上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)信號通路干預(yù)癌細(xì)胞侵襲和遷移的研究進(jìn)展

劉碩 熊壯 舒遵華

(1長春中醫(yī)藥大學(xué)，吉林 長春 130000；2長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院肝脾胃病科；3長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬第三臨床醫(yī)院)

近幾年來，我國因癌癥死亡的人數(shù)接連不斷上漲?，F(xiàn)已是我國各種死因中的首位〔1〕。癌癥如此令人束手無策的原因之一就是癌細(xì)胞的侵襲和遷移。在大部分癌病的初始階段，病灶往往只局限于一個部位。隨著病程的進(jìn)展，癌細(xì)胞會不斷地向患者全身部位進(jìn)行侵襲和遷移，對身體的各個重要器官進(jìn)行侵犯，導(dǎo)致患者的身體狀況迅速惡化。關(guān)于惡性腫瘤細(xì)胞侵襲和遷移的機(jī)制，向來是研究的熱點。近年來，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)對惡性腫瘤細(xì)胞侵襲和遷移的作用，漸漸引起了科研人員的注意。在通常情況下，EMT的本質(zhì)是令細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，使細(xì)胞失去上皮表型分化特性，從而獲得間質(zhì)表型。此時細(xì)胞失去極性，與基底膜的連接喪失，但在惡性腫瘤細(xì)胞中EMT的這種特性往往會促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲和遷移〔2,3〕。不利于惡性腫瘤患者的預(yù)后，使惡性腫瘤的病情快速發(fā)展，導(dǎo)致患者的壽命縮短。本文歸納了膜連蛋白(Annexin)1/波形蛋白(Vimentin)/鈣聯(lián)蛋白(S100)A9，Notch1，Wnt/β-catenin，轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1/Smad2/基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9，趨化因子(CXCL)/黏著斑激酶(FAK)等與EMT相關(guān)的信號通路。從而進(jìn)一步分析EMT在癌細(xì)胞中的作用機(jī)制，為今后相關(guān)的科研工作做參考。

1 Annexin1/Vimentin/S100A9信號通路

Annexin1屬于可以附著于細(xì)胞膜磷脂上的膜聯(lián)蛋白超家族成員中的一員〔4〕。Annexin1可以結(jié)合在細(xì)胞骨架和細(xì)胞基質(zhì)上，使骨架和基質(zhì)更加穩(wěn)定〔5〕。Annexin1的含量越多，惡性腫瘤侵襲和遷移的程度越低，反之則程度越高〔6〕。S100A9相較于在正常細(xì)胞內(nèi)的含量，在癌細(xì)胞中所表達(dá)的更多〔7〕。鮑玲娜等〔8〕發(fā)現(xiàn)S100A9可以通過影響MMP-2、MMP-9的含量進(jìn)而影響人舌鱗癌細(xì)胞EMT的能力。Vimentin在惡性腫瘤中的含量要高于正常細(xì)胞，屬于EMT的標(biāo)志物之一，兩者呈正相關(guān)〔9〕。Vimentin可以令惡性腫瘤細(xì)胞獲得間質(zhì)細(xì)胞的特點，從而使惡性腫瘤侵襲和遷移發(fā)生的程度提高〔10〕。在這個信號通路中，Annexin1、Vimentin與S100A9通常呈負(fù)相關(guān)，Vimentin與S100A9呈正相關(guān)〔11〕。因此，當(dāng)這個信號通路在腫瘤細(xì)胞中時，Annexin1在機(jī)體內(nèi)含量下降，Vimentin與S100A9相應(yīng)上升，從而使惡性腫瘤產(chǎn)生間質(zhì)細(xì)胞的特點，并導(dǎo)致MMP-2、MMP-9的含量在惡性腫瘤細(xì)胞中增多，進(jìn)一步加大惡性腫瘤細(xì)胞在機(jī)體內(nèi)向其他部位進(jìn)行侵襲和遷移的程度。

