Hippo信號通路在膀胱癌中的作用及其機制的研究進展

何澤喜，陳振杰，顧 君，韋厚清，趙春燕，丁明霞

(1.昆明醫科大學第二附屬醫院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所，云南昆明 650101；2.景洪市第一人民醫院泌尿外科，云南西雙版納 666100)

膀胱癌(bladder cancer，BC)起源于膀胱尿路上皮細胞，是泌尿系統常見的惡性腫瘤之一[1]。根據浸潤程度可分為非肌層浸潤性膀胱癌(non-muscle invasive bladder cancer，NMIBC)和肌層浸潤性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer，MIBC)，在新診斷的BC患者中，大約70%的患者是NMIBC，NMIBC患者在經尿道膀胱腫瘤電切術的基礎上接受局部化療藥物或卡介苗灌注治療可明顯降低復發率[2]。然而，仍有超過50%的NMIBC患者在治療后復發，甚至有10%～30%的復發性患者會進一步惡化，最終進展為MIBC[3]。BC術后復發率高的重要原因之一是其對化療藥物表現出的原發性或繼發性耐藥[4]。研究表明MIBC患者在化療后更容易產生耐藥現象，且一旦出現耐藥其預后往往更差[5]。因此，深入研究BC的發生、侵襲、轉移和耐藥的分子機制對于研發BC更有效的治療至關重要。

人體內各信號通路調控的失調常常與癌癥的發生、發展密切相關，其中就包括Hippo信號通路[6]。Hippo信號通路可通過調控細胞生長、增殖、凋亡參與調節組織生長和器官大小，而Hippo信號調控機制一旦失調勢必會導致細胞分裂功能失控，最終導致癌癥的發生[7]。目前越來越多的研究證實BC的發生、侵襲、復發、轉移和耐藥分子機制均與Hippo信號通路失調密切相關，Hippo信號通路有望為BC的治療提供新靶點。

1 Hippo信號通路概述

早在二十多年前，學者們就在果蠅的實驗研究中發現了Hippo信號通路[8]。隨著對Hippo信號通路研究的深入，證實了其在哺乳動物的進化上高度保守，并且其在控制器官大小、細胞生長和組織穩態等方面起著重要作用[7]。

Hippo信號通路由上游調節分子、核心分子、下游效應分子3部分組成[9]。上游調節分子主要包括神經纖維蛋白2(Neurofibromatosis2，NF2)、WWCs蛋白家族1(WW and C2 Domain containing protein family 1，WWC1)和FRMD結構域結合蛋白6(FERM domain containing protein 6，FRMD6)。哺乳動物的核心激酶組分由Hippo信號通路核心分子組成，其包括哺乳動物STE20樣激酶1/2(Mammalian sterile 20-like kinase 1/2，MST1/2)、含WW結構域的人同源重組蛋白1(Salvador homology1，SAV1)、大腫瘤抑制因子1/2(Large tumor suppressor serine/threonine protein kinases 1/2，LATS1/2)以及重組人MOB激酶激活因子1(MOB kinase acti-vator 1，MOB1)。轉錄共激活因子Yes相關蛋白(Yes associated protein，YAP)和含有PDZ結合位點轉錄共激活因子(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif，TAZ)是Hippo通路下游效應分子。Hippo信號通路通過調控YAP/TAZ進而調控靶基因的表達轉錄以應對各種不同的細胞內外信號來發揮其生物學功能，包括細胞間的接觸信號、機械信號、細胞極性、G蛋白偶聯受體的配體信號和細胞能量狀態[10]。Hippo信號通路還可以與Wnt/β-catenin和Notch通路形成一個相互作用的網絡，以維持肝臟大小和抑制肝細胞癌生長[11]。

哺乳動物的Hippo信號通路的核心效應是一個可以控制下游效應因子YAP活性的激酶級聯反應[12]。YAP/TAZ作為轉錄共激活因子，必須進入核內與含TEA結構域的轉錄因子家族成員(TEA domain，TEAD)相互作用才能結合靶位DNA以啟動轉錄調控靶基因的表達，進而促進細胞增殖并發揮致癌作用[10]。在上游信號刺激下，上游調節分子FRMD6、NF2、WWC1復合物通過磷酸化和激活MST1/2和SAV1啟動Hippo信號通路，然后磷酸化并激活LATS1/2與MBO1，進而使轉錄共激活因子YAP/TAZ磷酸化。磷酸化的YAP/TAZ與14-3-3蛋白質相互作用或被泛素化導致降解，從而導致YAP/TAZ無法進入細胞核，而核內的轉錄輔助因子退變樣蛋白4(vestigial-like family member 4，VGLL4)作為腫瘤抑制因子則與TEAD相互作用，并抑制靶基因的轉錄[13-15]。當Hippo信號通路的表達異常時，上游激酶失活導致去磷酸化的YAP/TAZ活性增加，并且去磷酸化的YAP/TAZ進入細胞核內與VGLL4競爭結合TEAD，從而誘導靶基因的表達，促進細胞的增殖[10，16]。Hippo信號通路機制圖見圖1。到目前為止，大量研究證實Hippo通路通過上述分子機制調節細胞增殖和凋亡以控制組織和器官的生長和發育、促進組織器官再生和修復、維持干細胞的自我更新和多能性以及調節上皮細胞-間質轉化和細胞間接觸性抑[17-18]。

