Hedgehog信號(hào)通路在食管癌中研究進(jìn)展

牛思強(qiáng),徐銀鳳

1.新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院呼吸內(nèi)科(河南 新鄉(xiāng) 453000)

2.新鄉(xiāng)市婦幼保健院產(chǎn)三科(河南 新鄉(xiāng) 453000)

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Hedgehog信號(hào)通路在食管癌中研究進(jìn)展

牛思強(qiáng)1,徐銀鳳2

1.新鄉(xiāng)市中心醫(yī)院呼吸內(nèi)科(河南 新鄉(xiāng) 453000)

2.新鄉(xiāng)市婦幼保健院產(chǎn)三科(河南 新鄉(xiāng) 453000)

【摘要】Hedgehog信號(hào)通路在人類胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，可以調(diào)控細(xì)胞增殖和組織分化，大量研究表明，食管癌的發(fā)生、發(fā)展和異常激活的Hedgehog信號(hào)通路密切相關(guān)。本文從Hedgehog信號(hào)通路在食管癌的細(xì)胞增殖、血管形成、浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移等方面出發(fā)，將近年來(lái)Hedgehog信號(hào)通路和食管癌中發(fā)生、發(fā)展的研究進(jìn)展進(jìn)行報(bào)道。

【關(guān)鍵詞】Hedgehog信號(hào);通路；食管癌；綜述

食管癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，預(yù)后較差。我國(guó)是世界上食管癌發(fā)病率和病死率較高的國(guó)家，死亡率居消化道腫瘤的第二位。Hedgehog(以下簡(jiǎn)稱HH)信號(hào)通路在維持正常的細(xì)胞分化增殖、血管新生、器官發(fā)育調(diào)節(jié)等多種生理過程中起著關(guān)鍵作用，而異常激活HH信號(hào)通路在食管癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)將相關(guān)研究綜述如下。

1　HH通路構(gòu)成及傳導(dǎo)過程

HH基因最初在研究果蠅發(fā)育時(shí)被發(fā)現(xiàn)，HH信號(hào)通路的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)十分復(fù)雜，包括胞外配體HH、跨膜蛋白受體Ptch、另一跨膜蛋白Smo、一些中間傳遞分子和下游分子Gli等[1]。動(dòng)物體內(nèi)存在三種HH同源蛋白，分別為SHH 、IHH 、DHH，其中SHH作用最強(qiáng)大而且功能最清楚，在多個(gè)系統(tǒng)發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用。跨膜蛋白受體Ptch是介導(dǎo)HH信號(hào)肽與效應(yīng)細(xì)胞作用的起始分子,由抑癌基因Ptch編碼，Ptch異常表達(dá)、突變可以導(dǎo)致基底細(xì)胞癌、食管癌、鱗狀上皮癌等[2-4]。Smo作為通路的信息轉(zhuǎn)換器，發(fā)揮中間橋梁的作用,可以把細(xì)胞外的HH信號(hào)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)的Gli信號(hào)，啟動(dòng)細(xì)胞核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄，對(duì)HH信號(hào)通路起著激活作用。正常細(xì)胞的Smo不表達(dá)或低表達(dá)，維持細(xì)胞正常生理代謝。當(dāng)Smo過表達(dá)則會(huì)異常激活HH通路，使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化、惡變。核轉(zhuǎn)錄因子Gli發(fā)揮轉(zhuǎn)錄效應(yīng)器的作用，可以穿梭于細(xì)胞漿和細(xì)胞核之間，把轉(zhuǎn)錄信號(hào)由細(xì)胞漿傳遞到細(xì)胞核，脊椎動(dòng)物存在3種Gli基因，其作用機(jī)制不完全相同。

2　HH通路對(duì)食管正常發(fā)育的意義

Van den Brink,GR[5]發(fā)現(xiàn)HH信號(hào)分子的表達(dá)異常導(dǎo)致鼠科消化道畸形，這些畸形包括消化道閉鎖、氣管食管瘺等，這些畸形也同樣發(fā)生在人類。Gli在小鼠中的突變證實(shí)了HH信號(hào)通路對(duì)于正常食管發(fā)育的重要性，Gli缺乏的小鼠食管腔很小，有少量間葉細(xì)胞，不能發(fā)育成平滑肌層，胚胎只有少量剩余的內(nèi)胚層管，而且沒有形成完整的氣管和肺。在基因敲除后的小鼠模型上，發(fā)現(xiàn)HH信號(hào)通路缺陷的小鼠可表現(xiàn)嚴(yán)重的畸形，包括食管閉鎖/狹窄并氣管食管瘺和氣管、肺發(fā)育不良等，且畸形程度與突變基因量有關(guān)系。

