信號通路調控唾液腺發育、再生及疾病的研究進展

薛博元 于成龍 左金華

唾液腺是口腔頜面部組織的重要組成部分，分支形態發生是唾液腺發育的重要步驟，需上皮和間質的相互作用。炎癥、損傷、腫瘤、放療及增齡性變化等均可能導致腺體功能障礙，給患者生活帶來嚴重影響。目前隨著基因轉導技術、組織工程學的日益發展，以信號通路關鍵蛋白為靶點改變器官或組織的結構與功能，從而治療相關疾病的醫學策略備受關注。已知唾液腺發育、唾液腺功能減退后恢復以及某些唾液腺疾病的侵襲和轉移是受多個信號分子相互作用共同調控的，本文將集中討論調控唾液腺生長發育、修復再生以及相關疾病中幾種主要信號通路的潛在機制及研究現狀。

一、層粘連蛋白-整合素信號通路

層粘連蛋白(laminin)是最廣泛表達的細胞外基質(extracellular matrix,EMC)蛋白之一，在多種系統不同階段發揮重要功能。整合素(integrin)是存在于哺乳動物細胞表面由α、β亞基組成的跨膜受體。許多器官分支形態發生依賴EMC蛋白和整合素受體的相互作用，其中唾液腺上皮細胞也不例外。不同類型的層粘連蛋白和整合素受體共同維持唾液腺的穩態，其中大部分包含整合素的β1亞基。Wu等[1]通過分離、擴增人正常腮腺組織所分泌唾液中的干/祖細胞進行研究證實，在唾液腺腺泡細胞重組過程中，層粘連蛋白以及整合素α1β1激活的力驅動的相互作用起著關鍵作用。有研究發現，層粘連蛋白α5通過整合素β1信號影響成纖維細胞生長因子受體(fibroblast growth factor receptor,FGFR)的表達，從而調控頜下腺上皮細胞的形態發生，而整合素β1也可以反過來調節層粘連蛋白α5[2]。Thiemann等[3]研究證明，成纖維細胞生長因子2(FGF2)可以上調水通道蛋白-5及整合素α3β1和α6β1的表達，促進小鼠下頜下腺(submandibular gland，SMG)的形態發生和分化。因此筆者推斷，整合素α1β1、α3β1、α6β1、層粘連蛋白α5以及它們之間的相互作用在唾液腺干/祖細胞的增殖和正常唾液腺發育過程中起重要作用。

層粘連蛋白-整合素(laminin-integrin)通路失調會導致多種唾液腺相關疾病的發生。層粘連蛋白α1/α2及其受體整合素α1β1/α2β1的相互作用在閏管祖細胞向腺泡細胞分化過程中起著關鍵的作用，當其失調時會導致舍格倫綜合征(Sj?gren′s syndrome，SS)中腺泡細胞重組受損[4]。相反在唾液功能受損時，具有laminin-integrin信號的唾液腺干/祖細胞在其功能恢復過程中也起關鍵作用。整合素α3β1、α6β1可以通過細胞外信號調節激酶1/2信號通路與層粘連蛋白α1衍生多肽SIKVAV相互作用來增強人唾液腺腺樣囊性癌(adenoid cystic carcinoma,ACC)細胞的蛋白酶活性[5]。作為特異性細胞黏附分子，層粘連蛋白受體整合素β4在涎腺腫瘤的細胞質和未極化的膜上顯著表達[6]。

二、轉化生長因子-β信號通路

轉化生長因子-β(TGF-β)家族在動物細胞中編碼有33個基因，其信號的失控會導致發育異常和疾病，而信號增強則會導致癌癥和纖維化。TGF-β和整合素在生殖系統、纖維化疾病、癌癥和損傷修復等生理和病理過程中有相互聯系，在某些外分泌腺包括肝臟及唾液腺的發育及相關疾病中也不例外[7]。有研究表明，整合素β1是肝臟發育和再生過程中的關鍵決定因素，具有調節TGF-β分泌的作用[8]。Louren?o等[9]研究證實，在TGF-β1刺激下，多形性腺瘤(pleomorphic adenoma，PA)細胞的整合素β表達增加。而在ACC細胞中這種刺激的反應較弱。這很可能驗證了良惡性細胞生物學行為的重要差異。在大鼠SMG再生過程中，TGF-β1參與了層粘連蛋白周圍的環境[10]。因此可以推斷，TGF-β與laminin-integrin信號通路在腺體發育和相關疾病中有著密切的聯系。

