轉化生長因子βⅡ型受體在消化系統腫瘤中的研究進展*

賈恩朝 綜述，朱武凌 審校

(新鄉醫學院病理學教研室，河南新鄉 453000)

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轉化生長因子βⅡ型受體在消化系統腫瘤中的研究進展*

賈恩朝 綜述，朱武凌△審校

(新鄉醫學院病理學教研室，河南新鄉 453000)

轉化生長因子β；腫瘤；轉化生長因子β受體Ⅱ；消化系統

轉化生長因子βⅡ型受體(transforminggrowthfactorbetatypeⅡreceptor，TGFBR2)是具有絲氨酸/蘇氨酸(Ser/Thr)激酶活性的單次跨膜α螺旋受體，TGFBR2作為一個跨膜蛋白，與以往發現的Ser/Thr激酶是胞內酶不同，其Ser/Thr激酶活性區位于胞內結構域。TGFBR2通過將細胞外信號轉化生長因子β(TGF-β)傳入細胞內而引起細胞各種生物反應，包括細胞的增殖、分化、運動、凋亡及免疫反應[1]。由于TGFBR2的表達下調能使腫瘤細胞的生長和分裂加速或是以一種不受控制的方式進行增殖，因而在腫瘤發生、發展方面具有重要意義。特別是TGFBR2基因突變或表達的下調發生在食管、肝臟、結腸和直腸等消化系統，現就TGFBR2在信號傳導中的作用及與消化系統的腫瘤和免疫反應等方面關系的研究予以綜述。

1 TGFBR2的結構與功能

1.1TGFBR2的結構TGFBR2基因位于3p22，全長87.64Kb，含有6個內含子和7個外顯子，其蛋白相對分子質量為75×103，由567個氨基酸組成。TGFBR2胞內區高度保守，胞外部分較短，但含有決定該區域折疊的10個或更多的半胱氨酸。在跨膜序列附近，3個半胱氨酸特征性地成簇排列，其他半胱氨酸的空間位置多變[2]。

1.2TGFBR2與腫瘤發生的機制 在體內，TGFBR2需與TGF-β結合后才能發揮生物學作用。TGF-β能被體內大多數細胞所分泌，產生各種各樣的生物學活性如胚胎發育、組織修復等，在腫瘤發生、發展過程中，發揮著重要作用。在腫瘤早期階段，TGF-β通路可抑制宿主的免疫系統，隨著病程的進展，又可通過多種機制如改變腫瘤微環境，抑制宿主免疫細胞，促進腫瘤血管生成等促進腫瘤的浸潤和轉移[2]。一般認為，TGF-β首先與TGFBR2結合，后者再磷酸化TGFBR1的Ser/Thr殘基，形成三者的異源性聚合體，后與Smad蛋白家族結合逐級將信號不斷放大并向后傳遞，最終引起細胞核內TGF-β靶基因的改變。而TGFBR2作為這個過程中的關鍵分子，它的表達的下調及突變將使TGF-β信號通路對腫瘤的抑制作用減弱，而TGFBR2表達的升高則抑制腫瘤的發生，如研究表明，TGFBR2啟動子區的G-875A的多態性可提高上皮細胞中TGFBR2的轉錄活性，降低食管癌及胃癌等的發病風險[3]。在腫瘤組織中，TGFBR2功能的改變主要表現在以下方面：(1)TGFBR2受體蛋白的N端糖基化。N端糖基化的TGFBR2能阻止TGF-β與其結合，使細胞呈現抗TGF-β信號傳導，從而降低癌細胞對TGF-β信號的敏感性，促使了腫瘤的發生[4]。(2)TGFBR2基因的微衛星不穩定(microsatelliteinstability，MSI)。在TGFBR2的編碼區含有10bppoly-A重復序列，當這些poly(A)序列出現插入或缺失一個以上腺嘌呤時，表現為MSI，多見于胃癌、結腸癌、膽管癌等腫瘤當中[5]。(3)TGFBR2作為許多微小RNA的作用靶點，當這些微小RNA的表達上調或下調時，都將對TGFBR2的表達產生直接的影響[6]。

2 TGFBR2與消化系統惡性腫瘤

2.1TGFBR2與食管癌 研究表明，TGFBR2與食管癌的發病密切相關，TGFBR2的表達量的降低使患者的臨床治療效果及預后變差[7]。TGFBR2的表達下調有助于正常上皮細胞向鱗狀上皮癌細胞轉化，且使細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑P15、P16和P21減少，其結果使細胞的G1期細胞周期檢測點失調，最終導致細胞的分裂增殖能力增強[8]。再者，在食管癌早期TGFBR2啟動子的CpG島甲基化在TGFBR2基因沉默中起到重要作用，且在食管癌Ⅲ期、Ⅳ期食管癌病理組織中TGFBR2啟動子甲基化水平明顯增高，這也使腫瘤通過淋巴結的轉移加速使細胞分化水平降低[9]。

