Wnt/β-catenin信號通路在胰腺癌中的研究進(jìn)展

潘巖 綜述 花永強(qiáng) 劉魯明 審校

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

胰腺癌是一種難治性疾病，常規(guī)化療療效有限。靶向治療(即針對性地殺滅腫瘤細(xì)胞而最低程度影響正常細(xì)胞功能)在腫瘤治療中取得了誘人的結(jié)果。大量研究證實(shí)，Wnt/β-catenin信號通路在胰腺發(fā)育中起著重要作用，成人胰腺組織中該信號通路表達(dá)下降［1］。然而，異常激活的Wnt/β-catenin信號通路對胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移有重要影響［2-3］。深入探討該信號通路有可能為靶向治療提供新的方案。Wnt信號通路包括經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路、非經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路及Wnt/Ca2+通路。其中對經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路的研究最透徹。

1 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路是生物早期發(fā)育過程中一個非常保守的信號通路，通過某些特定基因調(diào)節(jié)胚胎組織的發(fā)育和組織功能的維持。該信號通路調(diào)控不同組織中的眾多細(xì)胞功能，如細(xì)胞增殖、細(xì)胞死亡、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞生物學(xué)反應(yīng)等。因此，部分異常激活的Wnt/β-catenin信號通路可導(dǎo)致細(xì)胞無限制增殖、生長，并促使腫瘤發(fā)生。

經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路大體如圖1所示。該信號通路成員較為復(fù)雜，Wnt分泌蛋白家族與靶細(xì)胞上的膜受體復(fù)合物［Frizzled(Fzd)和LRP5/6］結(jié)合后，信號蛋白Dsh高度磷酸化，使APC、GSK-3β、Axins等組成的β-catenin降解復(fù)合物解離。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin脫離降解復(fù)合物的束縛之后，不再被蛋白酶降解，在細(xì)胞質(zhì)中聚集并進(jìn)一步入核，通過與轉(zhuǎn)錄T細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子(TCF/LEF)結(jié)合，從而開啟下游基因的轉(zhuǎn)錄。在未激活細(xì)胞中，一方面Wnt蛋白與Fzd受體的結(jié)合受細(xì)胞外基質(zhì)中(如sFRP等)各種Wnt拮抗劑和激動劑的影響 ，使配體/受體正常結(jié)合，適度激發(fā)該信號通路，另一方面細(xì)胞質(zhì)中與APC、Axins等組成降解復(fù)合物的β-catenin，被激酶CK-1及GSK-3β磷酸化，進(jìn)一步泛素化后被蛋白酶降解，這一過程使細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin維持在低濃度狀態(tài)。以上種種負(fù)性調(diào)節(jié)作用維持了正常細(xì)胞中Wnt/β-catenin信號通路的穩(wěn)定性，從而保持細(xì)胞正常的生物學(xué)功能。

2 Wnt/β-catenin信號通路與胰腺發(fā)育

Wnt/β-catenin信號通路參與眾多正常組織發(fā)育過程，包括皮膚、大腦、乳腺、肝臟等，是細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分化等特性的重要調(diào)節(jié)因素。對于胰腺而言，β-catenin在胰腺腺泡細(xì)胞及內(nèi)、外分泌細(xì)胞發(fā)育過程中的作用至關(guān)重要，但是卻不影響胰島發(fā)育及成人腺泡功能的維持［1,6-7］。Dessimoz等［8］對Wnt/β-catenin信號通路在胰腺器官發(fā)育中的作用做了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)敲除β-catenin編碼基因的胰腺上皮細(xì)胞和十二指腸細(xì)胞的Pdx1-Cre小鼠中可見胰腺內(nèi)分泌細(xì)胞減少，進(jìn)一步影響胰腺外分泌組織的發(fā)育。圍產(chǎn)期該小鼠常常由于腺泡結(jié)構(gòu)被破壞而出現(xiàn)急性水腫性胰腺炎。后者可通過其他正常細(xì)胞修復(fù)因胰腺炎損傷的組織，并可產(chǎn)生新的胰腺組織及十二指腸絨毛。

圖1 胰腺導(dǎo)管腺癌經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路［5］Fig.1 Canonical Wnt/β-catenin signaling in pancreatic ductal adenocarcinoma

