血小板源生長(zhǎng)因子在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化中作用的研究進(jìn)展

賈茗博，孫 瑩，趙麗艷

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 檢驗(yàn)科，吉林 長(zhǎng)春130041)

血小板源生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factors,PDGFs)是一種重要的結(jié)締組織促有絲分裂因子。PDGFs及其受體可調(diào)控多種細(xì)胞過程，包括細(xì)胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)化、血管生成、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移等，在調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和腫瘤微環(huán)境等方面具有多種功能，可能代表人類腫瘤一個(gè)新的治療靶。本文作者對(duì)PDGFs及其受體在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和EMT過程中的作用和可能機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 PDGFs及其受體

PDGFs最初從血小板中被發(fā)現(xiàn)，在組織損傷早期從血小板α顆粒釋放出來，啟動(dòng)并加速組織創(chuàng)傷修復(fù)。PDGFs是間質(zhì)來源細(xì)胞的重要有絲分裂原，最早在BALB/c-3T3 細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)PDGFs具有使細(xì)胞進(jìn)入DNA合成期的能力，吸引了廣泛的關(guān)注[1]，隨后PDGFs家族成員在人體內(nèi)的作用和機(jī)制逐漸被認(rèn)識(shí)。PDGFs家族由PDFD-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D組成，在生物體內(nèi)以PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC、PDGF-DD和PDGF-AB二聚體或異二聚體的形式存在，通過自分泌和旁分泌的方式發(fā)揮作用。PDGF-A鏈和B鏈的編碼基因分別位于7號(hào)染色體和22號(hào)染色體上，PDGF-A鏈與PDGF-B鏈的基因序列具有50%同源性。PDGF-C和PDGF-D是近年被發(fā)現(xiàn)的PDGFs家族新成員，它們的編碼基因分別位于4號(hào)和11號(hào)染色體上。PDGFs家族在人體組織內(nèi)的表達(dá)有所不同，PDGF-A在腦、骨骼肌、前列腺、小腸和結(jié)腸組織中高表達(dá)，PDGF-C在肝臟、腎臟和卵巢中高表達(dá)，PDGF-B雖然在腎臟中有表達(dá)，但僅局限于血管內(nèi)皮細(xì)胞，PDGF-D則是在腎上腺及腫瘤組織呈高表達(dá)[2-4]。

PDGF受體(platelet-derived growth factorreceptors,PDGFRs)是典型的酪氨酸激酶型受體，是信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的重要成員，分為PDGFRα和PDGFRβ兩種亞型，這兩種亞型的基因分別位于人染色體4q12和5q33上。PDGFR的同型二聚體和異型二聚體表現(xiàn)形式包括：PDGFR-αα、PDGFR-ββ和PDGFR-αβ。PDGFs選擇性與PDGFR結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)：PDGFR-αα受體與PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC及PDGF-AB結(jié)合；PDGFR-ββ受體與PDGF-DD和PDGF-BB結(jié)合，而PDGFR-αβ受體與PDGF-AB、PDGF-BB及PDGF-CC結(jié)合。PDGFs與其受體結(jié)合后引起酪氨酸激酶激活，進(jìn)而招募SH2域(srchomogy2,SH2)信號(hào)蛋白。如果結(jié)合的是信號(hào)蛋白則引起相關(guān)通路激活，導(dǎo)致細(xì)胞增殖和遷移等反應(yīng)；如果結(jié)合功能蛋白會(huì)直接引起細(xì)胞功能的改變。PDGFs與其受體在胚胎發(fā)育、血管生成、脂質(zhì)代謝、組織纖維化及腫瘤的發(fā)生發(fā)展和預(yù)后等過程中扮演重要角色[5-8]。最近有研究表明，PDGFs及其受體與肉瘤、肺腺癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌等的預(yù)后密切相關(guān)[9-12]。

2 PDGFs與EMT的聯(lián)系

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)是指上皮細(xì)胞獲得間質(zhì)細(xì)胞樣能力的過程。根據(jù)EMT發(fā)生時(shí)不同的生物學(xué)環(huán)境及EMT對(duì)機(jī)體的影響，將EMT分為3種類型[13]：Ⅰ型與胚胎發(fā)生、器官發(fā)育有關(guān)；Ⅱ型與組織器官纖維化有關(guān)的EMT，其主要作用是通過產(chǎn)生纖維細(xì)胞以修復(fù)創(chuàng)傷造成的組織損傷；Ⅲ型則與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)，原發(fā)性腫瘤的上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞，獲得遷移運(yùn)動(dòng)能力，脫離原發(fā)部位侵襲周圍組織進(jìn)入血液循環(huán)，在遠(yuǎn)離部位形成新的轉(zhuǎn)移。PDGFs的生物功能與EMT形成過程存在一定聯(lián)系，但PDGFs在EMT過程中究竟起何種作用，目前尚未闡明。

