在肿瘤的发生和转移过程中，癌细胞会启动抗氧化防御机制以防止不可逆的损伤，从而维持肿瘤生长。活性氧（ROS）清除蛋白的功能依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH），后者受特定代谢酶的调控，这些酶被描述为癌症侵袭性的潜在生物标志物。免疫组化（IHC）是辅助癌症病理诊断最易获得且广泛使用的技术之一。因此，这篇综述旨在探讨通过IHC评估的NADPH相关酶的蛋白表达及其与人类癌症进展因素（总生存期、肿瘤分期、转移和复发）的关联。研究表明，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）、苹果酸酶以及亚甲基四氢叶酸脱氢酶2（MTHFD2）是通过IHC研究与癌症侵袭性最相关的酶。免疫标记方法为这组酶产出了一致的结果，这可能成功应用于预测肿瘤预后。其他NADPH相关酶，如谷氨酸脱氢酶（GDH）、醛脱氢酶1（ALDH1）和二氢叶酸还原酶（DHFR），值得进行更广泛的研究，以阐明它们通过IHC作为癌症生物标志物的潜力。
2. G6PD与MTHFD家族
癌细胞中NADPH的产生得益于通过磷酸戊糖途径（PPP）的葡萄糖通量增加，这对于核苷酸和脂质生物合成以及氧化还原平衡至关重要。在PPP酶中，G6PD作为限速酶，通过将葡萄糖-6-磷酸（G6P）脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸内酯和NADPH，而PGD则生成核酮糖-5-磷酸和第二个NADPH。在不同人类癌症中均有G6PD高表达的报道，包括肝细胞癌和宫颈癌，其水平高于非肿瘤和良性组织。在乳腺癌中，G6PD表达与分子亚型、N分期、肿瘤分级、转移、新辅助化疗后治愈状态、无进展生存期和总生存期相关。在肾癌中，高G6PD表达提示肿瘤扩展、淋巴结转移、Fuhrman分级、TNM分期和不良的总生存期。G6PD免疫染色的预后潜力还扩展到口腔鳞状细胞癌、食管癌、胃癌和肺癌。在间叶源性肿瘤中，高G6PD蛋白在儿童横纹肌肉瘤中常见，但在复发性肿瘤中较少见，提示PPP主要参与原发肿瘤的发展而非复发。
线粒体一碳代谢是另一个主要的NADPH来源，其中MTHFD家族支持DNA合成和氧化还原控制。MTHFD1和MTHFD2催化5,10-亚甲基四氢叶酸（5,10-methylene-THF）转化为10-甲酰四氢叶酸（10-formyl-THF），而MTHFD1L则产生甲酸盐并生成NADPH。在肿瘤标本的蛋白水平方面，MTHFD1高表达与肝细胞癌的不良预后和复发时间相关，提示其促肿瘤作用。然而，实验模型表明，MTHFD1缺陷可能加剧化学介导的结肠肿瘤发生。此外，在胆囊癌和非肿瘤组织中均检测到MTHFD1，两组间无显著差异。这些观察结果反映了MTHFD1在癌症中的作用具有环境依赖性，其角色因肿瘤类型和代谢环境而异。
相比之下，MTHFD2已成为关键的致癌因子。它在胚胎组织中表达，在大多数分化的成人组织中不存在，但在肺癌、乳腺癌、食管癌、卵巢癌和肾癌中表现出强烈的过表达，强免疫染色与TNM分期、组织学分级、淋巴结转移、Fuhrman分级和不良总生存期相关。在膀胱癌中，MTHFD2蛋白表达也高于非肿瘤组织，但与疾病进展无关。体外研究揭示，MTHFD2调节氧化还原稳态并独立于其代谢功能诱导细胞增殖。
MTHFD1L支持嘌呤和胸苷酸合成，在不同类型癌症的细胞增殖、迁移和凋亡功能中起作用。在肝细胞癌和食管癌中，其蛋白过表达与恶性程度相关；而在结直肠肿瘤中，它是不良预后因素，与肿瘤分级、TNM分期、侵袭、死亡风险和转移相关。在黑色素瘤患者中血清MTHFD1L水平较高，但组织染色显示出有限的预后价值。
总而言之，G6PD和MTHFD家族成员是整合代谢重编程与肿瘤侵袭性的关键NADPH生成酶的例证。它们在合成代谢生长和氧化还原维持中的双重作用，凸显了其作为预后生物标志物和治疗靶点的精确肿瘤学前景。
