肝细胞生长因子拮抗剂NK4抑制肿瘤的机制

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1、肝细胞生长因子拮抗剂NK4抑制肿瘤的机制 肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）是由间质细胞产生的细胞因子，作用于肿瘤细胞表面的跨膜受体cMet蛋白，引起肿瘤细胞的浸润、转移，而且HGF对新生血管的生成起促进作用. 1997年Date等1用胰弹性蛋白酶对重组人HGF进行消化裂解，发现了一种新的全面拮抗HGF生物活性功能的拮抗剂NK4. 研究证实NK4体外可以抑制HGF介导的多种肿瘤细胞的生长和转移，抑制裸鼠体内肿瘤的生长，侵袭和转移2. 本文对HGF结构，HGF/cMet系统特点及其HGF拮抗剂NK4的抗肿瘤效应及其机制做一综述. 1HGF结构 1984年

2、Nakamura等在切除部分肝脏的动物血清中分离出HGF，当时发现HGF是具有强大的刺激肝细胞DNA合成和生长作用的肝细胞营养因子3. HGF相对分子质量是103 ku. 前体由728个氨基酸构成的无活性单链多肽. 成熟HGF是由69 ku重链（链）和34 ku轻链（链）通过二硫键连接形成的异二聚体，链为一短的可形成发夹结构的N末端区，靠近C末端连接4个纤溶酶样Kringle区域，依次称为K1，K2，K3，K4区. 其中K1，K2区发挥重要作用，K3，K4区发挥辅助作用. K1区和链的发夹结构为HGF与受体cMet结合的关键部位. 链不能单独使受体发生磷酸化，只有与链同时存在才能使受体磷酸化.

3、 但是链又不能与受体结合，只能是在链有受体占据时才能发挥作用，这说明链在受体二聚化和自身磷酸化起着重要作用. HGF是由间质细胞衍生的多功能细胞因子，通过自分泌或旁分泌的形式作用于数种上皮源性细胞（如肝细胞，肾小管上皮细胞），诱导细胞有丝分裂、刺激细胞迁移并且对抗细胞因子诱导的凋亡. 通过包括癌细胞在内的多种细胞，细胞膜上特异性受体cMet发挥生物学作用. 具有强促分裂、组织形成、诱导上皮细胞迁移. 侵袭及诱导血管生成等作用，这些都有利于肿瘤组织的发生与发展4；并且能破坏细胞之间的连接，使细胞间的黏附性减弱，刺激多种类型癌细胞迁移和侵袭，在癌肿转移的发生和生长中具有重要的作用. 2HGF/cM

4、et系统特点 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase, RTK）调控哺乳动物的发育、细胞功能、组织内环境稳态的许多关键过程. cMet是RTK其中包括Ron亚族中一个原型成员，cMet与RTK其他家族分子结构明显不同. 人的原癌基因cmet（cmetprotoncogene）位于第7号染色体长臂（7q31），约110 kb，包含21个外显子. cmet基因是一种具有酪氨酸活性的生长因子受体，编码170 ku的单链前体物，进而切割排列成50 ku的链和145 ku的链，两个亚基以二硫键连接形成190 ku的异二聚体5. cmet基因编码的产物是一种跨膜糖蛋白，具有经典的

5、信号肽序列、细胞外位点结构、跨膜位点结构以及酪氨酸激酶位点结构. 胞外区是配体识别部位，可以识别并结合HGF；酪氨酸激酶位点是多种信号分子相互作用的结合部位. cMet是唯一已知的HGF的高亲和力受体. cmet是一种原癌基因， 许多肿瘤表面表达cMet蛋白，cMet的过度表达是肿瘤恶性增高的一个标志. HGF激活cMet受体发生自体磷酸化，其酪氨酸激酶活性增强，导致底物蛋白的酪氨酸磷酸化，参与肿瘤的增殖、分化和侵袭转移过程（图1）. 正常细胞有能力通过减少cMet的表达控制其对HGF的反应. 而在人肿瘤细胞中，cMet则呈持续过度的表达，并呈现高水平的自体磷酸化. 2004年美国临床肿瘤学会

