上皮-間質轉化相關信號通路干預癌細胞侵襲和遷移的研究進展

劉碩 熊壯 舒遵華

(1長春中醫藥大學，吉林 長春 130000；2長春中醫藥大學附屬醫院肝脾胃病科；3長春中醫藥大學附屬第三臨床醫院)

近幾年來，我國因癌癥死亡的人數接連不斷上漲。現已是我國各種死因中的首位〔1〕。癌癥如此令人束手無策的原因之一就是癌細胞的侵襲和遷移。在大部分癌病的初始階段，病灶往往只局限于一個部位。隨著病程的進展，癌細胞會不斷地向患者全身部位進行侵襲和遷移，對身體的各個重要器官進行侵犯，導致患者的身體狀況迅速惡化。關于惡性腫瘤細胞侵襲和遷移的機制，向來是研究的熱點。近年來，上皮-間質轉化(EMT)對惡性腫瘤細胞侵襲和遷移的作用，漸漸引起了科研人員的注意。在通常情況下，EMT的本質是令細胞形態發生改變，使細胞失去上皮表型分化特性，從而獲得間質表型。此時細胞失去極性，與基底膜的連接喪失，但在惡性腫瘤細胞中EMT的這種特性往往會促進癌細胞的侵襲和遷移〔2,3〕。不利于惡性腫瘤患者的預后，使惡性腫瘤的病情快速發展，導致患者的壽命縮短。本文歸納了膜連蛋白(Annexin)1/波形蛋白(Vimentin)/鈣聯蛋白(S100)A9，Notch1，Wnt/β-catenin，轉化生長因子(TGF)-β1/Smad2/基質金屬蛋白酶(MMP)-9，趨化因子(CXCL)/黏著斑激酶(FAK)等與EMT相關的信號通路。從而進一步分析EMT在癌細胞中的作用機制，為今后相關的科研工作做參考。

1 Annexin1/Vimentin/S100A9信號通路

Annexin1屬于可以附著于細胞膜磷脂上的膜聯蛋白超家族成員中的一員〔4〕。Annexin1可以結合在細胞骨架和細胞基質上，使骨架和基質更加穩定〔5〕。Annexin1的含量越多，惡性腫瘤侵襲和遷移的程度越低，反之則程度越高〔6〕。S100A9相較于在正常細胞內的含量，在癌細胞中所表達的更多〔7〕。鮑玲娜等〔8〕發現S100A9可以通過影響MMP-2、MMP-9的含量進而影響人舌鱗癌細胞EMT的能力。Vimentin在惡性腫瘤中的含量要高于正常細胞，屬于EMT的標志物之一，兩者呈正相關〔9〕。Vimentin可以令惡性腫瘤細胞獲得間質細胞的特點，從而使惡性腫瘤侵襲和遷移發生的程度提高〔10〕。在這個信號通路中，Annexin1、Vimentin與S100A9通常呈負相關，Vimentin與S100A9呈正相關〔11〕。因此，當這個信號通路在腫瘤細胞中時，Annexin1在機體內含量下降，Vimentin與S100A9相應上升，從而使惡性腫瘤產生間質細胞的特點，并導致MMP-2、MMP-9的含量在惡性腫瘤細胞中增多，進一步加大惡性腫瘤細胞在機體內向其他部位進行侵襲和遷移的程度。