有研究證實,在小鼠SMG的發育中，TGF-β可以激活細胞外調節蛋白激酶通路與上皮細胞表面受體結合調控唾液腺的發育[11]。唾液腺各種生理和病理狀態都可以表現為纖維化，TGF-β通路在以唾液腺在內的多個器官纖維化中起著關鍵作用。TGF-β1和β2是促纖維化配體；而β3和一些骨形態發生蛋白是抗纖維化配體；而β1的異常過度表達導致唾液腺功能減退，因此，β1又被認為與涎腺炎、放療后唾液腺功能障礙和SS的促纖維化發病機制有關[12]。在原發性干燥綜合征(primary Sj?gren′s syndrome,PSS)中，TGF-β在其中表達變化多樣并對控制淋巴浸潤、淋巴細胞和導管上皮的增殖可能有重要意義,Sisto等[13]研究證實，上皮間充質轉化在PSS和唾液腺纖維化中起著至關重要作用，而典型的TGF-β1/Smad通路又在白細胞介素-17誘導下參與上皮間充質轉化。在ACC中，TGF-β1可以促進癌的遷移和侵襲，Ⅲ型TGF-β受體在ACC中的表達受到明顯抑制，但其瞬時過表達可以誘導細胞凋亡，抑制癌細胞生長和遷移，這可能為治療ACC提供了一種新途徑[14]。綜上所述，TGF-β家族成員對調控唾液腺組織形態發生、細胞分化、增殖以及某些疾病侵襲和轉移至關重要。

三、Wnt/β-連環蛋白信號通路

Wnt信號轉導級聯是整個動物界發育的主要調節因子，在胚胎發育和組織動態平衡過程中對干細胞更新、細胞增殖和細胞分化都具有重要作用。但突變的Wnt信號轉導途徑會導致與多種生長相關的病理和癌癥的發生[15]。其中Wnt/β-連環蛋白(Wnt/β-catenin)為唾液腺發育再生和一些疾病核心的信號通路，通常被稱為“典型的”Wnt通路。在唾液腺發育中，上皮間充質相互作用是至關重要的。Haara等[16]揭露了間充質Wnt/β-catenin活性調節小鼠SMG的形態發生，間充質Wnt/β-catenin誘導其下游的外胚層發育不良蛋白(ectodysplasin，EDA)通路表達從而激活上皮Edar/NF-κB信號通路。EDA既是Wnt通路的下游也是Hedgehog(Hh)通路的上游。Matsumoto等[17]研究證明，在SMG發育早期，Wnt信號通過上調Myb轉錄因子抑制末端芽的形態發生和向前腺的分化，并且抑制導管形成，從而控制SMG器官發生的時間。Wnt/β-catenin信號又是成年唾液腺干細胞的關鍵驅動因素,對恢復輻射誘導后唾液功能減退中起著重要的作用，其中有力的證據是，高表達的上皮細胞黏附分子和在納米纖維微孔中三維球形培養的唾液腺駐留干細胞通過激活Wnt信號促進干細胞的特性,對治療放療后受損的唾液功能減退是有益的[18]。

