第十三卷 第二期 - 2010年三月十九日 PDF
Counter
Galectin-1是新的Neuropilin-1配體, 可活化 Neuropilin-1/ VEGFR-2 訊息傳遞而調控血管內皮細胞移行
國立成功大學醫學院口腔醫學研究所
 
字體放大
管新生(angiogenesis)是由存在的血管中生長出新血管的過程,此過程於許多生理及病理的變化中扮演重要的角色,也是腫瘤生長、侵犯、轉移的關鍵步驟。血管內皮細胞生長因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)是最重要的血管新生促進因子,可直接刺激血管內皮細胞增生、提高血管通透性、及抑制新生血管細胞的凋亡。血管內皮細胞生長因子主要透過結合細胞上專一性接收器如VEGFR-1 (Flt-1)或VEGFR-2 (KDR/Flk-1)而影響細胞活性。Neuropilin-1 (NRP1)是細胞膜上的醣蛋白質,目前已知可與第三型 semaphorins 和 VEGF交互作用而參與許多生理作用包括血管新生,NRP1 已知與VEGFR-1及VEGFR-2可直接結合而調控此二接受器相關的訊息傳遞。

Galectin-1 (Gal-1) 是一種同型二聚體(homodimeric)的凝集素(lectin),具有保守的醣類辨識區可專一性的識別與結合β-半乳糖殘基(β-galactosides)。由於Gal-1可專一性的與特定醣蛋白質結合因此參與多種生物功能如調控細胞增生、細胞貼附、細胞凋亡、腫瘤轉移、甚至免疫功能的調節。先前研究發現Gal-1免疫組織染色的深淺與多種腫瘤的惡性程度成正相關,如惡性神經膠質瘤、攝護腺癌、及口腔鱗狀上皮細胞癌。近期研究也發現Gal-1 高量表現在腫瘤間微血管內皮細胞中,然而Gal-1對血管內皮細胞的影響為何,以及Gal-1是如何達到此功能的作用機轉先前並不清楚,本研究論文首先觀察四十組口腔癌臨床檢體,發現在口腔癌腫瘤組織中的微血管內皮細胞Gal-1的表現明顯高於正常口腔黏膜的微血管內皮細胞(圖一)。

進一步探討分泌至細胞外的Gal-1是否影響血管內皮細胞的細胞活性,我們發現Gal-1可刺激血管內皮細胞生長加速以及明顯促進血管內皮細胞移行(圖二a)。為了釐清Gal-1如何調控血管內皮細胞的細胞活性,首先我們想知道細胞外的Gal-1如何作用於血管內皮細胞,透過細胞結合實驗分析及流式細胞儀證實Gal-1確實可專一性結合於血管內皮細胞上,結合親和性分析顯示有兩類結合位,以約10-7M及10-6M 的親和力結合到血管內皮細胞上,由於VEGFRs是血管內皮細胞上重要的接受器且都是屬於醣蛋白質,因此我們緊接地以表面薄膜共振 (surface plasmon resonance analysis) 分析是否Gal-1可與VEGFRs包括VEGFR-1、 VEGFR-2、VEGFR-3、或NRP1結合,圖二b結果顯示Gal-1只與NRP1有親和力,而結合動力學分析顯示Gal-1-NRP1的結合解離常數約0.5×10-7M,可能是高親和性結合部位(圖二b右圖)。血管內皮細胞如以基因靜默方式減少NRP1則明顯發現Gal-1促進的血管內皮細胞移行完全被抑制(圖二c左圖),這結果意味NRP1是血管內皮細胞上負責結合Gal-1的主要接受器。Gal-1-NRP1的結合可進一步磷酸化及活化VEGFR-2 而啟動NRP1/VEGFR2訊息傳遞途徑而最後影響血管內皮細胞的功能(圖二c, 右圖)。
圖一、 口腔癌腫瘤組織中的微血管內皮細胞Gal-1的表現明顯高於正常口腔黏膜的微血管內皮細胞。a與b, c與d 各為兩個口腔癌病人正常與腫瘤組織的組織切片,Gal-1的免疫組織染色顯示口腔癌腫瘤組織中的微血管內皮細胞明顯濃染(b與d,白色箭號所指處),而配對正常口腔黏膜的微血管內皮細胞Gal-1染色明顯較淡(a與c, 黑色箭號所指處)。 刻度標示: 25 μm.

圖二、(a) 左圖: Gal-1誘導血管內皮細胞增生。右圖: Gal-1促進血管內皮細胞移行且與VEGF合併有加乘效果。(b) 左圖: 表面薄膜共振分析(Surface plasmon resonance) Gal-1可與NRP1結合,而對VEGFR-1、 VEGFR-2及VEGFR-3則無親和力。右圖:表面薄膜共振分析不同濃度Gal-1結合至NRP1晶片,結合動力學分析顯示其解離常數約0.5×10-7M。(c) 左圖: 基因剔除NRP1完全抑制Gal-1-誘導的血管內皮細胞移行。右圖:Gal-1 結合NRP1可引起VEGFR-2的活化及 NRP1/ VEGFR-2 的訊息傳遞,基因剔除VEGFR-2亦可抑制Gal-1-誘導的血管內皮細胞移行.

綜合以上結果,我們發現細胞外的Gal-1可促進血管內皮細胞的生長、移行、與貼附,這些結果顯示Gal-1在腫瘤血管新生作用上扮演重要的角色。Gal-1 藉由結合在血管內皮細胞的接受器NRP1上啟動NRP1/VEGFR-2 的訊息傳遞而成為血管內皮細胞移行的促進因子,相關發現圖示於圖三。這發現同時意味著在神經元再生 (neuron regeneration)、血管新生作用及腫瘤轉移等作用上,Gal-1與NRP1的共同高量表現可形成一嶄新的交互作用訊息途徑,此發現也開啟相關課題研究的新標的。
圖三、總結圖示:Gal-1 結合至 NRP1 啟動NRP1/VEGFR2 訊息傳遞路徑導致血管內皮細胞移行而促進腫瘤血管新生。
< 上一篇
下一篇 >
Copyright National Cheng Kung University