Hedgehog-Gli通路在胰腺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用研究進(jìn)展

張斌，李如月，向曉輝，許威，夏時(shí)海

(武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院，天津300162)

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是指上皮細(xì)胞失去極性、細(xì)胞間連接而轉(zhuǎn)變成間質(zhì)樣細(xì)胞的過(guò)程，此過(guò)程伴有細(xì)胞標(biāo)志蛋白的改變，與胚胎發(fā)育、器官纖維化、腫瘤轉(zhuǎn)移等有關(guān)[1，2]。EMT的發(fā)生是一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過(guò)程，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路、Hedgehog (Hh) 通路等諸多通路參與其中，且存在廣泛的“串話(huà)”，進(jìn)而引起EMT調(diào)節(jié)因子Snail、Twist、E盒結(jié)合鋅指蛋白(ZEB)等水平變化，最終實(shí)現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)和功能的改變[1]。Hh通路有Shh、Ihh和Dhh亞型，前者作用廣泛，后兩者分別主要與軟骨細(xì)胞分化及生殖有關(guān)，其膜受體包括Ptch、Smo等，本文統(tǒng)稱(chēng)為Hh通路不再細(xì)分。膠質(zhì)瘤相關(guān)癌基因同源蛋白(Gli)家族是Hh信號(hào)通路的終末轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)揮核心調(diào)控作用。脊椎動(dòng)物中有3種Gli分子：Gli1具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄激活功能，Gli2兼具有轉(zhuǎn)錄激活和抑制功能，Gli3則發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制功能[3]。Hh-Gli通路存在于正常的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，異常激活條件下在組織損傷修復(fù)、腫瘤發(fā)生發(fā)展等方面具有重要作用[3，4]。現(xiàn)就Hh-Gli通路及相關(guān)分子在胰腺癌EMT過(guò)程中的作用綜述如下。

1 胰腺癌中Hh-Gli1對(duì)EMT的作用

1.1 Gli1轉(zhuǎn)錄激活作用的方式 在胰腺癌EMT發(fā)生中，Gli1的作用方式有所爭(zhēng)議。多數(shù)情況下，同其他高惡性、高轉(zhuǎn)移的腫瘤一樣，Gli1在胰腺癌患者胰腺及發(fā)生轉(zhuǎn)移的組織中高表達(dá)[5,6]，且與EMT發(fā)生及細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān)。這一點(diǎn)在胰腺癌細(xì)胞系中同樣存在。若抑制或沉默Gli1表達(dá)會(huì)抑制或逆轉(zhuǎn)胰腺癌EMT的發(fā)生，過(guò)表達(dá)Gli1或Shh蛋白則會(huì)促進(jìn)EMT的進(jìn)程及胰腺癌的轉(zhuǎn)移[5～7]。通常Gli1是作用于Snail等轉(zhuǎn)錄因子來(lái)調(diào)節(jié)EMT的發(fā)生，然而，Hh-Gli通路在胰腺癌中分布不均勻，且受基質(zhì)間Hh配體影響。當(dāng)突變的KRAS基因激活時(shí)，會(huì)降低細(xì)胞內(nèi)的Hh通路，使Hh通路的激活局限在基質(zhì)間，表現(xiàn)為低水平的Gli1引起下游靶基因的激活。這就導(dǎo)致在胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞癌(PDAC)中出現(xiàn)沉默Gli1表達(dá)反而促進(jìn)EMT發(fā)生及細(xì)胞遷移，且Snail等轉(zhuǎn)錄因子沒(méi)有參與，而是Gli1直接結(jié)合到CDH1的啟動(dòng)子來(lái)調(diào)控E-鈣黏蛋白的表達(dá)；同時(shí)，適當(dāng)降低Gli1水平還可增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)的EMT及細(xì)胞遷移，提示低水平的Gli1同樣有助于PDAC的高轉(zhuǎn)移[8]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，僅僅沉默Gli1表達(dá)并不能影響EMT發(fā)生，但Gli1的沉默可促進(jìn)TGF-β1和表皮生長(zhǎng)因子(EGF)誘發(fā)的EMT過(guò)程?？梢?jiàn)，Gli1對(duì)胰腺癌EMT的調(diào)節(jié)是多種形式的，這可能與胰腺癌的類(lèi)型、階段、細(xì)胞的狀態(tài)、患者其他情況等因素有關(guān)，具體的調(diào)節(jié)機(jī)制還需相關(guān)研究加以驗(yàn)證。