2 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin通路與腫瘤細(xì)胞的EMT及侵襲、遷移的程度相關(guān)，在干細(xì)胞和癌細(xì)胞中的Wnt/β-catenin信號通路會變得異常活躍〔12〕。當(dāng)這種信號通路處于活躍狀態(tài)時，Wnt配體與低密度脂蛋白受體蛋白(LRP5/6)及跨膜卷曲受體(FZD)三者之間相互結(jié)合，使β-catenin不會被無效化。沒有被無效化的β-catenin會進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)部，與位于細(xì)胞核內(nèi)部的細(xì)胞因子形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，啟動與EMT相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄，并對EMT及腫瘤細(xì)胞的侵襲、遷移產(chǎn)生促進(jìn)作用〔13～17〕。夏秀蓮〔18〕通過對宮頸癌的研究表明，Wnt/β-catenin信號通路的一些相關(guān)蛋白在腫瘤旁組織的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些蛋白在腫瘤內(nèi)組織的含量，并得出Wnt/β-catenin通路在腫瘤細(xì)胞中被激活時，可以通過增加細(xì)胞周期素(CCN)D1、MMP-9、質(zhì)內(nèi)蓬亂蛋白(Dsh)，降低絲氨酸蛋白激酶(GSK)3、腫瘤抑制基因(APC)來提高惡性腫瘤的侵襲和遷移的程度的結(jié)論。另有一組研究〔19〕發(fā)現(xiàn)通過沉默基因瞬時受體電位(TRP)M3，惡性腫瘤細(xì)胞EMT的程度和侵襲、遷移的趨勢較正常情況下下降，并且與Wnt/β-catenin信號通路相關(guān)的蛋白〔E-鈣黏連接蛋白(cadherin)、N-cadherin、snail、β-catenin、細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)D1、Snail〕的含量也變得與之前不同，這表明Wnt/β-catenin通路處于不活躍狀態(tài)時，EMT的程度降低，與這五種相關(guān)蛋白含量變化有關(guān)。

3 CXCL8/FAK信號通路

CXCL8/FAK信號通路與腫瘤細(xì)胞的EMT及侵襲和遷移呈正相關(guān)〔20,21〕。馬玉澤〔22〕通過將敲除過FAK基因和沒有敲除過FAK基因的同一種胃癌細(xì)胞進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)CXCL8/FAK信號通路對腫瘤細(xì)胞的EMT及侵襲和遷移有促進(jìn)作用，在敲除過FAK基因的胃癌細(xì)胞中，CXCL8的含量明顯減少，EMT和侵襲、遷移的程度也隨之降低。FAK不但與腫瘤細(xì)胞EMT和侵襲、遷移的程度呈正相關(guān)，而且其自身還可以對CXCL8的含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。FAK的含量在增高和降低時，CXCL8的含量也隨之增高和降低〔23〕。在CXCL8/FAK信號通路中，F(xiàn)AK和CXCL8兩者在惡性腫瘤的EMT及侵襲和遷移中往往起到相互疊加的促進(jìn)作用。

4 TGF-β1/Smad2/MMP-9信號通路

MMP-9隸屬于MMPs家族，是一種能夠破壞細(xì)胞外基質(zhì)的含鋅蛋白酶類。MMP-9可以通過對細(xì)胞外間質(zhì)的降解，從而破壞細(xì)胞基底膜與外基質(zhì)之間的結(jié)構(gòu)，促使細(xì)胞發(fā)生EMT及侵襲和遷移〔24〕。MMP-9與惡性腫瘤的EMT呈正相關(guān)〔25〕。曹偉紅〔26〕通過對TGF-β1和Smad2分別進(jìn)行基因沉默，發(fā)現(xiàn)Smad2基因沉默后，MMP-9的含量與空白對照組相比也會隨之下降，當(dāng)TGF-β1基因沉默后，Smad2和MMP-9的含量均隨之下降?？芍猅GF-β1/Smad2/MMP-9通路處于激活狀態(tài)時，TGF-β1、Smad2的含量在激活狀態(tài)下增多，并對MMP-9的表達(dá)形成正反饋，進(jìn)而使EMT的程度和腫瘤細(xì)胞的侵襲、遷移得到提高。

5 Notch1信號通路

Notch1信號通路在腫瘤細(xì)胞中的活躍可以增加Vimentin、降低E-cadherin的含量，對腫瘤細(xì)胞的EMT以及侵襲和遷移具有促進(jìn)作用，兩者呈正相關(guān)〔27〕。Notch1信號通路可以通過增加Notch受體數(shù)量使Notch在機(jī)體內(nèi)的利用率增加，從而加重腫瘤細(xì)胞EMT的程度〔28〕。Notch1信號通路與胸腺細(xì)胞分化抗原(Thy)-1基因相互關(guān)聯(lián)，Thy-1基因可以對Notch1信號通路進(jìn)行激活，兩者呈正相關(guān)〔29〕。胡偉國〔30〕通過研究發(fā)現(xiàn)Thy-1基因同樣可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的EMT及侵襲和遷移，并且在極大程度上是通過鋅指轉(zhuǎn)錄因子Snail(Slug)蛋白間接進(jìn)行調(diào)控。Slug蛋白可以通過調(diào)控E-cadherin來促進(jìn)EMT和腫瘤細(xì)胞侵襲和遷移的進(jìn)程〔31,32〕，其作用機(jī)制是由于Slug可以結(jié)合在E-cadherin啟動子的序列上，減少E-cadherin的表達(dá)，類似于Slug的還有鋅指E盒同源結(jié)合蛋白(Zeb)1、Snail及Twist〔33～36〕。

