β-連環(huán)蛋白在軟組織腫瘤中的研究進(jìn)展

王 元 綜述 孫軼華 審校

來(lái)源于間葉組織的軟組織肉瘤類(lèi)別多樣，大致包括脂肪型、成纖維細(xì)胞/纖維母細(xì)胞型肉瘤、平滑肌肉瘤、血管周?chē)饬龅萚1]。肉瘤的首要治療方法為手術(shù)治療，但麥克朗姆癌癥中心最新數(shù)據(jù)顯示，淺表軟組織肉瘤面積較大者經(jīng)多次手術(shù)后風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)更大且局部復(fù)發(fā)率更高[2]。β-連環(huán)蛋白(β-catenin)作為一種核膜共表達(dá)的蛋白分子[3]，其在Wnt通路中扮演著信號(hào)樞紐的角色，是腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)β-catenin在多種軟組織肉瘤中均存在異常表達(dá)[4-5]，提示可能與軟組織肉瘤的病理進(jìn)展有關(guān)。本文擬對(duì)β-catenin的組成結(jié)構(gòu)及其在軟組織肉瘤中的作用機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 β-catenin的基本結(jié)構(gòu)及功能

β-catenin為一種胞內(nèi)糖蛋白，其編碼基因CTNNB1定位于染色體3p21.3～p22，全長(zhǎng)22.3 kb[6]。第3外顯子編碼區(qū)域含絲氨酸和蘇氨酸磷酸化的位點(diǎn)。共由781個(gè)氨基酸構(gòu)成：氨基端130個(gè)氨基酸具有磷酸化功能；中間區(qū)域氨基酸抑制蛋白降解；羧基端約100個(gè)氨基酸能夠激活相關(guān)靶基因。 在滑膜肉瘤中較早發(fā)現(xiàn)了CTNNB1基因的突變[7-8]。但胚胎型、肺泡型、硬化型橫紋肌肉瘤CTNNB1第3外顯子未發(fā)生突變，均表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)β-catenin染色，胞質(zhì)膜強(qiáng)化，無(wú)核移位。Bouron-Dal等[9]發(fā)現(xiàn)所有RMS均表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)β-catenin染色，胞質(zhì)膜強(qiáng)化，無(wú)核移位。β-catenin具有雙重功能：(1)與E-cadherin形成復(fù)合體，發(fā)揮同質(zhì)性黏附功能，抑制腫瘤浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移，該復(fù)合體的缺失促使上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化(EMT)[10]；(2)作為WNT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游元件，游離型β-catenin發(fā)生了從細(xì)胞膜到細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的早期轉(zhuǎn)運(yùn)，參與細(xì)胞增殖[11]。

2 β-catenin與軟組織腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

2.1 β-catenin在軟組織腫瘤中的表達(dá)

Annavarapu等[12]發(fā)現(xiàn)在44例RMS IHC切片中，有41例質(zhì)膜均存在β-catenin蛋白表達(dá)，僅2例為細(xì)胞核β-catenin蛋白表達(dá)。免疫熒光檢測(cè)加入Wnt3a后，β-catenin在核中逐漸聚集，表達(dá)量增多，由此推測(cè)Wnt/β-catenin信號(hào)通路可能與靶向治療RMS有關(guān)。相似的是，在好發(fā)于四肢及軀干深層軟組織中的低級(jí)別纖維黏液樣肉瘤中，β-catenin也呈核陰性表達(dá)[13]。與纖維肉瘤及平滑肌肉瘤典型核內(nèi)β-catenin表達(dá)缺失相反，具有神經(jīng)和肌源性分化潛能的雙表型鼻竇腔肉瘤有大量β-catenin在核內(nèi)集聚，故可作為鑒別診斷的標(biāo)志物鑒別此類(lèi)肉瘤[14]。β-catenin蛋白表達(dá)亦與腫瘤形態(tài)學(xué)有關(guān)，在雙向型滑膜肉瘤(BSS)中E-cadherin與骨架蛋白β-catenin表達(dá)明顯高于單向型滑膜肉瘤(USS)且在上皮細(xì)胞中的表達(dá)高于梭形細(xì)胞[15]。新近研究發(fā)現(xiàn)平滑肌肉瘤、滑膜肉瘤等存在E-cadherin、β-catenin的高表達(dá)狀態(tài)，這可能與間質(zhì)上皮化(MET)過(guò)程有關(guān)[16]。