3. 苹果酸酶（MEs）
苹果酸酶虽然是在哺乳动物代谢和分化中相关的结构相似蛋白，但在癌症进展中表现出不同的作用。它们催化苹果酸氧化脱羧为丙酮酸，同时将NAD(P)+还原为NADPH。ME1对于肝脏和脂肪细胞中脂肪酸生物合成过程中的NADPH产生至关重要，并有助于癌细胞的增殖、运动和乳酸产生。IHC结果表明，ME1高水平与乳腺癌、胃癌和口腔癌的不良预后相关。在乳腺癌中，它与肿瘤大小、淋巴结转移和复发相关。在口腔癌中，它也预测了大小和淋巴结受累。值得注意的是，ME1过表达可能源于p53突变，将细胞代谢转向有氧糖酵解。
ME2在线粒体中产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和NADPH，维持脂质合成和谷胱甘肽还原。由于癌细胞使用谷氨酰胺、谷氨酸和丙酮酸作为底物，高ME2水平会重编程代谢以利于生长。在黑色素瘤和红白血病中报道了ME2基因过表达，而免疫染色将其与唾液腺肿瘤和黑色素瘤的恶性程度联系起来。在乳腺癌中，高ME2蛋白与淋巴结转移、病理分期和血管栓子相关。乳腺癌和黑色素瘤的实验模型支持ME2在转移、锚定非依赖性细胞生长、增殖和ROS中和中的作用。
ME3在肌肉和大脑中表达，支持线粒体脂肪酸生物合成，但其在癌症中的作用尚不清楚。一项关于胃癌的有力研究发现，低ME3表达与不良预后因素相关，包括淋巴结转移、TNM分期和生存期。ME3敲低通过降低α-酮戊二酸（α-KG）和NADPH/NADP+比率，并增加苹果酸和三磷酸腺苷（ATP）来增强恶性表型。缺氧进一步降低了α-KG和NADPH/NADP+，同时提高了ROS，表明ME3下调通过氧化还原失衡和缺氧依赖机制驱动胃癌进展。
总之，MEs通过其亚型特异性对代谢重编程的贡献，在肿瘤进展中发挥着多方面的作用，ME1和ME2成为一致的预后因素，而ME3需要进一步研究。
4. 谷氨酸脱氢酶（GDHs）
GDH酶参与分解代谢和合成代谢反应，催化谷氨酸可逆转化为α-KG和氨，同时将NAD(P)+还原为NADPH。在人类中，GDH1和GDH2由GLUD1和GLUD2编码。在非肿瘤组织中报告了IHC阳性表达，包括肝脏、胰腺、肾皮质和睾丸。少数研究描述了低GDH蛋白表达与癌症侵袭性相关，包括较大的胰腺肿瘤和转移性肿瘤的不良生存期。与肾非肿瘤组织相比，在一小部分肾细胞癌（RCC）中也观察到蛋白水平降低。通过in silico分析，GDHmRNA降低与肿瘤复发、晚期、Fuhrman分级和酪氨酸激酶抑制剂（TKI）敏感性降低相关。值得注意的是，其过表达通过抑制肾癌中的mTOR通路抑制细胞增殖和迁移。
相反，在结直肠癌中，高GDH蛋白与肿瘤大小、晚期分期和转移相关，提示其作为独立的预后因素。在口腔病变中，GDH1/2在上皮内瘤变和侵袭性肿瘤中比在非肿瘤样本中显示出更强的标记。在胶质母细胞瘤中，较高的免疫染色与预后相关，并且葡萄糖剥夺诱导GDH1磷酸化（pS384）和核因子κB（NF-κB）激活，增强葡萄糖摄取和生存，而GDH1耗竭仅在低葡萄糖下损害活力。在葡萄糖可用性下，癌细胞下调GDH以利于核苷酸和抗氧化剂合成，这部分解释了在特定肿瘤类型中观察到的低表达。简而言之，GDH在癌症中表现出环境依赖性的作用，其表达降低或升高都会影响预后和肿瘤行为，突显了其受代谢和营养状态的调控。
5. ALDH1Ls
ALDH1L家族的两个成员在癌症研究中具有相关性。ALDH1L1是一种细胞质叶酸代谢酶，可去除过量的一碳单位，限制其流向细胞增殖所需的生物合成反应。作为一种肿瘤抑制因子，ALDH1L1抑制增殖和运动并诱导凋亡。在肝细胞癌中，低ALDH1L1蛋白表达与肿瘤分化、HBsAg状态、血清AFP和不良总生存期相关，肿瘤中的mRNA水平低于非肿瘤组织。在口腔癌中，蛋白水平降低与复发和生存期相关，而蛋白和mRNA表达提示T3/T4期、高级别和高Ki-67。虽然ALDH1L1催化NADPH生成反应，但其下调并不启动癌变，而是通过PI3K–Akt–Rb信号通路而非氧化还原调节赋予肿瘤生长代谢优势。与线粒体同源物ALDH1L2相比，其对抗氧化防御的贡献似乎有限。