圖1 Hippo信號通路機制示意圖

2 Hippo信號通路與癌癥

Hippo信號通路調節細胞增殖和凋亡進而控制組織器官的生長和大小，其失調可導致細胞過度增殖或細胞凋亡受抑制，從而使組織器官無限增殖，甚至發生細胞的惡性轉化。近年來，越來越多的研究發現，Hippo通路在BC、肺癌、乳腺癌、肝癌和結直腸癌等癌癥中發揮著重要的作用[19-20]。例如，LAU等[21]在體外細胞實驗中發現，敲除Hippo信號通路的效應分子YAP/TAZ可以減少癌細胞的遷移，而在小鼠實驗中，激活YAP可促進肺腫瘤細胞的進展。WANG等[22]則證實了hsa_circ_0005273可通過miR-200A-3p上調YAP1的表達，使Hippo通路失活，從而促進乳腺癌的進展。MIYAMURA等[23]通過小鼠模型研究發現，Hippo通路受損或YAP激活介導肝細胞異常增殖，最終導致肝細胞癌的發生。此外，LI等[24]研究發現幽門螺桿菌可以將癌蛋白CagA送入胃上皮細胞，CagA可促進YAP過表達，從而促進上皮-間質轉化和胃癌的發生。上述研究表明，Hippo信號通路失調時，YAP作為促癌蛋白而發揮促進癌癥發生發展的作用。

Hippo信號通路參與腫瘤的耐藥過程。曲妥珠單抗作為治療HER2陽性乳腺癌的一線靶向藥物，GONZLEZ-ALONSO等[25]研究發現Hippo通路效應分子YAP1/ TEAD復合體可以誘導HER2陽性乳腺癌對曲妥珠單抗獲得耐藥性。而在探究非小細胞肺癌對順鉑耐藥的研究中，在體外細胞敲除YAP和TAZ這2個基因時，可增強非小細胞肺癌對順鉑的敏感性[26-27]。此外，YAP可誘導環氧化酶-2表達從而增加結直腸癌對紫杉醇的耐藥性[28]。然而，Hippo信號通路中相關分子如何參與耐藥的具體分子機制仍未完全闡明，能否通過Hippo信號通路逆轉靶向藥物和化療耐藥反應值得深入探究。

Hippo信號通路不僅影響腫瘤的耐藥性，還與腫瘤的免疫逃逸有關。近年來，以程序性細胞死亡蛋白-1(programmed cell death protein-1，PD-1)和程序性死亡配體1(programmed death ligand 1，PD-L1)為基礎的免疫治療劑是腫瘤免疫治療的熱點。研究表明[29]，免疫檢查點分子PD-L1是Hippo信號通路的作用靶點。在乳腺癌和肺癌的細胞系中，PD-L1的表達由TAZ活性決定，YAP/TAZ/TEAD復合物可增強PD-L1啟動子活性。此外，TAZ還可通過誘導癌細胞的PD-L1上調可顯著抑制T細胞功能，進而促進癌癥發生免疫逃逸的現象。另有報道證實[30]，Hippo通路關鍵分子VGLL4通過與YAP競爭結合TEAD來抑制YAP誘導的細胞增殖和腫瘤發生，且VGLL4充當Hippo通路的樞紐控制細胞免疫反應，VGLL4的丟失會抑制腫瘤PD-L1的表達和免疫逃逸。腫瘤逃避免疫系統的監視和清除，可在體內繼續分裂增殖，加速腫瘤的惡化。綜上，明確Hippo信號通路在腫瘤免疫逃逸過程的具體機制，可為癌癥的特異性免疫靶向治療提供新思路。

3 Hippo信號通路與BC

BC作為泌尿外科常見腫瘤之一，其快速的復發、進展及化療耐藥等問題給BC的治療帶來了巨大挑戰。相關研究證實，BC的發生、侵襲、復發、轉移和耐藥分子機制與Hippo信號通路失調密切相關。