6、年会报道，在急性白血病患者血清中HGF浓度与肿瘤完全缓解率密切相关，高的HGF水平使患者生存期缩短. Horiguchi等6在转基因肝癌模型鼠的治疗中，发现HGF通过其受体cMet自分泌活动调节肿瘤的发生与血管形成，并且与肿瘤的侵袭性呈正相关. 还有许多报道HGF和/或cMet表达参与了乳腺癌、结肠癌、甲状腺癌、卵巢癌、肾癌、肝癌、膀胱癌等的发展和发生. 国内有学者发现卵巢恶性肿瘤细胞中的cMet蛋白表达与增生细胞核抗原密切相关，提示可能由于细胞cMet蛋白异常高表达，导致对HGF敏感性增强，从而促使细胞过度增生、分化乃至恶化7. Masuya等8研究发现cMet与非小细胞肺癌分期密切相关，T

7、2T4期cMet表达明显高于T1期，说明HGF，cMet在非小细胞肺癌侵袭、转移过程中起重要作用. 图1HGF与C-Met作用机制图 3NK4的抗肿瘤效应及其机制 前面所述HGF对肿瘤的增殖、扩散都有促进作用. 如果用HGF拮抗剂将HGF的肿瘤增殖、扩散作用都阻断，无疑将起到抗肿瘤效果. 因为NK1NK3（即HGF分子链只有N末端发夹结构域和Kringle1 Kringle3而无链）均可与HGF受体结合而具有HGF生物活性，因此有人制备了本身并没有HGF生物活性的NK4. NK4蛋白是由HGF经胰蛋白酶消化后所得的产物，它去掉了HGF 链C端的16个氨基酸，包括HGF中链的一个发夹结构和4个K

8、ringle结构，共447个氨基酸，相对分子质量约是50 ku. NK4与HGF相比，NK4与cMet结合的能力明显减弱. 125IHGF与肝细胞浆膜上的HGF受体的解离常数为645 pmol/L, 125IHGF/NK4的解离常数为486 pmol/L, 即125IHGF/NK4与肝细胞浆膜上HGF受体的亲和力仅为25IHGF的1/8. 尽管亲和力弱，但是60 nmol/L的125IHGF /NK4可竞争性完全抑制60 pmol/L 125IHGF与其受体结合. NK4与cMet结合，可以竞争性地完全抑制HGF和cMet的相互作用，影响HGFcMet系统的信号转导，从而抑制HGF所诱导细胞的

9、增殖、运动和形态生成，但其本身不能诱导cMet的酪氨酸磷酸化，如抑制初代培养大鼠肝细胞的DNA合成活性、抑制MDCK肾上皮细胞的迁移和形态形成作用. NK4抑制HGF的作用具有特异性，因为在同等条件下NK4不能抑制表皮生长因子促进初代培养大鼠肝细胞的DNA合成活性. 有人将人胆囊癌GBd1细胞移植入裸鼠的皮下组织，癌细胞向肌肉组织扩散. 当NK4持续静脉给药后，癌细胞的扩散作用明显减弱. 此外，体内实验还表明，NK4可促进人胆囊癌GBd1细胞产生凋亡，并且抑制肿瘤生长. NK4蛋白或NK4表达基因的注入，在各种不同类型肿瘤实验模型均能显示了其抑制肿瘤侵袭、生长、转移、新生血管等作用9-10.

10、NK4单独存在时对人脐带静脉内皮细胞的管腔形成无任何作用，但是当在培养液中加入50 ng/mL的HGF时，NK4以浓度依存性的方式明显抑制了该细胞的管腔的形成. 在同样条件下，NK4对IL8和血管内皮生长因子诱发的管腔形成无抑制作用，这说明NK4抑制人脐带静脉内皮细胞的管腔形成是针对HGF而特异进行的. Christensen等11的研究表明NK4通过竞争性抑制HGF与cmet基因编码的受体的结合，能够抑制前列腺癌的生长和转移. Kuba等9的研究进一步证实，NK4在体外可抑制由碱性成纤维细胞生长因子、血管内皮细胞生长因子和HGF所诱导人微血管内皮细胞的增殖和迁移，从而认为NK4可通过抑制肿瘤

