TGF-β與細胞內信號通路的交互作用在腫瘤研究中的進展*

轉化生長因子?β（transforming growth factor?β，TGF?β）是一種多功能細胞因子，在腫瘤進展中發揮雙重調控作用。在腫瘤發生早期，TGF?β充當潛在的腫瘤抑制因子，隨著腫瘤的進展，TGF?β轉換為腫瘤促進因子，促進上皮間質轉化（epithelial?mesenchy?mal transition，EMT）和腫瘤轉移［1］。隨著腫瘤的發生發展，TGF?β由腫瘤抑制轉換為促進的現象稱為“TGF?β悖論”，其具體機制尚不明確，此現象可能歸因于TGF?β與細胞內其他信號通路的交互聯系。TGF?β可介導經典的（small mothers against decapen?taplegic，Smad）信號通路和非經典的不依賴于Smad信號通路。經典Smad信號通路的激活是TGF?β首先與Ⅱ型TGF?β受體胞外段結合，其胞內段的Ser/Thr激酶被激活，進而導致Ⅰ型TGF?β受體被磷酸化，然后激活下游的Smad2/3蛋白，磷酸化的Smad2/3招募Smad4將信號向細胞內傳遞；此外，TGF?β激活的非Smad信號通路也在腫瘤發生發展中發揮重要作用［2］。本文集中介紹TGF?β與細胞內其他信號通路在腫瘤進展中的交互聯系，旨在進一步探究上述交互作用對腫瘤進展的影響。

1 TGF-β與EGFR信號通路

表皮生長因子受體（epidermal growth factor re?ceptor，EGFR）是細胞表面的受體型酪氨酸激酶，在許多實體腫瘤中過表達，能夠促進腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲并抑制細胞凋亡［3?4］。與TGF?β信號通路不同，EGFR信號通路在腫瘤的起始和進展過程中均發揮促瘤作用，在肺癌、胃癌等多種腫瘤中均存在過度激活現象［5?7］；此外，腫瘤細胞中EGFR信號通路的激活能夠抵消TGF?β信號通路對細胞增殖的抑制作用。因此，兩個信號通路能夠協同增強腫瘤細胞的侵襲能力，此協同作用歸因于在腫瘤進展過程中TGF?β與EGFR信號通路能夠交互激活，且具有高度的組織和細胞特異性，如在肝癌、胃癌和肺纖維化中，TGF?β激活EGFR信號通路是通過釋放EGFR的配體而實現［8］；但在皮膚鱗癌細胞中，TGF?β誘導EGFR的激活是通過H2O2依賴而實現［9］。此外，TGF?β通過上調EGFR的表達反式激活EGFR信號通路，如TGF?β可通過經典Smad3信號通路和細胞外調節蛋白激酶/特異性蛋白 1（extracellular regulated pro?tein kinases/specificity protein 1，ERK/Sp1）信號通路共同上調EGFR的表達水平并促進乳腺癌細胞的遷移和侵襲［10］。TGF?β通過與EGFR信號通路在多個層面之間交互聯系，從而促進腫瘤的進展。

2 TGF-β與MAPK信號通路

有絲分裂原激活蛋白激酶（mitogen?activated protein kinase，MAPK）是細胞信號轉導通路中的重要分子，能夠調控細胞的增殖、分化、凋亡等［11］。TGF?β與MAPK信號通路的交互聯系存在于多個方面。首先，TGF?β能夠直接誘導MAPK信號通路的激活，如TGF?β誘導ShcA的磷酸化可促進其與Grb2和Sos的結合，導致下游MAPK信號通路活化［12］；在肝癌細胞系HepG2中，MAPK信號通路被TGF?β激活是通過磷酸化Smad2/3的作用，最終促進肝癌的發生［13］。其次，MAPK信號通路能夠直接調控TGF?β/Smad通路相關基因的表達，如在上皮和平滑肌細胞中，MEK/Erk可正向調控Smad3基因的轉錄［14］。此外，MAPK下游的轉錄因子如Sp1、Ap1等還能通過與Smad蛋白相互作用促進TGF?β下游靶基因的表達，如Sp1在TGF?β誘導Ⅰ型膠原形成的過程中發揮重要作用［15］；Ap1與Smad蛋白相互作用也能促進TGF?β誘導的乳腺癌細胞侵襲［16］。提示TGF?β與MAPK信號通路的交互聯系存在于多個方面，而聯合阻斷TGF?β與MAPK信號通路的活化可能成為腫瘤治療的新策略。

