卵巢癌Hedgehog通路研究進展

劉靜波綜述 馬 玲審校

長期以來，卵巢癌的治療模式是以手術為主，輔以化療、放療及中醫藥等治療，但效果并不顯著。因此卵巢癌的治療是當前腫瘤婦科醫生攻克的重點、難點。現就近年來卵巢癌Hedgehog通路做一綜述。

1 Hedgehog通路的研究現狀

目前，在脊柱動物體內發現了至少3種Hh的家族成員，包括：Sonic hedgehog(Shh)、Desert hedgehog(Dhh)和Indian hedgehog(Ihh)。現階段的研究表明，Dhh 更接近于果蠅的染色體組的類型，而 Shh 和 Ihh 更接近于人的染色體組。而目前，研究最多且最深入的是Shh信號通路[1]。

Shh 信號通路是 Hedgehog 信號家族的關鍵組成部分，具有高度的保守性[2]。Ruiz 等的研究表明[3]，Hedgehog信號通路在胚胎發育過程中起著至關重要的作用，它控制著細胞的增殖，并決定了細胞最終的命運。近年來國內外學者經過大量研究發現，該通路的異常激活與多種惡性腫瘤的發生發展密切相關[4]。因此Shh 信號通路將有可能成為未來腫瘤治療的靶向之一[5]，并為惡性腫瘤的靶向治療提供行之有效的靶點。

2 hedgehog通路的構成及功能

經典的Shh信號通路由4 個重要基因，即 Shh、Patched、Smo 和Gli[6]，以及這4種基因分別編碼的Shh 配體、2個跨膜蛋白受體Patch、Smoothened(Smo)組成的復合體以及下游的轉錄因子Gli蛋白家族組成[7]。

2.1 Ptch蛋白

脊柱動物的Shh，dhh，ihh等3個同源基因均可以編碼本身無活性但經過加工修飾以后產生活性的Hh配體。Hh 配體活化后可以與細胞膜上的受體 Ptch(patched)和 Smo(smoothened)發揮信號轉導作用。PTCH 作為1種抑癌基因，是1種12 次跨膜蛋白，有2個細胞外結合域和1個細胞內結合域。在人類的PTCH基因中，包含PTCH1和PTCH2 2個同源基因，兩者同源性達56%，分別編碼Ptch1和Ptch2 2種蛋白，這兩者結構區域的差異主要位于C端。Ptch蛋白的主要功能是在沒有Shh配體激活的情況下，通過VitD3抑制它下游的Smo的活性[8]，從而發揮其生物學特性。

2.2 Smo蛋白

Smo 蛋白是Smo基因編碼的1個由1024個氨基酸組成的、具有7個疏水跨膜區、1個細胞外氨基端區和1個細胞內羧基端區的信號轉導蛋白，被認為是Shh信號通路的轉換器。當無Shh蛋白表達時，Ptch通過下游抑制Smo，但當Shh蛋白與其配體Ptch結合時，Smo則上調下游基因表達。Han等[9]的研究表明Smo突變與腫瘤的發生密切相關。

2.3 GLI蛋白

Gli基因家族包括 Gli1、Gli2 和 Gli3，其中Glil、Gli2 是轉錄促進因子，Gli3 是轉錄抑制因子[10]，它們在相互作用下引起細胞過度增殖，并最終將導致腫瘤的發生。在Nybakken的研究中發現，Ptch與Shh蛋白結合則失去其對Smo的抑制作用，Smo促使Gli進入細胞核啟動下游基因轉錄；相反，如Smo受到抑制，則無法調控下游基因的轉錄，Gli在細胞核中阻止基因轉錄。

