間充質(zhì)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化在腫瘤進(jìn)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

摘要:間充質(zhì)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化(MET)在腫瘤進(jìn)展中具有重要意義，MET過程比較復(fù)雜，多種信號通路、轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子、基因、mircoRNA及腫瘤微環(huán)境參與此過程。MET不僅會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的增殖能力、遷移、侵襲性下降，同時(shí)對藥物的敏感性增強(qiáng)。關(guān)于MET在腫瘤進(jìn)展中的作用機(jī)制目前尚未研究徹底，需要進(jìn)一步揭示其發(fā)展機(jī)制，為惡性腫瘤的治療開辟新思路。

doi: 10．3969/j．issn．1002-266X．2015．16．043

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81272562)。

通信作者:王曉芳，E-mail: Xiaofangwang2014@126．com

上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)使得腫瘤上皮細(xì)胞去除已分化表型，并獲得某些間質(zhì)細(xì)胞的表型，使腫瘤細(xì)胞的移動(dòng)、侵襲、抗凋亡能力增強(qiáng)。但是，在腫瘤轉(zhuǎn)移的后期階段，腫瘤細(xì)胞需要進(jìn)行間充質(zhì)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化(MET)獲得上皮細(xì)胞表型，才能形成與原發(fā)病腫瘤相似的轉(zhuǎn)移瘤。臨床研究顯示，出現(xiàn)MET的腫瘤具有明顯遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的特性，且患者預(yù)后不好。細(xì)胞EMT過程牽涉各種信號通路、轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子等，機(jī)制較為復(fù)雜?，F(xiàn)將對MET在腫瘤發(fā)展中的作用機(jī)制作一綜述。

1　MET信號通路

1．1　Wnt/β-catenin信號通路　研究表明，Wnt/βcatenin信號通路異常表達(dá)是多種腫瘤生成的關(guān)鍵因素之一，也與EMT緊密相關(guān)。國內(nèi)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，卷曲相關(guān)蛋白Frzb/sFRP是Wnt信號的負(fù)調(diào)節(jié)因子，其基因位于2q，具有抗腫瘤作用，F(xiàn)rzb/sFRP的作用機(jī)制主要是隔離Wnt信號配體、與Frizzled受體形成非功能性復(fù)合物、阻止β-catenin介導(dǎo)的E-cadherin表達(dá)而影響Wnt信號傳導(dǎo) ［1］。例如在前列腺癌PC-3細(xì)胞中表達(dá)Frzb/sFRP3后，出現(xiàn)癌細(xì)胞間相互作用增強(qiáng)、E-cadherin、keratin-8表達(dá)增加的上皮細(xì)胞特性，減少了間質(zhì)細(xì)胞的特性，同時(shí)細(xì)胞的侵襲、遷移能力下降，即Frzb/sFRP3能逆轉(zhuǎn)Wnt/βcatenin信號導(dǎo)致的EMT，而向MET方向轉(zhuǎn)化 ［1］。可見，抑制Wnt/β-catenin信號通路可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生MET。

1．2　TGF-β信號通路　TGF-β信號通路在MET過程中起關(guān)鍵性作用，外源性或者內(nèi)源性的分子可以通過直接或間接途徑抑制TGF-β信號通路上調(diào)上皮細(xì)胞表型。骨形態(tài)蛋白(BMP)是TGF-β家族保守的分泌信號分子，BMP與受體結(jié)合后能激活Smad1、5、8，并與細(xì)胞核內(nèi)的Smad4結(jié)合，最終影響相應(yīng)基因的表達(dá) ［2］。其亞型BMP7在前列腺癌中可增加E-cadherin/vimentin比例;在乳腺癌細(xì)胞系中，BMP7可抑制Smad依賴的TGF-β 1信號通路，使細(xì)胞中上皮表型E-cadherin表達(dá)上調(diào)，間質(zhì)細(xì)胞表型vimentin表達(dá)下降，且骨轉(zhuǎn)移乳腺癌中BMP7表達(dá)低于無轉(zhuǎn)移乳腺癌腺 ［3］?？梢夿MP7是TGF-β信號的拮抗劑，與腫瘤致瘤能力和侵襲性呈負(fù)相關(guān)，將內(nèi)源或外源性的BMP暴露于瘤細(xì)胞后可使瘤細(xì)胞發(fā)生MET。另外還有Slug、SMA、Twist、Snail信號通路，它們與Wnt/β-catenin及TGF-β通路都存在著聯(lián)系，影響細(xì)胞的MET-EMT發(fā)生 ［4］。