2.2TGFBR2與賁門癌 賁門癌在以往的研究中多歸為胃癌或食管癌，隨著胃鏡篩查和病理診斷的進步，現已獨立出來。研究發現，在賁門腺癌組織中，TGFBR2的啟動子區甲基化的水平明顯高于賁門腺癌的癌旁組織，而其賁門腺癌組織中的TGFBR2mRNA及TGFBR2蛋白表達水平則明顯低于賁門腺癌的癌旁組織，因此TGFBR2啟動子的甲基化可能導致TGFBR2基因沉默，進而使TGF-β信號傳導失衡，對腫瘤的抑制作用減弱，且TGFBR2基因突變及組蛋白的乙?；揎椧部赡苡绊慣GFBR2的表達[10-11]。

2.3TGFBR2與胃癌 胃癌在世界上位于癌癥發生率的第4位和癌癥病死率的第2位。在胃癌的發生、發展過程當中，TGFBR2作為腫瘤抑制基因一直是人們關注的焦點，而TGFBR2的滅活通常被認為可減弱TGF-β抑制腫瘤的效應。在以往的研究中人們發現，胃癌TGFBR2基因中存在MSI現象，表現為其基因編碼區有小片段的缺失。通過全基因測序發現TGFBR2部分缺失片段在3P22～3P24的30 691 560-30 738 500和30 703 763-30 810 239位置，而胃癌中TGFBR2基因的純合子缺失也在這兩個位置，即分別為SNU-5和SNU-668。TGFBR2的純合子缺失的截短突變導致受體胞質內的Ser/Thr激酶的缺失，使TGFBR2對TGF-β信號的敏感性下降，進而導致對腫瘤的抑制作用減弱[12-13]。在體外，通過對小鼠模型進一步的研究發現，TGFBR2表達的下調和基因的突變有利于胃癌的浸潤和轉移。以上研究都證明了TGFBR2作為一個抑癌基因在體內的重要性，為今后藥物的研制及作用的靶點提供了一個方向[14-15]。但有研究發現，在胃癌的發病過程中，TGFBR2的表達是增加的，對腫瘤的抑制作用不是由于TGFBR2的失活而引起的，而是由于Smads的失活引起的[16]。

2.4TGFBR2與結直腸癌 研究表明，結直腸癌的發病是多基因、多階段相互作用的異常復雜的過程。在初期階段，細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(cyclin-dependent-kinaseinhibitor，CKI)P21基因表達下調可減少TGFBR2受體的表達，這不僅使細胞周期的調控失衡，也使TGF-β信號對腫瘤細胞的抑制作用減弱。研究發現，TGFBR2的失活和PTEN基因的丟失是相互協調的，通過抑制CKI而共同促進結直腸癌的發生和加速癌細胞的浸潤及轉移，而它們單獨作用則在結直腸癌的發病過程中不明顯[5]。相似的現象同樣發生在腸道抑癌基因的基因突變過程當中，研究發現，TGFBR2的滅活與腸道抑癌基因的突變相關[17]。且在結直腸癌中微小RNA也起著不可忽視的作用，如miR-21、miR-301a等在結直腸癌的病理組織中表達增加，且都具有下調TGFBR2基因表達的作用，促進結直腸癌的發生、發展及浸潤轉移[18-19]。同時研究發現，TGFBR2微衛星突變在結直腸癌發病中也起到一定作用。TGFBR2微衛星突變在大于90%的MSI型的結直腸癌中均有發現，其中最突出的是被定位于TGFBR2基因編碼區的A10-微衛星突變，TGFBR2微衛星的突變導致TGFBR2對腫瘤抑制信號TGF-β的失活，有利于結直腸癌的上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)及癌細胞的浸潤與轉移，并且有研究顯示在在微衛星突變的結直腸癌中有大于30%的β2-微球蛋白的突變，這對結直腸癌細胞逃避免疫監視有重要意義。進一步的實驗表明，TGFBR2微衛星的突變對結直腸癌細胞表面的異常糖基化起著重要的作用，可能是結直腸癌發生、發展的機制之一[20-21]。

