中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白在消化系统肿瘤中的研究进展

王 娟，王 芸，杨丽华

（南京医科大学第二附属医院消化医学中心，江苏210011）

消化系统肿瘤具有高发病率和高死亡率的特点[1]，尽管有早期发现及诊断方法的现代化、新药或照射方法的不断引入，治疗结果仍然不理想。中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（neutrophil gelatinase-associatded lipocalin，NGAL）具有调节肿瘤细胞生长的作用，在食管癌、胃癌、胰腺癌或结肠癌等肿瘤组织中过表达[2]，提示NGAL与消化系统肿瘤的发生和发展密切相关。

1 NGAL与食管癌

食管癌是我国消化道常见的恶性肿瘤之一，死亡率高。研究发现NGAL与食管癌发生发展相关。Li等[3]研究显示，反义阻断NGAL转录不仅有效降低癌细胞分泌的基质金属蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）家族中MMP-9和MMP-2活性，而且显著抑制癌细胞对裸鼠的侵袭，提示NGAL可能通过调节MMP-9和MMP-2活性参与肿瘤细胞的侵袭，或可成为判断食管癌预后的标志。Zhang等[4]通过对石蜡切片分析，发现食管鳞状细胞癌（esophageal squamous-cell carcinoma，ESCC）中 NGAL 表达水平显著高于正常黏膜，与癌细胞分化正相关，而且NGAL/MMP-9复合物的酶活性高于正常黏膜，并与肿瘤浸润深度显著相关，提示NGAL参与ESCC分化途径和侵袭性进展。刘文健等[5]用免疫组织化学法检测NGAL和MMP-9的表达，发现食管癌中NGAL表达显著高于正常组织，并与肿瘤分化程度、浸润深度及淋巴结转移相关，推测NGAL在食管癌的发生、浸润及淋巴结转移过程中与MMP-9关系密切，可能存在协同作用，两者可作为食管癌侵袭转移及预后的重要指标。苟新敏等[6]应用免疫组织化学方法检测50例食管癌和10例正常食管组织，分析NGAL表达与病变类型的关系及其表达率与临床病理特征的联系，发现NGAL不仅在食管癌中显著表达，并在食管癌发生、进展、转移中具有一定作用。周敏杰等[7]对比66例食管癌患者和66例健康者血清NGAL，发现食管癌组的血清NGAL高于健康对照组，且食管癌分期较高者（Ⅱ期～Ⅳ期）的变化大于分期较低者（Ⅰ期），提示NGAL对食管癌的进展有促进作用。黄华等[8]研究发现，NGAL在食管癌癌巢周围及中央的细胞呈强阳性表达，推测NGAL可能是一种新的食管癌癌变相关基因。

关于在汕头人胚胎食管癌细胞系（Shantou human embryonic esophageal carcinoma cell，SHEEC）中NGAL过表达的调控机制，Li等[9]分析NGAL5′-非翻译区（5′-UTR）和 3′非翻译区（3′-UTR）的结构特征，对NGAL基因的 69 bp 5′-UTR 和 147 bp 3′UTR 进行克隆和DNA测序，并未发现任何碱基对突变，可见食管癌中NGAL基因具有完整的5′-UTR和3′-UTR，NGAL过表达不是发生在转录过程中。数项研究[10-13]发现，在NGAL过表达的ESCC细胞中显示出最大上调或下调的20个基因，在下调基因集合和上调基因集合中分别发现数百个重要的序列模式和数十个转录因子，表明NGAL过表达后信号转导的变化导致特定转录因子和（或）某些序列模式发挥关键的调节作用，在转录水平实现对显著下调或上调基因的共调节；研究者们构建了蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI)，并分析从 NGAL到转录因子的路径，发现NGAL过表达极大地干扰了ESCC中的PPI网络。此外，还发现NGAL激活Ras/Raf/MEK/ERK通路，并增强ESCC细胞中MMP-9活性。NGAL表达增加激活的ERK1/2，降低p-ERF1和增加p-ERM，并导致细胞骨架F-活性重排。

