β-catenin與食管鱗癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

紀曉花，王玲，高占海，單保恩

(1河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院科研中心，石家莊050011；2廊坊衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院微生物檢驗教研室；3河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院腫瘤研究所；4廊坊市中心血站)

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β-catenin與食管鱗癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

紀曉花1,2，王玲1,3，高占海4，單保恩1,3

(1河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院科研中心，石家莊050011；2廊坊衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院微生物檢驗教研室；3河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院腫瘤研究所；4廊坊市中心血站)

β-連環(huán)蛋白(β-catenin)參與E-鈣黏蛋白(E-cadherin)介導(dǎo)的細胞間黏附作用，并作為Wnt信號通路的重要成員發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。β-catenin mRNA及蛋白在食管鱗癌組織中高表達，并與腫瘤的分期、分化程度、侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān)。β-catenin異常表達激活下游靶基因c-myc、Cyclin D1的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細胞增殖分化異常而形成腫瘤。同時CD44v6、 MMP-2、MMP-7、MMP-9基因轉(zhuǎn)錄被激活，降解細胞外基質(zhì)和基底膜，促進腫瘤新生血管形成，參與食管鱗癌的侵襲轉(zhuǎn)移。

食管癌；食管鱗狀細胞癌；β-連環(huán)蛋白；Wnt信號通路

食管癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一[1]，其病死率高，嚴重影響患者生活質(zhì)量。食管癌從組織學(xué)上主要分為鱗癌和腺癌，我國90%以上為鱗癌。近年來研究[2]表明，Wnt信號通路異?？梢鹑祟惗喾N惡性腫瘤，如黑色素瘤、胰腺癌、肝癌、乳腺癌、白血病等。β-連環(huán)蛋白(β-catenin)是Wnt信號通路中的關(guān)鍵分子，當(dāng)Wnt信號激活時，β-catenin蛋白胞質(zhì)聚積、發(fā)生核移位，激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生?，F(xiàn)就β-catenin與食管鱗癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系作一綜述。

1　β-catenin結(jié)構(gòu)、功能及表達調(diào)節(jié)

1.1β-catenin的結(jié)構(gòu)β-catenin是由一條多肽鏈組成的胞質(zhì)糖蛋白，相對分子量為92～95 kD，其基因CTNNB1定位于染色體3p21.3～p22，全長23.2 kb[3]。β-catenin蛋白的氨基末端約130個氨基酸，含有外顯子3編碼的數(shù)個酪蛋白激酶1(CK1)和糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)的磷酸化位點，能夠通過磷酸化、去磷酸化過程調(diào)節(jié)β-catenin蛋白降解，控制分子穩(wěn)定性；羧基末端約100個氨基酸，負責(zé)激活相應(yīng)靶基因轉(zhuǎn)錄；中間區(qū)域含550個氨基酸，由42個氨基酸的12～14個重復(fù)序列的基本肽鏈單位組成(即Arm區(qū)域)，相鄰Arm區(qū)域旋轉(zhuǎn)形成棒狀的超螺旋結(jié)構(gòu)，可與結(jié)腸腺瘤樣息肉蛋白(APC)、T細胞因子(TCF)等結(jié)合[4]。

1.2β-catenin的功能①參與E-鈣黏蛋白(E-cadherin)介導(dǎo)的細胞間黏附作用：β-catenin的一端直接與E-cadherin的胞內(nèi)區(qū)C端結(jié)合，另一端與α-catenin結(jié)合形成復(fù)合體，而α-catenin與肌動蛋白肌絲相連接，使E-cadherin錨定于細胞骨架上，與相鄰細胞形成穩(wěn)定連接。②作為Wnt信號通路的重要成員傳導(dǎo)信號：正常情況下，β-catenin與由軸蛋白(Axin)、GSK-3β、APC、CK1形成的降解復(fù)合體結(jié)合，導(dǎo)致β-catenin蛋白磷酸化、泛素化降解，Wnt信號途徑處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)Wnt信號存在時，β-catenin/Axin/GSK-3β/APC復(fù)合體形成受阻，導(dǎo)致β-catenin蛋白在胞質(zhì)聚積并進入細胞核，與T細胞因子/淋巴樣增強因子(TCF/LEF)結(jié)合形成β-catenin/TCF/LEF復(fù)合體，激活下游靶基因如c-myc、細胞周期素蛋白D1(Cyclin D1)等轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細胞增殖[5]。