2.5TGFBR2與胰腺癌 胰腺癌是一種高度致命的惡性腫瘤，幾乎沒有有效的治療辦法。在胰腺癌的眾多突變基因當中，TGF-β信號傳導通路中的TGFBR2基因的突變一直是人們關注的焦點，特別是胰腺導管癌與TGFBR2的關系[22]。研究發現，在胰導管癌初級階段，作為EMT抑制劑的miR-655，它的直接的作用靶點之一就是TGFBR2，而miR-655的下調將加速EMT的進程，且有利于癌細胞的浸潤及轉移。另外，在胰腺癌晚期，TGFBR2表達量的高低也經常被用來預測患者的生存期的長短，如TGFBR2表達的下調對患者的生存期是有益的，這可能是由于TGFBR2對TGF-β信號的靈敏度下降所導致，因為在癌癥后期TGF-β信號具有促進癌細胞遷移、抑制免疫等作用[22]。

2.6TGFBR2與肝癌 原發性肝癌(hepatocellularcarcinoma，HCC)是人類最常見的腫瘤之一，占全球癌癥相關死亡的第3位。且HCC的癌變是多因素、多步驟的復雜過程。而TGFBR2作為這個過程中的重要一員，在HCC的早期階段，TGFBR2表達的降低可使TGF-β信號對細胞周期、免疫反應及細胞凋亡的調節作用降低，促進HCC的發生、發展[23]。研究發現，TGFBR2與多個基因相互作用，共同促進HCC的發生、發展，如在小鼠模型中，TGFBR2的失活與PTEN基因的失活的相互作用對HCC的形成更有利[24]。在肝癌中，微小RNA多方面的作用同樣值得關注，研究發現不同的微小RNA在HCC中的作用明顯不同，其中有許多微小RNA的作用機制都和TGFBR2密切相關，如miR-302b及miR-20a的下調在HCC早期具有降低TGF-β信號對腫瘤增殖的抑制作用，促進腫瘤細胞的增殖[6]；而miR-106a及miR-93的上調，將促進肝癌細胞增殖和侵襲的能力[25-26]。同樣，在HCC中因TGFBR2的MSI所導致的TGFBR2表達下調所引起的HCC增殖能力加強的現象，也值得人們關注[27]。然而，在HCC的研究中人們發現TGF-β信號對腫瘤具有雙重作用，在早期抑制腫瘤的生長而晚期卻促進腫瘤生長。雖然，TGF-β在腫瘤中的雙重作用的具體機制尚不明確，但多項研究證明，TGFBR2在HCC組織中的表達均有不同程度的下調，而且TGFBR2表達下調的程度與腫瘤的惡性程度有密切的關系[28]。

3 TGFBR2與免疫系統的關系

在腫瘤中晚期，腫瘤細胞大量分泌的TGF-β促進腫瘤的增殖、浸潤及轉移，雖然其具體機制尚不明確，但通過對TGFBR2在免疫方面的作用的研究，可以對這個過程有些認識。在對敲除DC細胞中TGFBR2基因的小鼠模型的研究發現，小鼠體內調節性T細胞(Treg)的FoxP3+表達下調且其中CD25-FoxP3+所占比例升高，CD25+FoxP3+所占比例下降，而CD25+FoxP3+調節性T細胞的丟失將導致嚴重的自身免疫病，而且調節性T細胞對腫瘤的免疫逃避、CD4+及CD8+細胞的活化增殖和NK細胞的增殖均具有重要意義[29-30]。同樣的研究表明，在對敲除了骨髓源性TGFBR2 基因的小鼠模型研究后發現，TGF-β信號的缺失增強了DC細胞的抗原遞呈能力、T細胞的增殖能力和提高了INF-α分泌能力[31]。而人們利用基因轉導技術，使腫瘤細胞編碼一種由TGFBR2和干擾素β組成的細胞外域可溶性的融合蛋白Fβ2，研究發現，這種蛋白可增加具有抗腫瘤效應的CD8+T細胞的應答、增強DC細胞的抗原遞呈能力和增加髓源性抑制細胞(myeloid-derivedsuppressorcells,MDSCs)的活性。同樣另一種在腫瘤細胞表達的由TGFBR2和白細胞介素2組成的融合蛋白，作為TGF-β的抑制劑不僅具有抑制腫瘤細胞分化增殖及血管生成的作用，還具有激活信號轉導子和轉錄激活子1(STAT1)的功能[32-33]。最近也有文獻報道，超表達miR-17-19的CD8+T細胞可改善增強機體對腫瘤的免疫力，其中的一個機制就是降低腫瘤細胞表面TGFBR2的表達量，從而抑制TGF-β信號通路[34]。

