【摘要】 Neuropilin-1（NRP-1）又称为神经纤毛蛋白，是一种非酪氨酸激酶跨膜多功能糖蛋白。其在多种肿瘤组织与免疫细胞上高表达，它作为一个多功能受体，通过独立或依靠其他配体分子的方式，在各种实体肿瘤、血液系统肿瘤及免疫学等方面中发挥重要作用。本文就NRP-1及其配体在肿瘤发生和免疫调节方面的作用机制研究作一综述。
【关键词】 神经纤毛蛋白-1； Semaphorins 3A； 血管内皮生长因子
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.03.048
Neuropilin-1（NRP-1）又称为神经纤毛蛋白，是一种非络氨酸激酶跨膜多功能蛋白。NRP-1在人体内多种正常组织细胞上广泛表达，并且发现其在肿瘤细胞上也成高表达状态，相关研究现已初步证实NRP-1参与肿瘤的发生、发展。NRP-1有两个相关配体家族，Class Ⅲ信号素（Semaphorins，Sema）家族和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）家族，它们与神经、血管发育及免疫系统的关系密切，于是越来越多的研究者开始关注NRP-1及其配体。
1 NRP-1的生物学特性与表达
1.1 NRP-1的结构 1987年Takagi等[1]对于非洲爪蟾蝌蚪的研究中首次发现神经纤毛蛋白-1（Neuropilins，NRP-1），他们用冰冻切片及免疫荧光染色的方法证实了NRP-1的存在。随后，研究者们在诸多研究中逐渐认识到NRP-1在神经系统及血管发育中的重要作用，如敲除NRP-1基因的小鼠会出现神经生长、心血管系统发育紊乱、部分肢体不受神经系统控制等现象，最终导致小鼠在发育早期死亡[2]。NRP-1的基因定位于人类染色体10q12，基因全长112 kb，其开放阅读框包含17个外显子和16个内含子。NRP-1全长由923个氨基酸组成，是一种非络氨酸激酶跨膜糖蛋白，相对分子量为103 kD，其结构可分为胞外区、跨膜区及胞内区三个部分。胞外区有三个结构域，分别为a1/a2、b1/b2和c，其中a1/a2和b1/b2是结合配体的两个区域，a1/a2区又称1个CUB区，b1/b2结构域与凝血因子有相似模块，同时也是其与配体结合所必需的结构域[3]。NRP-1胞内区较短，不能独立介导胞内信号转导，须与其他膜受体异二聚化，从而实现NRP-1的下游信号转导。
1.2 NRP-1的表达 NRP-1基因在人体不同生长发育时期的多种组织和细胞上广泛表达。胚胎发育早期NRP-1在神经发育系统、血管发育系统均有表达，在成人肺、心脏、肝脏、肾脏等器官以及骨髓干细胞、骨髓基质细胞、树突状细胞、T细胞、骨髓成纤维细胞、神经内分泌细胞等NRP-1广泛表达。同时，NRP-1的促血管新生及神经发育导向作用揭示NRP-1可能在肿瘤的形成中起重要作用。许多研究表明NRP-1广泛表达于多种肿瘤细胞，与肿瘤的发生发展有着密切关系，被认为是肿瘤的预后评估指标之一。
1.3 NRP-1的配体 Neuropilins有多种配体，NRP-1通过与不同的配体及配体特异性的信号转换分子结合，介导不同的信号转导通路。血管内皮生长因子（VEGF）是目前公认的具有促血管生成最强作用的因子。作为NRP-1的配体，VEGF在血管发育等过程中起着至关重要的作用。NRP-1在1997年首次被鉴定为Class Ⅲ信号素（Sema）家族，Sema 3A的共受体，与Plexins 3A在神经轴突的生长过程中发挥重要作用[2]。
2 NRP-1与肿瘤
越来越多的研究发现，NRP-1与肿瘤的发生、发展有着复杂而密切的关系，其中包括各种实体肿瘤及血液系统肿瘤，如大肠癌、神经细胞癌、急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）、急性髓细胞白血病（acute myelocytic leukemia ，AML）等，并且与疾病预后有着密切的联系[4-7]。
