Sharp1在乳腺癌中作用機制的研究進展

?

Sharp1在乳腺癌中作用機制的研究進展

陳靚昱李婧綜述張清媛審校

作者單位：150081 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院

關(guān)鍵詞：腫瘤；乳腺癌；Sharp1

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)逐年上升，且死亡率位于女性惡性腫瘤的前列，因此乳腺癌的治療備受關(guān)注[1]。分化型胚胎軟骨發(fā)育基因(Sharp1，the enhancer of split and hairy related protein-1)，又名DEC2(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene)，在腫瘤的發(fā)生和進展中均發(fā)揮重要作用。新近研究顯示Sharp1在不同類型乳腺癌的組織和細(xì)胞中表達(dá)不同，提示其可能在不同類型的乳腺癌中發(fā)揮的作用及機制也各不相同。目前全球范圍內(nèi)關(guān)于Sharp1與乳腺癌的相關(guān)實驗研究較少，且多集中在體外細(xì)胞和動物實驗水平，有報道提示Sharp1的表達(dá)情況可能與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展具有一定的相關(guān)性，但具體通過何種方式和分子機制尚待深入研究。因此，檢測Sharp1在不同分子類型乳腺癌組織中的表達(dá)情況，闡明其分子作用機制，對今后乳腺癌的臨床診治和預(yù)后評估都具有重要意義，作為新靶點Sharp1也有望成為乳腺癌臨床治療的新的希望。

1Sharp1蛋白的結(jié)構(gòu)和功能

Sharp1是1種含有堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，定位于人類染色體12p11.23-pl2.1，哺乳類的sharp1基因長度約5 kb，有5個外顯子和4個內(nèi)含子，它的mRNA約有3.6 kb，編碼含482個氨基酸的人Sharp1蛋白[2-3]。1997年Rossner等率先在成年大鼠的腦組織中克隆了Sharp1、Sharp2基因，能夠在胚胎發(fā)育時期誘導(dǎo)神經(jīng)分化[4]，2001年Fujimoto K.等克隆了人類和小鼠的DEC2基因，證實其較DEC1表達(dá)于更多的組織中，有更為嚴(yán)格的mRNA序列，在組織學(xué)進展中發(fā)揮更為重要的作用[2]。Sharp1基因表達(dá)于胚胎和成人組織臟器中，參與細(xì)胞的增殖、凋亡、血管新生、低氧應(yīng)答及生物節(jié)律的調(diào)節(jié)[5]。新近研究證實Sharp1與腫瘤的發(fā)生進展相關(guān)，作為轉(zhuǎn)錄因子可能參與腫瘤細(xì)胞信號傳導(dǎo)，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，但具體機制尚未澄清。

