SOCS3在肝膽管腫瘤中作用的研究

楊松林 鄒 浩 張小文

目前惡性腫瘤的發(fā)生率呈逐年上升趨勢，惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的分子機制越來越受到重視，惡性腫瘤中細胞過度增殖的狀態(tài)與細胞周期、細胞增殖等生長調控有關的分子物質密切相關。越來越多的研究證實Janus 激酶/信號轉導因子和轉錄激活因子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT) 細胞信號轉導途徑通路在各種惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展起重要作用。 近年來，發(fā)現(xiàn)一類與細胞信號轉導有關的因子，名為細胞因子信號轉導抑制因子(suppressor of cytokine signaling，SOCS) 通過負調控JAK、STAT蛋白的活化時間和強度對細胞因子信號轉導進行準確調節(jié)而影響腫瘤發(fā)展[1]。

SOCS 蛋白是1997年發(fā)現(xiàn)的細胞信號通路負性調控因子。SOCS 是一個大家族，其成員包括SOCS-1～7 和細胞因子誘導的含SH2 結構的蛋白(cytokine inducible SH2 containing protein，CIS)。SOCSs家族是細胞因子信號轉導的重要負調控因子，是JAK/STAT通路的重要細胞因子信號轉導抑制劑。JAK/STAT通路的激活導致酪氨酸磷酸化的STAT3，STATs不僅作為轉錄誘導因子，而且通過表觀遺傳修飾影響基因表達，誘導上皮間質轉化，生成促腫瘤發(fā)生的微環(huán)境，促進腫瘤干細胞的自我更新和分化，促使腫瘤侵襲轉移。參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，包括增殖、分化、凋亡、對細胞毒性藥物的敏感度調節(jié)、血管生成、免疫細胞的募集和轉移，使得JAK/ STAT通路成為腫瘤藥物開發(fā)和癌癥治療的熱門靶點[2]。

研究報道，SOCS3的啟動子甲基化可以作為一些腫瘤的診斷和預后的潛在生物標志物[3]。啟動子甲基化引起的IL-6/JAK/STAT3信號通路中最重要的負調控因子SOCS3的沉默促進了細胞增殖、抗凋亡、遷移和侵襲，參與了許多癌癥的癌變過程[4]。在多種癌癥中，包括骨髓瘤、黑色素瘤、膀胱癌、肝癌、胃癌和結直腸癌等，已發(fā)現(xiàn)與SOCS蛋白沉默相關的高甲基化[5]。近年來在其功能以及臨床研究等方面都取得了新的進展。本文就SOCS3在肝膽系統(tǒng)腫瘤中的作用研究做一綜述。

一、SOCS3 與肝細胞癌

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是世界范圍內(nèi)臨床療效較差的最常見的癌癥之一，在國內(nèi)肝癌是第4位最常見的癌癥，也是男性和女性癌癥相關死亡的第三大原因,其主要的治療手段是手術治療，但由于肝細胞癌早期診斷困難，晚期診斷導致失去了手術治療的最佳時機及機會[6]。盡管近年來診斷和治療技術不斷進展，但肝癌患者的臨床預后仍然很差[7]。

最近的研究表明DNA甲基化是肝臟癌變的主要分子機制之一。越來越多的證據(jù)顯示，HCC腫瘤表現(xiàn)出與主要危險因素和腫瘤進展相關的特異性DNA甲基化特征[8]。IL-6/JAK/STAT3是炎癥相關的信號通路，在肝癌發(fā)生過程中起重要作用[9]。細胞因子信號轉導抑制因子3(SOCS3)是該信號轉導通路的負調控因子，它抑制STAT3的活化和下游靶基因的表達，從而抑制細胞惡性轉化，促進細胞凋亡[10]。肝癌的發(fā)生、發(fā)展與慢性炎癥密切相關，炎癥相關信號通路JAK/ STAT通路在這一進程中發(fā)揮著重要的作用[11]。HCC的發(fā)生、發(fā)展中，常發(fā)現(xiàn)SOCS3沉默，而JAK/ STAT信號通路持續(xù)性激活[12]。SOCS3沉默是一個重要的預測因子或不良的生存狀態(tài)，提示SOCS3可能在限制晚期肝癌進展中起特殊作用[13]。

