腫瘤干細胞在乳腺癌發生發展中的作用機制研究進展

劉占偉　綜述　李永安　審校

淮南東方醫院集團腫瘤醫院腫瘤內科五病區，安徽　淮南　232035

腫瘤干細胞在乳腺癌發生發展中的作用機制研究進展

劉占偉#綜述李永安審校

淮南東方醫院集團腫瘤醫院腫瘤內科五病區，安徽淮南232035

癌癥是目前難根治的疾病之一，是在各種致癌因素作用下，局部組織細胞基因調控處于異常狀態，出現異常增生和分化，進而形成新的生物，該生物不受人體生理調節控制，并不隨病因消除而停止生長，而是破壞機體正常組織和器官，呈現出浸潤性生長趨勢。近年來，腫瘤干細胞學說理論被引入腫瘤研究中，在乳腺癌、前列腺癌、肝癌、肺癌、結直腸癌等多種惡性腫瘤組織中均已成功分離出腫瘤干細胞，它可以抵抗放化療，是惡性腫瘤復發和轉移的主要原因。腫瘤干細胞在乳腺癌的發生發展中起著重要作用，本文就其特征以及對乳腺癌發生發展的調控機制進行綜述，以更好地為臨床治療服務。

腫瘤干細胞；乳腺癌；作用機制

腫瘤干細胞是一類具有高度增殖能力、自我更新能力的特殊干細胞，其與正常干細胞相似，但具備多向分化潛能，經過連續傳代能夠轉變為原始腫瘤細胞。乳腺癌是由人體乳腺上皮組織惡性腫瘤引發的，且癌細胞脫落后可以伴隨血液和淋巴液轉移，從而嚴重威脅患者的健康和生命。有研究發現［1］，乳腺癌患者腫瘤組織中可以分離出腫瘤干細胞，可以抵抗放化療，是導致乳腺癌復發和轉移的主要原因，且在疾病發生發展過程中起著重要作用。本文對腫瘤干細胞的產生、特征以及在乳腺癌發生發展中的作用機制作一綜述，以期為乳腺癌臨床治療提供理論基礎。

1　腫瘤干細胞

1.1定義與來源

腫瘤干細胞一詞首次出現于2001年，美國癌癥研究協會腫瘤干細胞研究小組于2006年將其定義為［2］：存在于腫瘤組織中、具有無限自我更新能力、能分化成不同腫瘤細胞、且具備多向分化潛能的細胞。目前，腫瘤干細胞的來源仍無定論，主要有以下4種觀點：①正常干細胞基因累積突變或（和）表型改變；②發生致癌基因突變的祖細胞；③分化細胞或終末分化成熟細胞的去分化；④致癌突變細胞與干細胞融合。由于腫瘤干細胞和正常干細胞的功能和表型都極其相似，且正常干細胞在整個生命周期持續存在，是突變積累的重要載體，而祖細胞仍保留著部分自我更新能力，因此其來源更多傾向于前兩種說法。

1.2特征

腫瘤干細胞主要具有以下特征：①具有無限自我更新能力，即通過對稱或不對稱分裂產生1～2個保留與母細胞完全相同功能和性質的子細胞，以完成自我復制；②具有多向分化潛能，即產生不同分化程度的子代腫瘤細胞的能力，該特征可以用來解釋腫瘤細胞的異質性。此外，腫瘤干細胞在腫瘤組織中含量較低，但因其具有高致瘤性［3］，且對放化療具有抵抗作用，因而成為腫瘤發生和進展的主要原因。