2 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin通路與腫瘤細胞的EMT及侵襲、遷移的程度相關，在干細胞和癌細胞中的Wnt/β-catenin信號通路會變得異常活躍〔12〕。當這種信號通路處于活躍狀態時，Wnt配體與低密度脂蛋白受體蛋白(LRP5/6)及跨膜卷曲受體(FZD)三者之間相互結合，使β-catenin不會被無效化。沒有被無效化的β-catenin會進入到細胞核內部，與位于細胞核內部的細胞因子形成轉錄復合物，啟動與EMT相關靶基因的轉錄，并對EMT及腫瘤細胞的侵襲、遷移產生促進作用〔13～17〕。夏秀蓮〔18〕通過對宮頸癌的研究表明，Wnt/β-catenin信號通路的一些相關蛋白在腫瘤旁組織的含量要遠遠低于這些蛋白在腫瘤內組織的含量，并得出Wnt/β-catenin通路在腫瘤細胞中被激活時，可以通過增加細胞周期素(CCN)D1、MMP-9、質內蓬亂蛋白(Dsh)，降低絲氨酸蛋白激酶(GSK)3、腫瘤抑制基因(APC)來提高惡性腫瘤的侵襲和遷移的程度的結論。另有一組研究〔19〕發現通過沉默基因瞬時受體電位(TRP)M3，惡性腫瘤細胞EMT的程度和侵襲、遷移的趨勢較正常情況下下降，并且與Wnt/β-catenin信號通路相關的蛋白〔E-鈣黏連接蛋白(cadherin)、N-cadherin、snail、β-catenin、細胞周期蛋白(Cyclin)D1、Snail〕的含量也變得與之前不同，這表明Wnt/β-catenin通路處于不活躍狀態時，EMT的程度降低，與這五種相關蛋白含量變化有關。

3 CXCL8/FAK信號通路

CXCL8/FAK信號通路與腫瘤細胞的EMT及侵襲和遷移呈正相關〔20,21〕。馬玉澤〔22〕通過將敲除過FAK基因和沒有敲除過FAK基因的同一種胃癌細胞進行檢測，發現CXCL8/FAK信號通路對腫瘤細胞的EMT及侵襲和遷移有促進作用，在敲除過FAK基因的胃癌細胞中，CXCL8的含量明顯減少，EMT和侵襲、遷移的程度也隨之降低。FAK不但與腫瘤細胞EMT和侵襲、遷移的程度呈正相關，而且其自身還可以對CXCL8的含量進行調節。FAK的含量在增高和降低時，CXCL8的含量也隨之增高和降低〔23〕。在CXCL8/FAK信號通路中，FAK和CXCL8兩者在惡性腫瘤的EMT及侵襲和遷移中往往起到相互疊加的促進作用。

4 TGF-β1/Smad2/MMP-9信號通路

MMP-9隸屬于MMPs家族，是一種能夠破壞細胞外基質的含鋅蛋白酶類。MMP-9可以通過對細胞外間質的降解，從而破壞細胞基底膜與外基質之間的結構，促使細胞發生EMT及侵襲和遷移〔24〕。MMP-9與惡性腫瘤的EMT呈正相關〔25〕。曹偉紅〔26〕通過對TGF-β1和Smad2分別進行基因沉默，發現Smad2基因沉默后，MMP-9的含量與空白對照組相比也會隨之下降，當TGF-β1基因沉默后，Smad2和MMP-9的含量均隨之下降。可知TGF-β1/Smad2/MMP-9通路處于激活狀態時，TGF-β1、Smad2的含量在激活狀態下增多，并對MMP-9的表達形成正反饋，進而使EMT的程度和腫瘤細胞的侵襲、遷移得到提高。

5 Notch1信號通路

Notch1信號通路在腫瘤細胞中的活躍可以增加Vimentin、降低E-cadherin的含量，對腫瘤細胞的EMT以及侵襲和遷移具有促進作用，兩者呈正相關〔27〕。Notch1信號通路可以通過增加Notch受體數量使Notch在機體內的利用率增加，從而加重腫瘤細胞EMT的程度〔28〕。Notch1信號通路與胸腺細胞分化抗原(Thy)-1基因相互關聯，Thy-1基因可以對Notch1信號通路進行激活，兩者呈正相關〔29〕。胡偉國〔30〕通過研究發現Thy-1基因同樣可以促進腫瘤細胞的EMT及侵襲和遷移，并且在極大程度上是通過鋅指轉錄因子Snail(Slug)蛋白間接進行調控。Slug蛋白可以通過調控E-cadherin來促進EMT和腫瘤細胞侵襲和遷移的進程〔31,32〕，其作用機制是由于Slug可以結合在E-cadherin啟動子的序列上，減少E-cadherin的表達，類似于Slug的還有鋅指E盒同源結合蛋白(Zeb)1、Snail及Twist〔33～36〕。