2 NGAL与胃癌

NGAL与胃癌的预后、分期等明显关联。有研究证实，与邻近的正常胃黏膜相比，胃癌组织中NGAL和NGAL/MMP9复合物上调，该复合物可作为胃癌新的预后因素[14]。Wang等[15]通过免疫组织化学方法，显示胃癌患者NGAL高表达，NGAL可作为独立预后因子。厉金雷等[16]认为NGAL在胃癌中表达上调与胃癌进展和淋巴结转移显著相关，提示预后不良，可作为评价胃癌预后新的生物学指标。胃癌组织中NGAL过度表达，正常胃黏膜、肠上皮化生、异性增生、早期胃癌与进展期胃癌之间NGAL蛋白表达强度的差异具有统计学意义，认为NGAL蛋白过度表达可能是胃癌发生发展以及判断预后的潜在生物学参考指标[17]。李萌等[18]发现胃癌组织中NGAL蛋白阳性率与肿瘤大小、淋巴结转移、血管侵犯、远处转移及TNM分期呈正相关，NGAL蛋白表达阳性组生存时间低于阴性组，有望成为监测胃癌转移、侵袭及预后的指标。林建姣等[19]等研究提示，胃癌患者血清NGAL水平与Lauren分型、淋巴结转移、浸润深度、远处转移及TNM分期有关，Ⅰ期患者血清NGAL的灵敏度高于癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）。

徐希等[20]发现胃癌组血清MMP-9、NGAL水平显著高于正常对照组，并与肿瘤TNM分期相关。熊海林[21]研究发现胃癌患者TNM分期Ⅰ+Ⅱ期患者血清NGAL水平低于Ⅲ+Ⅳ期患者，远处转移患者血清NGAL水平高于无远处转移患者，认为血清NGAL可作为胃癌筛查、判断病情和预后的指标。Shimura等[22]观察到胃癌患者（62.9%处于IA期）尿中MMP-9/NGAL复合物阳性率高于健康对照组，认为该复合物在胃癌早期已经存在。许秀华等[23]研究显示，血清NAGL浓度消化道肿瘤组高于息肉组及对照组，息肉组高于对照组，NGAL可能是筛查消化道癌前病变的潜在指标。

NGAL基因有可能成为胃癌治疗的靶点。张世同等[24]提取胃癌组织及癌旁组织中总RNA及总蛋白，用RT-PCR及Western blotting检测NGAL mRNA及蛋白表达，将NC-siRNA组、NGAL-siRNA转染生长对数期的人胃癌BGC823细胞。发现胃癌组织NGAL mRNA及蛋白表达均高于癌旁组织，NGAL-siRNA组NGAL蛋白表达低于对照组，RNA干扰NGAL表达后可降低BGC823细胞增殖和促进细胞凋亡，其机制与抑制Wnt/β-catenin信号通路有关。Han等[25]小鼠体内实验发现，NGAL沉默有助于抑制人胃癌细胞系MGC-803和SGC-7901细胞增殖，促进细胞凋亡，推测NGAL基因可能成为治疗胃癌的靶点。

3 NGAL与胆管癌及肝癌

Budzynska等[26]提出胆汁NGAL检测可以区分恶性和良性胆管狭窄，与血清CA19-9联合检测或许可作为胆管癌的生物标志物。Chiang等[27]提出MART-10和1α，25（OH）2D3对人胆管癌细胞具有抗增殖作用，NGAL敲除可降低SNU308细胞Ki-67表达，并使细胞对 1α，25（OH）2D3 和 MART-10 处理的反应变差。MART-10以维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）依赖性方式抑制胆管癌细胞NGAL表达，并且VDR部分介导胆管癌细胞中MART-10诱导的生长抑制。