1.3乳腺腫瘤干細胞

乳腺癌在女性惡性腫瘤中居首位，且復發率較高，約50％的乳腺癌患者經過手術治療后5年內出現復發和轉移，嚴重者甚至導致死亡［4］。乳腺腫瘤干細胞是一類在乳腺癌組織中分離出的具有無限自我更新能力和分化潛能，與正常干細胞相似的細胞亞群。2003年有學者利用流式細胞儀（FACS）從人原代乳腺腫瘤組織中分選出具有高致瘤性的細胞亞群，有200個此類細胞可以在實驗動物體內致瘤，首次證明了乳腺腫瘤干細胞的存在［5］。隨后乙醛脫氫酶1（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH1）作為新的腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）標志物被發現，后來又有研究證明不同CSC分子亞型患者中ALDH1表達水平存在差異［6］，正常人體乳腺腫瘤干細胞跨膜受體蛋白Notch-4（transmembrane receptor protein Notch-4）受體高度表達，與Notch-1共同調控乳腺的正常發育，當其發生突變，會導致實驗動物發生乳腺癌。乳腺腫瘤干細胞中Notch-1的高表達是患者預后的一項獨立危險因素，而Notch-4可以維持乳腺腫瘤干細胞的自我更新。此外，Wnt/β-catenin、Hedgehog等信號通路可以維持乳腺腫瘤干細胞的正常特性［7］。

2　乳腺腫瘤干細胞的特性

與其他腫瘤干細胞相同，乳腺癌腫瘤干細胞的特性主要為強致瘤性和干性。強致瘤性能夠反映其移植瘤的形成能力，而干性則可以顯示其自我更新和分化能力。從乳腺癌腫瘤組織中首次分離出乳腺腫瘤干細胞后，關于其特異性標志研究也迅速展開。

2.1CD44+/CD24-研究

CD44蛋白是一種細胞表面跨膜糖蛋白，分布較為廣泛，能夠促進腫瘤細胞的侵襲和轉移，與細胞間相互作用、遷移、黏附具有一定關系。據丁麗娟等［8］研究報道，CD44在癌細胞和神經網絡的形成中起重要作用，乳腺腫瘤干細胞的CD44+/CD24-亞群具有獨特的活性，偏向骨骼和肺部的轉移較為明顯，且僅有CD44+/CD24-分子標志的腫瘤干細胞存在侵襲能力。

2.2ALDH1研究

在乳腺腫瘤干細胞中，ALDH1和CD44+/CD24-作用相似，均與細胞干性基因表達有關，能夠增強腫瘤干細胞的致瘤性。李紅蕊等［9］認為乳腺癌腫瘤干細胞中高活性的ALDH1能夠促進細胞的自我更新。還有研究發現［10］，以ALDH1為標記的ALDEFLOUR細胞中存在500個可致Aldefluor+細胞瘤變，而不可致瘤Aldefluor+細胞有50 000個。因此，可以推斷ALDH1是乳腺腫瘤干細胞的一種重要表面標志物。

3　乳腺腫瘤干細胞在乳腺癌發生發展中的分子調控機制

隨著乳腺腫瘤干細胞研究的不斷深入，發現其在乳腺癌發生發展中主要存在4種分子調控機制：Notch、Wnt/β-catenin、Hedgehog以及人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）Bmi-1，其中后兩種還未經證實。Song等［11］研究發現，乳腺腫瘤干細胞的自我更新和分化與這些分子調控途徑密切相關，且與乳腺癌的發生發展也具有一定聯系。

3.1Notch信號通路

相關研究發現［12］，Notch蛋白是一種膜蛋白，可以與相鄰近的細胞受體作用以調節細胞的生長和分化。Notch信號通路家族主要有Notch1、Notch3、Notch配體等，這些成員任何一個出現過表達現象均會造成膠質瘤細胞系增殖。而在乳腺腫瘤干細胞中，Notch信號通路能夠刺激其數量劇增，形成大量具有肌上皮譜系的特異性細胞。Notch信號通路中P13K蛋白是重要的調節分子，其在正常干細胞的生長分化中起著至關重要作用。研究發現［13］，在Hs578T人體乳腺癌細胞系中Notch4的細胞內段表達在抑制分化方面起著不可或缺的作用。另外Xiong等［14］研究表明，Notch通路在低氧環境下，可以穩定和激活細胞內的Notch靶基因，促使癌細胞增殖浸潤，并維持CSC的未分化狀態。在缺氧環境下乳腺癌細胞的Notch-1基因過度表達，細胞凋亡就會受到抑制，意味著缺氧可以通過低氧誘導因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的依賴性調高Notch-1的表達水平，延長癌細胞的存活期，同時誘導癌細胞上皮細胞-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT），保持乳腺腫瘤干細胞的自我更新、浸潤、遷移能力。因此可以得出結論，Notch通路在低氧條件下，可以誘導其配體活化，促進HIF-1在Hes-1基因啟動子區結合，導致癌細胞發生EMT，誘導乳腺癌細胞浸潤和遷移。這就說明Notch信號通路與腫瘤干細胞的分化及乳腺癌的發生發展存在一定的關系。