2.2 β-catenin參與軟組織腫瘤的增殖轉(zhuǎn)移

2.2.1 脂肪肉瘤 Zhang等[17]發(fā)現(xiàn)miR-155與脂肪肉瘤分化狀態(tài)相關(guān)，敲除miR-155后可阻滯細(xì)胞周期G1-S期、抑制體外腫瘤細(xì)胞及小鼠異種移植腫瘤生長(zhǎng)。miR-155調(diào)控的酪蛋白激酶1增強(qiáng)β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和CyclinD1的表達(dá)，促進(jìn)肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，這可能有助于發(fā)現(xiàn)及治療脂肪肉瘤。使用PCR-SSCP和直接測(cè)序分析脂肪肉瘤β-catenin外顯子3區(qū)的突變情況。包括12例去分化脂肪肉瘤(DDL)和18例分化良好的脂肪肉瘤(10例脂肪瘤樣和8例硬化型)。DDL顯示2例突變和5例β-catenin積聚。在分化良好的脂肪肉瘤中，突變并沒(méi)有出現(xiàn)，提示β-catenin的突變主要出現(xiàn)在DDL，而β-catenin的積累則出現(xiàn)在硬化型脂肪肉瘤[18]。IHC檢測(cè)71例接受手術(shù)治療的肢端或腹膜后脂肪肉瘤患者，15例呈β-catenin弱陽(yáng)性表達(dá)，但未檢測(cè)到E-cadherin且具有低拓?fù)洚悩?gòu)酶II-α的表達(dá)，證明在一定程度上患者是以抗蒽環(huán)類(lèi)藥物為基礎(chǔ)化療。β-catenin(無(wú)論是胞質(zhì)或核表達(dá))均不與局部復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移或死亡相關(guān)聯(lián)[19]。

2.2.2 高級(jí)別多形性未分化肉瘤(Undifferentiated high-grade pleomorphic sarcoma，UPS) UPS是成人軟組織肉瘤較為常見(jiàn)的一類(lèi)，由不同組織發(fā)生的多形性高度惡性的細(xì)胞性肉瘤，包括席紋狀-多形性、黏液樣、炎癥型和巨細(xì)胞型[20]。間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)被認(rèn)為是大多數(shù)肉瘤細(xì)胞的起源細(xì)胞。同步比較UPS及MSCs的基因表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)UPS中基因Wnt4a、5a、β-catenin、LEF1及RhoA低表達(dá)，而通道抑制劑DKK1表達(dá)顯著，揭示W(wǎng)nt下調(diào)參與未分化肉瘤生成[21]。β-catenin主要在UPS細(xì)胞質(zhì)中積累，或呈局灶性且均含有磷酸化靶殘基或附近位點(diǎn)。另外，可見(jiàn)胞質(zhì)或胞核Ki-67(細(xì)胞增殖標(biāo)記，MIB-1標(biāo)記指數(shù))的表達(dá)升高[19]。在9種不同類(lèi)型的UPS中，與脂肪肉瘤無(wú)β-catenin突變不同的是，44%的UPS出現(xiàn)β-catenin突變。這種突變差異似乎暗示了在這兩類(lèi)肉瘤中β-catenin的作用機(jī)理不完全相同，對(duì)指導(dǎo)臨床具有積極意義[18]。