2Sharp1在腫瘤中的表達(dá)和作用

近期研究證實，Sharp1蛋白在口腔癌、胰腺癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌等腫瘤組織中均有表達(dá)。Wu等研究發(fā)現(xiàn)在口腔癌細(xì)胞系HSC-3中鉑類藥物能夠誘導(dǎo)DEC2的表達(dá)，提示DEC2具有鉑類相關(guān)的抗凋亡作用[6]。Fuyuki等通過免疫組化染色發(fā)現(xiàn)DEC2主要定位于胰腺癌病灶周圍的粘附非腫瘤組織；在胰腺癌細(xì)胞株BxPC-3中TGF-β能夠促進腫瘤細(xì)胞的遷徙和浸潤，同時上調(diào)DEC2的表達(dá)；過表達(dá)DEC2抑制TGF-β誘導(dǎo)的遷徙和浸潤，這些結(jié)果表明DEC2對胰腺癌的抑制作用是通過TGF-β介導(dǎo)的[7]。Yunokawa發(fā)現(xiàn)DEC2在子宮內(nèi)膜癌組織中較正常組織表達(dá)增高，提示DEC2可能在子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生進展過程中發(fā)揮作用[8]。Liao研究發(fā)現(xiàn)通過上調(diào)sharp1的表達(dá)，可以降低子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中的HIF-1α表達(dá)，同時抑制腫瘤血管的生成，從而抑制細(xì)胞活性和腫瘤轉(zhuǎn)移；免疫組化染色顯示SHARP1的表達(dá)與子宮內(nèi)膜癌腫瘤分期、病理分級、肌層浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及子宮肌層的血管滲透和低氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。進一步機制解析發(fā)現(xiàn)在缺氧條件下Sharp1降低HIF-1α蛋白表達(dá)水平，并通過與HIF-1α的相互作用調(diào)控相關(guān)靶基因(VEGFA，ANGPTL4和CA9)mRNA表達(dá)水平[9]。另新近研究結(jié)果證實子宮內(nèi)膜癌組織中Sharp1表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和EMT標(biāo)志物呈負(fù)相關(guān)，并且揭示Sharp1是通過Notch信號傳導(dǎo)通路抑制子宮內(nèi)膜癌的浸潤[10]。此外，腫瘤的血管新生是其快速生長增殖的動力之一，這一過程就依賴于血管內(nèi)皮生成因子(VEGF，vascular endothelia growth factor)的產(chǎn)生和分泌，而HIF-1α可增加VEGF mRNA的穩(wěn)定性，促進VEGF蛋白的表達(dá)，加速腫瘤新生血管的形成[11]。在缺氧條件下sharp1的表達(dá)干擾了HIF-1α與VEGF啟動子HRE的結(jié)合，下調(diào)VEGF的表達(dá)從而阻斷血管新生也是Sharp1抑制腫瘤生長的1種方式[12]。

3Sharp1在乳腺癌中的表達(dá)和作用

在一組關(guān)于三陰性乳腺癌(TNBC，雌激素、孕激素受體與人表皮生長因子-2均為陰性)的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)Sharp1和Cyclin G2低表達(dá)患者組更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移且預(yù)后較差，該預(yù)測因素與腫塊大小、年齡等因素?zé)o關(guān)，同時證實Sharp1和Cyclin G2的表達(dá)和p63alpha/beta呈正相關(guān)。通過體外研究Sharp1能夠抑制HIF促進的三陰乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞遷徙，動物實驗證實Sharp1阻斷HIF誘導(dǎo)的浸潤和轉(zhuǎn)移，機制解析研究發(fā)現(xiàn)SHARP1作為識別細(xì)胞內(nèi)在不穩(wěn)定的低氧誘導(dǎo)因子的決定因子，其行為無論在含氧量正常或低氧細(xì)胞中均發(fā)揮作用，且不受pVHL或泛素化途徑的影響，這些結(jié)果表明Sharp1-HIF通路在三陰乳腺癌的進展中發(fā)揮重要作用[13]。隨后Marco等總結(jié)了Sharp1-HIF軸在三陰乳腺癌中的作用及可能機制，指出p53/p63/Tap63/sharp1/HIF通路可能與乳腺癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[14]。另外也有研究提示乳腺癌MCF-7細(xì)胞中Sharp1參與低氧誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖是通過PI3K/Akt 通路上調(diào)c-Myc的表達(dá)實現(xiàn)的[15]。近年，對三陰乳腺癌以外的細(xì)胞中Sharp1的功能也展開了研究，Sharp1的抗凋亡作用引起關(guān)注。通過對雌激素受體陽性乳腺癌MCF-7細(xì)胞進行凋亡相關(guān)實驗，發(fā)現(xiàn)DEC2和DEC1在對凋亡調(diào)控方面起相反作用。Liu等應(yīng)用siRNA下調(diào)Sharp1的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，其他的一些凋亡相關(guān)的基因如Fas、Bax、c-Myc、Caspase-8、PARP蛋白的表達(dá)發(fā)生改變，其中Fas、Bax、Caspase-8、PARP的表達(dá)增加，而c-Myc的表達(dá)減少。通過基因解析發(fā)現(xiàn)Fas、Bax、c-Myc等基因的的啟動子區(qū)域存在E-boxes序列。Sharp1作為一種轉(zhuǎn)錄因子，也是通過與Fax、Bax、c-Myc基因啟動子區(qū)域的E-box結(jié)合來調(diào)節(jié)這些基因的轉(zhuǎn)錄。 Sharp1上調(diào)Fax和Bax等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)又可以激活Caspase和PARP的級聯(lián)反應(yīng)，進而實現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞凋亡的調(diào)控[2，16-17]。另外，應(yīng)用藥物如他莫昔芬(Tamoxifen)、紫杉醇對MCF-7細(xì)胞進行干預(yù)檢測Sharp1的抗凋亡作用的研究也報道了初步結(jié)果。MCF-7細(xì)胞中Tamoxifen能夠顯著上調(diào)Sharp1的表達(dá)，聯(lián)合Tamoxifen與Sharp1 siRNA預(yù)處理較單獨使用Sharp1 siRNA處理相比，可以上調(diào)凋亡相關(guān)蛋白PARP和caspase-8裂解產(chǎn)物的表達(dá)，促進凋亡。相反，聯(lián)合應(yīng)用Tamoxifen與Sharp1過表達(dá)質(zhì)粒預(yù)處理MCF-7后，能夠顯著下調(diào) PARP和caspase-8的裂解產(chǎn)物的表達(dá)，抑制凋亡[18]。這些結(jié)果提示Sharp1具有抑制乳腺癌細(xì)胞凋亡的作用，并能抑制由Tamoxifen誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞MCF-7的凋亡。Wu等應(yīng)用紫杉醇處理MCF-7細(xì)胞后檢測到Sharp1的表達(dá)明顯上調(diào)，應(yīng)用siRNA抑制Sharp1蛋白表達(dá)后，可以上調(diào)相關(guān)凋亡基因如Fax、Bax等的表達(dá)，從而誘發(fā)MCF-7細(xì)胞發(fā)生凋亡，進一步證實Sharp1在腫瘤細(xì)胞的凋亡過程中發(fā)揮抑制作用[19]。