3.2Wnt/β-catenin信號通路

Wnt信號通路與Notch信號通路可以聯合作用，共同激活干細胞活性，使其發生異常分化和增殖。Lgr5是Wnt/β-catenin信號通路的目標基因，也是其負向調節因子。沈松杰和孫強［15］研究發現，可以將Lgr5的表達作為多種癌組織干細胞的標志，而Wnt/β-catenin信號通路在正常干細胞發揮自我更新過程中起著重要作用，尤其是在CSC增殖和EMT過程中不可或缺。有相關研究證實［16］，Wnt/βcatenin信號通路和HIF通路的交聯作用可以在乳腺惡性腫瘤微環境中誘導HIF-1α和β-鏈蛋白（βcatenin）競爭性地相結合，導致β-catenin-TCF4復合物形成受阻，進而激活Wnt/β-catenin信號通路，促進細胞侵襲并誘發EMT。其中β-catenin可以促進HIF調控轉錄，增強腫瘤細胞的生存能力和對腫瘤微環境的適應能力。HIF-2α與HIF-1α具有相互協調作用。此外，HIF-1α還可以促進Wnt效應器TCF1和LEF1的表達，進而激活Wnt/β-catenin信號通路，最終維持乳腺腫瘤干細胞的增殖和更新，促進乳腺癌的發生和發展。

3.3Hedgehog信號通路

Hedgehog信號通路同樣與HIF相關，目前對于其激活機制尚不清楚，主要調節細胞分化增殖。Hedgehog信號在卵巢癌、肺癌、前列腺癌和乳腺癌等諸多腫瘤組織中均處于活化狀態，因此，其異常活化會導致CSC產生以及腫瘤的發展。據馬慧和任正剛［17］研究顯示，Hedgehog信號通路可以和HIF信號發生聯系，腫瘤微環境不僅能夠誘導血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胰島素樣生長因子2（insulin-like growth factor 2，IGF2）的高表達，還可以激活下游基因Shh和HIF-1α，上調Smo、MMP9和Glil基因表達，最終激活Hedgehog信號通路。因此，Hedgehog信號通路對乳腺腫瘤細胞的生長、增殖和轉移具有重要作用，這無疑為靶向腫瘤干細胞治療提供了一個全新的思路。

3.4PTEN和Bmi-1基因

PTEN和Bmi-1基因是腫瘤干細胞在乳腺癌發生發展中可能存在的分子機制。其中前者是目前發現的首個具有特異磷酸酶活性的抑癌基因，可以形成繁瑣網路，在腫瘤細胞的生長、黏附、凋亡、浸潤和遷移等方面起著重要作用。而Bmi-1是一種轉錄抑制多疏基基因，屬于細胞周期調節因子，參與人體正常造血過程，其蛋白靶基因是Ink4a位點。Sarvandi等［18］指出Bmi-1過度表達會導致端粒酶逆轉錄酶轉錄活性增強，并抑制INK4a/ARF表達，可能和乳腺癌惡化轉化有關，而且Bmi-1和Mel-18表達水平與患者臨床分期以及淋巴結轉移密切相關，蛋白表達水平會隨著臨床分期和淋巴轉移狀況出現增高或降低，一般情況下Bmi-1表達會增高，而Mel-18表達水平會下降。因此有學者建議［19］，將Mel-18作為抑制劑以阻止Bmi-1的表達，不失為一種有效的治療方法。

4　討論

隨著對乳腺癌研究的不斷深入，對腫瘤干細胞作用機制的研究也逐漸展開。現在很多學者越來越清楚地認識到［20］，目前的治療途徑僅僅能在一定程度上延緩病情的發展，卻很難從根本上治愈。因此，需要進一步對乳腺腫瘤干細胞進行更深入地研究，以挖掘出乳腺癌治療的新途徑，最終達到徹底治愈的目的。

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R737.9

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10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.03.04

2015-08-05）

（corresponding author），郵箱：13956402964@139.com