膠原三螺旋重復(fù)蛋白1與轉(zhuǎn)化生長因子-β在惡性黑色素瘤增殖及侵襲中的作用研究進(jìn)展

周怡璇 綜述，李 娟，李 靈△ 審校

(1.瀘州醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院· 四川省人民醫(yī)院皮膚病性病研究所，四川 成都 610031)

膠原三螺旋重復(fù)蛋白1與轉(zhuǎn)化生長因子-β在惡性黑色素瘤增殖及侵襲中的作用研究進(jìn)展

周怡璇1綜述，李 娟2，李 靈2△審校

(1.瀘州醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院· 四川省人民醫(yī)院皮膚病性病研究所，四川 成都 610031)

近年來，膠原三螺旋重復(fù)蛋白1(Cthrc1)被證明有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲的作用，可抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β1)誘導(dǎo)的Ⅰ型膠原的表達(dá)，而兩者在惡性黑色素瘤(malignant melanoma，MM)中的單獨(dú)或相互作用尚未明確。本文就Cthrc1在MM增殖及侵襲中的作用，及其與TGF-β的相互作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為MM發(fā)病機(jī)制及治療提供一定思路。

膠原三螺旋重復(fù)蛋白1；轉(zhuǎn)化生長因子-β；惡性黑色素瘤

惡性黑色素瘤(malignant melanoma，MM)是一種高度惡性腫瘤，多發(fā)生于皮膚，主要源于表皮黑素細(xì)胞，占皮膚惡性腫瘤的第三位(6.8%～20%)。黑色素瘤只有在最早階段可通過手術(shù)治愈，在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者中，患者1年、2年總體生存率分別為32%、18%[1]。

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，對MM發(fā)病機(jī)制的研究逐步深入，膠原三螺旋重復(fù)蛋白1(collagen triple helix repeat containing protein 1，Cthrc1)作為一種新型基因，其在腫瘤發(fā)展中的作用機(jī)制越來越受關(guān)注，而轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)擁有復(fù)雜的信號通路途徑，可作用于腫瘤細(xì)胞及其微環(huán)境[2]。本文就Cthrc1在MM增殖及侵襲中的作用，及其與TGF-β的相互作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Cthrc1的表達(dá)及其在MM中的作用

Cthrc1通常表達(dá)于上皮-間葉細(xì)胞的交界處，包括表皮和真皮、角膜上皮基底等[3]。研究顯示，Cthrc1在不同類型細(xì)胞中有不同的表達(dá)，或者說Cthrc1通過自己的信號通路發(fā)揮其特異性的調(diào)控作用。在骨組織的研究中，Cthrc1刺激成骨細(xì)胞增殖和分化，增加骨形成率[4]。Stohn等研究顯示，Cthrc1具有產(chǎn)生垂體前葉、下丘腦-神經(jīng)垂體和骨的特異性循環(huán)激素功能，其激素功能包括調(diào)節(jié)脂質(zhì)存儲和細(xì)胞糖原水平，影響細(xì)胞代謝和生理[5]。

此外，有研究顯示，Cthrc1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后有關(guān)。Tang等對多種腫瘤的研究表明，Cthrc1在胃腸道、肺部、乳腺、甲狀腺、卵巢、宮頸、肝臟和胰腺等腫瘤中表達(dá)異常[6]。在隨后的研究中，證明Cthrc1能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和粘附，改變腫瘤微環(huán)境，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[7～10]。在我們前期研究中，證實(shí)了Cthrc1可作為隆突性皮膚纖維肉瘤與皮膚纖維瘤的鑒別指標(biāo)[11]。

然而，Cthrc1在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中的具體機(jī)制還不清楚，可能與TGF-β/Smad、Wnt/ PCP等途徑有關(guān)[10]。在口腔鱗狀細(xì)胞癌的研究中，N-糖基化聯(lián)合典型Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可誘導(dǎo)Cthrc1，促進(jìn)細(xì)胞遷移和腫瘤發(fā)展[12]。最新研究顯示，Cthrc1可通過ERK途徑上調(diào)MMP9，從而增強(qiáng)結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲能力[13]。近年研究表明，Cthrc1高表達(dá)的大腸癌[10]、胃癌[14]患者的總生存率較低，經(jīng)多變量分析，Cthrc1高表達(dá)可作為一個獨(dú)立的負(fù)性預(yù)后因子。

