Wnt拮抗因子SFRP1與腫瘤相關性的研究進展

伍 丹綜述，伍尤華審校

（南華大學第一附屬醫(yī)院腫瘤內科，湖南衡陽421001）

Wnt拮抗因子SFRP1與腫瘤相關性的研究進展

伍 丹綜述，伍尤華審校

（南華大學第一附屬醫(yī)院腫瘤內科，湖南衡陽421001）

胞間信號肽類和蛋白質類； 腫瘤； 基因； Wnt蛋白質類； 信號通路； SFRP1基因； 綜述

Wnt信號通路是一類在物種進化過程中高度保守的信號通路，對細胞增殖、遷移、分化有重要影響，在胚胎發(fā)育、組織內平衡和腫瘤進展過程中扮演重要角色。分泌型卷曲相關蛋白1（SFRP1）是已知的Wnt信號通路拮抗劑，定位于人染色體8p11.2上，是近年來發(fā)現的新的抑癌基因。SFRP1基因在多種腫瘤中的缺失，導致Wnt信號通路轉導途徑紊亂，影響腫瘤的發(fā)生及發(fā)展。

1 Wnt信號通路簡介

Wnt信號通路傳統(tǒng)上被描述為β-連環(huán)蛋白（β-catenin）特征依賴（經典）和β-catenin獨立（非經典）途徑，后者包括非規(guī)范平面細胞極性和Wnt/Ca2+通路。但是，最近有學者提出這些途徑之間有一定程度的重疊和相互作用[1]。Wnt信號途徑的主要效應器是Wnt配體，是一個由分泌型糖蛋白組成的大家族，這些分泌性糖蛋白富含半胱氨酸，高度疏水性和卷曲的受體（FZD），能綁定到Wnt配體并驅動Wnt信號通路。目前有19個已知的Wnt蛋白及10種已知的人類卷曲受體在哺乳動物系統(tǒng)生長發(fā)育中起重要作用[2]。

1.1 經典Wnt信號通路 在經典途徑“關閉”狀態(tài)下，β-catenin大部分與細胞膜表面的E-鈣黏蛋白（E-cadherin）結合，維持細胞上皮完整性，小部分與軸蛋白（Axin）、腺上皮增生息肉病桿菌（APC）和糖原合成激酶3β（GSK3β）形成的復合體結合，形成多聚體，而后多聚體中的β-catenin通過GSK3β磷酸化作用被快速地降解。當Wnt通路被異常激活時，在磷蛋白參與下，Wnt配體與FZD膜受體蛋白質和低密度脂蛋白受體相關蛋白質（LRP-5/6）結合，從而抑制GSK3β磷酸化，β-catenin未被降解，在細胞質中累積，最后易位到細胞核，與轉錄因子t細胞因子/淋巴細胞增強因子（TCF/LEF）家族相互作用，啟動轉錄過程，促進相關基因的表達，如c-myc和cyclin D。Wnt信號通路下游目的基因參與細胞生存、增殖和分化，Wnt信號的異常激活經常與腫瘤發(fā)生有關[3]。

1.2 非經典Wnt信號通路 在非經典Wnt信號，Wnt能夠不依賴β-catenin開啟下流信號傳導及轉錄。2個特征明顯的非經典Wnt信號通路傳導途徑是平面細胞極性（PCP）的途徑和Wnt/Ca2+途徑。PCP信號途徑是至關重要的信號途徑，能通過激活JUN-N-terminal激酶依賴的轉錄因子調節(jié)細胞極性。有研究表明，PCP信號途徑通常由Wnt5a配體被激活，并對抗規(guī)范化路徑[4]。而在Wnt/Ca2+通路中，磷脂酶C第1個被激活，導致細胞內鈣離子的釋放，隨后激活下游感受器、Ca2+和鈣調蛋白依賴激酶Ⅱ、鈣調磷酸酶和蛋白激酶C，最后激活活化t細胞轉錄調節(jié)核因子。該通路的激活可以影響細胞的運動、分化及凋亡。

2 Wnt拮抗劑：SFRPs家族

Wnt拮抗劑根據其作用機制可分為2類。第1類包括分泌型SFRP家族，Wnt抑制因子1和Cerberus，這類拮抗劑直接與Wnt蛋白及FZD結合，能夠阻止所有Wnt信號通路轉導。第2類拮抗劑包含Dickkopfs家族，它是一種分泌性型糖蛋白，通過與Wnt合作受體LRP-5/6結合，抑制規(guī)范化β-catenin信號轉導。

SFRPs家族是第一種被確定的WNT拮抗劑，是一種調節(jié)Wnt信號轉導途徑的分泌性糖蛋白[5]。其大小約300個氨基酸長度，包含1個信號序列和1個類似卷曲蛋白半胱氨酸豐富的區(qū)域（CRD）構成的n端和一個親水區(qū)域構成c端。CRD區(qū)域有10個保守的半胱氨酸殘基并且與細胞外的部分卷曲的受體CRD域有序列同源性。這種特性增加SFRP分子與FZD受體及Wnt配體結合的可能性。到目前為止，5種哺乳動物的 SFRPs（SFRP1-5）已經明確。Finch等[6]首次克隆SFRPs基因，并證實了SFRPs通過與Wnt配體結合拮抗Wnt信號。SFRP1是已知的Wnt信號通路拮抗劑，其基因表達的缺失導致Wnt信號通路異常激活，是腫瘤發(fā)生過程中的常見事件。

