腫瘤干細胞在腫瘤侵襲轉移中的作用機制及功能相關信號通路研究進展

陸翰杰，秦艷茹

(鄭州大學第一附屬醫院，鄭州450052)

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腫瘤干細胞在腫瘤侵襲轉移中的作用機制及功能相關信號通路研究進展

陸翰杰，秦艷茹

(鄭州大學第一附屬醫院，鄭州450052)

摘要：腫瘤干細胞是腫瘤組織中存在的少量具有自我更新能力和分化潛能的細胞。目前可通過一些干細胞分子標志物(CD177、CD133、CD44等)對其進行識別。腫瘤干細胞可通過上皮間葉轉變途徑誘導腫瘤細胞侵襲，通過趨化因子誘導腫瘤細胞遷移，并能夠誘導腫瘤組織血管生成。腫瘤干細胞可通過多種信號轉導通路如Wnt/β-catenin信號通路、Notch通路、Patched通路等參與腫瘤的侵襲和轉移。

關鍵詞：腫瘤干細胞；細胞增殖；細胞遷移；CD117；Wnt/β-catenin信號通路；Notch蛋白；Patched蛋白

目前針對腫瘤的治療除了傳統手術、放療、化療外，還有分子靶向治療和生物治療等手段，然而治療效果仍不十分理想。腫瘤干細胞假說是近年提出的新理論，即腫瘤中有一部分細胞具有自我更新能力，是腫瘤發生、轉移和復發的根源。Bonnet等[1]首次在人類急性髓系白血病(AML)中證實腫瘤干細胞的存在，隨后在卵巢癌(CD44+)[2]、前列腺癌(CD44/Integrin-αβ+/CD133+)[3]、肝癌(CD133+)[4]等相關研究中也發現了腫瘤干細胞。干細胞是一類具有自我更新能力和多向分化潛能的原始細胞[5]。腫瘤干細胞學的發展推動了學者們對腫瘤的進一步認識。現就腫瘤干細胞在腫瘤侵襲轉移中的作用機制及相關信號通路的研究進展綜述如下。

1腫瘤干細胞的分子標志物

1.1CD117CD117又稱c-Kit，是Kit基因編碼的酪氨酸激酶受體，其配體是干細胞因子(SCF)。Kajstura等[6]通過體外實驗證實Kit基因陽性細胞具有自我更新、克隆和多項分化潛能，為肺癌干細胞的重要標志物。

1.2CD133CD133又稱Prominin-1，是由PROM1基因編碼的糖蛋白，具備完整糖基化的CD133(AC133)特異性表達于機體多種干細胞表面，被認為是造血干細胞及卵巢癌、前列腺癌、直腸癌、神經系統腫瘤干細胞的標志物。Yu等[7]最早于造血干細胞中鑒定出CD133。Ferrandina等[8]研究發現，CD133+CK7+細胞比CD133-CK7+細胞有更強的增殖能力，且卵巢惡性腫瘤細胞表面CD133表達量明顯高于良性腫瘤。

1.3CD44CD44是參與細胞連接、黏附、遷移的重要分子。CD44可表達于結腸癌、乳腺癌、胃癌、卵巢上皮癌等腫瘤細胞表面。Sacks等[2]從卵巢癌細胞系中分離出CD44+細胞，并證實該細胞在體外除有促進腫瘤生長的作用外，還具有自我更新和多向分化的潛能。

1.4其他常見的干細胞標志物Oct-4，在胚胎干細胞和生殖細胞中表達[9]；ABCG2，為ATP結合盒蛋白家族成員，參與細胞內外物質轉運，與腫瘤細胞耐藥性的產生有關[10]；p75 NTR，也稱低親和神經生長因子受體，屬1型跨膜TNF受體超家族，是神經嵴干細胞、間質前體細胞和肝星形細胞的標志物[11]。

2腫瘤干細胞參與腫瘤侵襲轉移的機制

2.1通過上皮間葉轉變途徑誘導腫瘤細胞侵襲多種腫瘤都具有局限化的早期階段和播散至遠端組織的晚期階段，這一步驟稱為侵襲-轉移級聯反應。該過程分為6個獨立步驟：局部侵襲使原位癌細胞突破基底膜；腫瘤細胞進入毛細淋巴管或毛細血管，被轉運到遠端部位；腫瘤細胞滯留并穿出毛細淋巴管或毛細血管管壁，形成隱匿的微小轉移灶；一些微小轉移灶在轉移部位獲得形成微小克隆的能力，形成肉眼可見的轉移瘤；腫瘤細胞克隆化。為獲得運動和侵襲能力，腫瘤細胞必須丟失許多上皮細胞表型，使上皮層發生上皮間葉轉變(EMT)。腫瘤干細胞可在轉化生長因子β(TGF-β)作用下逐漸失去上皮細胞形態，并下調上皮細胞標志物(如細胞角蛋白和E-鈣黏素)表達；與此同時，腫瘤細胞表達間葉細胞標志物(如波形蛋白)，細胞形態逐漸趨向于纖維母細胞。有學者[12]發現人永生化乳腺上皮細胞(HMLEs)經EMT誘導后下調E-鈣黏蛋白表達，上調間質標志物(N-鈣黏蛋白、波形蛋白和纖連蛋白)表達，細胞表達干細胞標志CD44+/CD24-；經體外功能實驗進一步驗證經，EMT誘導的細胞增殖能力、克隆形成能力明顯強于初始永生化乳腺上皮細胞。

