Notch信號通路相關分子在肺癌中的表達、臨床意義及生物學作用*

鄒 斌，周學亮 綜述，劉季春審校

(南昌大學第一附屬醫院心胸外科 330006)

·綜 述

Notch信號通路相關分子在肺癌中的表達、臨床意義及生物學作用*

鄒 斌，周學亮 綜述，劉季春△審校

(南昌大學第一附屬醫院心胸外科 330006)

細胞凋亡；肺腫瘤；Notch信號通路；增殖；耐藥

最新數據顯示，我國男性肺癌的發生率及病死率每年均高居榜首(2000-2011年)，女性肺癌發生率居第2位，病死率居首位；據估計，2015年我國肺癌的新發病例和死亡人數將分別達到733 000和610 000[1]。肺癌主要包括非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC；約占80%)和小細胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC；約占20%)。近20年來，盡管在腫瘤生物學、診斷及治療方面取得了不斷進步，但肺癌的5年生存率僅提高了5%。腫瘤復發、耐藥及缺乏有效的治療、預測和評估體系是肺癌診治過程中面臨的主要問題。因此，在基于進一步深入理解肺癌致病機制基礎上，鑒定出易于復發的肺癌患者，尋找關鍵治療靶點，克服耐藥是提高肺癌治療效果的有效途徑。

Notch信號通路為進化上高度保守的細胞間信息傳遞方式。在哺乳動物，Notch信號通路包括4個受體(Notch1～4)和5個配體(Jagged1，Jagged2,Delta-like1,Delta-like3,和Delta-like4)。受配體Jagged/Delta激活，Notch受體經一系列水解反應，釋放出胞內結構域(Notch intracellular domain,NICD)進入細胞核，激活下游靶基因，在細胞分化、增殖、凋亡中發揮重要作用[2]。研究表明Notch信號通路的異常與包括肺癌在內的多種惡性腫瘤相關，其在腫瘤形成過程中作為癌基因抑或抑癌基因取決于組織來源[3]。本文就Notch信號通路相關分子在肺癌中的表達、臨床意義及其對癌細胞生物學影響作一綜述。

1 Notch信號通路與NSCLC

1.1 NSCLC患者Notch信號通路相關分子的表達及臨床意義 NSCLC患者Notch信號通路相關分子異常表達是相對頻繁的生物學事件。臨床研究發現，30%的NSCLC患者因Numb下調導致Notch1的激活表達，另10%的患者存在Notch1基因的激活突變[4]。進一步研究表明，肺鱗狀細胞癌(SCC)患者Notch1和Delta-like4陽性表達的比例明顯低于其他亞型[5]。而Li等[6]報道肺SCC患者Notch1陽性表達的比例明顯高于肺腺癌(AC)患者。這些研究可能提示不同的組織學類型Notch信號分子表達不同。然而， Notch信號通路在NSCLC臨床病理學、預后價值存在爭議。一些研究提示，Notch1和Notch3的高表達與腫瘤進展和預后差相關[5,7]，相反，另一些研究則提示Notch1和Notch3是NSCLC的抑制因子[6,8]。鑒于Notch信號通路在NSCLC臨床意義的不確定性及矛盾性，Yuan等[9]回顧了不同的研究并做了Meta分析，結果顯示，Notch1高表達與淋巴結轉移和更晚TNM分期相關，Notch3的表達與淋巴結轉移相關，Notch1、Notch3和DLL4的表達與NSCLC總生存率負相關，Notch靶基因Hes1的過表達與總生存率低相關。這一研究提示Notch信號通路相關分子可能作為預測NSCLC患者進展和預后的分子標志物。然而，目前的研究樣本量較小，而且大多數都是回顧性研究。因此，需要前瞻性、大樣本的臨床研究進一步證實Notch信號通路相關分子在NSCLC中的臨床價值。