NGAL与肝癌发生、发展及预后也有一定关联。李林国等[28]采用荧光实时定量PCR法检测在23例肝癌组织标本中NGAL基因的表达，发现52.17%肝癌组织NGAL显著上调，NGAL表达促使SMCC-7721细胞从G1期向S期转化，抑制低血清诱导下的细胞凋亡，推测NGAL可能与肝癌的发生发展有关，可能促进肝癌细胞生长、抑制肝癌细胞凋亡。Zhang等[29]证实，NGAL在肝癌中表达上调与患者不良临床病理特征和预后不良相关。唐成佳等[30]发现肝癌组NGAL水平明显高于正常对照组，Ⅲ～Ⅳ期高于Ⅰ～Ⅱ期，NGAL阳性表达者的生存时间明显低于阴性表达者。

4 NGAL与胰腺癌

胰腺癌具有高度局部浸润及远处转移的能力，且缺乏有效的早期诊断方法。NGAL在胰腺癌中高表达，与胰腺癌的发生发展有关。王永成等[31]采用裸鼠原位胰腺癌模型，发现NGAL表达与胰腺癌分化程度、病理类型、临床病理分型、淋巴结转移密切相关。蒋富兵等[32]发现原位胰腺癌裸鼠的血清NGAL水平、外周血白细胞NGAL mRNA及蛋白表达水平均高于正常裸鼠，认为NGAL表达上调可促进胰腺癌的发生。沈逸辛等[33]发现胰腺癌患者NGAL水平高于健康体检者，患者术前血清NGAL水平高于术后。刘焱森等[34]利用胰腺癌裸鼠模型，发现胰腺癌组织及其癌旁组织中NGAL mRNA表达量明显高于正常胰腺组织，癌组织中NGAL mRNA表达量高于癌旁组织，NGAL在胰腺癌组织中的强阳性率以及相对表达量均高于癌旁组织和正常胰腺组织，因此认为NGAL可能是胰腺癌发生发展过程中的重要调节因子。Tong等[35]在体外和体内研究NGAL在胰腺癌中的生物学作用，认为NGAL通过抑制FAK激活和阻断人胰腺癌（PaCa）细胞中血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF） 的产生来抑制血管生成，从而减少PaCa细胞粘附、入侵。

利用NGAL是否可以区别胰腺的良恶性病变？Moniaux等[36]通过免疫组织化学方法检测正常人群、胰腺炎和胰腺癌患者组织中的NGAL水平，发现胰腺癌NGAL水平高于正常人群和胰腺炎样本。Kaur等[37]检测91例胰腺癌患者治疗前血浆NGAL和CA19-9水平，并与健康者、慢性胰腺炎患者对照，结果显示胰腺癌患者两种生物标志物水平均高于健康对照者，且NGAL具有较高的特异性。Hogendorf等[38]研究认为尿液NGAL可准确区分慢性胰腺炎与胰腺癌引起胰腺肿块，且优于CA125和CA199。

NGAL为胰腺癌的治疗也提供了某些启示。Chen等[39]将含有NIR的金纳米壳（TGNS）缀合到靶向NGAL抗体的裸鼠中，发现抗-NGAL缀合的TGNS在体外和体内特异性靶向胰腺癌细胞，纳米复合物还通过体外NIR光热疗法实现高度特异性的癌细胞死亡，由此认为金纳米壳可特异性靶向表达早期疾病标志物NGAL的胰腺癌细胞，并使分子靶向光热疗法成为可能。

