蔡 鑫，梁 婷綜述，羅岳西審校

0 引 言

α-烯醇化酶(alpha-enolase, ENO1)是烯醇化酶家族的3種同功酶之一，是糖酵解過程中的重要限速酶，其催化2-磷酸甘油酸脫水成磷酸烯醇式丙酮酸，并產(chǎn)生ATP[1]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)ENO1在多種類型腫瘤中存在顯著的差異表達(dá)，并在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用。本文就ENO1在腫瘤中的作用及其機(jī)制作一綜述。

1 ENO1概述

ENO1屬于烯醇化酶家族，基因定位于1號(hào)染色體，其蛋白相對(duì)分子質(zhì)量為48 kDa，廣泛分布于多種組織中，主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，也存在于細(xì)胞膜和細(xì)胞核中，根據(jù)其細(xì)胞定位在多種生理及病理過程中發(fā)揮重要功能。作為一種糖酵解酶，可催化糖酵解途徑的最后一步中的2-磷酸甘油酸向磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)化，能夠通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞能量代謝影響腫瘤細(xì)胞增殖。定位于細(xì)胞膜表面的ENO1還可充當(dāng)纖溶酶原受體，促進(jìn)纖溶酶原激活為纖溶酶，從而促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解，可在腫瘤細(xì)胞的遷移中發(fā)揮重要作用。在細(xì)胞核中，ENO1可以翻譯成c-myc啟動(dòng)子結(jié)合蛋白1與c-myc結(jié)合，從而負(fù)調(diào)控c-myc表達(dá)并抑制腫瘤生長(zhǎng)[1-3]。這些均提示ENO1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

2 ENO1在腫瘤中的表達(dá)

近年來多個(gè)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ENO1在多種惡性腫瘤組織中表達(dá)均顯著上調(diào)，包括神經(jīng)膠質(zhì)瘤、鼻咽癌、乳腺癌、胰腺癌、子宮癌等[4-8]，提示ENO1與惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。此外，還有研究指出ENO1表達(dá)水平與臨床分期、病理類型、淋巴轉(zhuǎn)移、生存預(yù)后等密切相關(guān)。研究者通過對(duì)臨床樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在胰腺癌中，ENO1過表達(dá)與患者的臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，而與生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[6,9]。高表達(dá)ENO1的胰腺癌患者的中位生存期短至8個(gè)月，而低表達(dá)ENO1患者的中位生存期可達(dá)30個(gè)月[6]。在胃癌中，Qian等[10]研究發(fā)現(xiàn)，男性胃癌患者中ENO1表達(dá)水平明顯高于女性患者，但其表達(dá)水平與TNM分期和分化程度無顯著相關(guān)性，單變量Cox回歸分析顯示高表達(dá)ENO1患者較低表達(dá)患者增加了兩倍的死亡風(fēng)險(xiǎn)。此外，研究發(fā)現(xiàn)在肺癌、胰腺癌和前列腺癌患者血清中抗ENO1自身抗體水平明顯增高，且與臨床分期及預(yù)后密切相關(guān)，揭示ENO1可作為自身抗原，促進(jìn)機(jī)體的體液免疫反應(yīng)，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[11-13]。這些研究數(shù)據(jù)均表明，ENO1與多種類型惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，ENO1及相關(guān)抗體可作為腫瘤診斷及判斷預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。

3 ENO1與腫瘤進(jìn)展的作用機(jī)制

3.1 ENO1與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)EMT與上皮惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，并參與多種惡性上皮組織腫瘤浸潤及轉(zhuǎn)移過程。EMT是指上皮細(xì)胞在某些因素的作用下，細(xì)胞極性、細(xì)胞間的緊密連接逐漸喪失、細(xì)胞骨架重構(gòu)，從而使上皮細(xì)胞的變形、遷移和運(yùn)動(dòng)能力增加，變成有間質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和特性的細(xì)胞[14-15]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)ENO1在肺癌、胃癌、子宮內(nèi)膜癌等多種腫瘤中參與調(diào)控EMT過程[7,16-17]。Xu等[16]在研究高血糖對(duì)腫瘤的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，高糖誘導(dǎo)的ENO1上調(diào)可抑制E-cadherin的表達(dá)，同時(shí)提高snail、vimentin和N-cadherin的表達(dá)，而沉默ENO1則部分逆轉(zhuǎn)了高糖對(duì)腫瘤惡性表型的影響，同時(shí)TGF-β、p-Smad2和p-Smad3表達(dá)水平下降，提示高血糖可能通過TGF-β/Smad信號(hào)通路誘導(dǎo)ENO1表達(dá)，從而觸發(fā)Snail誘導(dǎo)的EMT。因此認(rèn)為圍手術(shù)期血糖控制是惡性腫瘤臨床管理的一個(gè)潛在策略。而在子宮內(nèi)膜癌中，ENO1沉默通過調(diào)節(jié)p85從而介導(dǎo)PI3K / AKT信號(hào)及其下游信號(hào)的失活，包括糖酵解，細(xì)胞周期和EMT進(jìn)程[7]。