1.2 Notch信號通路對NSCLC細胞生物學影響 動物實驗表明，Notch信號通路在NSCLC的腫瘤發生過程中發揮重要作用。在KRASG12V誘導的NSCLC小鼠模型中，Maraver等[10]發現 Notch信號通路的過度激活，而抑制Notch信號通路則完全抑制腫瘤的形成。該研究提供了Notch信號通路在腫瘤發生過程中發揮重要作用的間接證據。轉基因小鼠研究發現，肺泡上皮細胞在過表達激活型Notch1后7 d即出現肺泡增生病變，8個月后形成腺瘤。而肺泡上皮細胞共表達激活型Notch1和MYC則誘導小鼠形成腺癌[11]。在Kras誘導的肺腺癌模型中，抑制Notch1信號通路顯著抑制腫瘤形成及降低腫瘤負荷，這表明Notch1在Kras誘導的肺腺癌的形成中發揮不可或缺的作用。進一步研究發現Notch1通過抑制P53誘導的凋亡參與腫瘤的發生過程[12]。上述研究為Notch信號通路參與NSCLC的腫瘤發生提供了強有力的證據。

一些研究探討了Notch信號通路對NSCLC細胞的增殖與凋亡的影響。過表達激活型Notch1抑制肺腺癌細胞增殖和誘導凋亡[13]。抑制Notch1 促進肺腺癌A549細胞株增殖和抑制其凋亡，但對肺鱗癌無明顯影響[14]。然而有研究表明，間接抑制Notch1信號通路抑制細胞增殖和誘導凋亡[15]。在缺氧環境中，肺腺癌細胞株Notch1明顯上調，而抑制Notch信號通路則誘導細胞凋亡。這些結果提示Notch1是肺腺癌細胞在缺氧環境中存活的必要條件[13]。進一步研究證實，在缺氧環境中，Notch1通過上調IGF1-R和Survivin來促進細胞增殖和存活[16-17]。有趣的是，Dll4內皮細胞與NSCLC共同培養可以明顯抑制癌細胞的增殖，而沉默內皮細胞Dll4或抑制Notch1則明顯減弱這一作用，進一步的研究提示內皮細胞通過Dll4/Notch1/PTEN信號通路對NSCLC產生抑制作用[18]。上述研究結果表明，Notch信號通路對NSCLC增殖和凋亡的影響取決于細胞類型及細胞微環境。因此，腫瘤細胞微環境是重要因素，體外組織培養或體內腫瘤移植研究將更好地理解Notch信號通路對NSCLC細胞的增殖與凋亡的影響。在體內、外實驗中，抑制Notch3導致腫瘤生長抑制和誘導肺癌細胞凋亡[19]。進一步研究證實，Notch3通過與EGFR-MAPK 信號通路的交流，誘導抗凋亡蛋白Bim的表達進而抑制細胞凋亡[20]。這些結果提示，Notch3可能是具有潛質的NSCLC治療靶點。

NSCLC患者對化療及靶向治療耐藥是很普遍的臨床現象。Notch信號通路可能影響NSCLC患者對藥物的敏感性。低劑量順鉑處理腺癌細胞株可誘導CD133+細胞的增多，并導致細胞對阿霉素和紫杉醇產生耐藥，而抑制Notch1可明顯減弱上述作用[21]。這些結果提示Notch1與順鉑誘導的CD133+細胞的增多及多重耐藥有關。Xie等[22]發現，對吉非替尼繼發性耐藥的PC9細胞株出現Notch1的高表達，激活Notch1信號通路可誘導PC9細胞上皮-間質轉化(EMT)，而沉默Notch1則逆轉細胞EMT并恢復對吉非替尼敏感性。進一步體內實驗發現，在Balb/cathymic (nu+/nu+) 小鼠吉非替尼繼發性耐藥細胞移植模型中，抑制Notch信號通路可導致腫瘤生長抑制。這些研究結果表明，吉非替尼繼發性耐藥細胞EMT表型依賴Notch1信號的激活。除了繼發性耐藥，Notch信號通路可能與NSCLC患者原發性耐藥有關。一項臨床研究表明，NSCLC 患者Notch3的表達與以鉑類為基礎的化療方案的敏感性呈負相關[23]。這可能提示Notch3與原發性耐藥相關，并且Notch3可能是預測NSCLC 患者對藥物敏感性的生物標志物。

Notch信號通路可能是癌細胞在特殊微環境(如缺氧)或刺激因素(如化療藥物、射線等)下生存的必要條件，然而使細胞更加“頑固”。因此，相對于單一治療方式，抑制Notch信號通路聯合化療或放療可能達到較好的治療效果。GSIs是臨床實驗研究較為深入的Notch抑制劑[24]。GSIs聯合化療或放療具有協同作用，有望更好地抑制腫瘤。