4 結語與展望

綜上所述，TGFBR2作為TGF-β信號傳導通路的最關鍵分子之一，在調節細胞增殖、分化、遷移、凋亡及免疫應答等多種細胞反應中發揮著重要的作用。然而，TGFBR2的突變及表達的下調與TGF-β信號對腫瘤的雙重作用的機制還有待深入的研究。另外，TGFBR2是否還參與調節其他的信號通路，是否在其他的系統腫瘤中具有抑制腫瘤細胞轉移等作用，也有待進一步的研究。但無論機制如何，針對TGFBR2表達下調與腫瘤增殖及侵襲能力的增強的研究結果，都支持將TGFBR2作為一個重要的抗腫瘤治療的靶點。因此，TGFBR2活性調節劑在臨床上作為抗腫瘤和抗增殖方面的藥物將具有重要的應用前景。

[1]ShiY,MassaguéJ.MechanismsofTGF-βsignalingfromcellmembranetothenucleus[J].Cell,2003,113(6):685-700.

[2]MassaguéJ.TGFβincancer[J].Cell,2008,134(2):215-230.

[3]GuoW,DongZM,GuoYL,etal.Associationofpolymorphismsintransforminggrowthfactor-betareceptorswithsusceptibilitytogastriccardiaadenocarcinoma[J].MolBiolRep,2012,39(4):4301-4309.

[4]KimYW,ParkJ,LeeHJ,etal.TGF-betasensitivityisdeterminedbyN-linkedglycosylationofthetypeⅡTGF-betareceptor[J].BiochemJ,2012,445(3):403-411.

[5]YuM,TrobridgeP,WangY,etal.InactivationofTGF-βsignalingandlossofPTENcooperatetoinducecoloncancerinvivo[J].Oncogene,2014,33(12):1538-1547.

[6]WeiW,HouJ,AlderO,etal.Genome-widemicroRNAandmessengerRNAprofilinginrodentliverdevelopmentimplicatesmir302bandmir20ainrepressingtransforminggrowthfactor-betasignaling[J].Hepatology,2013,57(6):2491-2501.

[7]BacmanD,MerkelS,CronerR,etal.TGF-betareceptor2downregulationintumour-associatedstromaworsensprognosisandhigh-gradetumoursshowmoretumour-associatedmacrophagesandlowerTGF-beta1expressionincoloncarcinoma:aretrospectivestudy[J].BMCCancer,2007,7:156.

[8]AchyutBR,BaderDA,RoblesAI,etal.Inflammation-mediatedgeneticandepigeneticalterationsdrivecancerdevelopmentintheneighboringepitheliumuponstromalabrogationofTGF-βsignaling[J].PLoSGenet,2013,9(2):e1003251.

[9]DongZ,GuoW,GuoY,etal.Concordantpromotermethylationoftransforminggrowthfactor-betareceptortypesⅠandⅡoccursearlyinesophagealsquamouscellcarcinoma[J].AmJMedSci,2012,343(5):375-381.

[10]郭煒，董稚明，郭艷麗，等．賁門腺癌中轉化生長因子βⅡ型受體基因啟動子區高甲基化及其與TGF-β1表達的相關性分析[J]．腫瘤，2010，30(10)：875-880．

[11]GuoW,DongZ,GuoY,etal.Concordantrepressionandaberrantmethylationoftransforminggrowthfactor-betasignalingpathwaygenesoccursearlyingastriccardiaadenocarcinoma[J].MolBiolRep,2012,39(10):9453-9462.

[12]YoonK,LeeS,HanTS,etal.Comprehensivegenome-andtranscriptome-wideanalysesofmutationsassociatedwithmicrosatelliteinstabilityinKoreangastriccancers[J].GenomeRes,2013,23(7):1109-1117.

[13]LeeB,YoonK,LeeS,etal.Homozygousdeletionsat3p22,5p14,6q15,and9p21resultinaberrantexpressionoftumorsuppressorgenesingastriccancer[J].GenesChromosomesCancer,2015,54(3):142-155.

[14]NadauldLD,GarciaS,NatsoulisG,etal.MetastatictumorevolutionandorganoidmodelingimplicateTGFBR2asacancerdriverindiffusegastriccancer[J].GenomeBiol,2014,15(8):428-429.

[15]AlsinetC,RanzaniM,AdamsDJ.Onepatient,twolesions,twooncogenicdriversofgastriccancer[J].GenomeBiol,2014,15(8):444-446.

[16]KimSH,LeeSH,ChoiYL,etal.ExtensivealterationintheexpressionprofilesofTGFBpathwaysignalingcomponentsandTP53isobservedalongthegastricdysplasia-carcinomasequence[J].HistolHistopathol,2008,23(12):1439-1452.