6 酪氨酸激酶(JAK)2/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3信號通路

惡性腫瘤細(xì)胞可以激活JAK2/STAT3信號通路，加快EMT的發(fā)展〔37〕。表皮調(diào)節(jié)素(EREG)可以通過激活癌成纖維細(xì)胞(CAF)中的JAK2/STAT3信號通路，促進(jìn)白介素(IL)-6分泌，激活TGF-β，進(jìn)一步提高惡性腫瘤EMT和侵襲、遷移的程度，與此同時，由CAP產(chǎn)生出來的IL-6又可以對JAK2/STAT3信號通路產(chǎn)生促進(jìn)作用，進(jìn)一步激發(fā)腫瘤細(xì)胞EMT和侵襲、遷移的程度〔38,39〕。莊妍等〔40〕發(fā)現(xiàn)鼻咽癌中的JAK2的mRNA比鼻咽癌癌旁組織中要多，并且JAK2的mRNA與STAT3的mRNA呈正相關(guān)增長，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT。

7 其他信號通路

如PI3K(磷脂酰肌醇-3-激酶)/AKT(蛋白激酶B)信號通路與惡性腫瘤細(xì)胞的EMT及侵襲、遷移呈正相關(guān)〔41〕。在PI3K/AKT信號通路中，PI3K能夠激活A(yù)KT，并促進(jìn)NF-κB的亞基p65的表達(dá)，加大腫瘤細(xì)胞EMT的程度〔42〕。而核因子(NF)-κB本身則可以通過誘導(dǎo)Snail對EMT產(chǎn)生調(diào)控〔43〕。除此之外，表皮生長因子受體(FGFR)信號通路也與腫瘤細(xì)胞的EMT有關(guān)，有研究表明N-cadherin可以提高FGFR在惡性腫瘤細(xì)胞中的含量，從而促進(jìn)EMT〔44〕。張亞輝〔45〕研究發(fā)現(xiàn)miRNA-451能夠通過減少膠質(zhì)瘤細(xì)胞中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AKT、靶標(biāo)鈣結(jié)合蛋白(CAB)39、PI3K對EMT進(jìn)行調(diào)控〔45〕。FOXM1是一種轉(zhuǎn)錄因子，這種轉(zhuǎn)錄因子具備3種剪切異構(gòu)體，包括FOXM1A、FOXM1B、FOXM1C，譚擁軍等〔46〕通過研究發(fā)現(xiàn)不同的FOXM1剪切異構(gòu)體對EMT的調(diào)控具有不同的作用，F(xiàn)OXM1B與乳腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT的程度呈正相關(guān)，與之相反，F(xiàn)OXM1C可以提高乳腺癌細(xì)胞中E-cadherin的表達(dá)，抑制Vimentin的表達(dá)，并對乳腺癌細(xì)胞的EMT程度產(chǎn)生抑制效果。袁春雷〔47〕研究發(fā)現(xiàn)circSCYL2在乳腺癌EMT模型中表達(dá)量顯著減少，OSR1與TGE-β兩者也呈現(xiàn)下降趨勢，并得出circSCYL2可以調(diào)節(jié)OSR1與TGE-β兩者在乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)量并降低乳腺癌細(xì)胞EMT的趨勢的結(jié)論。于志紅等〔48〕發(fā)現(xiàn)miR-107與胃癌細(xì)胞的EMT程度呈正相關(guān)，原鈣黏蛋白(PCDH)17與胃癌細(xì)胞的EMT程度呈負(fù)相關(guān)，miR-107與PCDH17兩者之間呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)miR-107或PCDH17在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)量增高或降低時，作為EMT的標(biāo)志性蛋白，Vimentin與E-cadherin也隨之變化。

綜上，腫瘤細(xì)胞的EMT本身就是一種由多個信號通路，蛋白質(zhì)以及各種轉(zhuǎn)錄因子等相互作用的過程。這些因素并非處于絕對獨立的狀態(tài)。而是彼此之間產(chǎn)生相互促進(jìn)或抑制的疊加作用。要想對惡性腫瘤的EMT有更多的了解，還需要有更多的實驗積累。深入研究EMT對闡明惡性腫瘤的侵襲和遷移機(jī)制具有重要意義，并以此拓展抗腫瘤治療的新方式。