2 Notch信號通路與SCLC

Notch信號通路對SCLC細胞生物學行為亦有重要影響。研究表明，Notch1抑制SCLC細胞的增殖及神經內分泌分化[14]。除對細胞增殖及分化的影響，Notch1影響SCLC的侵襲及轉移能力。抑制SCLC 細胞株(H69AR和SBC3) Notch1表達可促進細胞EMT，增強細胞的侵襲能力，而過表達H69細胞激活型Notch1則逆轉EMT，降低細胞侵襲及轉移能力[25]。這些研究結果提示激活Notch1信號通路可能是治療SCLC的一種新的策略。Hassan等[26]發現，Notch3 siRNA 可誘導H69AR細胞株E-cadherin下調，EMT相關分子Snial，Slug和Vim上調，細胞移動及侵襲能力增強；與此一致，過表達H1688細胞株Notch3則抑制EMT相關分子，細胞侵襲能力下降。然而，Notch3對SCLC細胞株的增殖及凋亡未見明顯影響。這些結果提示Notch3也是SCLC的抑制因子。在體內實驗，利用Trp53;Rb1;Rbl2基因敲除小鼠模型，過表達激活型Notch1或Notch2可明顯減少腫瘤發生的數目并延長生存時間，這進一步提示激活的Notch信號通路對SCLC的抑制作用[27]。臨床研究提示，一部分小細胞癌可能為繼發性腫瘤，其來源于經化療或靶向治療后的非小細胞癌[28]。Notch失活突變可以誘導非神經內分泌腫瘤細胞或腫瘤前體細胞神經內分泌分化，Meder等[29]提出繼發性SCLC起源假說，Notch-ASCL1-RB-p53信號通路通過Notch失活突變驅動并維持小細胞癌表型。最近一些研究提示，Notch信號通路影響SCLC對化療藥物的敏感性。例如，過表達H69AR細胞株 DLL1可誘導細胞凋亡及細胞停滯在G0/G1和S期，并增強細胞對化療藥物(ADM,DDP和VP-16)的敏感性。DLL1影響SCLC藥物敏感性可能與Notch下游基因Hes1、Hey1的激活有關[30]。綜上所述，Notch信號通路作為腫瘤抑制因子，影響SCLC細胞增殖、分化、侵襲等生物行為，調控Notch信號通路可能為治療SCLC提供了一種新的思路。

盡管實驗研究提示Notch信號通路在SCLC中發揮重要作用，然而，其臨床研究文獻較少。最近一項研究發現，25%的SCLC患者存在Notch家族基因的失活突變，在Trp53-/-,Rb1-/-,Rbl2-/-小鼠SCLC動物模型中亦發現Notch3基因的突變[27]。另一研究發現，35例SCLC患者Notch1,Notch2,Notch3和Notch4出現突變的比例分別為2.9%,11.4%,20.0%和25.7%[29]。Hassan等[26]報道，12例SCLC患者全部呈Notch3陰性表達。除H69AR和SBC-3，所有SCLC細胞株中無Notch3表達。上述研究提示，SCLC患者出現Notch信號通路異常并不少見，然而， Notch信號通路相關分子在SCLC患者中臨床預后價值未見相關報道。因此，需要前瞻性、大樣本、多中心協作研究來明確Notch信號通路相關分子在SCLC患者中的表達、臨床病理學意義及預后價值。

3 展 望

肺癌患者Notch信號通路的異常是相對頻繁的生物學事件， 然而其預后價值不清或存在爭議。未來大樣本研究將最終闡明Notch信號通路在肺癌患者中的臨床意義。Notch信號通路在肺癌細胞的增殖、凋亡和分化中發揮重要作用，其作用取決于細胞類型及微環境。Notch1和Notch3可能作為NSCLC癌基因促進腫瘤形成、發展。 Notch的失活突變可以用來解釋繼發性SCLC的形成，Notch可能是SCLC的抑制因子。此外，Notch信號通路影響肺癌細胞對藥物的敏感性。因此，調控Notch信號通路可能是具有一定潛質的肺癌治療模式。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.10.041

國家自然科學基金資助項目(81260024)；江西省研究生創新專項資金(YC2015-B009)。 作者簡介：鄒斌(1980-)，主治醫師，博士，主要從事肺癌綜合治療的研究?！?/p>

， E-mail:liujichun999@163.com。

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1671-8348(2017)10-1416-04

2016-12-15

2017-02-21)