3 SFRP1 與腫瘤

3.1 乳腺癌 乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，相比正常對照組，Wnt配體在乳腺腫瘤組織和細胞株中高度表達。在高度侵襲的三陰性乳腺癌中，Wnt配體激活β-catenin信號促進乳腺增生[7]，導致預后不良[8]。在乳腺癌mda-mb-231乳腺癌細胞中，SFRP1的異位表達被發(fā)現能阻止Wnt通路，下調CyclinD1表達，增加p21表達，抑制Wnt介導的異種移植生長和轉移[9]。Schneider′s研究組在最近的一次研究中發(fā)現，SFRP1介導其抑癌作用是通過p53-介導的細胞凋亡[10]。表明取源于剔除SFRP1基因小鼠的乳腺上皮細胞，p53和caspase-3的表達減少，重組表達SFRP1可以提高細胞凋亡水平和p53介導的基因表達。在另一項研究中，SFRP1表達缺失被認為是乳腺癌發(fā)生的早期事件[11]，說明SFRP1可作為早期乳腺癌的潛在腫瘤標志物。SFRP1的特異性抑瘤作用主要是表觀遺傳修飾的結果[12]。甲基化相關研究檢測SFRP1啟動子的甲基化發(fā)生在7/8乳腺癌細胞系，9/13在2和3級導管原位癌，19/28浸潤性導管癌和6/18小葉原位癌中，提示SFRP1甲基化依賴的失活/抑制提示不良預后[13]。除了Wnt信號通路外，在乳腺癌細胞株MDA-mb-231細胞中，SFRP1被發(fā)現參與其他信號途徑，如阻止血栓黏合素-1介導的黏附和遷移[14]。在三陰性乳腺癌中，Bernemann等[15]的研究取得一系列成果，首先，其結果證實SFRP1與三陰性乳腺癌亞型有顯著相關性；其次，其結果表明SFRP1可能被用作積極應對新輔助化療的一個指針；三陰性乳腺癌中SFRP1影響腫瘤細胞的致癌特性不依賴Wnt信號，腫瘤相關信號途徑之間存在交互作用。由此可見，SFRP1與乳腺癌的發(fā)生及預后密切相。

3.2 宮頸癌 和其他癌癥一樣，有研究表明，Wnt信號激活可以導致宮頸鱗狀細胞癌和腺癌細胞的增長[16]。Wnt拮抗劑SFRPs已被發(fā)現在宮頸癌中表達下調，并且被假定為腫瘤抑制劑[17]。在這里，人類mRNA轉錄對應的SFRP基因（hSFRP）已經在3個正常宮頸組織檢測出來，而不是3個宮頸癌組織和5種人類宮頸腫瘤細胞系。hSFRP在人宮頸癌細胞和CUMC-6宮頸癌細胞的重新表達導致caspase-3介導的細胞死亡。除了凋亡，研究還證明了SFRP分子抑制遷移和轉移的能力。SFRP1和SFRP2被發(fā)現能降低Wnt介導的宮頸癌細胞的入侵能力[18]。腫瘤特定SFRP基因的失活主要是由于啟動子甲基化[19]。啟動子的甲基化出現率分別是SFRP1 52.2%（12/23），SFRP2 52.2%（19/23），SFRP4 65.2%（15/ 23），SFRP5 73.9%（17/23），該頻率明顯高于正常宮頸腺組織[20]。類似的研究發(fā)現，SFRP1、SFRP 2、SFRP 4、SFRP 5基因啟動子區(qū)域甲基化在鱗狀細胞癌中顯著高于高度鱗狀上皮內病變、低度鱗狀上皮內病變或正常組織[21]。

3.3 結直腸癌（CRC） CRC是最常見的惡性腫瘤之一，是全球腫瘤和癌癥死亡的主要原因。APC基因最初是發(fā)現參與遺傳性癌癥綜合征，稱為家族腺瘤息肉?。‵AP）。FAP患者繼承一個有缺陷的APC基因造成出現大量結腸息肉。通過積累激活癌基因的突變或沉默K-Ras、p53和Smad4等腫瘤抑制基因導致腺癌的出現是顯而易見的[22]。此外，APC的突變失活導致游離β-catenin增加[23]，β-catenin累積激活經典的Wnt信號通路并被認為是90%APC基因，軸抑制蛋白質或β-catenin/CTNNB1突變的啟動事件[24]。眾所周知，異常的Wnt信號是結直腸癌進展的早期事件[25]。有研究表明，恢復Wnt拮抗劑如SFRP1能減少結腸癌細胞中Wnt信號在下游突變的發(fā)生[26]。有證據表明，Wnt和凋亡通路中的遺傳和表觀遺傳變異影響結直腸癌的易感性和進展[27]。有研究發(fā)現，對比相鄰的正常黏膜，結直腸腫瘤WNT拮抗劑更頻繁地甲基化，因此，SFRP1、SFRP2、SFRP 4、SFRP 5在結直腸癌和腺瘤中表達下調[28]。然而，將細胞與脫甲基藥物如5-aza-2′脫氧胞苷/曲古抑菌素A作用，沉默的SFRP信使核糖核酸可以有效重新表達在結直腸癌細胞系。總之，SFRP基因的沉默往往可增加結直腸腫瘤進展，SFRP基因的下調可能與大腸癌的發(fā)展有關。在結直腸癌中下調SFRP1可能會導致異常Wnt信號和誘導異常β-catenin、E-cadherin表達，表明SFRP1可能參與大腸癌的發(fā)生和發(fā)展，并可能成為一個新的結直腸癌的治療靶點[29]。

