LOXL2與上皮-間質轉化

摘要：賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 上調可通過多種途徑誘導上皮-間質轉化（EMT），增強腫瘤細胞的浸潤、轉移能力。研究LOXL2過表達誘導EMT相關分子調控機制， 將為腫瘤的個性化及針對性治療提供科學依據。

關鍵詞：賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （ LOXL2）;上皮-間質轉化（EMT）;浸潤轉移;誘導

中圖分類號：R-730.23 """文獻標志碼：A

上皮-間質轉化（EMT）是指上皮細胞間緊密連接和黏附連接的存在逐漸喪失，獲得侵襲和遷移游走的能力，以上皮細胞極性的喪失及間質特性的獲得為重要特征。EMT的發生機制涉及上皮分子標志物（E-cadherin、β-catenin和Occludin等）、間葉表型標志物（波形蛋白、Viemntin等）、轉錄因子（Snail、Slug、ZEB、Twist等）、多種激活信號通路（TGF-β/Smad通路、Wnt/β-catenin通路、PI3K/AKT通路、Src通路及整合素通路等）以及MMP、P53基因、miRNA等調節劑，形成一個復雜的網絡結構，調控著靶基因及誘導靶細胞的侵襲轉移能力^[1]。隨著研究的深入，發現賴氨酰氧化酶樣蛋白-2（1ysyl oxidase—like protein 2，LOXL2）也與EMT的發生密切相關，LOXL2的高表達與腫瘤侵襲呈正相關，伴隨著典型的細胞因子表達，表現出上皮細胞間質樣改變，誘導了完整的EMT過程。LOXL2廣泛存在于多種腫瘤細胞中，EMT則是腫瘤細胞擴散和轉移的核心步驟，本文就LOXL2誘導EMT的發生機制作一綜述。

1.LOXL2概述

賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 是賴氨酰氧化酶家族成員之一，LOX家族包括原型LOX和LOX樣蛋白（LOX-like protein， LOXL） ，后者包括LOXL1、LOXL2、LOXL3、LOXL4等4個成員，存在于不同細胞的胞質和胞核內。每個賴氨酰氧化酶家族成員都具有氨基氧化酶效能的結構基礎以及羧基端高度保守的205個氨基酸構成的LOX催化結構域，氨基端的差異賦予了LOXL不同生物功能，包括發育調節、老化、腫瘤抑制、細胞生長控制和趨化性等作用，羧基末端則對底物中的肽基 - 賴氨酸殘基進行氧化脫氨作用，以產生引發共價的分子間和分子內交聯的活性醛基^[2]。賴氨酰氧化酶是一類細胞外基質修飾酶，LOXL2定位于胞質及核周的內源性酶，參與調節腫瘤細胞的增值、侵襲和轉移等過程，當其作為細胞外酶參與細胞外基質（ECM）的穩態調節時，其基本功能是催化細胞外基質膠原與彈力蛋白交聯，使其纖維化，從而在保持細胞外基質結構的完整性、細胞運動、腫瘤發生發展等生物學功能方面起重要作用^[3]。近年來，越來越多的研究證實LOX家族在腫瘤進展中扮演著不同角色，LOX家族蛋白通過誘導EMT的發生發展，促進腫瘤增值、轉移，抑制凋亡，是EMT重要的觸發因子，充當了EMT啟動者的角色。

2.LOXL2與EMT

上皮 - 間質轉化（EMT）是發育過程中的一個重要過程，已被確定為癌細胞與原發腫瘤解離的關鍵事件。在過去的研究中已經描述了多種細胞因子作為EMT的誘導物，而LOXL2也通過多種途徑在特定腫瘤區域發揮作用，其與上皮細胞致瘤性和轉移潛能密切相關。

（1）LOXL2通過穩定Snail1轉錄因子誘導EMT， 導致E-cadherin的下調。

人Snail基因位于第20號染色體長臂20q13.1-q13.2，家族基因包括snail1、snail2、snail3，Snail蛋白是含有鋅指結構類型的轉錄因子，該鋅指結構域可通過與Smad相互作用蛋白 （SIP1） 競爭而結合上皮細胞黏附分子E-cadherin基因啟動子近端的三個E-box序列，抑制其表達并下調E-cadherin，引起EMT的發生;還可以上調vimentin、Fibronectin等間充質標志物和下調上皮黏蛋白 （mucin） 、細胞角蛋白 （cytokeratin， CK） 等上皮標志物從而誘導細胞骨架改變^[4]，進而促進EMT的轉變來增強腫瘤細胞的侵襲能力。作為EMT的新啟動子，LOXL2幾乎存在于多種上皮癌細胞系中，Dajiang Li在驗證LOXL2促進膽管癌細胞中EMT的假設時，發現Snail的蛋白質水平是對LOXL2刺激的快速反應，通過激活Snail直接或間接調節獨立的靶基因，提供EMT和腫瘤進展的額外控制機制^[5]。Hao Wang等人還發現促炎細胞因子TNFα可誘導與EMT相關的癌癥侵襲和轉移，但TNFα誘導的EMT需要激活PI3K / AKT途徑使Snail穩定化^[4]，故PI3K / AKT途徑可能協助LOXL2調控snail，增加著snail的表達而誘導EMT。

