磷脂酶C-γ1與組織細胞的增殖和遷移

2014-03-30 15:34:43盛海瑩趙利霞綜述左艷萍審校

河北醫科大學學報 2014年2期

盛海瑩，趙利霞(綜述)，左艷萍(審校)

(河北醫科大學第一醫院口腔正畸科，河北石家莊 050031)

生理及病理性組織改建過程中均存在組織細胞的增殖和遷移，各種細胞外界因子誘導產生的細胞內信號分子參與不同類型的細胞增殖與遷移，其中磷脂酶C-γ1(phospholipase C-γ1,PLC-γ1)在細胞增殖與遷移的過程中發揮著關鍵性的作用，本文就PLC-γ1與組織細胞增殖、遷移的研究進展綜述如下。

1 PLC-γ1在組織細胞增殖和遷移過程中的機制

PLC在哺乳類動物的各種細胞中廣泛存在,通常包含3種類型，PLCγ、PLCβ、PLCδ，目前共發現16種同工酶。其中PLC-γ有2種亞型，即PLC-γ1和PLC-γ2,PLC-γ1在人體細胞中廣泛表達[1]。PLC-γ1含有X、Y、SH3、C2結構域各1個，SH2、PH結構域各2個，手型結構域(EF-hand)4個，其中SH2、SH3結構域為PLC-γ1所特有，在其活化過程中發揮著重要作用[2-3]。

PLC-γ1的活化途徑分為蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase，PTK)活化途徑和非依賴蛋白酪氨酸激酶活化途徑2種，PTK活化途徑又分為受體依賴性磷酸化途徑和非依賴性PTK磷酸化途徑。PLC-γ1的SH2、SH3結構域通過上述任一途徑被上游信號分子激活后，作用于細胞膜上的磷脂酰肌醇4，5-二磷酸并將其分解為二酰甘油(diacylglycerol,DAG)和1,4,5-三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)，DAG可激活蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)，IP3可引起細胞內鈣庫釋放鈣離子，從而調節細胞的分裂、增殖和遷移[2]。總之，PLC-γ1在細胞的分裂、增殖、遷移的信號傳遞過程中起著橋梁性的作用，是一個關鍵的信號激酶。

2 PLC-γ1調控組織細胞增殖和遷移在生理性組織改建中的作用

PLC-γ1在哺乳動物個體發育過程中細胞的增殖與遷移具有重要的生物學功能。大量研究[4-5]證實，PLC-γ1在大鼠早期生長發育過程中，對胚胎腦、肝、肺、腎等[6]重要臟器細胞的增殖與分化發揮著重要作用，PLC-γ1能夠介導小鼠胚胎成纖維細胞的遷移。同時對人胚組織(包括軟骨、軟骨膜、骨骼肌、脊髓) PLC-γ1的表達進行研究發現，PLC-γ1相關的細胞內信號傳遞途徑對于人早期胚胎細胞的發育、增殖也具有重要的生物學意義[7-8]。

血管內皮生長因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR-2)是介導內皮細胞增殖的主要生長因子受體，共有5個主要酪氨酸磷酸化位點被證實,其中Tyr-1175、Tyr-801是PLC-γ1結合位點[9-11]。研究[9]證實，敲除小鼠VEGFR-2基因后，其胚胎會由于血島、血管內皮細胞和造血細胞的生長障礙在發育的第8.5～9.5天死亡，而當敲除PLC-γ1基因時，小鼠胚胎也會在發育的第9天時死亡[12-13]。近來研究發現胚胎期動脈血管的發生即通過VEGFR-2的Tyr-1175被激活后,進一步激活胞內的PLC-γ1來完成[14]。新近研究發現VEGFR-2、PLC-γ1介導的PKC信號通路能夠促進血管平滑肌細胞的增殖以增強新生內膜的形成[15-16]。由此可見，PLC-γ1作為VEGFR-2下一級信號分子在介導血管壁細胞增殖促進血管新生的過程發揮了重要作用。