2.1 NRP-1及其配体在肿瘤发生中的作用 目前许多研究已经提示NRP-1参与全身多个系统肿瘤的发生、发展，下调NRP-1的表达则可能显著抑制肿瘤的生长[8]。国外研究报道，NRP-1可通过调节血管重塑促进肝脏肿瘤的生长，研究表明Sema 3A多肽通过抑制NRP-1的表达而抑制胰腺肿瘤的生长[9-10]。目前研究认为Sema 3A对于肿瘤的生长有明显的抑制作用，作为抑癌基因也得到了广泛的研究。NRP-1的两个受体家族，Sema家族成员与VEGF家族成员可能具有相互拮抗的竞争关系。当Sema家族与NRP-1相结合时，对肿瘤的发生与增殖起到抑制作用；而当VEGF家族与NRP-1结合时，会促进肿瘤血管新生和肿瘤细胞增殖[8]。
NRP-1在肿瘤形成过程中所起的的作用非常复杂，NRP-1发挥作用的过程与其配体性质密切相关。Semas与VEGFs与不同的NRP-1的亚基结合，在空间上相互影响，相互竞争。Semas抑制肿瘤新生和增殖，诱导肿瘤细胞凋亡；相反，VEGFs促进血管新生和肿瘤生长。在一些肿瘤中Semas常常低表达，通过诱导Sema3表达有望成为一个新的研究抑制肿瘤进展、转移的方法[13]。信号素（Sema）家族可分为8种不同亚型，其亚型间基础结构相似。在Sema蛋白结构中包含几个不同结构域，比如 plexin-semaphorin-integrin domain （PSI）、血小板反应蛋白等[10]。其中，Sema 3A有两种高亲和力受体蛋白家族： Plexins 与NRPs。各种研究表明在胚胎发育和肿瘤发生中，Plexins在Sema 3A-NRPs通路中发挥作用。Plexins通过与NRPs形成复合体的形式参与神经轴突发育过程。同时，Plexins还在多种肿瘤细胞上表达，这提示其可能参与肿瘤的发生。Maione等[11]研究发现，在肿瘤晚期Sema 3A的表达受到抑制，促使肿瘤血管新生增强和肿瘤的进展。相比之下，恢复Sema 3A在肿瘤细胞内的表达，会使其血管新生反应受到相对抑制。另外一项研究中，在不同系统利用不同的方法评估Sema 3A在肿瘤血管新生和肿瘤进展中的作用发现，NRP-1似乎是Sema 3A发挥抑制肿瘤生长、肿瘤血管新生及进展所不可或缺的[12]。鉴于NRP-1与其配体在肿瘤性疾病发生发展过程中起到的重要作用，针对NRP-1配体的治疗为抗治疗肿瘤提供了新的策略。Sema可拮抗VEGF进而抑制肿瘤血管新生、肿瘤生长，也成为治疗肿瘤的主要策略之一[13-16]。
2.2 NRP-1与血液系统肿瘤 NRP-1与其配体在实体肿瘤疾病发生、发展中所扮演的重要角色，可以推导出其在血液系统恶性疾病中也具有重要作用。血管新生无论在白血病、淋巴瘤等血液系统恶性疾病，还是在实体肿瘤的发生、发展过程中都起着起重要作用。1997年，Perez-Atayde等首次通过对儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）患者骨髓微环境的研究，发现其中血管密度增加，推测血管新生可作为血液系统肿瘤发生的风险预测指标之一[17-21]。国内外研究表明，在初诊急性淋巴细胞白血病（ALL）患者体内NPR-1水平明显增高，尤其在B系ALL中差异显著，同时还发现，在ALL的不同亚型中，NRP-1的表达水平也有所不同。C-ALL患者与B-ALL和T-ALL的患者相比，NRP-1的表达有显著差异。NRP-1表达水平与患者年龄、性别、血红蛋白水平、血小板数量、肝脾肿大等临床特点无明显联系，与原始细胞比例、治疗后能否达到完全缓解密切相关[22-26]。NRP-1高表达患者的5年生存率明显低于NRP-1低表达者。有学者提出NRP-1可作为疾病复发时微小残留病灶的检测标记[14-15]。