（2）LOXL2通過調節粘著斑、緊密連接和細胞極性復合物來實現腫瘤的EMT。

LOXL2在乳腺癌細胞中的侵襲作用已被公認，其表達上調與原發性腫瘤發展及乳腺癌的侵襲性相關。Moreno-Bueno在檢測基底樣表型乳腺癌系細胞中的LOXL2過表達時，LOXL2通過對緊密連接復合體和細胞極性的轉錄抑制負調節、FAK/Scr信號傳導路徑的正向調節，不僅將細胞外基質膠原和彈性蛋白的賴氨酸殘基脫氨形成分子間的交聯，穩定細胞外基質，而且參與維持基底樣癌的間充質表型和轉移潛能^[6]。閉合蛋白（claudin1）、細胞極性蛋白（Lgl2）分別作為緊密連接和細胞極性復合物的代表性組分，其基因調控獨立于snail1和E-cadherin，其表達下調或缺失，是某些腫瘤進展早期 （細胞極性的丟失和生長失控） 和晚期 （浸潤和轉移） 的典型特征^[7]。而EMT樣表型包含細胞的極性、黏附力和中間絲蛋白的表達，獲得EMT樣表型是腫瘤細胞侵襲轉移主要因素之一^[8]。故LOXL2的敲低誘導MET樣表型，并且是癌細胞的細胞侵襲、腫瘤生長和肺轉移所必需，LOXL2可以通過獨立于Snail1和LOXL2酶活性的機制在轉錄水平下調癌細胞中的緊密連接和細胞極性復合物。

（3）LOXL2和ZEB1 / miR-200軸之間的存在強相關性，ZEB1在人細胞系中強制LOXL2蛋白水平的表達增加，并誘導EMT。

miR-200家族由聚集在兩個基因組位點（200b-200a-429和200c-141）中的五個成員（miRNA-200a，miRNA-200b，miRNA-200c，miRNA-429和miRNA-141）組成。已發現通過在多種癌癥細胞系統中抑制miR-200家族，可達到誘導MET目的，目前miR-200已經被視為新的生物標志物用于癌癥診斷和證據。研究表明miR-200在多種癌癥中存在調節異常，miRNA-200家族成員在不同染色體上的定位提供了控制和微調不同關鍵信號傳導途徑的大量機會，這種廣泛的調節，導致腫瘤行為和最終轉移性發展^[9]。而ZEB1 是整個miR-200家族的重要調節因子，其表達增加可直接調控LOXL2表達增加，是誘導EMT行之有效的主調節器，其通過促進癌細胞中間充質樣表型的細胞因子的表達，以及增加其周圍微環境中的膠原沉積、交聯和穩定來驅動侵襲和轉移，造成更大的侵襲性和轉移活性^[10]。結果表明，LOXL2由ZEB1/miRNA-200家族直接靶向和上調，并通過細胞外環境促進腫瘤細胞EMT和轉移。

（4）組蛋白H3脫氨基作用是LOXL2促進EMT的標志之一。

LOXL2可作為組蛋白修飾酶，特異性地使三甲基化的組蛋白H3（H3Kme4）脫氨基，伴有CDH1啟動子的LOXL2敲除后細胞顯示H3K4me3的增加。故LOXL2活性與CDH1基因的轉錄控制相關，通過調節H3K4me3脫氨基，導致鈣黏蛋白基因1 （CDH1） 轉錄下調， 進而降低E-cadherin的表達， 促進腫瘤細胞EMT和腫瘤轉移^[11]。

綜上所述， LOXL2誘導EMT發生，可能會為深入EMT的發生機制、腫瘤的個性化及針對性治療提供科學依據。但是對于以LOXL2為中心的腫瘤調控網絡、關聯機制還有待進一步深入研究。

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作者簡介：1.陳仕雄（1993-11～），男，廣東汕頭，在讀碩士研究生，單位：廣東醫科大學，研究方向：胃腸外科。

2.何小科（1969-07～），男，廣東河源，碩士，主任醫師。