2.2.3 纖維肉瘤 透明質(zhì)酸結(jié)合受體參與腫瘤發(fā)生及惡性轉(zhuǎn)化，有研究發(fā)現(xiàn)，RHAMM作為β-catenin的細(xì)胞內(nèi)結(jié)合伴侶與核易位細(xì)胞中介主要經(jīng)由ERK信號(hào)防止β-catenin降解并促使其核轉(zhuǎn)位，進(jìn)而促進(jìn)纖維肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，是β-catenin通路在纖維肉瘤中新的調(diào)節(jié)劑[22]。

2.2.4 滑膜肉瘤 Jared 等[23]利用小鼠模型通過(guò)基因?qū)嶒?yàn)分析得出β-catenin穩(wěn)定增強(qiáng)了滑膜肉瘤的發(fā)生，β-catenin通過(guò)上調(diào)TCF/LEF靶基因的轉(zhuǎn)錄從而進(jìn)行重組，促使生成滑膜肉瘤細(xì)胞中的干細(xì)胞表現(xiàn)型，特別是阻止上皮分化和驅(qū)動(dòng)癌細(xì)胞入侵，這與上皮細(xì)胞癌的間質(zhì)化相一致。肝癌衍化生長(zhǎng)因子與滑膜肉瘤的生長(zhǎng)密切相關(guān)，Tang等為了闡明HDGF和β-catenin在滑膜肉瘤的臨床病理作用，在細(xì)胞克隆形成和遷移實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)染HDGF-siRNA后，SW982細(xì)胞數(shù)及遷移細(xì)胞數(shù)平均值明顯低于陰性對(duì)照組。同時(shí)，敲除HDGF基因及轉(zhuǎn)染HDGF-siRNA可抑制β-catenin、 cyclin D1、 MMP9及其上游基因phos-GSK3β(Ser9)mRNA和蛋白的表達(dá)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)印證了HDGF與β-catenin在滑膜肉瘤的發(fā)生發(fā)展中作用呈正相關(guān)，加入Wnt/β-catenin信號(hào)激活劑Wnt-3a 48 h后，隨濃度(50，100和150 ng/mL)增加，胞質(zhì)和胞核中的HDGF、β-catenin、 cyclin D1、 MMP9及其上游基因phos-GSK3β(Ser9)的表達(dá)逐漸升高，相反，在加入拮抗劑重組DKK1后，隨濃度(50，100和200 ng/mL)增加，HDGF、β-catenin及其上下游基因的表達(dá)逐漸降低[24]。

2.2.5 尤文肉瘤 Wnt/β-catenin通路可以多相活化尤文肉瘤細(xì)胞子群的表型異質(zhì)性，促進(jìn)肉瘤進(jìn)展。Elisabeth等[25]經(jīng)RNA測(cè)序證實(shí)Wnt/β-catenin通路激活的腫瘤細(xì)胞株對(duì)EWS/ETS復(fù)合蛋白有顯著拮抗作用，尤其會(huì)顯著誘導(dǎo)細(xì)胞黏合素C，TNC可作為EWS/ETS融合基因的抑制基因啟動(dòng)腫瘤轉(zhuǎn)移。肌腱蛋白TNC是存在于細(xì)胞外基質(zhì)表面的一種糖蛋白，胚胎時(shí)期高表達(dá)，到成人時(shí)期，在正常人的血液中幾乎檢測(cè)不到TNC，只在疾病狀態(tài)下如炎癥、腫瘤時(shí)才表達(dá)。近年來(lái)，Hawkins等在尤文肉瘤細(xì)胞中加入Wnt3a后48 h，ECM分泌的TNCmRNA表達(dá)增加至原來(lái)的2倍，5天后增至5倍，進(jìn)一步證實(shí)激活Wnt/β-catenin信號(hào)可以刺激肉瘤分泌蛋白TNC的表達(dá)[26]。