3 TGF-β與PI3K/AKT信號通路

磷脂酰肌醇?3?激酶（phosphatidylinositol 3 ki?nase，PI3K）能夠招募和調控一系列下游靶基因，其中最重要的靶分子是Ser/Thr蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱為AKT）。激活的AKT會使大量的下游底物磷酸化，進而調控靶基因的表達，從而介導腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移［17］。PI3K/AKT與TGF?β信號通路的交互作用發生在腫瘤發生發展的各個時期。在早期，PI3K/AKT信號通路拮抗TGF?β誘導的細胞生長抑制作用和促凋亡應答反應，如AKT與Smad3直接相互作用使其不能入核，同時抑制了Smad3磷酸化，導致Smad蛋白復合物不能形成，從而抑制了TGF?β/Smad介導的細胞凋亡［18］。在晚期，TGF?β與PI3K/AKT信號通路在多個方面存在交互聯系，與腫瘤細胞的遷移、侵襲、EMT等密切相關［19］。在侵襲性乳腺癌中，AKT能夠磷酸化Twist1的42位絲氨酸，磷酸化的Twist1轉錄激活TGF?β2，導致TGF?β信號通路的活化增強，進一步激活PI3K/AKT信號通路，使TGF?β與PI3K/AKT信號通路形成正反饋環［20］。此外，腫瘤細胞EMT發生的誘導因子Snail受GSK?3β調控，若被GSK?3β磷酸化，Snail易被泛素化而降解。當TGF?β誘導腫瘤細胞中PI3K/AKT激活后，AKT能夠誘導GSK?3β失活，使其不能磷酸化Snail，解除對Snail的抑制作用，Snail入核抑制上皮細胞鈣黏蛋白（epithelia cadherin，E?cadherin）的表達，最終促進腫瘤細胞發生EMT［21］。因此，在腫瘤發生早期，PI3K/AKT信號通路的激活能夠拮抗TGF?β/Smad誘導腫瘤細胞的生長抑制作用和凋亡應答反應，促進腫瘤的發生；而隨著腫瘤進展，PI3K/AKT與TGF?β/Smad信號通路能夠協同促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。

4 TGF-β與IL-6信號通路

白細胞介素?6（interleukin?6，IL?6）是多功能的細胞因子，發揮抗炎癥和促炎癥的雙重作用［22］。多項研究表明，IL?6與TGF?β信號通路的交互聯系在腫瘤進展中發揮關鍵作用。如在非小細胞肺癌中，TGF?β信號通路增強可上調IL?6表達水平，進而促進腫瘤進展［23］，表明TGF?β從抑制腫瘤轉換為促進腫瘤過程中，IL?6的激活可能發揮重要作用。除直接上調IL?6的表達外，TGF?β還可通過激活IL?6下游的信號通路來促進腫瘤進展，如在結腸癌中，TGF?β通過激活IL?6下游的STAT3信號通路促進腫瘤進展，抑制IL?6信號通路，阻止TGF?β的促瘤作用［24］。有研究顯示［25］，IL?6信號通路在許多細胞應答過程中也可調控TGF?β信號通路的激活，如在肺癌細胞中，外源性IL?6刺激引起下游JAK/STAT3信號通路的激活，從而增強TGF?β誘導Smad3磷酸化和Snail表達，進而促進肺癌細胞發生EMT。TGF?β與IL?6信號通路在腫瘤中的交互聯系復雜多樣，二者可相互影響共同促進腫瘤的發展。

5 TGF-β與Notch信號通路

Notch信號通路在腫瘤的增殖、EMT、遷移、侵襲、血管生成和轉移中發揮重要作用［26］。在早期，Notch可拮抗TGF?β信號通路，導致細胞周期的阻滯和細胞凋亡。如在乳腺癌中，Notch信號通路的下游靶基因HEYL通過結合Smad蛋白抑制TGF?β信號通路的激活，阻滯乳腺癌細胞生長［27］。而在腫瘤進展過程中，兩個信號通路的交互作用既表現在TGF?β可誘導Notch下游靶基因（如Hes?1）的表達［28］，又表現在Notch能夠增強TGF?β誘導的EMT，促進腫瘤侵襲與轉移［29］。此外，TGF?β與Notch信號通路還可通過形成正反饋環共同調控EMT。在卵巢癌中，Notch1激活并上調TGF?β受體的表達，而TGF?β處理后也可促進Notch下游靶基因Jagged1和Hes?1的表達，從而形成正反饋環促進腫瘤細胞發生EMT［30］。在腫瘤發生早期，Notch與TGF?β信號通路存在相互拮抗；而在腫瘤進展中，二者則相互促進。

