結腸癌中TLRs、Wnt/β-catenin的表達與腫瘤的相關性研究

馮進武，吳發明，劉朝奇

(1.三峽大學醫學院，湖北宜昌443002；(2.三峽大學第三臨床醫學院葛洲壩中心醫院，湖北宜昌443002；(3.腫瘤微環境及免疫治療湖北省重點實驗室，湖北宜昌443002)

結腸癌中TLRs、Wnt/β-catenin的表達與腫瘤的相關性研究

馮進武1，吳發明2，劉朝奇3

(1.三峽大學醫學院，湖北宜昌443002；(2.三峽大學第三臨床醫學院葛洲壩中心醫院，湖北宜昌443002；(3.腫瘤微環境及免疫治療湖北省重點實驗室，湖北宜昌443002)

結腸癌是一種嚴重危害人類健康的惡性腫瘤，在我國青年人的發病率呈現日益增長的趨勢。TOLL樣受體(TLRs)與Wnt/β-catenin(β-連環蛋白)蛋白在結腸癌患者中會高表達，具有促進結腸癌發生發展的作用。本文就TLRs與Wnt/β-catenin兩者信號通路在結腸癌發生發展中的相互調節關系這一新的認識進行闡述。

結腸癌；TOLL樣受體(TLRs)；Wnt/β-catenin

結腸癌(CRC)是全世界癌癥相關性發病率和死亡率的一個主要原因，并且是最常見的惡性腫瘤，而且這種疾病的發病率正在增加[1]。TOLL樣受體(TLRs)是參與炎癥反應驅動癌變的關鍵分子[2]，近年來很多報告集中表明結腸細胞表面表達的TOLL樣受體(TLRs)及其下游的靶基因可以應用于臨床作為結腸癌的標志物，TLRs在未受影響的結腸組織和整個CRC發展的所有階段都發揮著重要作用。由于基因突變導致的異常經典Wnt/β-catenin(β-連環蛋白)信號途徑會促進結腸癌的發展，因此，TLRs和Wnt/β-catenin正為大腸癌的診斷和治療提供新的靶點。本文就TLRs與Wnt/β-catenin在結腸癌中的表達以及兩者信號通路在結腸癌中的相互調節關系進行綜述。

1 TLRs與結腸癌的關系

1.1 TLRs生物學特性和信號傳導途徑TLRs是表達在固有和獲得性免疫系統的免疫細胞上的跨膜糖蛋白識別受體[3]。迄今為止，人們關注較多的是TLR1～TLR10。TLRs刺激先天性和適應性免疫應答，以阻擋病原體相關分子模式(PAMP)以及危險相關破壞分子模式(DAMPs)造成的上皮細胞損害[4]。TLRs信號激活途徑有兩種：一種是依賴髓樣分化因子88 (MyD88)，另外一種是非依賴MyD88傳導途徑。除TLR3外，其他的TLRs通常使用MyD88作為下游銜接蛋白。TLRs信號通路經過一系列的活化，導致核因子(NF-κB)和干擾素調節因子(IRF3)、(IRF7)等促炎和抗病毒的信號通路激活，然后活化的轉錄因子和炎性細胞因子會導致炎癥、免疫調節、存活、增殖和腫瘤發生[5]。

1.2 TLRs在結腸癌細胞的表達和功能目前人們認為結腸上皮細胞中某些高表達TLRs的激活可能會誘發炎癥，促進結腸腫瘤細胞增殖、免疫逃逸、局部浸潤和遠處轉移[6]。

1.2.1 TLR2和TLR4在結腸癌組織中的高表達有研究表明TLR2在結腸癌和腺瘤的表達水平比腫瘤鄰近正常黏膜組織高[7]。Li等[8]采用Meta分析研究發現TLR4的399C＞T多態性顯著與結腸癌(CRC)風險相關，說明TLR4基因多態性可能與亞洲人結腸癌的發展有關，同時分析也揭示TLR4的mRNA和蛋白質參與了結腸癌的產生和進展，他們認為TLR4可能是早期診斷結腸癌的有前景的潛在標志。

1.2.2 TLR3和TLR5在結腸癌組織的高表達有人研究TLR3在結腸癌細胞系、人類正常結腸組織和結腸癌組織中的表達水平，結果發現TLR3在結腸癌中呈現高表達水平，TLR3可能與細胞凋亡信號相關聯[9]。盡管人們很少知道TLRs與惡性腫瘤靶點的功能相關性，但還是有人對TLR5和TLR3的單核苷酸多態性(SNP)與結腸癌的關系進行了研究。通過對TLR5的SNP與白種人結直腸癌患者的不同生存率的相關性進行研究，人們發現TLR5基因中rs5744174/ F616L可能與增加結腸癌患者生存有關，而rs2072493/ N592S可能與降低結腸癌患者生存相關[10]。攜帶TLR3基因SNP rs3775291的TT基因的CRC的存活率比攜帶常見的基因型CRC低，TLR3基因多態性可能是Ⅱ期結直腸癌預后的相關指標[11]。