Wei等[14]開展的研究對大量肝臟疾病標本中的組織SOCS3和相應的循環(huán)DNA的啟動子甲基化狀態(tài)進行了研究，并對其臨床意義進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，SOCS3在任何良性肝病和正常肝組織中均未甲基化，其甲基化開始出現(xiàn)在肝硬化中，然后從非腫瘤組織逐漸增加到HCC組織，SOCS3的異常甲基化傾向于在肝癌發(fā)生過程中積累。循環(huán)DNA中SOCS3甲基化狀態(tài)與組織DNA一致，SOCS3在血漿游離DNA中的甲基化狀態(tài)可以正確地反映組織DNA，并作為慢性肝病監(jiān)測的無創(chuàng)性潛在生物學標志物，可作為篩選肝癌高危個體的有效無創(chuàng)分子標志物，并預測肝癌患者在部分肝切除術后早期腫瘤復發(fā)。

另外，肝細胞癌患者由于晚期診斷，許多患者失去了腫瘤切除的時機。經(jīng)動脈化療栓塞(TACE)是一種新的動脈內(nèi)導管化療方法，它選擇性地將細胞毒性藥物與動脈栓塞結合在腫瘤床上。對于那些失去手術治療時機的患者，TACE目前被認為是標準治療的一部分[15]。在接受TACE治療的HCC患者中,SOCS蛋白家族中的SOCS3有著獨特作用。研究發(fā)現(xiàn)SOCS3甲基化狀態(tài)與TACE應答和預后密切相關，在SOCS3甲基化患者對TACE治療反應差。目前認為SOCS3通過JAK信號轉導、轉錄激活因子、NF-κB和黏著斑激酶(FAK)信號通路抑制細胞因子信號轉導。SOCS3甲基化沉默通過促進JAK/ STAT和FAK信號轉導促進細胞生長和細胞運動[16]。Jiang等[17]開展的研究中，肝癌組織中SOCS3 mRNA的表達水平明顯低于癌旁組織，65.8%的腫瘤組織呈高甲基化狀態(tài)，與腫瘤分級、TNM分期、遠處轉移、AFP水平增高、治療反應差有關。肝癌細胞中SOCS3的甲基化可能通過上調細胞因子信號通路和抗凋亡作用而導致癌細胞存活，進而導致TACE治療的不良反應。SOCS3甲基化狀態(tài)與TACE治療反應以及HCC患者的生存密切相關，提示SOCS3甲基化狀態(tài)可作為預測肝癌患者TACE治療反應和預后的標志物，對接受TACE的HCC患者的生存率有很強的相關性，提示SOCS3甲基化狀態(tài)可用于肝癌患者TACE的預后判斷，有助于新技術的臨床應用。

HCC是一種復雜的異質性腫瘤，其發(fā)病機制可能涉及不同的環(huán)境和遺傳因素。遺傳因素可能在肝癌的發(fā)病機制中起著關鍵作用，HCC的分子發(fā)病機制包括一個多步驟的過程，是各種異常基因和表觀遺傳變化的積累。其中基因多態(tài)性參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，SOCS3基因定位于染色體17q24c17q25，Jiang等[17]研究發(fā)現(xiàn)3個基因多態(tài)性，包括RS469170、RS80648、RS12953258，RS469170的HCC保護性等位基因A與較高的SOCS表達相關，在肝癌患者中發(fā)現(xiàn)SOCS3表達減少，認為A/G等位基因可能通過影響轉錄因子結合而影響SOCS3的表達，SOCS3基因RS469170A> G多態(tài)性可能與HCC的發(fā)病有重要的關系。

He等[12]通過細胞學實驗研究發(fā)現(xiàn)肝癌細胞系中印記位點結合因子(BORIS)在肝癌作為一個表觀遺傳調控因子，可特異性結合在 SOCS3啟動子區(qū)，通過改變SOCS3基因近端啟動子區(qū)DNA甲基化和組蛋白甲基化修飾來調控該基因的表達，進而影響HCC的發(fā)生、發(fā)展進程。

二、SOCS3 與膽管癌

膽管癌(cholangiocarcinoma,CCA)是肝細胞癌后位居第2位的常見的原發(fā)性肝膽惡性腫瘤，多發(fā)生在40歲以上成人，男性略高于女性[18]。按所發(fā)生的部位可分為肝內(nèi)膽管癌(intrahepatic cholangiocar- cinoma，ICC)和肝外膽管癌(extrahepatic cholangiocarcinoma)兩大類。

膽管癌來源于膽管上皮細胞或肝祖細胞。流行病學研究表明，CCA的發(fā)生率在全球范圍內(nèi)呈上升趨勢，約占消化道惡性腫瘤的3%。CCA是一種侵襲性腫瘤，導致轉移性性播散，預后差。目前，CCA治療如化學治療和放射治療的療效是有限的。唯一的治療方法是手術干預，但膽管癌術后5年生存率不足5%，且大多數(shù)患者被診斷時已失去最佳手術時機[19]。因此，發(fā)現(xiàn)有效的生物標志物預測預后，以確定CCA腫瘤發(fā)展和進展的分子機制，顯得尤為迫切。