6 酪氨酸激酶(JAK)2/信號轉導與轉錄激活因子(STAT)3信號通路

惡性腫瘤細胞可以激活JAK2/STAT3信號通路，加快EMT的發展〔37〕。表皮調節素(EREG)可以通過激活癌成纖維細胞(CAF)中的JAK2/STAT3信號通路，促進白介素(IL)-6分泌，激活TGF-β，進一步提高惡性腫瘤EMT和侵襲、遷移的程度，與此同時，由CAP產生出來的IL-6又可以對JAK2/STAT3信號通路產生促進作用，進一步激發腫瘤細胞EMT和侵襲、遷移的程度〔38,39〕。莊妍等〔40〕發現鼻咽癌中的JAK2的mRNA比鼻咽癌癌旁組織中要多，并且JAK2的mRNA與STAT3的mRNA呈正相關增長，促進腫瘤細胞發生EMT。

7 其他信號通路

如PI3K(磷脂酰肌醇-3-激酶)/AKT(蛋白激酶B)信號通路與惡性腫瘤細胞的EMT及侵襲、遷移呈正相關〔41〕。在PI3K/AKT信號通路中，PI3K能夠激活AKT，并促進NF-κB的亞基p65的表達，加大腫瘤細胞EMT的程度〔42〕。而核因子(NF)-κB本身則可以通過誘導Snail對EMT產生調控〔43〕。除此之外，表皮生長因子受體(FGFR)信號通路也與腫瘤細胞的EMT有關，有研究表明N-cadherin可以提高FGFR在惡性腫瘤細胞中的含量，從而促進EMT〔44〕。張亞輝〔45〕研究發現miRNA-451能夠通過減少膠質瘤細胞中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AKT、靶標鈣結合蛋白(CAB)39、PI3K對EMT進行調控〔45〕。FOXM1是一種轉錄因子，這種轉錄因子具備3種剪切異構體，包括FOXM1A、FOXM1B、FOXM1C，譚擁軍等〔46〕通過研究發現不同的FOXM1剪切異構體對EMT的調控具有不同的作用，FOXM1B與乳腺癌細胞發生EMT的程度呈正相關，與之相反，FOXM1C可以提高乳腺癌細胞中E-cadherin的表達，抑制Vimentin的表達，并對乳腺癌細胞的EMT程度產生抑制效果。袁春雷〔47〕研究發現circSCYL2在乳腺癌EMT模型中表達量顯著減少，OSR1與TGE-β兩者也呈現下降趨勢，并得出circSCYL2可以調節OSR1與TGE-β兩者在乳腺癌細胞中的表達量并降低乳腺癌細胞EMT的趨勢的結論。于志紅等〔48〕發現miR-107與胃癌細胞的EMT程度呈正相關，原鈣黏蛋白(PCDH)17與胃癌細胞的EMT程度呈負相關，miR-107與PCDH17兩者之間呈負相關，當miR-107或PCDH17在胃癌細胞中的表達量增高或降低時，作為EMT的標志性蛋白，Vimentin與E-cadherin也隨之變化。

綜上，腫瘤細胞的EMT本身就是一種由多個信號通路，蛋白質以及各種轉錄因子等相互作用的過程。這些因素并非處于絕對獨立的狀態。而是彼此之間產生相互促進或抑制的疊加作用。要想對惡性腫瘤的EMT有更多的了解，還需要有更多的實驗積累。深入研究EMT對闡明惡性腫瘤的侵襲和遷移機制具有重要意義，并以此拓展抗腫瘤治療的新方式。