Tang等的研究表明，Cthrc1基因在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中高度表達(dá)，但在正常的色素痣中幾乎檢測不到；Cthrc1蛋白存在于原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性黑素瘤細(xì)胞中，而在良性痣或無創(chuàng)性黑色素瘤細(xì)胞中無顯著表達(dá)。經(jīng)非特異性 siRNA 轉(zhuǎn)染Cthrc1，黑色素瘤細(xì)胞的遷移減弱[6]?？梢?，Cthrc1參與惡性黑色素瘤的發(fā)生和發(fā)展。

然而，Cthrc1促進(jìn)惡性黑色素瘤的發(fā)生、遷移和侵襲的確切機(jī)制還不清楚，可能有以下幾方面的因素：①Cthrc1可被TGF-β和骨形態(tài)發(fā)生蛋白-4(BMP4)誘導(dǎo)[15]，TGF-β、BMP4的表達(dá)都與腫瘤細(xì)胞的遷移有關(guān)[16，17]。另外，經(jīng)對Cthrc1啟動因子的序列分析顯示，具有一個Smad結(jié)合點(diǎn)，通過該結(jié)合點(diǎn)，Cthrc1將會響應(yīng)TGF-β、BMP4的調(diào)節(jié)作用[7]。因此，在黑色素瘤細(xì)胞中，激活 TGF-β/BMP4途徑，Cthrc1可促進(jìn)腫瘤發(fā)展。②腫瘤微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞生長、生存、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)(如膠原蛋白、粘著蛋白等)和不同細(xì)胞類型(如成纖維細(xì)胞等)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是MM侵襲和轉(zhuǎn)移的第一防線。研究表明，Cthrc1可抑制Ⅰ型膠原蛋白沉積[15]。LeClair等的研究表明，Cthrc1可作為TGF-β的抑制劑，抑制Ⅰ型膠原沉積，增加腫瘤細(xì)胞的遷移功能[18]。因此，Cthrc1的表達(dá)可以減少細(xì)胞外基質(zhì)的成分，為腫瘤的生存、侵襲和轉(zhuǎn)移提供微環(huán)境。③此外，近年有研究顯示，Cthrc1蛋白質(zhì)的表達(dá)增加將導(dǎo)致黑色素瘤細(xì)胞形態(tài)學(xué)和肌動蛋白的改變，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞粘附、增殖，減少其凋亡[19]，進(jìn)而提高腫瘤細(xì)胞生存能力，為其生存、侵襲和轉(zhuǎn)移提供適宜的細(xì)胞外環(huán)境[6]。④Wnt/PCP 信號通路：Wnt/PCP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在惡性癌癥中的異常激活，導(dǎo)致腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[20]。Cthrc1作為一種多功能蛋白，通過激活Wnt/PCP信號通路，促進(jìn)細(xì)胞遷移和減少膠原蛋白基質(zhì)沉積[21]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是上皮細(xì)胞來源的惡性腫瘤細(xì)胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學(xué)過程，近年研究顯示，Cthrc1通過激活Wnt / PCP信號通路，促使EMT，誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生、發(fā)展[22]。

2 TGF-β及其與Cthrc1在MM中的相互作用

TGF-β是一種具有多功能調(diào)節(jié)的多肽家族，這一家族除TGF-β外，還有骨形成蛋白(BMP)等，對多種細(xì)胞的生長、分化具有調(diào)控作用。在哺乳動物中有TGF-β1、TGF-β2及TGF-β3三種異構(gòu)體，其中，TGF-β1比例最高，活性最強(qiáng)，是一種具有多種功能的細(xì)胞因子[23]。在腫瘤演進(jìn)過程中，TGF-β的作用復(fù)雜：在腫瘤發(fā)生的早期階段，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期停滯和凋亡機(jī)制，抑制腫瘤的發(fā)生；隨著腫瘤的發(fā)展，由于TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路失活或細(xì)胞周期不良調(diào)節(jié)，腫瘤細(xì)胞抵抗TGF-β的生長抑制作用，這時TGF-β的作用則變?yōu)榱舜龠M(jìn)腫瘤細(xì)胞的發(fā)展[2]。