3 異常激活Wnt/β-catenin信號通路與胰腺癌

胰腺非導(dǎo)管腺癌中普遍可見細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中β-catenin升高，Dessimoz等［7］闡述了Wnt/β-catenin信號通路在胰腺非導(dǎo)管腺癌中的作用。同樣，異常激活的Wnt/β-catenin信號通路在胰腺導(dǎo)管腺癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移有重要作用［2-3］。但目前的一些研究結(jié)果存在爭議。一項(xiàng)關(guān)于111例胰腺癌患者的研究中未檢測到CTNNB1基因突變及細(xì)胞核β-catenin蛋白聚集［9］。日本學(xué)者檢測的20例胰腺癌組織，未見β-catenin基因突變；在102例組織增生、35例不典型增生、73例胰腺導(dǎo)管腺癌及正常胰腺組織中沒有檢測到β-catenin在細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中聚集［10］。而另一些研究持相反觀點(diǎn)，應(yīng)用免疫組化技術(shù)檢測胰腺癌，結(jié)果提示部分胰腺癌中可檢測到β-catenin蛋白表達(dá)［2,11］。Pasca等［12］在26個人胰腺癌細(xì)胞系及3種胰腺癌動物模型中均觀察到Wnt/β-catenin信號通路有不同程度的激活，阻斷Wnt/β-catenin信號通路可抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Zeng 等［3］檢測了31例進(jìn)展型胰腺癌，發(fā)現(xiàn)65%胰腺癌患者β-catenin蛋白表達(dá)增強(qiáng)，主要是Ser45/Thr41磷酸化β-catenin蛋白，只有2例患者CTNNB1存在突變。另外，Wnt-1、frizzled-2和GSK-3β表達(dá)也增多。正常胰腺組織與胰腺癌中APC和Axin表達(dá)無明顯差異。由此可見，胰腺癌中Wnt/β-catenin信號通路增強(qiáng)，但少見CTNNB1基因突變。另有研究表明胰腺癌CTNNB1，即β-catenin蛋白編碼基因突變率為24%；APC突變率約16%［13-14］。

綜上所述，Wnt/β-catenin信號通路在胰腺癌中的研究結(jié)論并不一致。因此，仍需對胰腺癌Wnt/β-catenin信號通路進(jìn)行更全面、綜合的檢測及分析。

4 針對Wnt/β-catenin信號通路的胰腺癌靶向治療

4.1 針對Wnt/Fzd 配體/受體復(fù)合物的靶向治療

腫瘤微環(huán)境對信號通路的激活起著至關(guān)重要的作用，包括各類腫瘤相關(guān)細(xì)胞與細(xì)胞因子。其中與胰腺癌細(xì)胞關(guān)系最為密切的胰腺星形細(xì)胞可旁分泌激活Wnt/β-catenin信號通路，加速胰腺癌惡化。Froeling等［15］的研究結(jié)果顯示，維生素A酸能夠穩(wěn)定胰腺星形細(xì)胞，減緩上述過程。腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞因子sFRPs是Wnt配體拮抗劑，在胰腺癌中呈低表達(dá)。經(jīng)視黃醛酸處理后，細(xì)胞外sFRP4增多，抑制Wnt/β-catenin信號通路，導(dǎo)致細(xì)胞核β-catenin減少，從而降低胰腺癌細(xì)胞的侵襲［5］。DKK蛋白是另一種Wnt蛋白的拮抗劑，通過與frizzled受體結(jié)合參與腫瘤的發(fā)展和惡化。Takahashi等［16］對43個胰腺癌細(xì)胞系進(jìn)行DKK蛋白表達(dá)篩選結(jié)果顯示，DKK-1表達(dá)在各細(xì)胞系中均升高，未發(fā)現(xiàn)DKK-3表達(dá)增加，DKK-2、DKK-4在大多數(shù)細(xì)胞系中未見表達(dá)。同樣，DKK-1蛋白過表達(dá)在23例胰腺癌手術(shù)切除組織中被檢測到。敲除胰腺癌SUIT-2細(xì)胞系和轉(zhuǎn)移癌S2-CP8細(xì)胞系中的DKK-1基因，可導(dǎo)致胰腺癌SUIT-2細(xì)胞系侵襲能力下降、動物移植瘤塊生長受抑制。Zhong等［17］的研究表明，在胰腺發(fā)育過程中起重要作用的GATA6可負(fù)向調(diào)控Wnt拮抗劑DKK-1，促進(jìn)細(xì)胞增殖，從而加速胰腺癌的發(fā)生及進(jìn)展，因此歸于癌基因一族。細(xì)胞外硫酸酯酶是一種Wnt信號通路激動劑，包括硫酸酯酶-1和硫酸酯酶-2，在胰腺癌組織和細(xì)胞系中呈高表達(dá)，其與Wnt受體結(jié)合可激活Wnt/β-catenin信號通路［18］。