1.2.3 TLR7、TLR8、TLR9在結腸癌組織的高表達Grimm等[12]對正常結腸組織、早期和晚期結腸癌組織進行研究，結果發現與正常組織相比，TLR7和TLR8在不同階段的結腸癌組織中都呈現高表達水平，而且高表達TLR7和TLR8的人群組的生存率比低表達TLR7和TLR8的人群組低，TLR7和TLR8可能與結腸癌的進展緊密相關。盡管有研究表明結腸癌在經過放射治療后，TLR9可能在腫瘤微環境中促進結腸癌的復發[13]，但是目前TLR9信號通路在結腸癌中的作用還沒得到很好的研究。

2 Wnt/β-catenin在結腸癌中的作用

Wnt/β-catenin(β-連環蛋白)的信號途徑參與細胞分化、增殖和運動。該途徑正常活化后會使β-連環蛋白(β-catenin)穩定，在細胞核內堆積以及隨后導致Wnt信號靶基因轉錄激活。所述的Wnt/β-catenin通路也已知參與了維護腸細胞和隱窩的動態平衡[14]。某些“經典”Wnt信號同源配體與FZD(卷曲)的同源受體、LRP(低密度脂蛋白受體相關蛋白)家族相結合，從而抑制β-連環蛋白磷酸化，進而使β-catenin逃避降解，積聚在胞內，并易位到細胞核。在細胞核中β-連環蛋白主要與T細胞因子/淋巴增強因子(TCF/LEF)家族的轉錄因子成員相互作用，以反式激活靶基因。通過影響不同的細胞過程，包括分化、增殖、遷移和粘連，從而導致腫瘤形成[15]。有研究表明在已知的Wnt信號級聯反應中，由于腫瘤抑制基因(APC)和β-catenin的基因突變而導致的異常Wnt/β-catenin信號途徑在大約90%結腸直腸癌中發現[16]。異常Wnt/β-catenin信號通路激活導致β-catenin在細胞核中積累，這種現象可以在＞80%的CRC患者中檢測到。而且，高水平的細胞核β-catenin已經被認為與結腸癌患者不良預后相關[17]。

3 TLR與Wnt/β-catenin的交聯作(Crosstalk)

我們了解TLR與Wnt/β-catenin這兩種信號通路之間的Crosstalk對研究TLRs促進結腸癌發生發展的機制是非常有意義的。但目前國內外學者關于它們之間的Crosstalk存在分歧。

3.1 TLRs具有下調Wnt/β-catenin信號通路的作用Li等[18]報道在用牛分枝桿菌卡介苗和脂多糖誘導TLRs高表達的炎癥性肺上皮細胞中，β-catenin表達受到抑制；同時在肺上皮細胞高表達有活性的β-catenin會下調TLRs信號通路的傳導。于是他們認為TLRs與Wnt/β-catenin形成了一個負反饋環而相互調節。此外，有研究發現在骨髓間充質細胞向骨母細胞分化的過程中活化的TLR4比活化的TLR3所產生的作用更大，然而活化的TLR3促進骨形成，活化的TLR4抑制骨形成，原因可能是活化的TLR4減少β-catenin表達，活化的TLR3并不影響β-catenin表達[19]。有研究發現用小干擾RNA破壞受脂多糖(LPS)處理鼠骨髓來源的樹突狀細胞中β-catenin信號通路，結果極容易產生TLR4；此外，敲除預先受CoPP(血紅素加氧酶-1的誘導劑)和rIL-10處理的鼠骨髓來源的樹突狀細胞會使TLR4表達增加，于是活化的β-catenin會以刺激磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)這種負反饋調控機來抑制TLR4誘導的炎癥反應[20]。Sodhi等[21]在研究早產兒壞死性小腸結腸炎的發病機制時發現：活化的TLR4可能通過激活AKT-GSK3 β上游信號通路來消弱β-catenin表達，抑制了腸上皮細胞增生；在體內壞死性小腸上皮黏膜中用腺病毒介導來抑制TLR4信號通路，受抑制的β-catenin信號通路可以逆轉，從而使壞死的小腸上皮細胞增生。