3 PLC-γ1調控組織細胞增殖和遷移在病理性組織改建中的作用

在腫瘤的分子靶向治療中，PLC-γ1開始受到越來越多的重視。腫瘤細胞的增殖和轉移是癌癥患者死亡的主要原因，而PLC-γ1過表達增強腫瘤細胞的增殖和侵襲能力，大量研究表明PLC-γ1在包括大腸癌、乳腺癌等腫瘤細胞的增殖與遷移過程中扮演著重要的角色[17-18]。有學者[19]發現轉染磷脂酞乙醇胺N-甲基轉移酶2基因可抑制CBRH-7919型肝癌細胞PLC-γ1磷酸化及由胞漿向質膜轉位，從而下調CBRH-7919細胞PLC-γ1信號轉導途徑，因此PLC-γ1可以作為腫瘤分子診斷和靶向治療的有效靶點。研究[20]發現PLC-γ1也是血管內皮生長因子信號途徑介導人類常染色體顯性遺傳性多囊腎(autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD)發病的一個關鍵信號因子。Xiong等[10]發現內皮細胞通過VEGFR-2Y1175→PLC-γ1→Ca2+信號途徑調節Weibel-Palade小體釋放血管性血友病因子(von Willebrand factor，vWF),此信號通路的發現為血管炎癥性疾病的治療提供了新方案。

4 PLC-γ1對機械刺激應答介導組織細胞增殖和遷移

目前，PLC-γ1在機械信號轉導中的作用研究尚少，Liu等[21]的研究結果提示，間歇性機械拉力能夠激活PLC-γ1進而促進胎肺細胞增殖。功能矯治后的髁突改建和正畸力作用下的牙周組織改建均有組織細胞增殖和遷移的發生，機械力通過刺激各種內源性調節因子的表達促進組織改建的過程[22-23]。李雋等[24-25]采用動態機械應變細胞加載儀對性狀穩定的人牙周膜細胞進行動態牽張應變加載后發現細胞內PLC-γ1水平會隨著牽張應變加載時間的延長而出現相應變化。新近細胞學研究證實大鼠軟骨細胞的PLC-γ1也能夠對外界機械應力產生應答，并通過整合素β1-Src蛋白酪氨酸激酶PLC-γ1→細胞外信號調節激酶信號通路促進軟骨細胞增殖和細胞外基質合成[26-28]。然而，目前也有研究發現肺成纖維細胞中的 PLC-γ1 信號不能被機械牽張力激活[29]。但可以肯定的是PLC-γ1能夠介導牙周膜細胞及軟骨細胞對機械信號進行應答，從而調控細胞增殖與遷移，最終促進組織改建。

5 小結

PLC-γ1介導組織細胞的增殖與遷移是一把雙刃劍，通過對其表達進行抑制可以阻斷病理性組織改建的發生發展，因此可以將其作為某些疾病治療的分子靶點，而通過對其表達水平的上調能夠促進各種組織細胞的增殖與遷移，對各種正常生理性組織改建起到促進作用。目前，PLC-γ1已經開始受到口腔學者的關注，其在機械力學信號轉導中的作用也逐漸受到重視，而口腔正畸是一個頜骨和牙周組織在生物機械應力作用下的組織改建過程，因此，PLC-γ1在正畸生物力學信號轉導中的作用將會成為正畸矯治組織改建過程中的一個研究熱點。

[1] LIAO HJ,KUME T,MCKAY C,et al.Absence of erythrogenesis and vasculogenesis in Plcg1-deficient mice[J].J Biol Chem,2002,277(11):9335-9341.

[2] XIE Z,CHEN Y,PENNYPACKER SD,et al.The SH3 domain,but not the catalytic domain,is required for phospholipase C-gamma 1 to mediate epidermal growth factor-induced mitogenesis[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,398(4): 719-722.

[3] CHUNG SH,KIM SK,KIM JK,et al.A double point mutation in PCL-γ1 (Y509A/F510A) enhances Y783 phosphorylation and inositol phospholipid-hydrolyzing activity upon EGF stimulation[J].Exp Mol Med,2010,42(3):216-227.

[4] 劉俊，胡衛列，李清榮，等.磷脂酶C-γ1在小鼠胚胎腎組織中的表達及意義[J].臨床泌尿外科雜志，2007,22(3)：221-224.

[5] 李明，劉俊，金春華，等.磷脂酶C-γ1在胚胎及新生小鼠腦組織的表達及意義[J].中華神經醫學雜志，2006,5(7)：658-660.

[6] CROOKE CE,POZZI A,CARPENTER GF.PLC-γ1 regulates fibronectin assembly and cell aggregation[J].Exp Cell Res,2009,315(13):2207-2214.

[7] PHILLIPS-MASON PJ,KAUR H,BURDEN-GULLEY SM,et al.Identification of phospholipase C gamma1 as a protein tyrosine phosphatase mu substrate that regulates cell migration[J].J Cell Biochem,2011,112(1): 39-48.

[8] 高燕，郭建輝，楊金偉，等.磷脂酶C-γ1在人胚胎脊髓中的表達變化[J].神經解剖學雜志，2008,24(3)：315-318.

[9] HOLMES K,ROBERTS OL,THOMAS AM,et al.Vascular endothelial growth factor receptor-2:structure,function,intracellular signaling and therapeutic inhibition[J].Cell Signal,2007,19(10):2003-2012.