因此，采用增加或促進(jìn)sFRPs、DKK分泌，干擾或抑制硫酸酯酶分泌的方法可有效抑制Wnt/β-catenin信號通路，可成為胰腺癌靶向治療的靶點(diǎn)。

4.2 針對β-catenin降解復(fù)合物的靶向治療

干擾半乳糖凝集素-3基因表達(dá)可以促進(jìn)β-catenin降解，從而降低胰腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移［19］。Cho等［20］研究發(fā)現(xiàn)，胰腺導(dǎo)管腺癌上調(diào)因子(PAUF)能使處理后的胰腺癌細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin特異性地在Ser-33/37/Thr-41和Ser-675位點(diǎn)磷酸化，保持β-catenin的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致β-catenin靶基因cyclin-D1和c-jun高表達(dá)，胰腺癌細(xì)胞呈快速增殖。用β-catenin抑制劑六氯酚處理后，不管PAUF是否存在，胰腺癌細(xì)胞的增殖能力均減弱。糖原合成激酶3β(GSK-3β)第9位絲氨酸磷酸化，可導(dǎo)致降解復(fù)合物解離、β-catenin聚集并與核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合［21］。毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)細(xì)胞互補(bǔ)基因(ATDC)，即TRIM29，其蛋白表達(dá)與β-catenin表達(dá)一致。ATDC蛋白作用于糖原合成激酶GSK-3負(fù)性調(diào)控蛋白Dvl-2，從而穩(wěn)定β-catenin［22］。鈣周期結(jié)合蛋白或Siah-1互動蛋白在胰腺癌組織中表達(dá)高于病灶周圍正常組織(28/68, 41.2%)，且與病理分級、臨床分期呈正相關(guān)，主要機(jī)制可能是參與β-catenin的降解［23］。

鑒于胰腺癌中β-catenin及GSK-3蛋白異常較為常見，也可成為靶向治療的靶點(diǎn)。

4.3 針對β-catenin/LEF-TCF轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的靶向治療

胰腺癌中β-catenin蛋白表達(dá)異常通過Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控下游基因cyclinD1，c-myc和MMP-7轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展及轉(zhuǎn)移，影響胰腺癌患者預(yù)后［24］。因此，針對性地阻斷LEF/TCF與β-catenin的結(jié)合位點(diǎn)即可阻斷下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)特性。

5 結(jié)語

Wnt/β-catenin信號通路在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。在65%胰腺癌病灶及絕大多數(shù)胰腺癌細(xì)胞系中β-catenin蛋白表達(dá)均顯著增高，其編碼基因突變少見，其余信號通路成員也有不同程度的改變。Wnt/β-catenin信號通路與胰腺癌的生長、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，但目前仍有許多問題有待闡明，如為什么出現(xiàn)β-catenin蛋白表達(dá)增加，但編碼基因CTNNB1卻少見突變？Wnt/β-catenin信號通路對胰腺癌生長、轉(zhuǎn)移到底有多少影響？該信號通路是否與其他信號通路存在重要的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系？此外，Wnt/β-catenin信號通路對胰腺癌化療耐藥、腫瘤干細(xì)胞影響等方面尚缺乏相關(guān)研究，值得進(jìn)一步探討。Wnt/β-catenin信號通路存在自身重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，如sFRPs、DKK、硫酸酯酶，β-catenin降解復(fù)合物等，都有可能成為治療靶點(diǎn)。相信隨著對該信號通路認(rèn)識的不斷深入，必將深化對胰腺癌形成和發(fā)展的認(rèn)識，促進(jìn)Wnt/β-catenin信號通路靶向藥物開發(fā)及臨床應(yīng)用研究。

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