2.3 β-catenin參與軟組織腫瘤的凋亡、分化及自我更新

2.3.1 β-catenin在軟組織肉瘤細(xì)胞凋亡中的作用 Martinez-Font等首次對(duì)Wnt信號(hào)的藥理學(xué)抑制進(jìn)行了測(cè)試，TCF/β-catenin鏈狀結(jié)構(gòu)的破壞減少了目的基因β-catenin的核定位，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的增加，在普遍的STS細(xì)胞系中產(chǎn)生體外抗腫瘤活性。PKF118-310與阿霉素的結(jié)合明顯削弱了細(xì)胞存活能力，表明Wnt抑制可能是改善肉瘤患者預(yù)后的一種新機(jī)制[4]。與此相對(duì)的是，在p53(-/-)/c-fos(-/-)型的ERMS小鼠模型中，通過(guò)啟動(dòng)子及表達(dá)分析生存素和sfrp2的鑒定表明，增加對(duì)ERMS細(xì)胞凋亡的抗性與抑制Wnt信號(hào)通路有關(guān)[27]。在SYO-1、CME-1細(xì)胞中，加入Wnt通路小分子抑制劑PKF115-584和CGP049090后，細(xì)胞凋亡率增加，核分裂能力降低[28]。

2.3.2 β-catenin在橫紋肌肉瘤(RMS)細(xì)胞分化中的作用 RMS是兒童中最常見(jiàn)的軟組織肉瘤，表現(xiàn)出骨骼肌分化的特點(diǎn)。主要有肺泡(ARMS)和胚胎RMS(ERMS)2種亞型。與正常的骨骼肌相比，大約50%的ARMS和ERMS過(guò)度表達(dá)了LEF1/TCF轉(zhuǎn)錄因子。LEF1在細(xì)胞株上的敲除實(shí)驗(yàn)表明，LEF1可以誘發(fā)促凋亡信號(hào)。在體外和體內(nèi)，LEF1也能抑制細(xì)胞的增殖、遷移和侵入，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分化。這可能涉及到對(duì)LEF1/TCF轉(zhuǎn)錄因子的監(jiān)管，例如TCF1，而β-鏈狀蛋白則扮演從屬角色。這些數(shù)據(jù)表明，LEF1具有抑制腫瘤的功能，并減弱RMS的侵襲性，尤其是ARMS細(xì)胞[29]。在人RMS細(xì)胞系中證實(shí)了Wnt2基因在ERMS細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)。與我們的預(yù)期相反，在ERMS細(xì)胞中，Wnt/β-catenin信號(hào)通路與正常的成肌細(xì)胞相比活性下調(diào)。我們推測(cè)導(dǎo)致Wnt通路下調(diào)的AP-1活性的改變可能有助于抑制肌原性分化[27]。

2.3.3 β-catenin在RMS細(xì)胞自我更新中的作用 ERMS復(fù)發(fā)是主要的臨床難題，自我更新的腫瘤繁殖細(xì)胞(TPCs)會(huì)導(dǎo)致肉瘤復(fù)發(fā)。糖原合成酶激酶3抑制劑通過(guò)β-catenin信號(hào)抑制增殖并誘導(dǎo)TPCs終端分化為表達(dá)肌球蛋白的細(xì)胞，被認(rèn)為是ERMS自我更新的有效抑制因子。Chen等[30]已經(jīng)初步揭示了TPCs分化可有助于治療ERMS。