[17]MunozNM,UptonM,RojasA,etal.TransforminggrowthfactorbetareceptortypeⅡinactivationinducesthemalignanttransformationofintestinalneoplasmsinitiatedbyApcmutation[J].CancerRes,2006,66(20):9837-9844.

[18]YuY,KanwarSS,PatelBB,etal.MicroRNA-21inducesstemnessbydownregulatingtransforminggrowthfactorbetareceptor2 (TGFBR2)incoloncancercells[J].Carcinogenesis,2012,33(1):68-76.

[19]ZhangW,ZhangT,JinR,etal.MicroRNA-301apromotesmigrationandinvasionbytargetingTGFBR2inhumancolorectalcancer[J].JExpClinCancerRes,2014,33(1):113-115.

[20]PinoMS,KikuchiH,ZengM,etal.Epithelialtomesenchymaltransitionisimpairedincoloncancercellswithmicrosatelliteinstability[J].Gastroenterology,2010,138(4):1406-1417.

[21]deMirandaNF,vanDintherM,vandenAkkerBE,etal.TransforminggrowthfactorbetasignalingincolorectalcancercellswithmicrosatelliteinstabilitydespitebiallelicmutationsinTGFBR2[J].Gastroenterology，2015,148(7):1427-1437.

[22]BiankinAV,WaddellN,KassahnKS,etal.Pancreaticcancergenomesrevealaberrationsinaxonguidancepathwaygenes[J].Nature,2012,491(7424):399-405.

[23]SongK,WuJ,JiangC.Dysregulationofsignalingpathwaysandputativebiomarkersinlivercancerstemcells(Review)[J].OncolRep,2013,29(1):3-12.

[24]JungCJ,IyengarS,BlahnikKR,etal.HumanESCself-renewalpromotingmicroRNAsinduceepithelial-mesenchymaltransitioninhepatocytesbycontrollingthe PTEN and TGFβ tumor suppressor signaling pathways[J].Mol Cancer Res,2012,10(7):979-991.

[25]陳雙江，王錚，姚英民，等．miRNA-106a在肝癌中的表達及其作用[J]．陜西醫學雜志，2014，43(2)：139-142．

[26]Xu D,He XX,Chang Y,et al.Downregulation of MiR-93 expression reduces cell proliferation and clonogenicity of HepG2 cells[J].Hepatogastroenterology,2013,59(120):2367-2373.

[27]Casper M,Weber SN,Kloor M,et al.Hepatocellular carcinoma as extracolonic manifestation of Lynch syndrome indicates SEC63 as potential target gene in hepatocarcinogenesis[J].Scand J Gastroenterol,2013,48(3):344-351.

[28]Mamiya T,Yamazaki K,Masugi Y,et al.Reduced transforming growth factor-beta receptor Ⅱ expression in hepatocellular carcinoma correlates with intrahepatic metastasis[J].Lab Invest,2010,90(9):1339-1345.

[29]Ramalingam R,Larmonier CB,Thurston RD,et al.Dendritic cell-specific disruption of TGF-β receptor Ⅱ leads to altered regulatory T cell phenotype and spontaneous multiorgan autoimmunity[J].J Immunol,2012,189(8):3878-3893.

[30]Tu E,Chia PZ,Chen W.TGFbeta in T cell biology and tumor immunity:angel or devil?[J].Cytokine Growth Factor Rev,2014,25(4):423-435.

[31]Novitskiy SV,Pickup MW,Chytil A,et al.Deletion of TGF-β signaling in myeloid cells enhances their anti-tumorigenic properties[J].J Leukoc Biol,2012,92(3):641-651.

[32]Van Der Jeught K,Joe PT,Bialkowski L,et al.Intratumoral administration of mRNA encoding a fusokine consisting of IFN-β and the ectodomain of the TGF-β receptor Ⅱ potentiates antitumor immunity[J].Oncotarget,2014,5(20):10100-10113.

[33]Penafuerte C,Bautista-Lopez N,Bouchentouf M,et al.Novel TGF-beta antagonist inhibits tumor growth and angiogenesis by inducing IL-2 receptor-driven STAT1 activation[J].J Immunol,2011,186(12):6933-6944.

[34]Kosaka A,Ohkuri T,Ikeura M,et al.Transgene-derived overexpression of miR-17-92 in CD8+T-cells confers enhanced cytotoxic activity[J].Biochem Biophys Res Commun,2015,458(3):549-554.

河南省教育廳自然科學研究計劃(12B320021)。 作者簡介：賈恩朝(1989-)，在讀碩士，主要從事腫瘤分子靶向與微環境調控方面研究。△

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.23.046

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2016-06-05)