3.4 腎癌 Wnt拮抗基因由于啟動子甲基化而表達下調也是腎細胞癌中的常見事件[30]。在一項關于腎癌的研究中，Wnt甲基化頻率高于正常組織，73%的腎癌患者出現甲基化。此外，血清DNA中Wnt拮抗劑的甲基化狀態(tài)與腫瘤分期顯著相關，表明Wnt拮抗劑的甲基化狀態(tài)可作為潛在的生物學標志物。Wnt拮抗劑的家庭成員也被單獨研究其啟動子甲基化和腫瘤抑制活動的關系。有研究發(fā)現SFRP1在啟動子區(qū)域被甲基化沉默[31]。另一項研究也證實SFRP1作為腫瘤抑制劑，其表達被甲基化沉默[32]。表明SFRP1表達的缺失與透明細胞的腫瘤表型一致[33]。在這些SFRP1表達下降的細胞中，重新穩(wěn)定表達SFRP1能減少細胞生長并抑制腫瘤生長在異種移植模型。表明血清中SFRP1甲基化狀態(tài)有可能成為腎癌的潛在生物學標志物，而且SFRP1基因可能成為治療腎癌的潛在生物學靶點。

3.5 胃癌 在東亞、東歐和南美，胃癌的發(fā)病率最高，而在非洲和北美的發(fā)病率最低[34]。在人類胃癌中，因β-catenin或APC突變導致Wnt信號通路激活并不多見。然而，分泌型SFRP、負性調節(jié)Wnt信號通路，常在人類胃腫瘤中沉默。抑制SFRP基因表達可能導致人胃癌細胞中Wnt/β-catenin通路激活。人胃癌細胞核β-catenin積累和SFRP啟動子甲基化相比相鄰癌變組織顯著增加。應用DNA甲基轉移酶抑制劑能誘導SFRP1/2啟動子區(qū)域的脫甲基和組蛋白迅速恢復SFRPs的表達。這些數據表明，表觀遺傳修飾是SFRP基因異常表達的主要機制之一[35]。與相應正常胃組織相比，胃癌組織中SFRP1的表達明顯降低。SFRP1基因在所有35例癌組織和相應癌變組織，以及所有7個胃癌細胞株高甲基化。盡管性別、年齡、腫瘤大小、病理類型與SFRP基因的表達沒有顯著相關，但有淋巴結轉移的胃癌組織中SFRP1的表達明顯降低。表明SFRP1作為腫瘤抑制基因的可能性，其下調不僅導致致癌作用，也在一定程度上與腫瘤細胞轉移能力相關[36]。

4 小結與展望

異常的Wnt通路激活是一個腫瘤發(fā)生、發(fā)展的推動力。大量學者一直在尋找可以干擾Wnt通路的抑制劑，以便抑制或者至少控制相關的信號事件。在回顧了藥物如非甾體類抗炎藥后，維生素和甲磺酸伊馬替尼被推測為有潛力的Wnt信號抑制劑。盡管針對Wnt信號的治療方法在理論上聽起來是有吸引力及合理的，但在臨床上并沒有針對Wnt相關腫瘤有效的治療方案。Garber[37]清楚地指出，在尋找Wnt通路藥物問題上仍面臨著很多問題。這些問題歸因于無處不在的Wnt信號廣泛地存在于細胞發(fā)展過程，從而影響治療的療效和特異性。然而，新技術的不斷增加以及科學界對Wnt信號的興趣，幫助人們了解更多關于Wnt通路的知識并研究發(fā)展更好的藥物。抑制Wnt信號通路已經作為一個潛在而廣泛的研究癌癥治療的目標。抑制Wnt信號的一種方法是通過Wnt拮抗劑抑制Wnt信號。因此，Wnt拮抗劑SFRP1有可能成為潛在的生物學靶點，為研究腫瘤抑制藥物另辟蹊徑。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.07.021

：A

：1009-5519（2015）07-1016-04

2014-12-26）

伍丹（1989-），女，湖南衡陽人，碩士研究生，主要從事腫瘤內科臨床工作；E-mail：893031816@qq.com。

伍尤華（E-mail：330270372@qq.com）。