3 β-catenin在臨床中的應(yīng)用

3.1 β-catenin相關(guān)信號(hào)通路參與化療

STS可供治療的化療藥物有限，阿霉素單藥或聯(lián)合異環(huán)磷酰胺為其常用標(biāo)準(zhǔn)化療方案。在體內(nèi)，脫氧胞菌誘導(dǎo)的分泌型卷曲相關(guān)蛋白3(SFRP3，Wnt抑制劑)可使ARMS腫瘤的生長(zhǎng)和重量減少三倍以上，此外還增強(qiáng)了肌原性分化和β-catenin信號(hào)。在體外試驗(yàn)中，聯(lián)合使用SFRP3和長(zhǎng)春新堿比各自單獨(dú)治療更有效地切斷了體內(nèi)腫瘤的發(fā)生途徑[31]。2016年，Villar等發(fā)現(xiàn)在人滑膜肉瘤及平滑肌肉瘤中，隨著枇杷提取物-烏索酸濃度增加，p-AKT、p-GSK3β和下游蛋白β-catenin、c-myc、p21表達(dá)量逐漸降低，而在同等濃度的烏索酸條件下，β-catenin在第6 h的免疫反應(yīng)性強(qiáng)于第9 h。該實(shí)驗(yàn)推測(cè)烏索酸可能作為營(yíng)養(yǎng)食品輔助劑聯(lián)合化療藥物阿霉素下調(diào)AKT/GSK3β/β-catenin通路從而抑制腫瘤細(xì)胞存活[32]。

3.2 β-catenin與滑膜肉瘤的靶向調(diào)節(jié)

滑膜肉瘤是一種源于關(guān)節(jié)及腱鞘滑膜的軟組織惡性腫瘤，是特定的染色體易位t(X；18)(p11；q11)造成SS18(SYT)基因與基因SSX1、SSX2或SSX4融合在一起。由此產(chǎn)生的嵌合SS18-SSX蛋白被認(rèn)為是一種致癌轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑。Trautmann等發(fā)現(xiàn)原發(fā)性滑膜肉瘤Tcf/β-catenin鏈與ss18-ssx融合蛋白具有依賴(lài)關(guān)系且抑制Tcf/β-catenin相互作用，顯著地阻斷了Wnt/β-catenin鏈狀信號(hào)級(jí)聯(lián)，并伴隨AXIN2、CDC25A、c-myc、DKK1、CyclinD1的下調(diào)和細(xì)胞生存能力的抑制。在SYO-1異種移植中，使用小分子Tcf/β-catenin抑制劑顯著減少了腫瘤的生長(zhǎng)，與AXIN2蛋白水平有關(guān)?？傊?，ss18-ssx誘導(dǎo)的Wnt/β-catenin信號(hào)在滑膜肉瘤中的靶向調(diào)控具有廣闊前景[28]。

研究表明，與SS18-SSX相互作用的是TCF/LEF、類(lèi)凝血酶和組蛋白去乙酰化酶而并非β-catenin綁定的啟動(dòng)子。Cironi等[33]認(rèn)為在沒(méi)有Wnt配體刺激的情況下發(fā)生的Wnt靶基因誘導(dǎo)提供了腫瘤特異性的機(jī)制基礎(chǔ)。SSTC-104是一種療效相當(dāng)于恩波維銨(治療結(jié)腸癌)的藥物，在裸鼠皮下植入HS-SY-II細(xì)胞，分別在腹腔注射兩種不同劑量的SSTC-104，與對(duì)照組小鼠比較，實(shí)驗(yàn)組腫瘤均明顯減小。熒光成像技術(shù)顯示細(xì)胞核β-catenin廣泛缺失且Ki-67水平顯著降低。重要的是，SSTC-104處理后的裸鼠其皮膚組織學(xué)檢查顯示為正常結(jié)構(gòu)，這一結(jié)果表明，Wnt信號(hào)對(duì)滑膜肉瘤的抑制比正常的調(diào)控組織(皮膚)更強(qiáng)[34]。

4 小結(jié)與展望

β-catenin在軟組織惡性腫瘤細(xì)胞的不同部位、臨床不同TNM分期及組織學(xué)分型均有不同的表達(dá)，其能與腫瘤相關(guān)基因作用調(diào)節(jié)化療藥物的敏感性，但目前對(duì)其在肉瘤中的作用機(jī)制還有待闡明，只有進(jìn)一步探究β-catenin對(duì)軟組織腫瘤調(diào)節(jié)的異常分子機(jī)制，才能為臨床診斷及治療提供依據(jù)。因此，β-catenin相關(guān)信號(hào)通路的興奮劑或競(jìng)爭(zhēng)劑有望為癌癥的靶向治療開(kāi)啟一條全新途徑。