1.3β-catenin的表達調(diào)節(jié)胞質(zhì)內(nèi)游離β-catenin表達水平升高是腫瘤發(fā)生過程的中心事件，其主要機制包括兩方面：①β-catenin自身基因突變及結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致β-catenin在細胞內(nèi)不能有效降解而聚積；②參與β-catenin降解調(diào)節(jié)過程的分子發(fā)生改變導(dǎo)致β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)積累。后者是導(dǎo)致β-catenin表達水平升高的主要因素。Wnt蛋白是Wnt信號通路的起始信號，Wnt蛋白表達上調(diào)，激活Wnt/β-catenin途徑，促進β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)聚積。細胞膜上的E-cadherin是Wnt信號通路的負向調(diào)節(jié)因子，當(dāng)E-cadherin膜表達減少或缺失時，β-catenin可被釋放入胞質(zhì)而聚積[6]。由Axin、APC、GSK-3β組成的降解復(fù)合體可對β-catenin進行絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化，啟動β-catenin蛋白泛素化降解過程，當(dāng)Axin、APC基因失活、突變或GSK-3β失活時，降解復(fù)合體發(fā)生功能障礙，使β-catenin免于降解。Dsh基因可抑制GSK-3β活性，阻斷β-catenin磷酸化、泛素化降解，引起β-catenin聚積。

2　β-catenin與食管鱗癌發(fā)病的關(guān)系

β-catenin分子參與了多種腫瘤的發(fā)生過程。研究[7,8]表明，在結(jié)直腸癌、肝細胞癌等多種消化道腫瘤中普遍存在β-catenin基因外顯子3突變和β-catenin蛋白異常積聚。De Castro等[9]發(fā)現(xiàn)，18%的食管鱗癌患者腫瘤細胞胞質(zhì)和(或)胞核內(nèi)有β-catenin過度表達，但未發(fā)現(xiàn)β-catenin基因突變。Kudo等[10]用免疫組化法檢測50例食管鱗癌組織，結(jié)果顯示17例存在β-catenin蛋白異常表達，并發(fā)現(xiàn)食管鱗癌組織中β-catenin的過度表達與β-catenin基因突變無關(guān)。以上研究結(jié)果提示，食管鱗癌患者較少發(fā)生β-catenin基因突變，但普遍存在β-catenin蛋白在胞質(zhì)和(或)胞核異常累積。周曉波等[11]的研究結(jié)果顯示，正常食管組織中β-catenin表達于細胞膜，少見于胞質(zhì)；而在食管癌組織中β-catenin在胞質(zhì)表達，部分腫瘤組織中有β-catenin核表達同時伴隨細胞膜表達減少或缺失。王金勝等[12]研究了β-catenin的表達和定位，結(jié)果顯示，食管鱗癌組織中β-catenin蛋白胞質(zhì)陽性表達率為63.1%(41/65)，胞核表達陽性率為30.8%(20/65)；食管鱗癌組織中β-catenin mRNA表達水平明顯高于正常食管黏膜組織，這與Lv 等[13]的研究結(jié)果一致。上述研究結(jié)果表明，食管鱗癌組織中普遍存在β-catenin蛋白的胞質(zhì)和(或)胞核異位表達，且表達水平顯著升高。國內(nèi)學(xué)者[14～17]認為，β-catenin在組織中的異常表達始于食管癌前病變階段，可能是食管黏膜癌變的早期事件，提示β-catenin可能在食管鱗癌發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。c-myc和Cyclin D1是Wnt信號通路下游的兩個關(guān)鍵靶基因，在食管癌變過程中，c-myc mRNA 和Cyclin D1的過度表達始于不典型增生階段[14,16,18,19]，并且二者的過度表達與β-catenin的異常表達呈正相關(guān)。以上結(jié)果提示，β-catenin的異常聚集激活了癌基因c-myc和Cyclin D1的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細胞脫離正常生長調(diào)節(jié)的限制而過度增殖，開始向惡性轉(zhuǎn)化，促進腫瘤發(fā)生。

