EGFR通路在膠質瘤發病機制中的研究進展

黃立基 蘇鑲月 黃卓彥 李思博 張麗娜

(1. 佳木斯大學附屬第一醫院,佳木斯 黑龍江 154007; 2. 大慶油田總醫院,大慶 黑龍江 163411)

膠質瘤主要特征是一種直接起源于中樞神經系統膠質上皮細胞組織的膠質細胞上皮癌，膠質腫瘤由于它們擁有極具侵襲性和易生長的生理特點,使得它們的治療效果不佳,目前我國每年因膠質瘤發病導致死亡的病人比例很高,人們的健康和生命因此受到了嚴重危害[1]。

從臨床上我們可以清楚地看到,低級別的膠質瘤經過一段時間發展可以逐漸轉變成為一些更高級別的膠質瘤,而一些更高級別的膠質瘤也具有超出預估其中位生長期的生存時間。所以,我們可以推斷在腫瘤的內部肯定存在多種生物化學機制影響著腫瘤的早期發生和其預后,這種情況下,對腫瘤疾病預后和其治療效果的評估就變得極為困難[2,3]。

在國外已經有多篇報導說明,有50%～70%的膠質瘤中存在EGFR,并且EGFR與膠質瘤之間存在嚴密的生物化學相關性,還有許多研究也解釋了EGFR的擴增和過分表達對膠質瘤發生和演變過程產生巨大影響。其已成為當下研究發展的熱點之一,也是我國進行膠質腫瘤化療的主要研究發展方向之一[1,4]。現如今研究者們的目光也逐漸轉移到EGFR有關的靶向治療上,本文主要綜述了EGFR在膠質瘤中的生物化學機制以便針對膠質瘤做出更好的治療。

EGFR(epidermalgrowthfactorreceptor)是結構位于細胞膜上的一種酪氨酸激酶型合成受體,在其配體中經過多種表皮生長因子(epidermalgrowthfactor)的結合作用被受體激活后它就可以直接使細胞發生一系列的生物學效應,EGFR一共有四個主要的受體組合并且可以被七種不同的配體激活。其通常只有在正常上皮細胞表面檢測到,而只有在一些腫瘤細胞中過量表達出來,因此其可能與腫瘤細胞的轉移快、預后差、侵襲力強有關[5]。

EGFR是原癌基因c-erB-1(HER-1)的表達產物,編碼基因位于7號染色體短臂(7p11-13),分子量約為170 kDa,由細胞外配體結合結構域單個跨膜區域和具有酪氨酸激酶活性的細胞內結構域組成的單條肽鏈[6]。當與配體相互作用結合時,形成一個同源性的二聚體或另一個異源性的二聚體(與有關聯的受體例如erbb2、erbb3和受體erbb4),激酶的結合啟動過程可以同時開辟多條位于細胞內的生物信號傳遞通路。在此之后需要繼續激活EGFR的內在激酶結構域，去使細胞質中的某些酪氨酸殘基磷酸化，之后特定信號與這些磷酸化后的酪氨酸殘基結合，由此下游通路激活[7]。隨著各國人民的研究和發展,EGFR及其下游通路也不斷被研究者們所解析。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,也稱Akt)腫瘤信號表達通路作為EGFR的一條下游通路,它受磷脂酰肌醇3-激酶正向調節,受磷酸酶PTEN抑制,在膠質瘤中表達失調。二聚化后的分子EGFR通過間接刺激一個ras級聯蛋白(Ras蛋白為PI3 K/Akt通路激活所必須的),會間接導致一個pi3k/akt通路級聯的刺激反應而直接激活PI3K/Akt信號通路,從而直接引起惡性膠質細胞瘤的癥狀產生、發展,所以有人將其通路稱之為EGFR/PI3K/Akt信號傳導通路。已有多位研究者證明在原發性惡性膠質瘤存在著EGFR擴增和 EGFR過表達[8]。其他EGFR信號下游通路包括磷脂酶C/蛋白激酶、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細胞外信號調節激酶(EPK)途徑等，也與細胞的增殖和存活功能有關，在惡性腫瘤的發育和進展中扮演著重要的角色，在膠質瘤中也很有可能與它們的基因擴增相聯系。EGFR的水平可通過c-Src抑制受體泛素化以及內吞作用從而上調，另外，活化后降解速度減低也可能是EGFR在腫瘤中的過度表達的原因，在腎癌、肺癌、胰腺癌，特別是膠質瘤中仍然存在著許多特異性的 突變EGFR基因，其產生可能是由于EGFR基因的突變、重排[9-10]。

1 EGFR與腫瘤級別的關系

Hwang等對星形細胞瘤研究發現:低分級星形細胞瘤(WHOⅡ級)、間變星形細胞瘤、膠質母細跑瘤EGFR表達率分別高達67%、87%、100%,這提示EGFR過表達腫瘤級別呈現顯著的正相關，EGFR表達隨膠瘤惡性程度升高而增強[11]，而在另外一些研究結果與之相一致[11-14]。超過80%的高級別膠質瘤(Ⅲ、Ⅳ級)都過表達EGFR，而在低級別膠質瘤(Ⅰ、Ⅱ級)中EGFR過表達率僅為10%。說明EGFR在腫瘤的形成發展過程中可能具有重要意義，可以對EGFR深入研究，有助于更好的治療膠質瘤[14]。