5 NGAL与结直肠癌

NGAL与结肠癌的发生、发展有着密不可分的关联。Bousserouel等[40]在结肠癌临床前期模型中发现，NGAL在肿瘤进展的晚期阶段显著上调。高钧等[41]227例结肠癌患者的石蜡标本制作成组织芯片，检测结肠癌组织中NGAL、E-cadherin和MMP-9的表达，结果显示复发转移组NGAL、MMP-9表达高于无复发转移组，NGAL、MMP-9阳性组生存期较阴性组缩短，认为NGAL、MMP-9过度表达可能与结肠癌复发、转移及不良生存预后有关。李慧等[42]发现大肠腺瘤、腺瘤伴不典型增生或癌变、腺癌组织NGAL蛋白表达显著高于瘤旁/癌旁组织，并且呈正常肠黏膜→腺瘤→腺瘤伴不典型增生或癌变→腺癌表达逐渐增高，认为NGAL蛋白表达的上调可能在大肠腺瘤-腺癌序列发展过程中发挥一定作用。陈伟荣等[43]对60例结直肠癌患者的组织切片分析，显示NGAL表达与浸润深度、肿瘤分期、淋巴结转移有关。有研究认为血和尿NGAL对预测结直肠癌的预后有一定的价值[44]。

关于NGAL是否适合作为结直肠癌筛查指标意见不一。结直肠癌患者血清NGAL水平高于结直肠腺瘤和健康对照者，其水平与结直肠癌分化程度、TNM分期、淋巴结转移及脉管侵犯有关，NGAL阳性患者术后生存期短于阴性患者，认为血清NGAL可作为结直肠癌的早期诊断标记物，同时可用于筛选高危患者，表达上调提示不良预后。苏传伟等[45]发现直肠癌组NGAL的阳性表达率高于直肠良性肿瘤组，癌组织及术前血清中NGAL表达水平与淋巴结转移、浸润深度、肿瘤大小、分化程度、临床分期、脉管侵犯有关，复发转移患者血清NGAL水平高于无复发患者，认为NGAL水平可用于直肠癌筛查和预后评价。张秀峰等[46]发现结直肠癌患者尿液NGAL含量高于健康对照组，尿NGAL含量与肿瘤直径、TNM分期、淋巴结转移和脉管侵犯相关，尿NGAL检测初筛结直肠癌的灵敏度为0.90，特异度为0.81，认为NGAL可用于结直肠癌危险度分层，筛选高危患者。Ozemir等[47]发现结肠癌症患者术前血NGAL水平显着增高，且与肿瘤直径和转移淋巴结的数目正相关，提出NGAL是结直肠癌患者的潜在诊断性生物标志物，血清NGAL水平可作为淋巴结转移的诊断和（或）预测生物标志物。但是，Fung等[48]研究发现结肠癌患者NGAL水平较健康对照组高，特异性虽高，但敏感性低。Duvillard等[49]认为尽管结肠癌患者血清NGAL水平显著升高，但不适合作为诊断，尤其是结肠癌早期检测的生物标志物。McLean等[50]检测98例结直肠肿瘤病灶NGAL的表达，发现所有腺瘤和癌性上皮的NGAL显著高于正常黏膜上皮，NGAL在散发性低分级腺瘤中随着腺瘤大小而增加，认为大多数结直肠肿瘤性病变表达NGAL。这种表型转换发生在肿瘤进展的早期阶段，正常黏膜和腺瘤性息肉之间的表达有明显差异，因此NGAL表达不能确定从腺瘤到恶性结直肠瘤形成的疾病进展。

NGAL有成为结直肠癌治疗靶点的潜在价值。刘桦等[51]用不同浓度NGAL处理结肠癌细胞SW480，发现NGAL促进结肠癌细胞SW480转移，NGAL重组蛋白促进SW480的迁移和侵袭；Western blot检测结果表明NGAL通过激活EMT信号通路促进SW480转移。沈忠等[52]以UAC为载体的siRNA干扰可沉默HT29结肠癌细胞NGAL基因的表达，抑制HT29细胞迁移，促进细胞凋亡。李亚玲等[53]发现NGAL／NGALR共同表达与结直肠癌的分化程度、浸润深度、远处转移和TNM分期相关，提出NGAL和NGALR可能成为治疗的新靶点。

综上所述，NGAL在消化系统肿瘤的发生、发展中有一定作用，参与一系列信号传导致使肿瘤发生侵袭与转移。NGAL可作为消化系统肿瘤诊断、治疗的分子标志物，针对该蛋白及其通路的研究对揭示癌症的发生、发展具有重要意义。