1.2 藥物對(duì)Gli1的干預(yù)作用 諸多中藥成分，如姜黃素、葛杜寧、白藜蘆醇等[7,9,10]可以通過(guò)抑制Gli1表達(dá)進(jìn)而抑制EMT發(fā)生，發(fā)揮抗腫瘤作用。TGF-β1及低氧是常見(jiàn)的EMT誘導(dǎo)因素，它們可以誘導(dǎo)胰腺癌Panc-1細(xì)胞發(fā)生EMT改變，促進(jìn)細(xì)胞侵襲遷移，同時(shí)伴有Hh-Gli1通路的激活；姜黃素作用后則明顯抑制了EMT的發(fā)生及Shh、Gli1表達(dá)[9,10]。胰腺癌等惡性腫瘤的中央?yún)^(qū)域是一個(gè)缺氧的微環(huán)境，低氧誘導(dǎo)了低氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)和活性氧(ROS)的產(chǎn)生，激活Hh-Gli1通路，誘導(dǎo)EMT發(fā)生及MMP-2表達(dá)，促進(jìn)胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移；白藜蘆醇對(duì)此過(guò)程也具有明顯的抑制作用[11]。低氧產(chǎn)生的HIF-1α還可以通過(guò)非經(jīng)典途徑激活Gli1，Panc-1、BxPC-3細(xì)胞發(fā)生EMT及促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞侵襲[12]。在胰腺癌生長(zhǎng)方面，垂盆草提取物可通過(guò)抑制Hh-Gli1通路來(lái)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)周期及EMT的發(fā)生，減慢Panc-1細(xì)胞的繁殖[13]。在化療藥物抗癌機(jī)制研究上，吉西他濱聯(lián)合Hh通路抑制劑維莫德吉(GDC-0449)可明顯抑制Gli1及ZEB1的表達(dá)，通過(guò)抑制EMT來(lái)抑制PDAC的增殖和轉(zhuǎn)移[14]。

1.3 其他分子對(duì)Gli1的干預(yù)作用 某些蛋白或因子在Hh-Gli1介導(dǎo)的胰腺癌EMT發(fā)生中也發(fā)揮重要的調(diào)控作用，如S100A4蛋白、β1-整合素、基質(zhì)細(xì)胞蛋白CCN1/Cyr61、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF1)、黏蛋白MUC5AC等[15]。多因素調(diào)控產(chǎn)生了信號(hào)通路間的“串話(huà)”，CNN1/Notch1通路、SDF1/CXCR4通路都可以引起Gli1的活化進(jìn)而誘導(dǎo)PDAC發(fā)生EMT。纖維蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度沉積，為PDAC的發(fā)展提供適合的微環(huán)境。研究[16]發(fā)現(xiàn)，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)與Panc-1、BxPc-3共培養(yǎng)，可導(dǎo)致CAF中Gli1及胰腺癌細(xì)胞中Snali高表達(dá)，促進(jìn)EMT發(fā)生及胰腺癌轉(zhuǎn)移?；|(zhì)中的Ⅰ型膠原纖維還可以通過(guò)激活β1-整合素引起Gli1的激活，誘導(dǎo)EMT發(fā)生，促進(jìn)細(xì)胞增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移。癌細(xì)胞周?chē)罅吭錾幕|(zhì)也產(chǎn)生了豐富的促炎因子，如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)等。這些促炎因子通過(guò)激活經(jīng)典及非經(jīng)典的Hh-Gli1通路上調(diào)Gli-1的表達(dá)，促進(jìn)PDAC中EMT的發(fā)生及細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移[17]。研究[6, 18]發(fā)現(xiàn)，Hh-Gli1通路調(diào)節(jié)的胰腺腫瘤干細(xì)胞(PCSCs)對(duì)胰腺癌的增殖具有促進(jìn)作用，同時(shí)Gli1可使PCSCs發(fā)生EMT，促進(jìn)細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[18]。胰腺癌中Hh-Gli1通路及EMT相關(guān)性的充分研究，對(duì)于胰腺癌發(fā)生發(fā)展及診治預(yù)后的認(rèn)識(shí)具有重要意義。