胞質(zhì)蛋白Smads作為TGF-β受體下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，建立起細(xì)胞膜與細(xì)胞核之間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，是一條經(jīng)典的TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。TGF-β/Smads途徑可通過調(diào)控原癌基因等相關(guān)性基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)控腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移。除此之外，還有一些不依賴Smad的TGF-β非經(jīng)典途徑，例如MAPK信號、Ras/Erk信號通路、JNK途徑等，為TGF-β超家族發(fā)揮多種不同的細(xì)胞及生理功能提供了條件。例如，在黑色素瘤細(xì)胞中，MEK/ERK途徑作為JNK途徑的上游激活劑，參與SMAD2/3鏈接器磷酸化，干擾TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞的生長[24，25]。

Cthrc1可被TGF-β和BMP4誘導(dǎo)[15]，并能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移。Gu等研究顯示，啟動子脫甲基化也可引起Cthrc1在胃癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。在離體胃癌細(xì)胞的研究中，對于TGF-β1的刺激，Cthrc1的mRNA和蛋白水平逐漸增加，同時TGF-β介導(dǎo)的Smad信號的激活也增加[14]。TGF-β/Smad途徑是TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的經(jīng)典途徑，在黑色素瘤中，對Cthrc1啟動子區(qū)域進(jìn)行序列分析顯示，其上有個Smad的結(jié)合位點(diǎn)，能響應(yīng)TGF-β的蛋白調(diào)控[6]。此后實(shí)驗(yàn)證明，Cthrc1通過抑制Smad2/3磷酸化而減少細(xì)胞外膠原沉積[18]。因此，可推測TGF-β、BMP4等途徑可誘導(dǎo)Cthrc1在腫瘤中的表達(dá)，而后Cthrc1通過抑制Smad2/3磷酸化，經(jīng)TGF-β途徑減少細(xì)胞外基質(zhì)中膠原蛋白的沉積，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。

我們的前期研究，在國內(nèi)外首次闡明瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞中，TGF-β1誘導(dǎo)Cthrc1表達(dá)增加，Cthrc1可抑制TGF-β1誘導(dǎo)的Ⅰ型膠原的表達(dá)，提示Cthrc1 作為一種強(qiáng)效的抑制膠原基質(zhì)沉積的調(diào)節(jié)劑[26]。

綜上所述，Cthrc1是一種新型基因，其在腫瘤發(fā)生與發(fā)展中的研究是目前的熱點(diǎn)，與TGF-β存在一定聯(lián)系。在MM中，Cthrc1、TGF-β可單獨(dú)或相互作用，促進(jìn)MM的增殖、侵襲和遷移，但具體作用機(jī)制還不清楚。在前期瘢痕疙瘩研究的基礎(chǔ)上，我們將進(jìn)一步研究兩者在MM中的關(guān)系，為皮膚MM發(fā)病機(jī)制及治療提供一定思路。

[1] Balch CM，Gershenwald JE，Soong S，et al.Final Version of 2009 AJCC Melanoma Staging and Classification[J].J Clin Oncol，2009，27(36)：6199-6206.

[2] Perrot CY，Javelaud D，Mauviel A.Insights into the Transforming Growth Factor-β Signaling Pathway in Cutaneous Melanoma[J].Ann Dermatol，2013，25(2)：135-144.

[3] Durmus T，LeClair RJ，Park KS，et al.Expression analysis of the novel gene collagen triple helix repeat containing-1(Cthrc1)[J].Gene Expr Patterns，2006，6(8)：935-940.

[4] Kimura H，Kwan KM，Zhang Z，et al.Cthrc1 Is a Positive Regulator of Osteoblastic Bone Formation[J].PLoS ONE，2008，3(9)：e3174.

[5] Stohn JP，Perreault NG，Wang Q，et al.Cthrc1，a Novel Circulating Hormone Regulating Metabolism[J].PLoS ONE，2012，7(10)：e47142.

[6] Tang L，Dai DL，Su M，et al.Aberrant Expression of Collagen Triple Helix Repeat Containing 1 in Human Solid Cancers[J].Clin Cancer Res，2006，12(12)：3716-3722.

[7] Chen YL，Wang TH，Hsu HC，et al.Overexpression of CTHRC1 in Hepatocellular Carcinoma Promotes Tumor Invasion and Predicts Poor Prognosis[J].PLoS ONE，2013，8(7)：e70324.

[8] Park EH，Kim S，Jo JY，et al.Collagen triple helix repeat containing-1 promotes pancreatic cancer progression by regulating migration and adhesion of tumor cells[J].Carcinogenesis，2013，34(3)：694-702.