但也有研究發(fā)現(xiàn)，ENO1可抑制腫瘤的EMT過程。周鑫等[18]通過穩(wěn)定上調(diào)非小細(xì)胞肺癌A549中的ENO1表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中上皮樣細(xì)胞標(biāo)志物E-cadherin表達(dá)量明顯上升，而間質(zhì)樣細(xì)胞標(biāo)志物N-cadherin和Vimentin的表達(dá)降低。此研究結(jié)果的不一致可能與腫瘤細(xì)胞系特異性有關(guān)。這些研究數(shù)據(jù)均表明，ENO1可以通過介導(dǎo)腫瘤的EMT過程從而影響腫瘤進(jìn)展。

3.2 ENO1與腫瘤細(xì)胞的增殖與凋亡腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞的無休止增殖和異常凋亡有關(guān)，是兩者平衡失調(diào)的結(jié)果。大量研究已在多種類型惡性腫瘤中發(fā)現(xiàn)ENO1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖并抑制其凋亡[6,19-20]。在乳腺癌中，沉默乳腺癌細(xì)胞中的ENO1水平顯著抑制了細(xì)胞增殖和集落形成能力，且將細(xì)胞阻滯在G2/M期，細(xì)胞周期相關(guān)蛋白Cdc25、Cdc2 和 cyclin B1表達(dá)水平也顯著降低。同時(shí)，沉默ENO1后細(xì)胞凋亡率顯著增加，凋亡相關(guān)蛋白Bax表達(dá)增加，而Bcl-2表達(dá)減少。此外，PI3K和Akt磷酸化水平也顯著降低，這表明ENO1可能通過介導(dǎo)PI3K/Akt途徑及其下游信號(hào)通路來影響腫瘤細(xì)胞活性[19-20]。但ENO1對(duì)腫瘤細(xì)胞的這種促進(jìn)增殖和抑制凋亡的作用并未在正常細(xì)胞中觀察到，這可能與腫瘤的Warburg效應(yīng)相關(guān)，大多數(shù)腫瘤細(xì)胞受到缺氧微環(huán)境的影響，可以重新編程與糖酵解酶水平增加相關(guān)的代謝過程以增強(qiáng)糖酵解途徑，但正常細(xì)胞中不會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象[9]。

與之相反，Ejesk?r等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中上調(diào)ENO1表達(dá)可以抑制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡，且ENO1基因?qū)δ[瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)有很強(qiáng)的劑量依賴性抑制作用。表明ENO1在不同類型腫瘤細(xì)胞中的作用并非一致，可能存在腫瘤特異性，也可能與ENO1的亞細(xì)胞定位有關(guān)。

3.3 ENO1與腫瘤細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移侵襲及轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最主要的特征之一，也是腫瘤引起患者死亡的主要原因。腫瘤轉(zhuǎn)移涉及多方面調(diào)控因素，如腫瘤細(xì)胞自身、機(jī)體免疫狀態(tài)、腫瘤與微環(huán)境間的相互作用等。然而,目前腫瘤轉(zhuǎn)移的具體調(diào)控機(jī)制尚未揭示清楚。近期研究顯示，ENO1可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移。通過shRNA 沉默胰腺癌細(xì)胞系CFPAC-1、PT45和T3M4中的ENO1表達(dá)，并進(jìn)行劃痕和Transwell實(shí)驗(yàn)研究它們的遷移和侵襲性，發(fā)現(xiàn)其遷移和侵襲能力較對(duì)照組明顯降低。進(jìn)一步建立動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)注射shENO1細(xì)胞的小鼠的肺部腫瘤面積顯著減少。這些數(shù)據(jù)證實(shí)，在體外觀察到的shENO1細(xì)胞遷移和侵襲能力的變化明顯損害了在體內(nèi)的擴(kuò)散和形成轉(zhuǎn)移的能力，表明ENO1可促進(jìn)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移[22]。此外，ENO1也誘導(dǎo)其他多種惡性腫瘤(如神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌和胰腺癌)細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移及侵襲[22-24]。進(jìn)一步機(jī)制研究，ENO1可在細(xì)胞表面作為纖溶酶原受體激活纖溶酶原系統(tǒng)，與整合素αv/β3和尿激酶型纖溶酶原激活劑受體協(xié)同作用促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲[22]。Sun等[23]發(fā)現(xiàn)敲低ENO1顯著降低了胃癌細(xì)胞中AKT磷酸化水平，而過表達(dá)ENO1則與之相反，進(jìn)一步利用PI3K的抑制劑Ly294002處理過表達(dá)ENO1的腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)ENO1過表達(dá)誘導(dǎo)的遷移能力明顯受損，表明ENO1可能通過調(diào)節(jié)AKT信號(hào)通路來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。而在結(jié)直腸癌中，ENO1可以通過調(diào)節(jié)AMPK / mTOR途徑來促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移[24]。