2.1 PDGFs與惡性腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移及EMT的聯(lián)系

腫瘤細(xì)胞EMT是惡性腫瘤發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的重要分子機(jī)制，伴隨相關(guān)細(xì)胞信號(hào)通路的激活和一系列蛋白標(biāo)志物的改變，其中E-鈣黏蛋白(E-cadherin)表達(dá)下調(diào)，N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(vimentin)和纖連蛋白(fibronectin)表達(dá)上調(diào)。E-鈣黏蛋白是細(xì)胞間的重要黏附分子，其表達(dá)下調(diào)具有重要意義[14]。大量證據(jù)表明：轉(zhuǎn)錄因子Snail、Slug、Twist1和ZEB等都在惡性腫瘤的EMT中發(fā)揮重要作用[15]。體外研究中已證明有多種因素能誘導(dǎo)EMT過程，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)等。近年注意到PDGFs在促進(jìn)腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移和誘導(dǎo)EMT的作用，其中對(duì)PDGF-BB和PDGF-D的研究最多。

已有研究[16]表明：PDGF-BB通過Src信號(hào)觸發(fā)癌細(xì)胞的侵襲性表型，包括細(xì)胞黏附、遷移和侵襲；PDGF-BB能增加癌細(xì)胞向肺和骨轉(zhuǎn)移。PDGF-BB是促進(jìn)血管生成的有效細(xì)胞因子，在肺轉(zhuǎn)移乳腺癌小鼠模型中PDGF-BB通過參與腫瘤微環(huán)境小血管的形成促進(jìn)惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移；PDGFs受體抑制劑能有效防止乳腺癌中趨化因子配體17(CXCL17)所致的肺轉(zhuǎn)移。研究[17]證明：PDGF-BB在肺癌細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞相互激活的過程中刺激癌細(xì)胞侵襲。PDGF-BB能上調(diào)人肺癌A549細(xì)胞中單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)基因和蛋白的表達(dá)水平，并增加MCP-1依賴性巨噬細(xì)胞的募集，最終增加肺癌細(xì)胞中腫瘤轉(zhuǎn)移基因的表達(dá)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

近年研究證明，PDGF-D一個(gè)新作用是在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞EMT中起到重要作用[18]。一項(xiàng)子宮內(nèi)膜癌的研究[19]顯示：將含PDGF-D質(zhì)粒穩(wěn)定轉(zhuǎn)染到子宮內(nèi)膜癌ECC-1細(xì)胞后使PDGF-D蛋白呈高表達(dá)，可明顯下調(diào)上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白表達(dá)，上調(diào)間質(zhì)標(biāo)志物波形蛋白和誘導(dǎo)EMT轉(zhuǎn)錄因子Slug及Twist的表達(dá)，細(xì)胞侵襲能力增強(qiáng)，表明子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞發(fā)生EMT。相反，沉默PDGF-D表達(dá)能抑制細(xì)胞侵襲能力，并抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞EMT過程。在舌鱗狀上皮癌UM1細(xì)胞的研究[20]表明：外源性PDGF-D能誘導(dǎo)PDGFRβ上調(diào)，并顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲性；相反，使用小干擾RNA沉默PDGFRβ，能顯著防止細(xì)胞侵襲。研究結(jié)果還表明，PDGF-D過表達(dá)可以下調(diào)上皮標(biāo)志物和上調(diào)間質(zhì)標(biāo)志物。相反，PDGFRβ siRNA明顯抑制UM1細(xì)胞遷移、侵襲和EMT過程。在穩(wěn)定表達(dá)高水平PDGF-D的前列腺癌PC3細(xì)胞中，上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白和緊密連接蛋白(zonula occludens-1,ZO-1)表達(dá)降低，而間質(zhì)標(biāo)志物波形蛋白表達(dá)上調(diào)，顯示PDGF-D促進(jìn)EMT[21]。Devarajan等研究[22]證明：脂肪組織源性干細(xì)胞條件培養(yǎng)基可以誘導(dǎo)乳腺癌4T1細(xì)胞表達(dá)間質(zhì)標(biāo)記物纖連蛋白、α-SMA和波形蛋白，PDGF-D處理的乳腺癌細(xì)胞在小鼠移植模型中生長(zhǎng)更快，而用PDGF-D中和抗體處理能明顯抑制上述改變。