Wnt/β-catenin信號通路既與唾液腺的發育以及驅動干細胞有關，也與唾液腺的一些疾病的發展密不可分。Fernández-Torres等[19]對Wnt/β-catenin信號通路中的14個基因的25個多態性進行了基因分型，證實了Wnt/β-catenin信號通路相關基因(LRP5、FRZB和ADIPOQ)增加了PSS的風險。β-catenin和上皮細胞黏附分子(epithelial cell adhesionmolecules，EpCAM)與唾液腺黏液表皮樣癌(mucoepidermoid carcinoma，MEC)的生長及惡性化程度呈正相關，兩者為協同關系[20]。Wnt信號對于確定ACC中的腫瘤分級至關重要，在轉移性和侵襲性較強的ACC細胞中可見Wnt抑制因子1(WIF1)表達下調以及Wnt/β-catenin和Wnt1通路表達上調，這些結果提示，“典型的”Wnt通路相關成分的改變可能與ACC的發生、侵襲和轉移有關[21]。不僅在ACC中存在Wnt通路相關成分的改變，在多個人類唾液腺良惡性腫瘤中也存在Wnt通路明顯的失調，包括PA、腺癌NOS和MEC等[22]。

四、Hedgehog信號通路

Hedgehog(Hh)信號通路在哺乳動物的面部發育及疾病中具有重要的作用，已被證實了有3種Hh信號通路：Sonic hedgehog (Shh)、Indian hedgehog (Ihh)和Desert hedgehog (Dhh)。其中Shh在面部和胚胎其他部位的功能范圍最廣，而Ihh和Dhh發揮的作用較有限。Shh配體和其受體Ptch相互作用可以部分地通過激活EGF/ErbB/ERK1/2信號系統來刺激胎鼠SMG的分支形態發生[23]。在唾液腺胚胎上皮中，Shh的表達是由Wnt通路下游的Edar/NF-κB通路誘導的，而Hh通路又是EDA/NF-κB的重要介導者[16]。因此可以認為Hh通路與Wnt和EDA途徑有密切聯系且在唾液腺發育中具有重要的作用。

Hai等[24]通過研究證實，抑制細胞衰老可能通過短暫激活Hh信號，促進DNA修復，降低氧化應激，從而挽救輻射所致的唾液腺細胞功能低下來維持唾液腺干/祖細胞特性、副交感神經支配和相關基因的表達等，具有促進唾液腺再生的作用，并且Shh激活的SMG駐留巨噬細胞，其旁分泌因子與內皮細胞、上皮祖細胞旁分泌因子間的相互作用，同樣在挽救放射性受損的唾液功能中起重要作用[25]。以上都提示上皮中的Hh信號瞬間激活是促進放射治療后唾液腺再生的一種有前途的策略。Hh信號通路在相關疾病中也扮演著重要的角色。在人類味覺功能障礙中，腮腺唾液中存在的Shh明顯降低,因為Shh與味蕾的生長和發育有關[26]。常見的涎腺腫瘤包括PA、MEC和ACC等，其組織病理學差異很大。Hh信號通路和信號轉導與轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription,STAT3)在細胞增殖中起重要作用，有利于腫瘤的發生、發展。有研究發現，其中Hh信號通路在PA、MEC和ACC細胞構筑模式的形成和維持中可能起作用，STAT3也參與了ACC的發育，但與神經周浸潤無關[27]。

五、展 望

綜上所述，唾液腺的發育再生及相關疾病的發生、發展是一個復雜的過程，并非某一信號通路單獨參與調控，而是通過多個信號通路相互作用來完成的。在過去的20年里，國內外研究者對唾液腺形態發生的分子控制等相關研究已取得顯著進展，但目前對于各種信號通路參與調控唾液腺發育、生長、再生及疾病過程及其機制的研究仍處于早期階段。本文僅提及4種應用較為廣泛的信號通路，尚有其他信號通路如成纖維細胞生長因子受體(FGFR)信號通路、表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)信號通路以及Notch信號通路等在唾液腺組織及細胞中也起著重要作用。隨著分子生物學的發展，越來越多的信號通路及其調控機制將被揭示，進而為臨床上治療唾液腺的損傷再生以及相關疾病提供指導與理論依據，也將為今后的研究提供新的思路。