3　HH通路與食管癌

腫瘤的生成與胚胎的發(fā)育有一個(gè)相同的特征：細(xì)胞的快速分裂。胚胎的快速分裂符合人體的生理需要，而腫瘤卻嚴(yán)重危害人體的健康。這促使許多學(xué)者對(duì)二者的關(guān)聯(lián)性展開大量的研究，1996年Hahn和Johnson在基底細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)Ptch抑癌基因突變失活，失去對(duì)Smo蛋白的抑制作用，導(dǎo)致Smo蛋白始終處于活化狀態(tài)，最終使皮膚基底細(xì)胞癌變，證實(shí)了HH信號(hào)通路突變與腫瘤之間的關(guān)系。目前有研究證明食管癌與HH信號(hào)通路異常激活相關(guān)。

3.1HH通路與食管癌浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移HH信號(hào)通路可以促進(jìn)腫瘤的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移，黏附分子作用于腫瘤細(xì)胞使其從原發(fā)部位脫落，與細(xì)胞外基質(zhì)黏附，使腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移。與腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移最密切相關(guān)的分子是上皮細(xì)胞表達(dá)的E-鈣黏附素(E-cad)。研究發(fā)現(xiàn)HH信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄因子Gli可以誘導(dǎo)Snail的活性，抑制E-cad的表達(dá)，提示HH信號(hào)通路的激活可能下調(diào)E-cad表達(dá)水平，而促進(jìn)腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)證實(shí)胰腺癌細(xì)胞中G1i持續(xù)高表達(dá)可導(dǎo)致其浸潤(rùn)表型的變化，并且下調(diào)E-cad的表達(dá)水平，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移。Bailey等[6]將表達(dá)HH的胰腺癌細(xì)胞移植接種到裸鼠，發(fā)現(xiàn)能增大裸鼠原發(fā)腫瘤的大小，提高腫瘤浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。Nagai[7]發(fā)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染Gli提高癌細(xì)胞浸潤(rùn)力的同時(shí)，伴有基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)的上凋，說明HH信號(hào)通路的Gli可通過調(diào)節(jié)MMP-9表達(dá)，穿透基底膜，降解癌細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)胰腺癌的浸潤(rùn)。

李俊平等[8]應(yīng)用免疫組化和原位雜交技術(shù)，比較正常食管粘膜、癌旁不典型增生組織和癌組織中Smo、Gli蛋白及Gli mRNA的表達(dá)水平后發(fā)現(xiàn)：Smo、Gli蛋白及Gli mRNA在正常食管粘膜組織中表達(dá)程度較低，而在癌組織中表達(dá)程度較高，具有明顯差異性。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)淺肌層的癌組織中的Smo、Gli表達(dá)明顯低于浸潤(rùn)纖維膜的癌組織，說明Smo、Gli的高表達(dá)水平與食管癌的浸潤(rùn)性有關(guān)。不同的分級(jí)與Smo、Gli表達(dá)程度有明顯的相關(guān)性。可見Gli、Smo參與了食管癌的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移、分級(jí)。而且在食管癌組織中Smo和Gli蛋白表達(dá)呈正相關(guān)，提示Smo與Gli基因在食管癌浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中有某些相關(guān)作用，推測(cè)高表達(dá)的Smo蛋白可能通過上調(diào)下游轉(zhuǎn)錄因子Gli蛋白的表達(dá)，共同促進(jìn)食管癌的發(fā)生及發(fā)展。

3.2HH通路與食管癌血管生成在食管癌發(fā)展過程中，持續(xù)的血管生成可為癌細(xì)胞增殖提供各種生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)。HH信號(hào)通路可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的分化，可能與血管的生理性或病理性生成密切相關(guān)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是內(nèi)皮細(xì)胞的特異性有絲分裂原，能增加血管通透性，在原發(fā)腫瘤的發(fā)生和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要的作用，血管生成素-2(Ang-2)是促血管生成因子，屬于纖維蛋白原家族，能與其他促血管生成因子共同來(lái)調(diào)節(jié)血管生成。