3.2 某些TLRs可上調β-catenin信號通路有學者認為與感染其他致病微生物如鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌相比，在感染牛結核分枝桿菌卡介苗后，激活特定病原體配體的TLR2能通過調控巨噬細胞來粗略地上調β-連環蛋白信號[22]。Jia等[23]發現在高表達TLR3的人乳腺癌細胞中，β-catenin的下游基因Axin2和cyclinD1可能會上調，β-catenin的核移位也可能會增加，另外使用β-catenin抑制劑BC21處理高表達TLR3的人乳腺癌細胞、敲除高表達TLR3的人乳腺癌細胞β-catenin基因后發現乳腺腫瘤干細胞相關蛋白表達可能會減少，于是他們認為TLR3可能具有活化β-catenin的表達來促進乳腺腫瘤干細胞表型的表達。在高表達TLR4的巨噬細胞中，受配體LPS刺激后會使糖原合成激酶3β(GSK3β)磷酸化失活，檢測到β-catenin積聚在胞質溶膠，并易位到細胞核，表明TLR4可能有促進β-catenin高表達的作用[24]。TLR2信號通過一種蛋白激酶AKT激活β-catenin信號通路的方式調控樹突狀細胞(DCs)，促進T細胞分化，從而使DCs具有減少Th17/Th1介導的自身免疫性炎癥反應的作用[25]。

3.3 TLRs與Wnt/β-catenin在結腸癌中的CrosstalkSantaolalla等[26]對由人的正常結腸組織、腺瘤和散發CRCs組成的組織陣列進行免疫熒光來檢測TLR4表達水平，表明TLR4在散發性CRCs上皮細胞中高表達；接著他們用遺傳毒性劑氧化偶氮甲烷注射過度表達TLR4的小鼠和野生型小鼠以培養成人結腸癌模型。發現過度表達TLR4的小鼠與野生型(WT)小鼠相比，發生結腸腫瘤的數目增加以及β-catenin在非發育異常區域的活化增加；他們用化學抑制劑阻止PI3K活性后發現阻止了依賴TLR4的β-catenin絲氨酸磷酸化，于是他們認為TLR4以依賴PI3Ks的方式來活化β-catenin。

4 結語

目前結腸癌在我國的發病率和死亡率在惡性腫瘤中分別居第三位和第五位[27]，早期診斷和治療結腸癌迫在眉睫。盡管人們普遍認為TLRs與結腸癌的發生發展有著密不可分的關系，甚至可能作為早期診斷結腸癌和判斷結腸癌預后的指標，但是TLRs信號傳導通路對結腸癌萌生和發展的作用機制仍是未知的。多年來人們對Wnt/β-catenin進行了廣泛深入的研究，已明確了異常Wnt/β-catenin信號通路在結腸癌中發生發展的機制。通過對TLRs與Wnt/β-catenin兩信號通路之間關系的研究，可以進一步推斷出TLRs可能是通過Wnt/β-catenin信號通路來啟動結腸癌的產生。然而，目前TLRs與Wnt/β-catenin兩信號通路之間關系還沒得到統一，還需要我們進一步地研究。人們研究較多的是TLR2、TLR3、TLR4和Wnt/ β-catenin在其他組織中的相互調節作用，在結腸癌組織中研究的很少。此外，其他TLRs與Wnt/β-catenin的相互作用尚需進一步研究。我們可以多次、反復地從結腸癌臨床標本、小鼠結腸癌模型、結腸癌細胞水平研究TLRs與Wnt/β-catenin兩種蛋白在結腸癌中的表達以及與腫瘤的相關性，為早期診斷和治療結腸癌奠定理論基礎。

[1]Eiro N,Gonzalez L,Gonzalez LO,et al.Study of the expression of toll-like receptors in different histological types of colorectal polyps and their relationship with colorectal cancer[J].Journal of Clinical Immunology,2012,32(4):848-854.

[2]Tang XY,Zhu YQ,Wei B,et al.Expression and functional research of TLR4 in human colon carcinoma[J].The American Journal of the Medical Sciences,2010,339(4):319-326.

[3]Lu Q,Ding H,Li W.Role of Toll-like receptors in microbiota-associated gastrointestinal cancer metastasis[J].Journal of Cancer Research and Therapeutics,2013,9 Suppl:S142-149.

[5]Li TT,Ogino S,Qian ZR.Toll-like receptor signaling in colorectal cancer:carcinogenesis to cancer therapy[J].World journal of Gastro-Enterology:WJG,2014,20(47):17699-17708.

[4]Kaczanowska S,Joseph AM,Davila E.TLR agonists:our best frenemy in cancer immunotherapy[J].Journal of Leukocyte Biology, 2013,93(6):847-863.

[6]Luddy KA,Robertson-Tessi M,Tafreshi NK,et al.The role of toll-like receptors in colorectal cancer progression:evidence for epithelial to leucocytic transition[J].Frontiers in Immunology,2014,5:429.