除了對(duì)一般腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)作用外，PDGFs還能促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞(CSCs)的遷移和侵襲能力。一項(xiàng)研究[23]顯示：在肉瘤CSCs中PDGFRα/β活性顯著上調(diào)，誘導(dǎo)EMT的轉(zhuǎn)錄因子Snail、Slug和ZEB1的表達(dá)水平也明顯增高，肉瘤CSCs的遷移和侵襲能力增加2.9-4.2倍。使用shRNA或抑制劑抑制CSCs中PDGFRα/β表達(dá)，可以降低EMT蛋白的表達(dá)水平，使細(xì)胞的遷移和侵襲能力減少73%-80%。這些結(jié)果提示，PDGFRα/β可能是降低肉瘤轉(zhuǎn)移新的潛在治療靶點(diǎn)。

2.2 PDGFs調(diào)控EMT相關(guān)的信號(hào)通路

有多種信號(hào)通路調(diào)控PDGFs誘導(dǎo)EMT過程，其中重要的有Notch信號(hào)通路和PI3K/Akt信號(hào)通路。

2.2.1Notch信號(hào)通路Notch信號(hào)通路是一種保守的細(xì)胞信號(hào)通路，參與細(xì)胞增殖、凋亡、遷移、侵襲等多種過程。有研究表明Notch通路在膠質(zhì)瘤、肺癌、直腸癌等EMT過程中發(fā)揮重要作用[24-26]。Notch信號(hào)通過上調(diào)Snail、ZEB、CyclinD1、Smad和α-SMA，下調(diào)E-鈣黏蛋白和p21基因調(diào)控EMT[27]。在內(nèi)皮祖細(xì)胞與間充質(zhì)干細(xì)胞中PDGF-BB顯著增強(qiáng)Notch1的表達(dá)，當(dāng)抑制Notch信號(hào)時(shí)，PDGFR、Notch1的表達(dá)水平同時(shí)下降[28]。PDGF通過一氧化氮(NO)信號(hào)傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)的分化抑制劑(inhibitor of differentiation 4,ID4)，激活膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞(glioblastoma stem cells，GSCs)和內(nèi)皮細(xì)胞中的Notch信號(hào)通路，從而維持GSCs的特性和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的進(jìn)展。這些結(jié)果都表明，PDGFs與Notch信號(hào)通路存在一定的關(guān)系[29]。另外，在PDGF-D高表達(dá)的結(jié)腸癌細(xì)胞，抑制Notch1表達(dá)可增加E-鈣黏蛋白表達(dá)，減少波形蛋白、MMP-9和Twist1表達(dá)，減少細(xì)胞遷移和侵襲能力，表明細(xì)胞未發(fā)生EMT。相反，在PDGF-D低表達(dá)的結(jié)腸癌細(xì)胞，Notch1過表達(dá)可減少鈣黏蛋白表達(dá)，增加波形蛋白、MMP-9和Twist1表達(dá)，增加細(xì)胞遷移和侵襲，說明細(xì)胞發(fā)生EMT改變[30]。當(dāng)用PDGF-AB和PDGF-BB處理正常腦組織上皮細(xì)胞時(shí)，Snail表達(dá)上升，并且PDGF-AB通過Notch通路增加Snail mRNA表達(dá)[31]。Snail是參與EMT的重要轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞核內(nèi)可以與E-鈣黏蛋白編碼基因啟動(dòng)子結(jié)合，抑制E-鈣黏蛋白表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤的遷移和轉(zhuǎn)移[32,33]。在膀胱癌中Snail上調(diào)不僅伴隨著腫瘤細(xì)胞EMT，還與腫瘤耐藥有關(guān)[34,35]。這些結(jié)果表明：PDGFs可能通過Notch通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移和EMT過程。