3.1 Hippo信號通路及其關鍵分子在BC中的表達YAP是Hippo信號通路的下游效應因子，是器官大小的關鍵調節因子，其在Hippo信號通路失調誘導BC發生過程中起重要作用，并能調節多種影響腫瘤進展的因素。LIU等[31]研究發現BC組織中YAP1的mRNA和蛋白水平比正常尿路上皮組織高，而且YAP1過表達影響膀胱尿路上皮癌的進展和不良預后。QIU等[32]則證明了YAP可通過抑制細胞凋亡促進BC細胞增殖，干擾YAP基因表達可抑制BC細胞的增殖和遷移，而過表達YAP則可促進BC細胞的增殖和遷移。并且，這種促進作用伴隨著MAPK/ERK信號通路活性的增強。YAP誘導BC細胞的生長和遷移依賴于轉錄輔因子Mask2，它能與YAP在靶基因啟動子上形成復合物，并調控Hippo通路中靶基因的表達，從而控制BC細胞的生長和遷移[33]。LI等[34]還發現，YAP1可通過調節下游靶點非編碼RNA H19導致BC細胞的增殖和遷移。Hippo通路以外的其他蛋白質也可直接影響Hippo通路的功能。例如，凝溶膠蛋白樣肌動蛋白加帽蛋白(Gelsolin-like actin-capping protein，CAPG)作為一種凝溶膠蛋白家族的肌動蛋白調控蛋白，CAPG過表達會使LATS1和MOB1發生去磷酸化改變，從而使Hippo信號通路失活，導致YAP進入細胞核與TEAD結合，激活致癌基因表達，促進膀胱移行細胞癌的發生[35]。此外，成纖維細胞生長因子受體3可通過誘導MAPK/ERK通路介導轉錄因子ETS差異基因5水平的增加，這導致了Hippo通路下游的TAZ水平的增加影響BC細胞過度增殖[36]。但是，目前對于Hippo通路如何影響BC細胞增殖和遷移的下游機制相關研究仍較少，而且研究主要集中在YAP/TAZ上，而對通路中其他分子如SAV1、MST1/2、LAST1/2和MOB1的相關研究較少，需要我們進一步探討研究。

腫瘤干細胞具有腫瘤啟動能力，能夠保存細胞異質性、自我更新和分化，并驅動腫瘤生長、轉移和對常規抗癌藥物產生耐藥性[37]。ZHAO等[38]發現YAP在BC中發揮腫瘤干細胞調節因子的作用，可通過調節乙醛脫氫酶1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1A1)基因的表達調節BC干細胞的自我更新特性。當YAP基因敲除時，可抑制BC干細胞的克隆形成能力和自我更新特性。鑒于Hippo通路效應蛋白YAP對BC增殖、遷移及腫瘤干細胞的調節作用，其有望成為監測BC診斷和預后的生物標記物。

3.2 Hippo信號通路調控BC的耐藥性化療是目前治療惡性腫瘤的主要手段之一，但由于很多腫瘤在化療后常常出現化療耐藥的現象，尤其是多藥耐藥現象，這極大地限制了抗癌藥物的選擇和使用，并導致了腫瘤治療失敗[39]。CIAMPORCERO等[40]在體內外實驗中證實了Hippo通路效應分子YAP的表達和激活可以保護BC細胞免受化療和輻射誘導的DNA損傷，并且與尿路上皮癌細胞對順鉑敏感性呈負相關。此外，他們在后續研究中還發現[41]，YAP可與抗氧化反應轉錄因子核因子E2相關因子2(Nrf2)相互作用，增強了BC細胞對順鉑化療的耐藥性。為了明確YAP在腫瘤干細胞誘導耐藥中的作用，WANG等[42]研究證實YAP可以促進上皮標記物OV6陽性膀胱腫瘤干細胞的自我更新，從而促進BC的侵襲、遷移和順鉑的耐藥性。值得注意的是，YAP進入細胞核與TEAD1結合，進而激活血小板衍生生長因子B亞單位(platelet-derived growth factor subunit B，PDGFB)的轉錄。而血小板衍生生長因子-BB(platelet-derived growth factor-BB，PDGF-BB)與其受體血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)相結合，則可以阻止LATS1/2磷酸化YAP，從而促進上皮標記物OV6陽性膀胱腫瘤干細胞中YAP的激活。YAP/TEAD1/PDGF-BB/PDGFR在腫瘤干細胞中形成一個可相互促進的調控環路，以維持膀胱腫瘤干細胞的特性。另有研究證明[43]，環氧化酶-2/前列腺素E2和Hippo通路效應分子YAP1的激活促進了基底型膀胱尿路上皮癌對表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)抑制劑耐藥性的產生。由于Hippo通路的效應分子YAP可增加BC對化療藥物的耐藥性，因此靶向Hippo通路及其相關分子可能會成為逆轉BC耐藥的重要靶點。