Yzmazaki[9]使用HH轉(zhuǎn)染的胰腺癌細(xì)胞的上清液培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)VEGF和Ang-2 mRNA表達(dá)水平上調(diào)。采用靶向藥物抑制HH既可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，還可以抑制腫瘤血管的生成。Fujii[10]在研究包括食管癌在內(nèi)的消化道腫瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)，HH蛋白的過表達(dá)可上調(diào)VEGF和Ang-2的表達(dá)水平，可能是通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)VEGF、Ang-2的表達(dá)而促進(jìn)消化道腫瘤的發(fā)生。林丹霞[11]發(fā)現(xiàn)Ang-2可能與VEGF協(xié)同作用促進(jìn)新生血管形成進(jìn)而參與食管癌的發(fā)生、發(fā)展。提示HH信號(hào)通路與VEGF、Ang-2存在一定的相關(guān)性。Bailey[6]發(fā)現(xiàn)胰腺癌細(xì)胞的Gli作為HH信號(hào)通路應(yīng)答激活，還伴隨缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)陽(yáng)性表達(dá)，推測(cè)HH可能通過HIF-1調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤血管形成。總之，HH信號(hào)通路可能從不同層面調(diào)節(jié)腫瘤血管的生成。

3.3HH與食管癌細(xì)胞增殖HH信號(hào)通路通過不同分子層面調(diào)控細(xì)胞周期促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖，一些參與腫瘤細(xì)胞增殖、擴(kuò)散的效應(yīng)分子(如CyclinB、CyclinD、CyclinE、C-myc)是HH信號(hào)通路的下游因子[12]，CyclinD2是細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的主要因子，在CyclinD2啟動(dòng)子部位發(fā)現(xiàn)了與Gli蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，HH信號(hào)通路異?；罨芍苯由险{(diào)Cyclin D2蛋白表達(dá)量，細(xì)胞由靜止期向增殖期轉(zhuǎn)化，促使腫瘤細(xì)胞有絲分裂。研究Gli在果蠅中的同系物Ci時(shí)發(fā)現(xiàn)，Ci可以上調(diào)其轉(zhuǎn)錄靶蛋白CyclinD和CyclinE的表達(dá)水平，后兩者加快細(xì)胞G-S期的細(xì)胞進(jìn)程，調(diào)節(jié)細(xì)胞循環(huán)，促進(jìn)果蠅組織細(xì)胞增殖。研究證實(shí)，脊椎動(dòng)物CyclinD1和CyclinE也依賴HH通路的調(diào)控進(jìn)而影響細(xì)胞增殖，Hegde[13]將具有反義Gli的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染淋巴瘤細(xì)胞，從而降低了CyclinD的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平，抑制了癌細(xì)胞的增殖，Kim[14]使用反義寡核苷酸Gli2轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞的方法來(lái)研究細(xì)胞增殖的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)能選擇性抑制腫瘤細(xì)胞增殖，作用機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)C-myc和p27的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此可見，HH信號(hào)通路通過調(diào)控細(xì)胞周期因子和凋亡分子，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。

3.4HH通路與食管癌放療敏感性放射治療是惡性腫瘤治療的主要手段，但放療后不同腫瘤消退及局部控制率明顯不同，主要原因在于不同腫瘤的放射敏感性存在很大個(gè)體化差異，細(xì)胞周期調(diào)控是放射敏感性的重要因素，周期蛋白依賴性蛋白激酶(CDKs)、相關(guān)周期蛋白(Cyclins)及周期蛋白依賴性蛋白激酶抑制因子(CDKIs)調(diào)控細(xì)胞周期的運(yùn)行，作用于G1期的重要細(xì)胞周期蛋白CyclinD，出現(xiàn)異常擴(kuò)增，造成過度表達(dá)可使細(xì)胞失去對(duì)生長(zhǎng)因子的依賴，G1/S調(diào)控點(diǎn)失控，連續(xù)的進(jìn)入細(xì)胞周期而發(fā)生癌變，同時(shí)其表達(dá)水平直接與腫瘤細(xì)胞的放射抗拒呈正相關(guān)[15]。CyclinB促進(jìn)G2/M期轉(zhuǎn)換而加速細(xì)胞周期進(jìn)程。研究乳腺癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)CyclinB表達(dá)上調(diào)導(dǎo)致放射抗拒，CyclinB表達(dá)減少,增加G2/M期阻滯從而放射增敏，而很多參與腫瘤細(xì)胞增殖、擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的效應(yīng)分子(如CyclinB、CyclinD、CyclinE、FoxM1、C-myc)是HH信號(hào)通路的下游因子，HH異常活化時(shí)，可直接上調(diào)CyclinB、CyclinD蛋白表達(dá)量，我們推測(cè)HH通路異?；罨?，有可能通過上調(diào)CyclinB、CyclinD表達(dá)量，從而對(duì)放射治療產(chǎn)生抵抗。