6 TGF-β與Wnt信號通路

Wnt信號通路在胚胎發育、細胞增殖、分化等方面發揮多重調控作用［31］。TGF?β與Wnt信號通路之間的交互聯系近年來受到廣泛關注。在口腔鱗癌中，TGF?β信號通路通過上調Wnt5b促進細胞侵襲［32］。兩個信號通路的下游信號分子間也存在交互作用，如Lef1能夠介導Smad4與β?連環蛋白（β?catenin）的相互作用［33］。有研究發現［34］，Wnt信號通路的關鍵分子Axin通過與Smad蛋白相互作用促進其與Ⅰ型TGF?β受體結合，激活TGF?β信號通路。除Smad2/3/4外，Smad抑制性蛋白Smad7信號分子在TGF?β與Wnt信號通路的交互聯系中也發揮重要作用［35］。此外，兩個信號通路在功能上也會相互促進，如在乳腺癌中，TGF?β誘導乳腺癌細胞轉移依賴于Wnt信號通路的激活［36］。

7 TGF-β與Hedgehog信號通路

Hedgehog（Hh）信號通路的異常激活與腫瘤細胞的增殖、凋亡、遷移、侵襲和EMT密切相關［37］。Hh通路的激活過程為：Hh配體與膜受體Ptch結合后，解除對受體Smo的抑制作用，Smo蛋白激活后可促使下游GLI蛋白的激活，從而通過GLI蛋白轉錄調控下游靶基因的表達，GLI家族包括GLI1、GLI2和GLI3［37］。目前，在多種腫瘤中均發現Hh和TGF?β信號通路存在交互作用，并與腫瘤的進展相關。如在三陰性乳腺癌中，TGF?β上調Hh信號通路分子GLI1的表達水平，從而促進Hh信號通路的活化［38］；在黑色素瘤中，TGF?β通過誘導GLI2表達導致E?cadherin丟失和細胞侵襲能力增強［39］。E?cadherin丟失為EMT發生的關鍵事件，而TGF?β通路的激活在EMT過程中發揮重要作用，說明Hh信號通路可能參與了TGF?β誘導的EMT過程。在乳腺導管原位癌向浸潤性癌轉化過程中，TGF?β上調GLI2表達并促進GLI2的轉錄激活，而TGF?β誘導GLI2的表達上調是通過Smad3/4和β?catenin形成轉錄復合物結合到GLI2的啟動子上而實現的［40］。但在膀胱癌中，TGF?β誘導的GLI2表達獨立于Hh信號通路，而是直接調控下游靶基因的轉錄，從而促進腫瘤侵襲［41］，單獨靶向Hh信號通路對腫瘤治療并無顯著療效。TGF?β和Hh信號通路形成一個正反饋環促進GLI1和GLI2介導腫瘤細胞的遷移、侵襲和轉移。因此，進一步研究上述兩個信號通路交互聯系的作用機制有助于為腫瘤的靶向治療提供新的靶點。

8 結語

本文總結了TGF?β信號通路與細胞內其他信號通路之間的交互聯系，這些交互作用對于深入理解TGF?β在腫瘤發生發展過程中由腫瘤抑制轉變為促進具有重要意義。這種信號通路間的交互作用能夠減弱或消除TGF?β對細胞的生長抑制和促凋亡作用，從而促進腫瘤侵襲、遷移等作用顯現；這種交互作用還能夠進一步促進腫瘤細胞的血管生成、EMT和轉移，從而促進腫瘤的進展和惡化。上述現象提示，在臨床腫瘤治療中，僅單獨靶向其中的一條信號通路可能會使治療效果不佳，而聯合抑制多個信號通路則有助于提高治療效果。因此，明確TGF?β與細胞內其他信號通路間交互聯系的作用機制，有助于改善和提高腫瘤靶向治療的效果，針對不同信號通路交互聯系的研究也可以為腫瘤靶向治療提供新的思路。