有學(xué)者[10,20,21]發(fā)現(xiàn)，食管鱗癌中很少存在APC、Axin、CTNNB1基因突變，提示可能存在其他機制導(dǎo)致β-catenin表達水平上調(diào)。Wang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，進展期T細胞淋巴瘤常見重排蛋白1(Frat-1)可促進食管癌細胞增殖和生長，這種作用可能是通過影響GSK-3β功能、激活Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來實現(xiàn)的；檢測食管鱗癌組織中Frat-1和β-catenin的表達和定位，發(fā)現(xiàn)β-catenin膜定位的腫瘤組織中Frat-1表達水平較低，且β-catenin在腫瘤組織中的異常聚積與Frat-1高表達有關(guān)，推測Frat-1通過與GSK-3結(jié)合，抑制GSK-3β對β-catenin的磷酸化，阻斷β-catenin降解，從而使β-catenin水平升高繼而進入細胞核。郭艷麗等[23]發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生甲基化的食管癌組織中分泌型卷曲相關(guān)蛋白家族SFRP1、2、4、5基因的陽性表達率低于未發(fā)生甲基化的腫瘤組織，而β-catenin的表達趨勢與之相反；SFRP基因家族啟動子區(qū)的高甲基化狀態(tài)與該基因在mRNA水平表達缺失及β-catenin的異常表達有明顯相關(guān)性，SFRP基因的高甲基化狀態(tài)可引起β-catenin蛋白積聚，激活Wnt信號通路，從而導(dǎo)致食管癌發(fā)病。Zhang等[6]發(fā)現(xiàn)，β-catenin的胞質(zhì)聚積與E-cadherin、β-catenin膜表達減少有關(guān)，與P-Akt表達無關(guān)，β-catenin從胞膜轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)的過程受E-cadherin表達影響。

3　β-catenin與食管鱗癌進展的關(guān)系

大量研究證實，食管鱗癌組織中β-catenin蛋白異常表達與腫瘤分期、分化程度、浸潤程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、患者預(yù)后等密切相關(guān)。Lv 等[13]的研究結(jié)果顯示，β-catenin mRNA表達及其蛋白表達變化趨勢一致，與食管鱗癌患者臨床病理分期和預(yù)后有關(guān)，病理分期Ⅲ、Ⅳ期者表達水平高于Ⅰ、Ⅱ期者，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者表達水平高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者，且高表達者較低表達者預(yù)后更差，多位學(xué)者也得出了類似結(jié)論[24～28]。申思寧等[29,30]研究發(fā)現(xiàn)，β-catenin的異常表達率與食管鱗癌的浸潤深度、分化程度密切相關(guān)，分化程度越低的腫瘤組織中β-catenin的異常表達率越高。上述結(jié)果均提示，β-catenin可能參與了食管鱗癌的侵襲、轉(zhuǎn)移過程。腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移涉及到細胞黏附性改變、細胞外基質(zhì)降解、細胞增殖改變及腫瘤血管形成等過程。β-catenin作為黏附分子，與E-cadherin結(jié)合形成復(fù)合物定位于細胞膜，維持細胞間的黏附。β-catenin的異位表達可使腫瘤細胞間的黏附功能減弱或消失，從而導(dǎo)致腫瘤細胞從原發(fā)灶脫落并轉(zhuǎn)移[31]。β-catenin的靶基因CD44v6是一種腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因，其編碼產(chǎn)物CD44v6在食管鱗癌組織中高表達，從而促進腫瘤細胞與血管內(nèi)皮細胞和細胞外基質(zhì)的黏附，利于腫瘤細胞向基質(zhì)侵襲[32,33]。MMP-2、MMP-7、MMP-9是Wnt/β-catenin信號通路的靶基因[34]，β-catenin異位表達時，MMP-2、MMP-7、MMP-9過度表達，降解細胞外基質(zhì)，破壞基底膜完整性，促進瘤細胞穿越基底膜結(jié)構(gòu)、血管內(nèi)皮細胞侵襲血管周圍基質(zhì)和腫瘤新生血管形成[35～37]。

總之，β-catenin的異常表達可導(dǎo)致Wnt/β-catenin信號通路高度激活，可能是食管癌發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。β-catenin檢測或許有助于食管癌的早期診斷，β-catenin有望成為食管癌新的治療靶點。

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國家自然科學(xué)基金面上項目(81173611)；國家自然基金青年基金項目(81402228)；河北省衛(wèi)生廳醫(yī)學(xué)課題(ZL20140334)；河北省重大醫(yī)學(xué)科研課題(Zd2013045)；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究青年基金項目(QN2014049)。

單保恩(E-mail: shanbaoen_1962@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.19.038

R735.1

A

1002-266X(2016)19-0103-03

2015-11-25)