上皮間質轉化在腫瘤侵襲轉移中的研究進展

張彥璐，陳 影，應國清

（浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 310014）

1 EMT簡介

上皮間質轉化是一種多功能細胞過程，其特征在于細胞極性的喪失，細胞-細胞之間粘附的喪失，與基底膜的連接等上皮表型的改變[1-2]。EMT的概念最早是由Greenburg和Hey在胚胎學領域提出來的，但最近已擴展到腫瘤的進展和轉移[3]。在EMT過程中，上皮細胞經歷了細胞骨架的重塑，可能會失去促進細胞間接觸的蛋白，如E-cadherin和γ-catenin可能丟失，細胞獲得間質標記物，如波形蛋白，纖維連接蛋白，N-cadherin，金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9，導致細胞遷移和侵襲的增強[4]。

2 EMT的分類

基于生物學背景，EMT可分為三種類型[2，5-6]。在胚胎發生、器官發育過程中，1型EMT涉及原始上皮細胞轉變為運動間充質細胞。原代間充質細胞充當祖細胞并通過MET在中胚層和內胚層器官中產生繼發性上皮細胞。2型EMT涉及傷口愈合，組織再生和器官纖維化，其中組織成纖維細胞在損傷和慢性炎癥期間由上皮細胞或內皮細胞產生。3型EMT是一種原發性腫瘤侵襲性邊界中的癌細胞表型轉化為通過循環侵入和轉移，并通過遠端組織或器官中的MET產生轉移性病變的過程[7]。三種類型的EMT代表不同的生物學過程，但是一些遺傳因素和調節機制可能是相似和保守的。具有EMT表型的癌細胞除了具有間充質特性外，還表現出更具攻擊性的行為，包括對藥物的抗性，應激和細胞凋亡，抑制衰老，免疫逃避和獲得干細胞樣特征。腫瘤細胞的這些劇烈變化使它們滲透到周圍組織并轉移到遠處，促進癌癥進展[8]。

3 EMT的相關標志物

E-cadherin是一種含鈣的跨膜糖蛋白，在大多數上皮組織中表達，構建了相鄰細胞的緊密連接，在上皮細胞的細胞粘附中起重要作用，并且是上皮癌的轉移抑制因子[9]，E-cadherin的缺失與晚期癌癥顯著相關[10]。研究表明，E-cadherin下調與EMT相關，其導致腫瘤進展期間侵襲和轉移性增加[11]。E-cadherin的丟失可能會導致人類各種癌癥的腫瘤進展、轉移，如胃癌、結直腸癌，肺癌和乳腺癌等[12-13]。

Vimentin是間充質細胞表達的中間絲蛋白[14]。在生理和病理情況下，Vimentin可以在發生EMT的上皮細胞中表達，Vimentin是EMT樣表型的典型標志物，可以調節參與細胞遷移的多種細胞類型[15]。

研究表明，Snail在不同類型的上皮細胞中的異位表達引起間充質樣表型，并且在這些細胞中E-cadherin表達顯著降低[16]。此外，Snail在小鼠和人類癌癥的高致瘤性和侵襲性區域中的表達是豐富的，而在非致癌區域中Snail表達低或甚至不存在[17]。此外，當通過免疫組織化學分析評估人乳腺癌組織中的Snail水平時，發現浸潤性導管癌的表達水平增加與低分化的淋巴結轉移相關。因此，Snail被認為是乳腺癌轉移潛能的預后指標，人乳腺癌樣本的微陣列分析也顯示Snail在無復發生存率降低的患者中過表達[18]。

Twist是在胚胎發育過程中的基本螺旋-環-螺旋轉錄因子，在許多癌癥中過度表達，包括乳腺癌。過表達Twist的MCF-7細胞中顯示E-cadherin缺失和Vimentin表達增加，這些細胞的運動性和侵襲性增加，同時發現Twist以劑量依賴性方式直接抑制E-cadherin的表達[19]。

ZEB家族由鋅指/同源域蛋白ZEB1和ZEB2組成，與其他轉錄調節因子相互作用，其活性受翻譯后修飾調節，例如Pc2的類泛素化或p300/PCAF的乙酰化和磷酸化。這些ZEB家族通過抑制上皮標志物和激活間充質特性來觸發EMT[8]。

4 EMT的相關信號通路

EMT的誘導是由腫瘤細胞和腫瘤環境之間的復雜相互作用引起的，存在許多相關的細胞信號通路， 例如 TGF-β、NF-κB、Wnt/β-catenin 和Hedgehog。因此，逆轉或阻斷EMT相關信號通路是限制癌癥發展的治療策略[20-21]。

4.1 TGF-β信號通路

轉化生長因子-β（TGF-β）是一種與腫瘤生長密切相關的基因，不同腫瘤微環境下，其既能夠發揮抑癌基因作用，又能夠發揮促癌基因作用[22]。其發揮促癌作用主要通過誘導細胞發生上皮-間質轉移、產生耐藥性、維持細胞干性[23]。