2.4 Shh信號通路的作用形式

Shh作為Hedgehog通路的啟動因子，通過其受體Ptch、Smo向鄰近細胞傳遞信號，激活下游轉錄因子Gli進而激活目的基因發揮作用[11]。該信號通路具有2種作用形式，其中當缺少 Shh蛋白時，細胞膜上的 Ptc 受體與 Smo 蛋白結合而抑制 Smo 的活性，這種抑制最終使 Gli 蛋白被蛋白酶水解使 Gli 受抑制，并釋放出轉錄抑制蛋白，該蛋白進入細胞核內從而實現抑制目標基因的轉錄作用。而當 Shh 信號存在時，Shh 蛋白作為配體的形式與 Ptc 蛋白結合，Ptc 受體就會與 Smo 蛋白分離，從而解除對 Smo 的抑制，進而激活下游的 Gli，誘導細胞核內目標基因的轉錄表達。結合以上可見，在 Shh 信號通路中，Shh 蛋白以配體的形式作為Hedgehog信號通路的起點，而 Gli 蛋白則以轉錄因子的形式成為該信號通路的終點。Shh 蛋白與 Smo蛋白對該信號通路均有激動作用，而 Ptc 蛋白以受體的形式抑制并調控著信號通路的活性。目前發現Shh通路激活的方式有2種，第一，配體非依賴性激活方式：Shh信號通路的成員基因Ptch、Som等發生功能性缺失或者突變，導致下游基因激活、轉錄，表達，該激活方式見于部分腦、皮膚和肌肉的惡性腫瘤；第二，配體依賴性激活方式：即Shh配體過度表達，導致下游基因轉錄、高表達，最終導致腫瘤的發生發展，此激活方式在肺癌[12]、消化道腫瘤[13]及前列腺癌[14]中被發現。

3 Hedgehog通路在卵巢癌中的作用

3.1 卵巢癌Hedgehog通路的研究現狀

Shh信號通路在婦科腫瘤如宮頸癌、子宮內膜癌等中的作用已有較為成熟的研究，卵巢癌組織中也明顯存在 Hedgehog 信號通路的異常活化[15]，Shh 的過表達與 HPV16 型感染密切相關。在2000年以前，國內外均無關于Shh通路在卵巢上皮性癌中作用的報道，2000年復旦大學婦產科醫院通過免疫組化法發現Shh信號通路Shh，Dhh，Ptch、Smo和Gli-1在正常卵巢上皮組織中不表達或者低表達，在卵巢上皮性癌中的表達高于卵巢良性上皮腫瘤。環靶明cyclopamuine是Shh信號通路阻斷劑，有實驗利用cyclopamuine干擾Gli-1的表達，抑制癌細胞增生能力[16-17]。此項研究首次揭示了Shh信號通路與卵巢癌發生的關系，即：Shh信號通路在卵巢上皮癌中過度表達，提示該通路的激活可能與卵巢上皮性腫瘤的過度增殖有關。大量研究證實了卵巢癌的發生發展與該通路密切相關。2007年日本學者Horiuchi等[18]通過研究證實了hedgehog信號通路的激活與卵巢癌的發生有關，2011年南阿拉巴馬大學米歇爾癌癥研究所Ray等通過實驗驗證Hedgehog通路在調節卵巢癌球體形成細胞中起重要作用[19]。

3.2 關于Hedgehog信號通路抑制劑的相關研究

Hedgehog信號通路的抑制劑cyclopamine是藜蘆派生的甾族生物堿，其對hedgehog通路的作用是：作用于Smo，使Smo的空間構象發生改變，從而通過抑制Smo的活性而抑制hedgehog信號通路及下游基因的表達，通過下調cyclinA、cyclinD1和上調p21、p27阻斷卵巢癌細胞于G1-s期，并誘導細胞凋亡。研究結果表明，cyclopamine對哺乳動物的正常組織無副作用，用cyclopamine處理卵巢癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、口腔鱗癌、小細胞肺癌、前列腺癌和肝癌等腫瘤細胞后發現Gli-1和Ptch-1的表達減少，細胞生長受到抑制，并且細胞凋亡加速[20-21]。

總而言之，腫瘤的發生發展是復雜、貫續、多因素調節作用的動態過程，在婦科腫瘤的臨床工作中，卵巢癌的診斷、治療是最為困難且難以解決的問題。卵巢癌化療的耐藥性及高復發率，尋找卵巢癌的早期診斷策略及有效的治療方法變得更為意義重大。腫瘤相關基因例如Her-2、p21、p53等對卵巢癌作用的研究日趨重要，研究Hedgehog信號通路在卵巢癌發展中的作用，為卵巢癌的早期診斷及靶向治療提供了新的幫助。

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