4　HH信號(hào)通路抑制劑在腫瘤治療方面的研究進(jìn)展

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，針對(duì)抑制HH信號(hào)通路產(chǎn)生抗腫瘤作用的研究引起廣泛關(guān)注。環(huán)靶明是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的HH信號(hào)通路的特異性抑制劑，能顯著地抑制依賴HH信號(hào)通路存活的細(xì)胞生長(zhǎng)。作用機(jī)制是環(huán)靶明與Smo的結(jié)合，可以抑制Smo的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，降低了腫瘤基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，從而抑制HH信號(hào)通路。王建軍[16]研究顯示，環(huán)靶明處理后的胰腺癌細(xì)胞中Gli蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)，說明胰腺癌細(xì)胞內(nèi)HH信號(hào)活性明顯受抑制。胡偉國(guó)[17]研究胰腺癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)靶明濃度逐漸升高，GO/G1期和亞二倍體細(xì)胞所占比率增加，但是S期和G2/M期細(xì)胞比率逐漸降低，說明環(huán)靶明可以使胰腺癌細(xì)胞周期阻滯在GO/G1期，通過抑制細(xì)胞增殖，最終抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)。Han M．E[18]進(jìn)行了HH信號(hào)通道在胃癌中的研究，發(fā)現(xiàn)環(huán)靶明可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖，加速胃癌細(xì)胞的凋亡。因此認(rèn)為HH信號(hào)通路抑制劑環(huán)靶明在腫瘤治療中發(fā)揮良好的作用。

HH通路抑制劑環(huán)靶明只對(duì)于由HH信號(hào)通路上游基因異?；罨瘜?dǎo)致的腫瘤有治療作用。但是對(duì)Smo級(jí)聯(lián)反應(yīng)以下的參與HH信號(hào)通路調(diào)控的分子變化，則沒有治療意義。如果存在Smo的突變體，能對(duì)抗環(huán)靶明的抑制，則Smo抑制劑不敏感。因此認(rèn)為針對(duì)Gli靶向治療有更為廣泛的治療價(jià)值，目前采用siRNA技術(shù)干擾Gli蛋白表達(dá)抑制其轉(zhuǎn)錄活性，可以有效控制前列腺癌細(xì)胞增生，進(jìn)而促使癌細(xì)胞凋亡。一種新的Gli1/Gli2轉(zhuǎn)錄因子抑制劑GANT61開始應(yīng)用于臨床，發(fā)現(xiàn)GANT61比環(huán)靶明更能有效地抑制食管癌細(xì)胞，說明HH信號(hào)通路是治療食管癌的潛在藥物靶點(diǎn)[19]。

5　展望

HH信號(hào)通路的研究是腫瘤學(xué)的重大進(jìn)展，抑制劑環(huán)靶明為腫瘤治療開辟了新的研究道路，而且已證實(shí)多種小分子化合物和基因治療藥物均能單獨(dú)或協(xié)同環(huán)靶明及其衍生物發(fā)揮抗腫瘤作用，相信會(huì)成為腫瘤治療的重要方法。但目前在研究中還存在著一些問題，比如由于對(duì)下游靶基因的認(rèn)識(shí)和研究的不足，該通路在腫瘤中的具體作用機(jī)制仍未明了；通路中是否還存在著其他的組成部分也有待證實(shí)；現(xiàn)有的藥物和方法比如環(huán)靶明的應(yīng)用是否對(duì)人體產(chǎn)生其他不良反應(yīng)，是否會(huì)產(chǎn)生耐藥等都有待進(jìn)一步的研究。

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基金項(xiàng)目國(guó)家民委科研項(xiàng)目(10HB07)。

[收稿日期2013-10-08]

【中圖分類號(hào)】R735.1

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1008-8164(2014)03-0070-03