Agnieszka等[27]通过对慢性淋巴细胞白血病（CLL）病例的研究，分别从mRNA和蛋白质水平证实了NRP-1在CLL中的表达水平较正常对照组升高。同时，在CLL中NRP-1在Tregs、pDC等参与免疫耐受形成的细胞上同样高表达。这提示了NRP-1可能参与CLL免疫耐受机制的形成。而通过CLL病例体外研究发现，VEGF还可刺激诱导NRP-1的表达升高，进而推测NRP-1不仅参与了CLL的免疫耐受机制形成，还参与了肿瘤血管新生。NRP1一方面可通过作用于免疫细胞而影响免疫耐受的形成，另一方面还可作用于白血病细胞。因此，NRP-1有望成为CLL潜在治疗靶点。
3 NRP-1与免疫
3.1 NRP-1在免疫系统表达 NRP-1在免疫系统中扮演着重要的角色，涉及到免疫系统发育和免疫细胞的分化等诸多方面[22-23]。研究发现NRP-1在多种免疫细胞上表达，如CD4+CD25+T细胞、树突细胞（DC）等，主要发挥抑制性作用。在鼠类体内NRP-1可表达在静息或激活的Tregs上，但在人类机体内NRP-1在静息Tregs上的表达非常低，而其主要在被激活的Tregs上表达。在人体内，NRP-1可以提高细胞间的相互作用，特别是通过DC诱导静息T细胞的增殖[9]。而NRP-1在免疫细胞和肿瘤细胞都表现为高表达状态，揭示其可能是肿瘤免疫耐受的机制形成的重要一环。
3.2 免疫调节作用 在免疫调节方面，NRP-1常与免疫抑制相关。虽然国外许多研究表明，NRP-1的配体Sema家族可发挥免疫抑制或免疫刺激的双重作用，这一过程基本依靠Sema4、6、7配体发挥免疫调节，但这些并不是与NRP-1结合的配体。值得注意的是，Sema 3A可以和NRP-1、plexin-A4形成复合体，进而发挥免疫抑制效应[24-25]。实验发现，在plexin-A4敲除小鼠体内，抗原诱导CD4+T细胞活化增强，同时可诱导自身免疫性脑脊髓炎的发生[26]。Sema 3A极有可能同样参与了肿瘤免疫的调节。肿瘤细胞常通过产生这种可溶性介质来抑制T细胞增殖和细胞因子的产生。而在人类机体内，肿瘤细胞是否正是因为分泌了Sema 3A形成肿瘤免疫耐受则需进一步证实。
另外NRP-1还可能通过作用于Tregs而发挥免疫调节作用。NRP-1是大部分鼠类Treg上的标记之一。而且国外已有研究者利用敲除NRP-1的小鼠证明，NRP-1可通过增强Treg的活化而提升免疫系统的负调控。更值得注意的是，NRP-1+CD4+T细胞即使不表达Treg经典标志Foxp3，同样也可以发挥免疫抑制作用[27]。NRP-1与Tregs之间的相互关系及具体作用机制，有待进一步研究。
4 总结
NRP-1是一种多功能的非络氨酸激酶，作为Sema家族和VEFG家族的受体蛋白，与肿瘤发生、进展及机体免疫等诸多方面都有着密切联系。NRP-1在血管内皮细胞，多种肿瘤细胞及免疫细胞上表达。在多种肿瘤性疾病中，NRP-1的表达与肿瘤进展或预后都密切相关。因此，越来越多的抗肿瘤治疗方法都围绕NRP-1及其配体展开，如单克隆抗体、可溶性NRP-1类药物、小分子多肽类药物、Semaphorins类药物、RNA干扰技术等针对NRP-1及其配体的多种靶向治疗药物。但是，其中NRP-1在肿瘤性疾病中调节作用的分子机制仍不十分清楚。所以了解NRP-1及其配体的相互作用机制可能为抗肿瘤治疗提供新的思路，带来新的希望。
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（收稿日期：2014-07-10） （本文编辑：蔡元元）
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