2.2.2PI3K/Akt信號(hào)通路PI3K/Akt信號(hào)通路在細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期的調(diào)控及惡性腫瘤遷移和侵襲中起重要作用[36]。PI3K是一種由調(diào)節(jié)亞基p85和催化亞基p110組成的異二聚體。磷脂酰肌醇激酶和絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶都是該通路的重要參與者。Akt是一種由細(xì)胞內(nèi)逆轉(zhuǎn)錄病毒同源體編碼的蛋白激酶。PI3K可以被酪氨酸激酶激活，在質(zhì)膜中生成PIP3。然后，PIP3與Akt的PH域相互作用激活A(yù)kt?；罨腁kt將磷酸化一系列底物，從而影響多種細(xì)胞和生理過程，如可以通過靶向EMT相關(guān)基因Twist1、ZEB1和Bmi-1，調(diào)控細(xì)胞EMT過程[37，38]。PI3K/Akt通路在肺癌、胰腺癌、甲狀腺癌等多種惡性腫瘤中都可以誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[39-41]。有研究表明：PDGFs與PI3K/Akt通路密切相關(guān)，在肺癌中由PDGFRβ介導(dǎo)的PI3K/Akt和MAPK通路的激活與耐藥性相關(guān)[42]，在大鼠PDGF-BB還可以通過PI3K/Akt和ERK1/2 通路誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)Snail，使細(xì)胞侵襲性增加[43]。這些證據(jù)都表明：PDGFs可能與PI3K/Akt通路介導(dǎo)的EMT過程有關(guān)，但尚需要更多的證據(jù)證明。

2.2.3其他相關(guān)通路PDGFs在多種癌癥中可以促進(jìn)癌細(xì)胞EMT并使腫瘤遷移和侵襲能力增加。有研究表明，用PDGF-BB處理胰腺癌AsPC-1細(xì)胞可顯著上調(diào)EMT過程中轉(zhuǎn)錄因子ZEB2等基因的表達(dá)。這些表達(dá)變化與E-鈣黏蛋白的下調(diào)以及波形蛋白、纖連蛋白和N-鈣黏蛋白表達(dá)的上調(diào)同時(shí)發(fā)生[44]。TGF-β1誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞EMT后PDGF-BB的高表達(dá)可以促進(jìn)癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblast,CAF)侵襲，敲除PDGF-B基因和抑制PDGF/PDGFR信號(hào)通路，可以抑制肺癌細(xì)胞的EMT過程，從而減少癌細(xì)胞的侵襲和遷移[45]。PDGF-B和PDGFRβ在胃癌組織中與癌癥浸潤(rùn)的深度呈正相關(guān)，與E-鈣黏蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)胃癌組織中E-鈣黏蛋白表達(dá)降低與腫瘤浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期呈負(fù)相關(guān)[46]。這說明PDGFs與腫瘤的惡性程度密切相關(guān)，可以成為判斷患者預(yù)后的指標(biāo)。這些結(jié)果表明：PDGFs介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞EMT過程。在肝癌細(xì)胞中，層粘連蛋白b1(lamininb1,LamB1)通過EMT調(diào)控腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。這個(gè)過程是由一個(gè)內(nèi)核糖體進(jìn)入位點(diǎn)(Internal ribosome entry site，IRES)介導(dǎo)的。IRES交易因子La與IRES正向調(diào)節(jié)LamB1的IRES活性。PDGF通過增加EMT過程中La的細(xì)胞質(zhì)定位來增強(qiáng)LamB1的IRES活性。而La介導(dǎo)的LamB1 IRES活性的調(diào)控主要依賴于PDGFs下游的MAPK/ERK信號(hào)通路[47]。目前PDGFs和EMT關(guān)系的研究日見增多，還有更多的細(xì)胞信號(hào)通路和分子機(jī)制等有待發(fā)現(xiàn)。

3 總結(jié)和展望

PDGFs家族成員多，各成員的病理生理作用不盡相同。PDGFs可能通過不同信號(hào)通路在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和EMT過程中發(fā)揮作用，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，PDGFs是抑制腫瘤進(jìn)展、改善患者預(yù)后具有應(yīng)用前景的新的靶點(diǎn)。然而，有關(guān)PDGFs及其受體在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移和EMT過程中的意義及分子機(jī)制，尚未完全闡明。了解PDGFs/PDGFRs在腫瘤中的致病作用和機(jī)制，可能為優(yōu)化當(dāng)前癌癥治療和發(fā)展新的治療策略提供新的理論基礎(chǔ)。