[10] XIONG Y,HUO Y,CHEN C,et al.Vascular endothelial growth factor (VEGF) receptor-2 tyrosine 1175 signaling controls VEGF-induced von willebrand factor release from endothelial cells via phospholipase C-gamma1-and protein kinase A-dependent pathways[J].J Biol Chem,2009,284(35):23217-23224.

[11] UNA A,KAROLINA S,CRAIG P,et al.The Effect of bevacizumab on human melanoma cells with functional vegf/vegfr-2 autocrine and intracrine signaling loops[J].Neoplasia,2012,14(7):612-623.

[12] JI QS,WINNIER GE,NISWENDER KD,et al.Essential role of the tyrosine kinase substrate kinase substrate phospholipase C-1 in mammalian growth and development[J].Proc Natl Acad Sci USA,1997,94(7):2999-3003.

[13] KAMAT A,GARPENTER G.Phospholipase C-γ1:regulation of enzyme function and role in growth factor-dependent signal transduction[J].Cytokine Growth Factor Rev,1997,8(2):109-117.

[14] LAWSON ND,MUGFORD JW,DIAMOND BA,et al.phospholipase C gamma-1 is required downstream of vascular endothelial growth factor during arterial development[J].Genes Dev,2003,17(11): 1346-1351.

[15] SHALINI B,HIMADRI R,MOHAN B,et al.Adventitial gene transfer of VEGFR-2 specific VEGF-E chimera induces MCP-1 expression in vascular smooth muscle cells and enhances neointimal formation[J].Atherosclerosis,2011,219(1) :84-91.

[16] HUNTER I,MASCALL KS,RAMOS JW,et al.A phospholipase Cg1-activated pathway regulates transcription in human vascular smooth muscle cells[J].Cardiovasc Res,2011,90(3): 557-564.

[17] 龔玉愛，梁夯，李盼，等.磷脂酶C-γ1對乳腺癌細胞增殖、黏附及遷移的作用[J].臨床檢驗雜志，2012,30(4)：289-292.

[18] XIE Z,CHEN Y,LIAO EY,et al.Phospholipase C-γ1 is required for the epidermal growth factor receptor-induced squamous cell carcinoma cell mitogenesis[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,397(2): 296-300.

[19] 李亞麗，邵彥華，劉之力，等.磷脂酰乙醇胺N-甲基轉移酶2過表達抑制磷脂酶Cγ1磷酸化及轉位[J].中華肝臟病雜志，2006,14(7)：514-516.

[20] XU T,WANG TS,FU LL,et al.Celecoxib inhibits growth of human autosomal dominant polycystic kidney cyst-lining epithelial cells through the VEGF/Raf/MAPK/ERK signaling pathway[J].Mol Biol Rep,2012,(39):7743-7753.

[21] LIU M,XU J,LIU J,et al.Mechanical strain-enhanced fetal lung cell proliferation is mediated by phospholipase C and D and protein kinase C[J].Am J Physiol,1995,268(5):729-738.

[22] 姬瀟，左艷萍.前列腺素在正畸領域的研究進展[J].河北醫科大學學報，2010,31(2) ：243-245.

[23] 裴秀潔，林桂書.大鼠正畸過程牙周組織中NOS三種同形異構體的表達及意義[J].河北醫科大學學報，2005,26(6)： 436-438.

[24] 李雋，胥春，郝軼，等.牽張應變作用下人牙周膜細胞內磷脂酶C-γ1水平的變化[J].上海口腔醫學，2011，20(4)：337-341.

[25] 李雋，胥春，郝軼，等.牽張應變對人牙周膜細胞內磷脂酶C-γ1水平的影響[J].臨床口腔醫學雜志,2012,28(11):643-647.

[26] NONG LM,YIN GY,REN KW,et al.Periodic mechanical stress enhances rat chondrocyte area expansion and migration in part through the Src-PLC-γ 1-ERK1/2 signaling pathway[J].Eur J Cell Biol,2010,89(9):705-711.

[27] REN KW,LIU F,HUANG YM,et al.Periodic mechanical stress activates integrinβ1-dependent Src-dependent PLCγ1-independent Rac1 mitogenic signal in rat chondrocytes through ERK1/2[J].Cell Physiol Biochem,2012,30(4):827-842.

[28] REN KW,MA YM,HUANG YM,et al.Periodic mechanical stress activates MEK1/2-ERK1/2 mitogenic signals in rat chondrocytes through Src and PLCγ1[J].Braz J Med Biol Res,2011,44(12): 1231-1242.