2 胰腺癌中Hh-Gli2對(duì)EMT的作用

與Gli1相比，Gli2除具有轉(zhuǎn)錄激活作用外，還具有較弱的轉(zhuǎn)錄抑制作用，但對(duì)抑制作用的研究很少。研究[19]認(rèn)為，Gli2的激活作用可以通過(guò)調(diào)節(jié)Gli1表達(dá)實(shí)現(xiàn)，二者的激活作用也可以重疊。PCSCs在胰腺癌的生長(zhǎng)、復(fù)發(fā)、早期轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，且與Hh-Gli1/2通路的異常激活關(guān)系密切。Gli轉(zhuǎn)錄抑制劑GANT-61可通過(guò)抑制Gli1/2的表達(dá)，上調(diào)E-鈣黏蛋白的表達(dá)同時(shí)下調(diào)N-鈣黏蛋白、Snail等表達(dá)來(lái)抑制EMT發(fā)生，從而抑制PCSCs轉(zhuǎn)移[19]。Sharma等[20]發(fā)現(xiàn)，Hh-Smo-Gli通路中Smo抑制劑NVP-BEZ-235可降低PCSCs及胰腺癌動(dòng)物模型中Gli1/2的表達(dá)從而抑制EMT發(fā)生，并且存在PI3K-AKT-mTOR通路的“串話(huà)”；而恩貝酸同樣通過(guò)抑制Hh-Gli1/2及PI3K-Akt通路抑制胰腺癌細(xì)胞系、PCSCs及動(dòng)物模型中EMT發(fā)生及MMP-2/9表達(dá)，以抑制胰腺癌的轉(zhuǎn)移[21]。此外，茶多酚(EGCG)也可以通過(guò)抑制Gli1/2的轉(zhuǎn)錄，抑制PCSCs 的EMT及侵襲轉(zhuǎn)移；槲黃素對(duì)此有協(xié)調(diào)作用，且可能存在Wnt/β-catenin/TCF通路的“串話(huà)”[22]。在給予蘿卜硫素治療的植入PCSCs的小鼠腫瘤組織發(fā)現(xiàn)，Gli1/2表達(dá)降低，同時(shí)EMT及癌細(xì)胞早期轉(zhuǎn)移受到抑制[23]。類(lèi)似的研究還見(jiàn)于α-山竹黃酮通過(guò)抑制Hh-Gli1/2通路抑制CSCs的EMT發(fā)生及侵襲遷徙，動(dòng)物模型中表現(xiàn)為胰腺癌肝轉(zhuǎn)移受到抑制[24]。激活的Gli2還可通過(guò)上調(diào)黏蛋白MUC5AC以降低E-鈣黏蛋白的表達(dá)，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[25]。同Gli1一樣，適當(dāng)條件下，沉默Gli2表達(dá)也可以促進(jìn)PDAC中EMT的發(fā)生[8]。從上述研究中不難發(fā)現(xiàn)，Hh-Gli2通路同Hh-Gli1通路一樣在胰腺癌EMT及侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，但對(duì)于Gli2與Gli1發(fā)揮激活作用的關(guān)系上及Gli2在胰腺癌EMT中的轉(zhuǎn)錄抑制作用還需進(jìn)一步研究。

3 胰腺癌中Hh-Gli3對(duì)EMT的作用

作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，對(duì)Gli3的研究極少。在人正常胰腺導(dǎo)管上皮細(xì)胞HPNE中過(guò)表達(dá)Shh蛋白可誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，伴有細(xì)胞遷移能力的增強(qiáng)；同時(shí)，Shh可能通過(guò)刺激胰腺成纖維細(xì)胞上調(diào)Ptch進(jìn)而增加胞質(zhì)中Gli3的表達(dá)，而Gli3直接抑制了E-鈣黏蛋白的表達(dá)以促進(jìn)EMT發(fā)生[25]。增加Gli3表達(dá)還可以下調(diào)PDAC中E-鈣黏蛋白表達(dá)，其原因可能是Gli3占據(jù)了CDH1啟動(dòng)子上Gli1的結(jié)合位點(diǎn)，相當(dāng)于減少了Gli1對(duì)E-鈣黏蛋白表達(dá)的直接激活，這個(gè)結(jié)果與沉默Gli1誘導(dǎo)PDAC發(fā)生EMT的結(jié)果相照應(yīng)[8]?？梢?jiàn)，無(wú)論是哪種Gli分子的上調(diào)都可以誘導(dǎo)胰腺癌中EMT的發(fā)生，3種Gli分子間的協(xié)調(diào)促進(jìn)了胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移。

胰腺癌是嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的惡性腫瘤之一，死亡率以每年0.3%的速度增長(zhǎng)，5年生存率雖有所增加，但仍?xún)H為8%[26]。根治性手術(shù)仍是目前最有效的治療方式，然而多數(shù)患者就診時(shí)已發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此，弄清胰腺癌的轉(zhuǎn)移機(jī)制對(duì)胰腺癌患者的靶向治療及預(yù)后有著重要的意義。EMT是胰腺癌轉(zhuǎn)移的重要機(jī)制，受包括Hh-Gli在內(nèi)的多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)，阻斷這些關(guān)鍵分子可能為胰腺癌治療提供新的靶點(diǎn)。

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