11、血管的生成来控制肿瘤的进展. Saga等10报道，在小鼠的卵巢癌模型中，NK4的表达可以使癌细胞移行速度减慢，从而降低它侵袭的可能性，抑制癌细胞向腹膜的传播扩散，从而小鼠的寿命延长. Hiscox等12在表达HGF/SF的乳腺癌细胞中研究表明，通过人工基底膜的NK4抑制了诱导的肿瘤的侵袭,其运动及播散也受到很大程度抑制. Davies等13研究证实NK4还能通过抑制新生血管来减少前列腺肿瘤的生长. 4结论 HGF/cMet系统在正常组织细胞的生长发育过程中具有重要的调节作用，但是肿瘤的发生发展与HGF/cMet的过度表达又有着密不可分的联系. NK4不仅能显著抑制肿瘤的生长、增殖和转移，并且还

12、是血管抑制剂. NK4阻断HGFcMet途径和肿瘤血管形成的双重作用可成为抗肿瘤治疗的策略.【参考文献】 1 Date K, Matsumoto K, Shimura H, et al. HGF/NK4 is a specific antagonist for pleiotrophic actions of hepatocyte growth factorJ. FEBS Lett, 1997, 420 (1): 1-6.2 Parr C, Jiang WG. Hepatocyte growth factor activators, inhibitors, and antagonists and

13、 their implication in cancer intervention J. Histol Histopathol, 2001, 16(1):251-268.3 姜凯，黄志强. 肝细胞生长因子和血管细胞生长因子生物学特性研究进展J. 肿瘤防止杂志, 2003, 10(1)108-112.4 Zeng Q, Chen S, You Z, et al. Hepatocyte growth factor inhibits anoikis in head and neck squamous cell cancinoma cells by activation of ERK and Akt

14、signaling independent of NKkappa BJ. J Biol Chem, 2002, 277(28):25203-25208.5 赖人旭.肝细胞生长因子拮抗剂NK4在肿瘤中的研究进展J. 国外医学肿瘤学分册， 2002，29（2）：101-104.6 Horiguchi N, Takayama H, Toyoda M, et al. Hepatocyte growth factor promotes hepatocarcinogenesis throughcMet autocrine activation and enhanced angiogenesis in tr

15、ansgenic mice treated with diethylnitrosamine J. Oncogene, 2002, 21(12): 1791-1799.7 董彤，辛晓燕，马向东. 肝细胞生长因子及其受体cmet在卵巢癌中的表达J. 肿瘤研究与临床，2006，18（8）：541-543.8 Masuya D, Huang C, Liu D, et al. The tumorstromal interaction between intratumoral cMet and stromal hepatocyte growth factor associated with tumor g

16、rowth and prognosis in nonsmall cell lung cancer patients J. Br J Cancer, 2004, 90(8):1555-1562.9 Kuba K, Matsumoto K, Date K, et al. HGF/NK4, a fourKringle antagonist of hepatocyte growth factor, is an angiogenesis inhibitor that suppresses tumor growth and metastasis in miceJ. Cancer Res, 2000, 60

17、(23)：6737-6743.10 Saga Y, Mizukami H, Suzuki M, et al. Expression of HGF/NK4 in ovarian cancer cells suppresses intraperitoneal dissemination and extends host survivalJ. Gene Ther, 2001, 8(19): 1450-1455.11 Christensen JG, Burrow J, Salgia R. Cmet as a target for human cancer and characterization of

18、 inhibitors for therapeutic interventionJ. Cancer Lett, 2005, 225(1):1-26.12 Hiscox S，Parr C, Nakamura T, et al. Inhibition of HGF/SFinduced breast cancer cell motility and invasion by the HGF/SF variant, NK4J. Breast Cancer Res Treat, 2000, 59(3): 245-254.13 Davies G, Watkins G, Mason MD, et al. Targeting the HGF/SF receptor cmet using a hammerhead ribozyme transgene reduces in vitro invasion and migration in prostate cancer cellsJ. Prostate, 2004, 60(4):317-324.