3.3 Hippo信號通路調控BC的發生發展越來越多的研究表明，在腫瘤發生過程中存在Hippo信號通路失調現象，而YAP/TAZ是Hippo信號通路主要的效應因子，YAP在BC中高表達及其對BC的細胞生長和遷移起著至關重要的作用，直接或間接的沉默YAP/TAZ的表達將為靶向Hippo信號通路治療BC提供新的治療手段。DONG等[44]發現應用YAP特異性抑制劑維替泊芬(verteporfin，VP)作為抗BC藥物，VP不僅能夠通過抑制Hippo信號通路靶基因表達來抑制YAP誘導的BC細胞的生長和侵襲，而且恢復了BC細胞對順鉑的敏感性。VP不僅在BC中起到抑制腫瘤的作用，在結直腸癌、肝癌、子宮內膜癌和卵巢癌中同樣被證明了其能夠抑制Hippo信號通路靶基因表達來抑制癌細胞生長[45]。因此，VP有望成為靶向Hippo信號通路治療BC的有效藥物。

Hippo信號通路參與氧化還原適應性對癌細胞耐藥的過程。Hippo效應分子YAP的表達和活性可被促氧化劑抑制，且YAP本身也可通過多種機制影響細胞的氧化還原狀態[46]。抑制YAP蛋白的表達可降低BC細胞的谷胱甘肽含量和Nrf2的表達量，進而通過降低細胞存活率、增加細胞凋亡和抑制化療耐藥BC細胞的遷移能力來顯著提高對順鉑的敏感性[41]。而KHANDELWAL等[47]的研究發現，RAS相關區域家族1A(ras association domain family 1A,RASSF1A)的失活促進了BC的惡性進展，而使用地西他濱處理BC細胞后可恢復RASSF1A活性并激活Hippo信號通路。當RASSF1A過表達時，可激活Hippo通路增強BC細胞對順鉑和阿霉素的敏感性，并降低其致癌靶點的表達。此外，有研究表明[43]，抑制YAP1和環氧化酶-2表達可增加厄洛替尼對EGFR抑制劑耐藥膀胱腫瘤的敏感性。以上這些發現均為化療耐藥的BC患者靶向Hippo信號通路相關分子治療BC提供了一個理論基礎，但能否通過靶向Hippo信號通路逆轉BC對化療藥物的耐藥性，仍需要更多的研究探索。

Hippo通路在中醫藥的抗癌研究中同樣發揮著重要作用。姜黃素是從姜黃屬植物中提取的一種多酚，其被證實在多種人類腫瘤中具有抗增殖、誘導凋亡和抗侵襲等作用[48]。GAO等[49]發現姜黃素可通過靶向抑制BC細胞中的Hippo信號通路效應因子YAP/TAZ的表達促進Kruppel樣因子5蛋白降解從而抑制靶基因的轉錄表達，進而抑制BC的發展，這提示姜黃素具有治療BC的潛力。臭椿酮是從臭椿屬植物中分離得到的一種天然活性化合物，已被證明對多種腫瘤細胞具有體外生長抑制作用[50]。DAGA等[51]研究發現臭椿酮通過減少Nrf2、YAP和c-Myc的表達不僅能夠抑制BC細胞的增殖和遷移，還能使順鉑耐藥的BC細胞克服對順鉑的耐藥性。BC對鉑類化療藥物耐藥是導致腫瘤治療失敗的主要原因之一，因此，研發一種能夠治療順鉑耐藥BC的新藥物是非常有意義的。因臭椿酮具有的抗腫瘤特性，使其可能成為治療順鉑耐藥BC的新藥物。Hippo通路在中醫藥的抗癌研究，為治療化療耐藥BC提供了參考，為探索BC的發病機制及研發有效的治療提供新靶點。

4 總結與展望

Hippo信號通路在控制器官大小、細胞生長和組織穩態等方面起著重要作用，并且能調節腫瘤細胞的增殖與調亡，其失調會促進BC的發生發展，還與BC細胞對化療藥物的敏感性密切相關。目前針對Hippo通路在BC的研究主要集中在YAP/TAZ上，而對通路中其他分子如SAV1、MST1/2、LAST1/2和MOB1的相關研究較少。其中YAP作為此通路的靶因子，其表達水平對BC的細胞生長和遷移起著至關重要的作用。在抑制YAP表達的研究均表明了YAP可能成為BC診斷和治療的分子靶點，但臨床上如何運用Hippo信號通路相關分子靶向治療BC是一個挑戰。目前，Hippo信號通路與其他信號通路與BC之間的關系仍未完全闡明，能否通過靶向Hippo信號通路逆轉BC對化療藥物的耐藥性仍未清楚，因此仍需進一步的研究。深入了解Hippo通路在BC發生、侵襲、復發、轉移和耐藥方面的調控機制，并探討其作為治療靶點的潛力，解決BC化療耐藥等問題，這對BC的診斷及防治有重要意義。