Rho激酶在膠質瘤侵襲調控中作用的研究進展

李云濤　陳謙學★　吳庭楓　邵靈敏

·綜述·

Rho激酶在膠質瘤侵襲調控中作用的研究進展

李云濤陳謙學★吳庭楓邵靈敏

膠質瘤是最常見的原發(fā)性中樞神經系統(tǒng)腦腫瘤，起源于神經膠質，約占成人惡性中樞神經系統(tǒng)腫瘤的80%。其具有局部高侵襲力、高核分裂活性、血管生成和局部壞死等特點。膠質母細胞瘤（GBM，WHO Ⅳ級）是惡性程度最高的膠質瘤，其中位生存期僅14.6個月，5年生存率僅為9.8%。膠質瘤較少會轉移到中樞神經系統(tǒng)之外，但在腦實質中有較高的侵襲性。而且，無論何種級別的膠質瘤均表現出較高的侵襲性，提示在膠質瘤發(fā)生的早期即存在這種惡性表現［1］。到目前為止，仍無針對膠質瘤有效的治療方法，膠質瘤患者的預后亦無明顯改善，且經放、化療后腫瘤復發(fā)較明顯。而且，放化療等臨床治療手段會促進膠質瘤的侵襲能力［2］。所以，掌握膠質瘤發(fā)生發(fā)展中侵襲的分子機制可能為膠質瘤患者提供新的臨床治療方案。

1　Rho激酶

Rho激酶通過調節(jié)細胞骨架肌動蛋白的活性來影響細胞移行。正常細胞中，Rho激酶有正常的表達和調控，而在膠質瘤細胞中，Rho激酶過度表達，活性異常增高。同時，Rho激酶下游蛋白已被證明可提高膠質瘤的侵襲和生存能力。因此，對Rho激酶相關信號通路的研究將在膠質瘤治療中發(fā)揮重要的作用。

Rho激酶家族屬于Ras大家族。目前已有20種已知的哺乳動物Rho蛋白成員，分為Rac、Cdc42、Rho、Rnd、RhoD、RhoF、RhoH和RhoBTB八個亞家族，而Rac被認為是整個家族的起源［3］。Rho激酶通過以無活性的GDP結合狀態(tài)或者有活性的GTP結合狀態(tài)，和其下游分子相互作用。而調節(jié)這種活性平衡的有三類細胞因子：鳥苷酸交換因子（GEFs），GTP 酶激活蛋白（GAPs），GDP 解離抑制因子（GDIs）。GEFs促進GTP和GDP交換使Rho激酶激活，Rho GEFs有一個催化GDP和GTP交換的DH結構域，其后面pH結構域結合磷酸肌醇調節(jié)Rho GEFs的亞細胞定位［4］。研究表明，GEFs的活性在氮端序列移除后才得以表現，氮端序列可能扮演著自動抑制DH結構域作用的角色，這種抑制作用可能通過氮端的磷酸化而解除［4］。目前GEFs發(fā)揮作用的信號通路機制仍無較明確的數據支持。GAPs促進GTP水解，使Rho激酶恢復至無活性的GDP結合狀態(tài)；GDIs阻止GDP與Rho蛋白的分離。最近研究表明Rho激酶可以受泛素化酶調節(jié)降解［5］，同時通過GDIs阻止Rho蛋白降解來調控體內Rho蛋白平衡［6］。

目前，Rho家族中RhoA、Rac和Cdc42這3個成員，被認為是和收縮性肌動球蛋白細絲和外周肌動蛋白網，包括板狀偽足和絲狀偽足等有關。同時，Rho家族成員之間存在著相互作用：Cdc42可以活化Rac；RhoA和Rac1存在著相互抑制的作用［3］；RhoG是Rac1的上游調節(jié)因子，并以此來促進細胞運動［7］。RhoA在細胞邊緣激活，RhoA信號通過下游效應器p160 ROCK促進肌球蛋白輕鏈的磷酸化［8］，影響肌球蛋白收縮性。Rac刺激肌動蛋白驅動突起，同時協調Cdc42整合細胞外定向因素來調節(jié)細胞極性與運動［9］。

2　Rho激酶在膠質瘤中的異常調節(jié)

研究發(fā)現，膠質瘤細胞中Rho激酶的表達和膠質瘤惡性程度高度相關［10］。Rac1的表達水平和膠質瘤等級呈正相關，Rac1能提高膠質瘤細胞侵襲性［11］。Rac1促進膠質瘤細胞侵襲是通過多種受體和效應器實現的。目前已有研究證明，Rac1在腫瘤壞死因子樣微弱凋亡誘導因子（TWEAK）誘導激活Akt和NF-κB信號通路中有重要的作用，成纖維細胞生長誘導因子受體14（Fn14）信號通過Rac1提高細胞侵襲性，抵抗細胞毒性治療引起的凋亡［11，12］。值得一提的是，TWEAK-Fn14誘導的Rac1依賴于Cdc42的存在，而Rac1降解卻與TWEAK誘導激活的Cdc42無關［13］。TWEAKFn14信號通過TNF受體相關因子2 （TRAF2）依賴的SGEF和RhoG活性使Rac1激活。