ALDH1L2也催化10-甲酰-THF水解酶反应，并有助于NADPH生成、线粒体蛋白质生物合成和CoA依赖性途径。在结直肠癌中，低ALDH1L2蛋白表达与不良的无病生存期相关，并与肿瘤消退评分呈负相关。在新辅助放化疗无反应的患者中发现mRNA水平降低，而蛋白表达提示放疗抵抗。由于ALDH1L2通过硫氧还蛋白（TXN）（一种保护细胞免受氧化应激的氧化还原蛋白）调节NF-κB信号通路，用PX-12抑制TXN可能克服ALDH1L2驱动的放疗抵抗。
总之，ALDH1L1和ALDH1L2下调一致地提示肿瘤侵袭性和治疗抵抗，强调了它们作为预后生物标志物和潜在治疗靶点的相关性。然而，它们的作用似乎是肿瘤特异性的，其在肿瘤进展中的确切机制仍有待阐明。
6. 二氢叶酸还原酶（DHFR）
DHFR在真核和原核细胞的DNA合成中起关键作用。它将叶酸还原为二氢叶酸，并将二氢叶酸转化为四氢叶酸（THF），后者参与嘌呤、蛋氨酸、胸苷酸和氨基酸的产生。在此过程中，NADPH作为电子供体催化DHFR还原反应。鉴于其在细胞增殖中的作用，DHFR已被视为癌症、细菌感染和寄生虫病的治疗靶点。
尽管DHFR表达在不同癌症类型中存在差异，但其基因过表达与脑肿瘤和白血病的不良预后有关。在骨肉瘤中，阳性免疫染色与接受甲氨蝶呤（MTX）化疗患者的复发和不良结局相关。软骨肉瘤中蛋白染色增加与肿瘤严重程度、进展和不良预后相关，提示DHFR作为恶性肿瘤生物标志物。在卵巢癌中，对160个样本的蛋白质印迹分析显示恶性肿瘤中DHFR减少，免疫反应性与转移、治疗抵抗和预后意义相关。相反，DHFR蛋白谱在胰腺癌和肺癌中显示出有限的预后价值，尽管其在肿瘤复发中上调。另一份关于肺癌的报告描述了鳞状细胞癌中DHFR表达极少，但在腺癌中表达强烈。此外，该研究提示胸苷酸合成酶（TS）和DHFR高表达可能与减少的无病生存期存在潜在关联，但其意义仍有争议。
尽管证据不足以提倡使用DHFR作为预后生物标志物，但它似乎有望用于评估治疗反应，特别是对MTX及其衍生物的反应。虽然DHFR表达降低可能提示对培美曲塞为基础的化疗（特别是肺癌）有良好反应，但这种关联并未通过组织和mRNA研究得到一致证实。有趣的是，低血浆DHFR mRNA表达成为选择对培美曲塞为基础治疗有反应患者的潜在策略。体外DHFR高水平减弱了MTX治疗后的肿瘤细胞死亡并减轻了T细胞介导的抗肿瘤活性，而其抑制在T细胞共培养下降低了细胞活力。总体而言，DHFR表达表现出肿瘤类型变异性，其在治疗反应中的临床意义强于预后，强化了其作为抗叶酸策略靶点的潜力。
7. 结论、局限性与前景
IHC是评估癌症生物标志物的一种广泛可及的方法，可以提供有关肿瘤行为的相关信息。尽管取得了进展，但关于NADPH相关酶的免疫组化研究在很大程度上仍未得到探索。在NADPH相关酶中，G6PD在癌症侵袭性方面值得注意，尤其是在肝细胞癌、乳腺癌和肾癌中。G6PD蛋白过表达，以及MEs和MTHFD2，与肿瘤进展相关，并代表了跨越各种肿瘤类型的潜在治疗靶点。本综述未详细讨论NNT和IDH1/2，原因是缺乏关于NNT蛋白在癌症中表达的数据，以及IDH1/2已有大量发表的研究，需要对这些生物标志物进行更具体和全面的综述。
NADPH相关酶与肿瘤进展之间的关联因癌症类型而异，反映了代谢重编程和肿瘤微环境的差异。这种变异性既是其临床用作生物标志物的挑战，也是机遇，因为它们的预后或预测价值取决于肿瘤类型或亚型。我们强调需要专注于特定肿瘤实体标准化检测方法的研究，并整合来自不同地点的验证队列。进一步的调查，特别是针对G6PD和MTHFD2，对于确认其在癌症预后和治疗中的潜在应用至关重要。此外，研究一些NADPH相关酶作为治疗反应的潜在免疫组化生物标志物将是有价值的。