慢性膽管炎癥是CCA的一個確定的危險因素,在慢性炎癥期間，JAK/STAT通路通過調節(jié)各種重要的過程，包括先天和適應性免疫功能和胚胎發(fā)育，以及細胞增殖、分化和凋亡[20]。在CCA和其他癌癥的炎性環(huán)境中發(fā)揮著不可或缺的作用,相關研究表明JAK/STAT通路在調節(jié)人膽管上皮細胞遷移中的關鍵作用[21]。

白細胞介素-6(IL-6)是由多種細胞類型包括自分泌和旁分泌的膽管細胞在肝臟中產(chǎn)生的主要促炎細胞因子之一。對于膽管癌生物學，IL-6是關鍵的生長因子[21]。CCA患者惡性膽管細胞和血清中IL-6表達上調有關[22]。IL-6通過激活JAK /STAT信號參與促進人膽管上皮細胞的增殖和遷移。而SOCS3作為負反饋調節(jié)器，通過人的CCA細胞系中的經(jīng)典反饋回路來控制JAK/STAT通路與細胞增殖和遷移的關系。有研究表明，SOCS3的表達在CCA細胞缺乏白細胞介素-6(IL-6)刺激的情況下，可以減少腫瘤轉移、上皮間質轉化(EMT)標記和STAT3活化的表達。而SOCS3的高表達可以減少C6細胞中IL-6刺激的腫瘤轉移、EMT標記和STAT3活化[23]。

由于啟動子甲基化的表觀遺傳機制，SOCS3的下調已被認為是腫瘤增殖和遷移的關鍵因素，通過啟動子甲基化降低SOCSs蛋白的表達有助于STAT3在腫瘤中的持續(xù)酪氨酸磷酸化。SOCS3表達的缺失在多種惡性腫瘤中已有報道[24]。在膽管癌中的作用機制在以前的研究中也得到證實。

SOCS3作為經(jīng)典反饋回路的一部分，SOCS3表達通過抑制其磷酸化與STAT活化競爭，其磷酸化是通過刺激細胞因子或生長因子介導的。再者，SOCS3結合細胞因子受體，含有JAK-近端位點，導致JAK抑制。此外，SOCS3在STAT3活化和慢性炎癥過程中起負調節(jié)作用。在肝臟、肺和鱗狀頭頸部腫瘤以及一些血液系統(tǒng)惡性腫瘤中，SOCS3作為經(jīng)典的腫瘤抑制因子發(fā)揮作用。

A20又稱腫瘤壞死因子誘導的蛋白3(TNFAIP3)，是一種鋅指蛋白，在炎癥和免疫調節(jié)中起著關鍵性的負作用。最近發(fā)現(xiàn)在肝再生和修復中，A20最有可能以miR203依賴的方式通過降低SOCS3表達增加JAK STAT3增殖信號。

SOCS3在調節(jié)炎癥過程中JAK/STAT信號在CCA的發(fā)展中起著重要的作用，從而預測CCA患者的預后。而A20通過上調miR203水平調節(jié)JAK/STAT通路，降低SOCS3 mRNA的表達。研究表明SOCS3和A20可以作為CCA的預后生物標志物，與SOCS3水平高的患者比較，低SOCS3水平的患者總生存率明顯差，而高A20水平的患者比低A20水平的患者的總生存率更差。A20和SOCS3在CCA中作為一種新的預后生物標志物提供了重要的信息，并且可以被認為是未來CCA治療的新的治療靶點。

三、展 望

SOCSs家族是細胞因子信號轉導抑制因子，可以抑制多種信號通路的活性。SOCS3 作為 JAK2 /STAT3 信號通路的負性調控因子對腫瘤的侵襲和轉移起重要作用。目前的研究顯示SOCS3 在多種腫瘤中普遍呈現(xiàn)高甲基化的狀態(tài)，表達降低，導致其對JAK/STAT信號通路的抑制作用消失，STAT持續(xù)被磷酸化激活，從而導致腫瘤的發(fā)生，高表達SOCS3是一個良好的預后因素，與腫瘤體積和轉移呈負相關。近年來的研究發(fā)現(xiàn)JAK2 /STAT3/SOCS3在人類多種惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，可能作為一種非侵入性的潛在生物標志物進行肝膽管惡性腫瘤的監(jiān)測、預警以及惡性程度和不良預后判斷，靶向藥物潛在治療靶點，進一步研究 SOCS3在肝膽管系統(tǒng)腫瘤中的作用機制，提高肝膽管惡性腫瘤的診治水平，改善肝膽管腫瘤的治療及預后，對肝膽管系統(tǒng)腫瘤治療將具有重要意義。