3.4 ENO1與腫瘤的血管生成腫瘤血管生成是腫瘤賴以生存、生長(zhǎng)的必要條件之一，如無新生血管形成，腫瘤直徑將不會(huì)超過2 mm，不備有轉(zhuǎn)移能力，腫瘤將保持休眠狀態(tài)或者退化消失[25-26]。因此，抑制腫瘤血管形成已成為當(dāng)前抗腫瘤治療新的靶點(diǎn)。在乳腺癌的研究中，向裸鼠中注射siRNA ENO1轉(zhuǎn)染的乳腺癌細(xì)胞建立乳腺癌異種移植模型，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中的血管形成顯著減少，且凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯增加，此外還檢測(cè)到腫瘤組織中的氧含量增加，表明缺氧的減少可能與 siRNA ENO1轉(zhuǎn)染后氧需求的減少有關(guān)，揭示ENO1表達(dá)的抑制增加了腫瘤細(xì)胞對(duì)缺氧的耐受性，從而導(dǎo)致血管形成減少[27]。而近期在腦膠質(zhì)瘤的研究中也證實(shí)了這一結(jié)論，沉默ENO1表達(dá)顯著抑制了腦膠質(zhì)瘤微血管內(nèi)皮細(xì)胞的葡萄糖攝取量、乳酸產(chǎn)量、細(xì)胞外酸化率及血管形成能力，說明ENO1介導(dǎo)的有氧糖酵解能夠顯著促進(jìn)腦膠質(zhì)瘤的血管生成[4]。上述研究均表明，ENO1可通過介導(dǎo)有氧糖酵解而降低腫瘤細(xì)胞對(duì)缺氧的耐受性從而促進(jìn)腫瘤的血管生成。

4 ENO1與腫瘤的放化療抗性

包括肝癌、乳腺癌、卵巢癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤都面臨著放化療抗性的問題，這嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和預(yù)后。大多數(shù)腫瘤細(xì)胞處于缺氧的微環(huán)境中，這是導(dǎo)致腫瘤放化療抗性的機(jī)制之一[28-29]。暴露于缺氧環(huán)境中的腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出糖酵解水平增加，這與糖酵解酶活性的增加有關(guān)，而ENO1作為糖酵解過程的一個(gè)關(guān)鍵酶可直接影響腫瘤微環(huán)境[6]。近年來，多個(gè)研究已顯示ENO1與腫瘤的放化療抗性密切相關(guān)。在鼻咽癌中，ENO1的表達(dá)水平在對(duì)多西他賽耐藥的癌組織和細(xì)胞中顯著上調(diào)，而抑制ENO1表達(dá)則恢復(fù)了細(xì)胞對(duì)多西他賽的敏感性[5]。Qian等[10]在研究胃癌的耐藥機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，ENO1在對(duì)順鉑耐藥的胃癌細(xì)胞中的表達(dá)呈顯著上調(diào)，同時(shí)細(xì)胞中有氧糖酵解增強(qiáng)。相反，ENO1下調(diào)則抑制了糖酵解，且恢復(fù)了腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。揭示ENO1可通過介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的糖酵解水平從而影響腫瘤對(duì)化療藥物的敏感性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論，建立小鼠子宮內(nèi)膜癌異種移植模型，成瘤后瘤內(nèi)注射順鉑予以化療，與對(duì)照組相比，shRNA-ENO1組可以觀察到更明顯的腫瘤生長(zhǎng)抑制[7]。

ENO1不僅可誘導(dǎo)腫瘤對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性，還有實(shí)驗(yàn)揭示ENO1能誘導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生對(duì)放射治療的抵抗性。Gao等[27]研究者建立乳腺癌的小鼠異種移植模型，并進(jìn)行放射治療，發(fā)現(xiàn)兩組小鼠的腫瘤體積和重量均明顯減小，但與對(duì)照組相比，siRNA ENO1轉(zhuǎn)染組的腫瘤體積和重量減少得更明顯，提示抑制ENO1表達(dá)可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)放射療法的敏感性。因此，靶向ENO1可提高惡性腫瘤對(duì)放化療的敏感性，同時(shí)ENO1也可作為預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)放化療敏感性的潛在生物標(biāo)志物，具有一定的臨床應(yīng)用潛力。

5 結(jié)語與展望

綜上所述，ENO1是一種多功能蛋白，在不同的組織和細(xì)胞中不同的生理和病理狀態(tài)下, 甚至是在不同的細(xì)胞亞定位均能夠通過不同作用途徑顯示出不同的功能。體內(nèi)和體外研究均證明，ENO1在多種惡性腫瘤中均有不同程度的表達(dá)上調(diào)，可通過不同的作用途徑，在腫瘤增殖、凋亡、血管生成、侵襲、轉(zhuǎn)移和放化療抗性中發(fā)揮重要作用，從而參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，為腫瘤的早期診斷、預(yù)后評(píng)估提供新的生物標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)。但ENO1影響腫瘤的確切機(jī)制尚未完全清楚，且作為腫瘤的相關(guān)生物標(biāo)志物的應(yīng)用價(jià)值也不十分明確。因此，該領(lǐng)域還需進(jìn)一步深入探索，從而闡明ENO1在腫瘤中的具體功能及其分子機(jī)制，最終使ENO1成為多種腫瘤的相關(guān)生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，以促進(jìn)臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展。