2 EGFR/PI3 K/Akt信號傳導通路

前面已經介紹過EGFR有許多種信號通路都在膠質瘤中的增殖、血管形成、侵襲、轉移中發生重要作用，從而調節細胞凋亡。隨著科學研究的不斷深入,egfr及其下游通路被越來越多的科學家們所了解。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又叫為Akt)腫瘤信號表達通路作為EGFR的一條下游通路，在大多數人類的已知腫瘤中過度表達[11]。Tang等人在實驗中發現EGFR在膠質瘤中的作用機制主要通過如下幾種，首先膠質瘤中可能存在EGFR及其配體的自/旁分泌環，也就是需要EGFR與配體(EGF、TGFα)一起表達，另外如不與配體結合卻顯示為TK活性，從而向下游出傳遞增殖信號需產生突變(例如:EGFRvIll)，最后任何的實體瘤都需要血液的供應，其血管的形成證實有EGFR的參與。研究表明以上幾種機制都與EGFR/PI3 K/Akt信號通路有緊密關聯[15]。

Hsieh等人發現EGFR主要通過EGFR/PI3 K/Akt細胞信號通路來影響腫瘤血管。在腦組織微血管內皮細胞內，EGFR/PI3K/Akt級聯的c-Src激活環氧合酶COX2的表達，內皮素-1刺激c-Src/EGFR/Akt/MAPKs(ERK1/2、p38-MAPK和JNK1/2)的活化(磷酸化)，然后通過Gq/i蛋白偶聯的ETB受體激活c-Jun/活化蛋白1(AP-1)。活化的c-Jun/AP-1與COX-2啟動子內相應的結合位點結合，從而啟動COX-2基因的轉錄，導致前列腺素的生物合成和釋放，進而前列腺素可促進血管的形成[16]。此外，EGFR/PI3 K/Akt通路的負調控主要受抑癌基因PTEN的調節，并且PTEN已被證實是P-53之后的最關鍵的抑癌基因。PTEN的表達產物可催化具有脂質磷酸酶活性和蛋白磷酸酶活性的底物，可以將PIP3降解為磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PI(4,5)P2)來拮抗PI3K進一步降解，導致下游有關靶蛋白mTOR等的活化和Akt的抑制[17,18]。Cheng等人研究表明活化的AKT通過磷酸化作用激活mTOR促進缺氧誘導因子HIF-1的合成，并增強內皮型一氧化氮合酶(ENOS)的催化活性。而這兩種作用都會導致持續的腫瘤血管生成和血管保護[19]。

3 CpG島甲基化

有文獻報道顯示EGFR的表達及其下級信號通路均均可被CpG島甲基化表型影響[20]。Noushmehr H等人對癌癥基因譜(TCGA)中的272個病人的膠質瘤進行了DNA甲基化改變的分析，他們發現有部分膠質瘤存在高特殊DNA甲基化狀態稱膠質瘤CpG島甲基化表型(Glioma CpG island methylatorphenotype, G-C-IMP)，G-C-CIMP+現在延長了膠質瘤患者的生存期[21]；2014年Zachary等發表的一篇學術論文就充分證實了在G-CIMP+狀態下會抑制EGFR蛋白的正常表達，下調EGFR的信號。除此之外，G-CIMP+狀態還會導致H-Ras基因啟動子區的與轉錄抑制相關的關鍵組蛋白(H3K9me3 and H3K27 me3)的沉積，從而影響Ras蛋白的表達，而Ras蛋白是EGFR/PI3 K/Akt細胞信號通路必不可少的[22]。

4 血管內皮生長因子

有研究表明膠質瘤中同時有VEGF、EGFR的共表達,而且呈現正相關,既VEGF的分泌增強繼而使EGFR的活性增強,從而影響腫瘤血管的形成。VEGF分泌增加影響缺氧誘導因子(Hypoxia inducible factor)水平上調繼而影響EGFR[23]從而加速血管的形成[24]。Wanggang的研究表明由 hif-1α介導的膠質瘤糖代謝會受到被 pkm2調控erk-1/2途徑和nf-κb途徑所影響，而pkm2受到了EGFR的影響[25]。而藥物抑制HIF靶向血管內皮細胞生長因子已被證明是一種治療癌癥的有效方法如抑制p300介導的共激活[26]和DNA結合[27]。HIF-1a誘導可導致包括VEGF在內的細胞因子釋放,促進內皮細胞存活,從而削弱電離輻射的治療效果[28]。

5 挑戰和展望

膠質腫瘤已經逐漸成為一直困擾廣大腫瘤病人及其主治醫師的重要健康問題,它甚至嚴重威脅到廣大人們的健康和日常生活質量。本文不僅闡明了EGFR受體結合激活相關信號通路促進腫瘤進展的分子機制。同時闡明過度表達的EGFR能促進膠質瘤細胞增殖、侵襲、遷移和凋亡，并在膠質瘤耐藥和惡性度中發揮重要作用。EGFR作為一種重要糖蛋白受體,其蛋白的異常表達及其下游信號通路的異常對于膠質瘤細胞表觀基因組和生物學特性的影響是極為廣泛的,隨著對EGFR研究的深入和技術的發展,有助于研發有效性更高、副作用更小的藥物,為膠質瘤治療提供新的選擇。然而EGFR的分子機制并不是完全清楚,其家族成員的功能和定位存在一定的差異,EGFR家族對于腫瘤微環境和基因協同效應之間的相互作用十分復雜,具有非常高的研究價值和治療潛能。