[9] Wang P，Wang YC，Chen XY，et al.CTHRC1 is upregulated by promoter demethylation and transforming growth factor-b1 and may be associated with metastasis in human gastric cancer[J].Japanese Cancer Association，2012，103(7)：1327-1333.

[10]Tan F，Liu F，Liu H，et al.CTHRC1 is associated with peritoneal carcinomatosis in colorectal cancer：a new predictor for prognosis[J].Med Oncol，2013，30：473.

[11]Wang L，Xiang YN，Zhang YH，et al.Collagen triple helix repeat containing-1 in the differential diagnosis of dermatofibrosarcoma protuberans and dermatofibroma[J].Brit J Dermatol，2011，164(1)：135-140.

[12]Liu GL，Sengupta PK，Jamal B，et al.N-Glycosylation Induces the CTHRC1 Protein and Drives Oral Cancer Cell Migration[J].J Biol Chem，2013，288：20217-20227.

[13]Kim HC，Kim YS，Kim K，et al.Collagen Triple Helix Repeat Containing 1(CTHRC1)acts via ERK-dependent induction of MMP9 to promote invasion of colorectal cancer cells[J].Oncotarget，2014，5(2)：519-529.

[14]Gu L，Liu L，Zhong L，et al.Cthrc1 overexpression is an independent prognostic marker in gastric cancer[J].Hum Pathol，2014，45：1031-1038.

[15]Pyagay P，Heroult M，Wang Q，et al.Collagen triple helix repeat containing1，a novel secreted protein in injuredand diseasedarteries，inhibits collagen expression and promotes cell migration[J].Circ Res，2005，96：261-268.

[16]Janji B，Melchior C，Gouon V，et al.Autocrine TGF-β-regulated expression of adhesion receptors and integrin-linked kinase in HT-144 melanoma cells correlates with their metastatic phenotype[J].Int J Cancer，1999，83：255-262.

[17]Rothhammer T，Poser I，Soncin F，et al.Bone morphogenic proteins are overexpressed in malignant melanoma and promote cell invasion and migration[J].Cancer Res，2005，65：448-456.

[18]LeClair RJ，Durmus T，Wang Q，et al.Cthrc1 is a novel inhibitor of transforming growth factor-beta signaling and neointimal lesion formation[J].Circ Res，2007，30：826-833.

[19]Wency I，Olivier WL，Tang L，et al.Collagen Triple Helix Repeat Containing 1 Promotes Melanoma Cell Adhesion and Survival[J].J Cutan Med Surg，2011，15(2)：103-110.

[20]Katoh M.WNT/PCP signaling pathway and human cancer[J].Oncol Rep，2005，14(6)：1583-1588.

[21]Yamamoto S，Nishimura O，Misaki K，et al.Cthrc1 Selectively Activates the Planar Cell Polarity Pathway of Wnt Signaling by Stabilizing the Wnt-Receptor Complex[J].Dev Cell，2008，15：23-36.

[22]孫蘭，王翠彥，李艷秋，等.膠原三螺旋重復(fù)蛋白1、β聯(lián)蛋白和Wnt5a在黑素瘤不同階段的表達(dá)及相關(guān)性研究[J].中華皮膚科雜志，2013，46(7)：501-504.

[23]Xu YF，Boris P.TGF-β signaling alterations and susceptibility to colorectal cancer[J].Hum Mol Genet，2007，16(SPEC)：R14-R20.

[24]Lopez-Bergami P，Huang C，Goydos JS，et al.Rewired ERK-JNK signaling pathways in melanoma[J].Cancer Cell，2007，11(5)：447-460.

[25]Alexaki VI，Javelaud D，Mauviel A.JNK supports survival in melanoma cells by controlling cell cycle arrest and apoptosis[J].Pigm Cell Melanoma R，2008，21：429-438.

[26]Li J，Cao J，Li M，et al.Collagen triple helix repeat containing-1 inhibits transforming growth factor-b1-induced collagen type I expression in keloid[J].Brit J Dermatol，2011，164：1030-1036.

The research progress of Cthrc1 and TGF-β promoting cell proliferation and invasion in malignant melanoma

ZHOU Yi-xuan，LI Juan，LI Ling

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號：30305030531)；四川省衛(wèi)生廳科研基金資助項(xiàng)目(編號：30305030343，30504010129)

R739.5

B

1672-6170(2015)01-0168-03

2014-10-27；

2014-11-18)

△通訊作者，碩士生導(dǎo)師