及EPOR在多种肿瘤中表达的增加推测其可能参与肿瘤的生物学行为。因此,rhEPO在临床肿瘤相关性贫血应用中可能参与肿瘤发生、发展,不利于肿瘤控制和预后。研制具有刺激红细胞生成作用而同时避免EPO对非造血细胞尤其是肿瘤细胞产生生物效应的高选择性靶向促红细胞生成药物,是未来研究的策略方向。EPO/EPOR通路信号可能激活多条与肿瘤生物学行为,包括对治疗反应相关的重要通路。是否可通过靶向阻断EPO/EPOR通路控制肿瘤生长和血管形成,从而形成新的治疗策略,还有待于进一步探索。

参考文献：

[16]安文静,冯喜英,关巍,等.浸润性肺腺癌组织中促红细胞生成素肝细胞A7和基质金属蛋白酶-2的表达及临床意义[J].中国老年学杂志,2017,37(18):4568-4570.

[20]陈昌浩,孙岳军,王建东.受体酪氨酸激酶EphB6蛋白在结直肠癌中表达及临床意义[J].东南国防医药,2016,18(4):346-348.

[21]赵丽娟,李正民,何磊,等.非小细胞肺癌通过EPO/EPOR信号促进自身增殖的分子机制研究[J].肿瘤基础与临床,2017,30 (1):1-7.

[28]巴一.中国肿瘤化疗相关贫血诊治专家共识(2019年版)[J].中国肿瘤临床,2019,46(17):869-875.

冯俊月,马宝新,李跃荣.促红细胞生成素及受体在肿瘤中的研究进展[J].现代肿瘤医学,2020,28(18):3264-3267.

基金:山东省医药卫生科技计划项目(编号:2016WS0049)