Rac1和侵襲偽足的形成有重要關系。侵襲偽足作為細胞膜的一個結構，可以降解細胞外基質，促進腫瘤細胞侵襲。Rac1的效應器突觸伸蛋白2（SYNJ2） 在侵襲偽足中亦是高表達，SYNJ2的消耗會導致侵襲偽足形成的減少和膠質瘤細胞侵襲能力的降低［14］。Rac1在膠質瘤細胞膜上的激活受香葉烯基轉移酶調控和RLIP76泛素化調節(jié)［15］。Cdc42在TWEAK-Fn14信號誘導的Rac1激活中有不可替代的作用，Cdc42的消耗使膠質瘤細胞遷移和侵襲能力減弱［13］。在細胞極性和細胞移行功能中Cdc42和RhoG是Rac1的上游信號分子［16］。而在神經肽處理的膠質瘤細胞中，Rac1和Cdc42盡管共同激活，但是關于他們相互之間的關系，仍無明確的數據支持。RhoG在膠質瘤中高表達，其能刺激板狀偽足的形成，并能使Rac1激活［7，16］。在TWEAK-Fn14信號中，RhoG迅速激活，進而提高Rac1活性。在膠質母細胞瘤中，RhoG作為EGF信號通路的下游被激活，提高膠質瘤細胞的遷移能力［16］。RhoA的活性和膠質瘤細胞遷移能力呈負相關［11］。RhoA受體ROCK的抑制導致Ra c1的激活，進而增強膠質瘤細胞侵襲性。RhoA對膠質瘤的作用是通過改變細胞形態(tài)實現的。熒光能量共振轉移實驗證明大鼠腦實質中，Rac1和Cdc42的活性高，而在血管周圍區(qū)域中RhoA活性高，同時Rac1和Cdc42均有降低［17］。因此，RhoA影響著膠質瘤細胞在不同的基質中的侵襲能力。

GAPs家族中部分蛋白在膠質瘤中存在異常表達。IQGAP1是Rac1調節(jié)膠質瘤細胞侵襲信號通路激活的重要調節(jié)因子。IQGAP1和Rac1結合，使Rac1保持GTP結合狀態(tài)，從而調節(jié)膠質瘤細胞侵襲。IQGAP1的缺失和高級別膠質瘤患者的長期預后有重要聯系［18］。GEFs家族部分成員在膠質瘤中高表達。如在高侵襲的膠質瘤組織中吞噬遷移因子1（ELMO1）和胞質分裂作用因子1（Dock180），明顯高于周圍正常組織，同時在膠質瘤細胞系和人正常星形膠質細胞中有相同結論。研究亦證明了ELMO1/Dock180抑制劑能抑制膠質瘤侵襲［19］。此外，其余三種GEFs：Trio，Ect2和Vav3在膠質母細胞瘤細胞中的表達高于低級膠質瘤細胞，并且與患者預后有重要聯系。Trio和Ect2的降解能抑制膠質瘤細胞生長［20］。

3　Rho激酶與膠質瘤耐藥

腫瘤侵襲和藥物抵抗密切關聯，他們通過共同的信號通路一起促進疾病進程，并導致治療失敗。例如，膠質瘤細胞化療抵抗作用的提高來自于Bcl-2家族上游Rac1依賴的Akt2激活，由此提高腫瘤細胞生存能力。Akt2的激活導致MMP-9表達量的升高，促進膠質瘤細胞的遷移和侵襲。對膠質瘤細胞的放射性照射會增強其侵襲性。TRAF2是TWEAK-Fn14軸SGEF-RhoG-Rac1促侵襲信號的上游，當其在膠質瘤細胞中減少時會抑制細胞生長，并賦予膠質瘤細胞放療敏感性［21］。TRAF2傳導的信號不僅提高NF-κB信號通路的活性，還促進JNK/SAPK激活，腫瘤炎性反應、細胞遷移和放化療抵抗［22］。

4　討論

在膠質瘤發(fā)生發(fā)展過程中，相關信號通路會失調。Rho激酶是膠質瘤侵襲過程中重要的調控因子，同時Rho激酶在膠質瘤發(fā)生發(fā)展等環(huán)節(jié)中均有促進作用。因此，Rho激酶可以作為膠質瘤臨床靶向治療的作用靶點。選擇性的抑制Rac活性可以誘導膠質瘤凋亡，但對正常星形膠質細胞無影響［23］，為針對Rac抑制的臨床藥物治療方案提供了理論依據。而且，以Rho激酶通路抑制劑作為膠質瘤臨床藥物治療手段將會有較大前景。

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國家自然科學基金（81372683）

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