在腫瘤生長的早期階段，TGF-β充當腫瘤抑制因子并誘導其生長停滯和細胞凋亡。在腫瘤進展的后期階段，TGF-β及其受體以及其他受體酪氨酸激酶（RTK）通過Smad依賴性/獨立的TGF-β受體信號通路調節轉錄，啟動癌癥生長和轉移[24]。在腫瘤的發展中，TGF-β通過下調上皮標志物和上調間充質標志物參與胚胎發育過程中EMT的誘導[25]。Miettinen等首先發現TGF-β誘導的EMT位于正常乳腺上皮細胞中，事實上，TGF-β信號通路通過許多轉錄因子如Twist、Snail和Slug誘導EMT[26]。

4.2 Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt蛋白家族通過Wnt/β-catenin經典通路，或非依賴β-catenin的非經典途徑在腫瘤干細胞再生和器官發育中起到關鍵作用[27]。通過Wnt穩定β-catenin的能力建立了Wnt/β-catenin信號通路在癌癥中的作用，β-catenin是參與兩個獨立過程的多功能蛋白:細胞與細胞的粘附和信號轉導。在EMT期間，β-catenin從E-cadherin復合物釋放到細胞質中，與其他蛋白質進行相互作用，提高了β-catenin信號傳導促成EMT的可能性[28]。

據報道，磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/Akt和Wnt/β-catenin信號通路的異常激活參與癌癥進展并且與胃癌預后不良有關，表明這可能是胃癌的潛在治療靶點[29]。Song等[30]研究發現 PI3K/Akt和Wnt/β-catenin信號通路通過表觀遺傳激活胃癌中Twist的表達來促進EMT。

5 EMT的相關癌癥進展

近年來，隨著胚胎學領域的發展，EMT的概念已經擴展到癌癥的進展和轉移，EMT可以作為監測腫瘤形成和發展的生物標志物。此外，它是肺癌早期轉移和癌變的重要因素，如器官纖維化和相關的病理過程[31]。

5.1 EMT與肺癌

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，在世界范圍內，肺癌分別是男性和女性癌癥相關死亡率的第一和第二大原因[32]。在世界許多地區，與肺癌相關的病例和死亡人數呈上升趨勢。2010年，國際癌癥研究機構數據顯示，在全球肺癌死亡患者中，約有22.5萬人病因與大氣污染有直接關系[33]。細顆粒物（PM2.5，fine particular matter）直徑一般小于2.5μm，在吸入后進入支氣管并沉積在肺泡中，干擾肺部氣體交換。PM2.5引起的肺泡和粘膜損傷可導致支氣管哮喘，慢性肺纖維化，心血管疾病和肺癌[34]。支氣管EMT在肺癌的早期癌變和轉移以及器官纖維化和其他病理過程中起重要作用[35]，研究發現，大氣顆粒物可誘導BEAS-2B細胞氣道EMT，激活MAPK和NF-κB促炎信號通路，增加IL-6和IL-8的表達[36]。研究表明，E-cadherin的表達與肺癌分期，分化和轉移有關。在肺癌晚期，細胞轉移發生分化程度低，E-cadherin表達下調，提示E-cadherin的表達可能影響肺癌細胞的遷移和侵襲能力。

5.2 EMT與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的非皮膚惡性腫瘤之一，影響全球數百萬人，乳腺癌中95%的癌細胞是上皮來源[37]。晚期乳腺癌患者的預后與侵襲和轉移的程度有關，一旦乳腺癌擴散，有效的治療方法就會受到限制[38]。腫瘤浸潤和隨后的轉移是癌癥患者發病率和死亡率的主要原因。乳腺癌的經典組織學和分子亞型已經證實了EMT對乳腺癌預后的影響。基底樣乳腺癌的臨床組織學研究表明，基底樣乳腺癌是最具侵襲性和致命性的乳腺癌亞型，具有較高的轉移潛能，與間充質特征相關[39]。統計分析顯示，經典EMT標志物（波形蛋白、平滑肌肌動蛋白、N-cadherin）的上調以及細胞外基質蛋白（層粘連蛋白和肌成束蛋白）的過表達以及特征性上皮標志物 （E-cadherin和細胞角蛋白）的減少都優先發生在具有“基底樣表型”的乳腺腫瘤中[40]。

6 結論和展望

EMT在腫瘤侵襲和轉移過程中扮演著重要的角色。可以通過激活不同的信號通路來誘導EMT的發生，盡管EMT所涉及的分子機制取得了實質性的進展，但是，EMT作為治療耐藥的潛在生物標志物和潛在藥物靶點的臨床意義值得進一步研究。研究表明，恩替司他，一種晚期乳腺癌的抗癌藥物，可以通過增加E-cadherin的表達來逆轉EMT過程，進一步減少轉移。因此，尋找新的靶向藥物逆轉EMT，減少腫瘤侵襲轉移具有重要的意義。