2.2通過趨化因子誘導腫瘤細胞遷移腫瘤微環境中的趨化因子在腫瘤干細胞遷移中扮演重要角色。骨髓基質細胞衍生因子1(SDF-1)屬于趨化因子蛋白家族，在干細胞及腫瘤干細胞的遷移和歸巢中起重要作用。Gelmini等[13]研究發現，大部分腫瘤干細胞表達趨化因子受體4(CXCR4)，趨化于高表達SDF-1的器官，SDF-1/CXCR4軸也參與血管生成及腫瘤細胞遷移過程。

2.3誘導腫瘤組織血管生成大量研究發現，腫瘤干細胞可促進周圍血管生成，這是腫瘤增殖、自我更新和遷移的基礎。腫瘤相關間質中的成肌纖維細胞可釋放趨化信號(如SSDF-1/CCL12)，幫助募集血液循環中的內皮前體細胞進入間質，這種募集作用由血管內皮生長因子(VEGF)輔助完成[14]，VEGF還可使內皮前體細胞成熟為有功能的內皮細胞。腫瘤血管內皮源于腫瘤干細胞的誘導分化。受到血管生成因子刺激后，內皮細胞可增殖并扭曲胞質形成圓柱狀“細胞壁”。新生血管能夠穿透現存的組織層，向局部血管生成因子水平最高的部位移動[15]。

3腫瘤干細胞功能相關信號通路

3.1Wnt/β-catenin信號通路Wnt信號通路是一個非常保守的信號轉導通路，Wnt可結合Frizzled受體，抑制糖原合酶3β(GSK-3β)的活性[16]。在缺乏Wnt時，GSK-3β磷酸化β-catenin，作為其進行后續降解的標簽；當Wnt信號激活時，GSK-3β的降解作用被抑制，β-catenin免于降解，累積的β-catenin轉移入細胞核，結合Tcf/Lef蛋白，激活轉錄下游相關基因，導致細胞增殖。研究[17]表明，乳腺癌干細胞中Wnt的表達水平是正常的4~10倍，提示腫瘤干細胞既可以通過自我更新維持數量穩定，又能分化增殖產生更多的腫瘤細胞。還有學者[18]發現，幾乎所有類型的結腸癌患者均存在結腸腺瘤樣息肉蛋白(APC)失活、Wnt/β-catenin信號通路過度激活，后者被證實是激活腸道腫瘤干細胞的重要因素。

3.2Notch通路Notch蛋白與配體結合后經歷兩次蛋白酶切，一次在細胞外，另一次在細胞跨膜區，后一次的酶切可釋放出一個胞質蛋白片段，這個片段隨后移動到細胞核中，與其伴侶蛋白一起作為轉錄因子發揮作用[19]。腫瘤干細胞內Notch通路通常被過度激活，以維持干細胞的增殖與分化功能。Jin等[20]研究發現，Notch分子在胎肺發育過程中起重要作用；體外實驗也證實Notch在非小細胞肺癌(NSCLC)中高表達，能夠維持干細胞活性并促進其向NSCLC細胞分化。另外，在部分宮頸癌[21]和前列腺癌[22]組織中也存在Notch的配體Jagged、Delta過表達的現象。

3.3Patched通路當Hedgehog與其受體Patched結合時，可去除Patched對Smoothened蛋白的抑制作用，Smoothened隨后激活下游信號轉導通路。正常細胞中缺少Smoothened蛋白調節，Gli前體蛋白被切割為兩個片段，其中一個移動到細胞核，行使轉錄抑制子功能[23]；腫瘤干細胞中Smoothened蛋白被活化，Gli前體蛋白切割被抑制，導致完整的Gli蛋白移動到細胞核中，作為轉錄激活子發揮功能。有學者[24]用Hedgehog抗體處理腫瘤細胞，發現其可抑制腫瘤干細胞分化，使腫瘤細胞增殖受到抑制并發生凋亡。Naqvi等[25]將Hedgehog抑制劑IWP-2用于小細胞肺癌中，得到了相似的結果。

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(收稿日期：2015-07-28)

中圖分類號：R73-3

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)07-0094-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.07.037

通信作者：秦艷茹(E-mail: yanruqin@163.com)