綜上所述，現(xiàn)階段Sharp1/DEC2基因與惡性腫瘤關(guān)系的研究還處于起步階段，近年乳腺癌的研究正在展開，在TNBC中Sharp1-HIF通路可能發(fā)揮重要作用，促進TNBC的增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移。另外，Sharp1的上調(diào)可以降低HIF及VEGF的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。通過對MCF-7細(xì)胞進行藥物干預(yù)處理發(fā)現(xiàn)sharp1通過調(diào)控凋亡相關(guān)蛋白如Fas、Bax、Caspase-8、C-myc的表達(dá)發(fā)揮抗凋亡作用。這些結(jié)果都為今后的基礎(chǔ)研究提供新的理論支持，為臨床乳腺癌的診斷和治療提供新的思路，Sharp1/DEC2基因也有望成為乳腺癌治療的新靶點。

參考文獻

[1]Saad ED，Katz A，Buyse M.Overall survival and post-progression survival in advanced breast cancer：a review of recent randomized clinical trials〔J〕.J Clin Oncol，2010，28(11)：1958-1962.

[2]Fujimoto K，Shen M，Noshiro M，et al.Molecular cloning and characterization of DEC2，a new member of basic helix-loop-helix proteins〔J〕.Biochem Biophys Res Commun，2001，280(1)：164-171.

[3]Robinson DR，Wu YM，Lin SF.The protein tyrosine kinase family of the human genome〔J〕.Oncogene，2000，19(49)：5548-5557.

[4]Rossner MJ，Dorr J，Gass P，et al.SHARPs：mammalian enhancer-of-split- and hairy-related proteins coupled to neuronal stimulation〔J〕.Mol Cell Neurosci，1997，10(3-4)：460-475.