[7]Li X,Qian D,Ju F,et al.Upregulation of Toll-like receptor 2 expression in colorectal cancer infected by human cytomegalovirus[J].Oncology Letters,2015,9(1):365-370.

[8]Li XX,Sun GP,Meng J,et al.Role of toll-like receptor 4 in colorectal carcinogenesis:a meta-analysis[J].PLoS One,2014,9(4):e93904.

[9]Nojiri K,Sugimoto K,Shiraki K,et al.The expression and function of Toll-like receptors 3 and 9 in human colon carcinoma[J].Oncology Reports,2013,29(5):1737-1743.

[10]Klimosch SN,Forsti A,Eckert J,et al.Functional TLR5 genetic variants affect human colorectal cancer survival[J].Cancer Research, 2013,73(24):7232-7242.

[11]Castro FA,Forsti A,Buch S,et al.TLR-3 polymorphism is an independent prognostic marker for stage II colorectal cancer[J].European Journal of Cancer,2011,47(8):1203-1210.

[12]Grimm M,Kim M,Rosenwald A,et al.Toll-like receptor(TLR)7 and TLR8 expression on CD133+cells in colorectal cancer points to a specific role for inflammation-induced TLRs in tumourigenesis and tumour progression[J].European Journal of Cancer,2010,46(15): 2849-2857.

[13]Gao C,Kozlowska A,Nechaev S,et al.TLR9 signaling in the tumor microenvironment initiates cancer recurrence after radiotherapy[J]. Cancer Research,2013,73(24):7211-7221.

[14]Moon BS,Jeong WJ,Park J,et al.Role of oncogenic K-Ras in cancer stem cell activation by aberrant Wnt/beta-catenin signaling[J].Journal of the National Cancer Institute,2014,106(2):djt373.

[15]White BD,Chien AJ,Dawson DW.Dysregulation of Wnt/β-catenin Signaling in Gastrointestinal Cancers[J].Gastroenterology,2012,142 (2):219-232.

[16]Cancer Genome Atlas N.Comprehensive molecular characterization of human colon and rectal cancer[J].Nature,2012,487(7407):330-337.

[17]Sebio A,Kahn M,Lenz HJ.The potential of targeting Wnt/beta-catenin in colon cancer[J].Expert Opinion on Therapeutic Targets,2014,18(6):611-615.

[18]Li Y,Shi J,Yang J,et al.A Wnt/beta-catenin negative feedback loop represses TLR-triggered inflammatory responses in alveolar epithelial cells[J].Molecular Immunology,2014,59(2):128-135.

[19]Qi C,Xiaofeng X,Xiaoguang W.Effects of toll-like receptors 3 and 4 in the osteogenesis of stem cells[J].Stem Cells International, 2014,2014:917168.

[20]Ke B,Shen XD,Kamo N,et al.beta-catenin regulates innate and adaptive immunity in mouse liver ischemia-reperfusion injury[J]. Hepatology(Baltimore,Md),2013,57(3):1203-1214.

[21]Sodhi CP,Shi XH,Richardson WM,et al.Toll-like receptor-4 inhibits enterocyte proliferation via impaired beta-catenin signaling in necrotizing enterocolitis[J].Gastroenterology,2010,138(1):185-196.

[22]Bansal K,Trinath J,Chakravortty D,et al.Pathogen-specific TLR2 protein activation programs macrophages to induce Wnt-beta-catenin signaling[J].The Journal of Biological Chemistry,2011,286(42): 37032-37044.

[23]Jia D,Yang W,Li L,et al.beta-Catenin and NF-kappaB co-activation triggered by TLR3 stimulation facilitates stem cell-like phenotypes in breast cancer[J].Cell Death and Differentiation,2015,22(2):298-310.

[24]Kim JS,Yeo S,Shin DG,et al.Glycogen synthase kinase 3beta and beta-catenin pathway is involved in toll-like receptor 4-mediated NADPH oxidase 1 expression in macrophages[J].The FEBS Journal,2010,277(13):2830-2837.

[25]Manoharan I,Hong Y,Suryawanshi A,et al.TLR2-dependent activation of beta-catenin pathway in dendritic cells induces regulatory responses and attenuates autoimmune inflammation[J].Journal of Immunology(Baltimore,Md:1950),2014,193(8):4203-4213.

[26]Santaolalla R,Sussman DA,Ruiz JR,et al.TLR4 activates the beta-catenin pathway to cause intestinal neoplasia[J].PLoS One,2013, 8(5):e63298.

[27]陳萬青,張思維,鄭榮壽,等.中國2009年惡性腫瘤發病和死亡分析[J].中國腫瘤,2013(1):2-12.

R735.3+5

A

1003—6350（2016）02—0254—03

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2015-04-29)

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