[5]Azmi S，Sun H，Ozog A，et al.mSharp-1/DEC2，a basic helix-loop-helix protein functions as a transcriptional repressor of E box activity and Stra13 expression〔J〕.J Biol Chem，2003，278(22)：20098-20109.

[6]Wu Y，Sato F，Bhawal UK，et al.BHLH transcription factor DEC2 regulates pro-apoptotic factor Bim in human oral cancer HSC-3 cells〔J〕.Biomed Res，2012，33(2)：75-82.

[7]Sato F，Kawamura H，Wu Y，et al.The basic helix-loop-helix transcription factor DEC2 inhibits TGF-beta-induced tumor progression in human pancreatic cancer BxPC-3 cells〔J〕.Int J Mol Med，2012，30(3)：495-501.

[8]Yunokawa M，Tanimoto K，Nakamura H，et al.Differential regulation of DEC2 among hypoxia-inducible genes in endometrial carcinomas〔J〕.Oncol Rep，2007，17(4)：871-878.

[9]Liao Y，Lu W，Che Q，et al.SHARP1 suppresses angiogenesis of endometrial cancer by decreasing hypoxia-inducible factor-1alpha level〔J〕.PLoS One，2014，9(6)：e99907.

[10]Liao Y，He X，Qiu H，et al.Suppression of the epithelial-mesenchymal transition by SHARP1 is linked to the NOTCH1 signaling pathway in metastasis of endometrial cancer〔J〕.BMC Cancer，2014，14：487.

[11]Kimura H，Weisz A，Ogura T，et al.Identification of hypoxia-inducible factor 1 ancillary sequence and its function in vascular endothelial growth factor gene induction by hypoxia and nitric oxide〔J〕.J Biol Chem，2001，276(3)：2292-2298.

[12]Sato F，Bhawal UK，Kawamoto T，et al.Basic-helix-loop-helix (bHL-

H) transcription factor DEC2 negatively regulates vascular endothelial growth factor expression〔J〕.Genes Cells，2008，13(2)：131-144.

[13]Montagner M，Enzo E，F(xiàn)orcato M，et al.SHARP1 suppresses breast cancer metastasis by promoting degradation of hypoxia-inducible factors〔J〕.Nature，2012，487(7407)：380-384.

[14]Piccolo S，Enzo E，Montagner M.p63，Sharp1，and HIFs：master regulators of metastasis in triple-negative breast cancer〔J〕.Cancer Res，2013，73(16)：4978-4981.

[15]Wu Y，Sato H，Suzuki T，et al.Involvement of c-Myc in the proliferation of MCF-7 human breast cancer cells induced by bHLH transcription factor DEC2〔J〕.Int J Mol Med，2015，35(3)：815-820.

[16]Liu Y，Sato F，Kawamoto T，et al.Anti-apoptotic effect of the basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor DEC2 in human breast cancer cells〔J〕.Genes Cells，2010，15(4)：315-325.

[17]Hamaguchi H，F(xiàn)ujimoto K，Kawamoto T，et al.Expression of the gene for Dec2，a basic helix-loop-helix transcription factor，is regulated by a molecular clock system〔J〕.Biochem J，2004，382(Pt 1)：43-50.

[18]劉洋，曹紅一，林旭勇，等.堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子DEC2在乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中對凋亡的調(diào)控作用〔J〕.解剖科學(xué)進展，2013，19(2)：133-137.

[19]Wu Y，Sato F，Bhawal UK，et al.Basic helix-loop-helix transcription factors DEC1 and DEC2 regulate the paclitaxel-induced apoptotic pathway of MCF-7 human breast cancer cells〔J〕.Int J Mol Med，2011，27(4)：491-495.

(編輯：吳小紅)

(收稿日期2015-03-19修回日期 2015-06-11)

文章編號：1001-5930(2016)02-0347-02

中圖分類號：R737.9

文獻標(biāo)識碼：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2016.02.053