2　MET的調(diào)控機(jī)制

2．1　轉(zhuǎn)錄因子　研究發(fā)現(xiàn)，只有干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc同時(shí)表達(dá)，才能使小鼠多潛能干細(xì)胞完成向成纖維細(xì)胞分化的MET過程，此過程伴隨著TGF-β受體TbR-Ⅱ的減少 ［5］。在腫瘤發(fā)展中，MET的形成與多種轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子Pax有多種亞型，其中Pax2是后腎間質(zhì)細(xì)胞早期MET的主要調(diào)節(jié)因子，在正常機(jī)體內(nèi)，后期形成成熟小管上皮后表達(dá)大幅度下降; Wiggan等 ［6］研究成骨細(xì)胞MET發(fā)現(xiàn)，Pax3主要誘導(dǎo)細(xì)胞聚集，通過非經(jīng)典和平面細(xì)胞極化的Wnt通路激活C-N端激酶/應(yīng)激活化蛋白酶JNK/SAPK，導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、活動(dòng)性、黏附性的改變和細(xì)胞骨架的重排，促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞發(fā)生MET。Paxs在多種腫瘤中表達(dá)增強(qiáng)，在腫瘤發(fā)展中Pax3-FKHR信號通路的異常能促進(jìn)MET的發(fā)生 ［7］。

粒狀頭樣2(GRHL2)是粒狀頭樣(GRHL)家族成員之一，在基底樣乳腺癌中，GRHL2與上皮標(biāo)記分子E-cadherin高度相關(guān)。在正常人乳腺上皮細(xì)胞MCF10A中，干擾GRHL2表達(dá)可以導(dǎo)致E-cadherin的下調(diào)，從而促進(jìn)EMT的發(fā)生;乳腺癌中，過表達(dá)GRHL2可以顯著誘導(dǎo)上皮表型基因的表達(dá) ［8，9］。GRHL2促進(jìn)腫瘤細(xì)胞MET發(fā)生的機(jī)制，一方面歸結(jié)于GRHL2對一系列上皮表型基因的調(diào)控，另一方面可能與其抑制TGF-β誘導(dǎo)的MET有關(guān) ［8］。

Fox轉(zhuǎn)錄因子是螺旋—轉(zhuǎn)角—螺旋DNA結(jié)合蛋白，F(xiàn)oxg1蛋白的異常表達(dá)導(dǎo)致MET發(fā)生異常，進(jìn)而形成腎母細(xì)胞瘤 ［10］。PoxC2表達(dá)升高能促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞基因上調(diào)，與腫瘤細(xì)胞EMT有關(guān)，但并非通過抑制E-cadherin表達(dá)形成EMT。

2．2　細(xì)胞因子　纖維生長因子(FGF)及FGF受體(FGFR)與EMT、MET具有緊密聯(lián)系，其中FGFR2b主要表達(dá)于上皮細(xì)胞，與FGF10、FGF7配體結(jié)合;而FGFR2c主要表達(dá)于間充質(zhì)細(xì)胞，與FGF2結(jié)合。在前列腺癌及膀胱癌進(jìn)展過程中，F(xiàn)GFR2b和FGFR2c之間的轉(zhuǎn)變，往往伴隨著EMT和MET的相互轉(zhuǎn)化 ［11］。在前列腺癌動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GFR2b誘導(dǎo)MET的發(fā)生主要是由Fox2介導(dǎo)的外顯子Ⅲc向外顯子Ⅲb的轉(zhuǎn)化而引起的。

表皮生長因子受體(EGFR)在腫瘤中高表達(dá)，與腫瘤進(jìn)展有關(guān)。Milsom等 ［12］發(fā)現(xiàn)，體外抑制EGFR的分泌能使細(xì)胞表面E-catenin增加，細(xì)胞之間粘連性增強(qiáng);應(yīng)用酪氨酸激酶抑制劑可以抑制腫瘤惡化、轉(zhuǎn)移，逆轉(zhuǎn)MET。在乳腺癌中，Src同源磷酸化酪氨酸磷酸酶2(SHP2)抑制劑能抑制EGFR誘導(dǎo)的Ras-ERK和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K) -Akt信號通路的活化，誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞表達(dá)上皮細(xì)胞表型，反之則表達(dá)fibronectin和vimentin等間充質(zhì)細(xì)胞表型?？梢娪缮嫌蜸HP2作用EGFR，進(jìn)一步誘導(dǎo)Ras-ERK和PI3K，促進(jìn)細(xì)胞EMT和MET之間的相互轉(zhuǎn)化 ［13］。

結(jié)締組織生長因子(CTGF)是一種分泌蛋白，在頭頸癌中，CTGF通過αγβ 3誘導(dǎo)c-Jun表達(dá)，c-Jun直接激活多潛能基因POU5F1、NANOG和SOX2，促進(jìn)癌細(xì)胞MET，多潛能基因和CTGF表達(dá)上調(diào)后腫瘤干細(xì)胞數(shù)量增加，患者預(yù)后差，單獨(dú)CTGF表達(dá)低則抑制EMT，間充質(zhì)細(xì)胞增加，癌細(xì)胞侵襲性增強(qiáng)，預(yù)后也較差 ［14］。

此外，肝細(xì)胞核因子4α(HNF4α)在肝癌轉(zhuǎn)移部位與E-鈣粘素表達(dá)呈正相關(guān)，在原位癌中則表達(dá)下降。巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(MIF)是一種炎性細(xì)胞因子，作用于直腸癌細(xì)胞后可使其發(fā)生慢性炎癥，導(dǎo)致纖維細(xì)胞表型減少，出現(xiàn)上皮細(xì)胞形態(tài)及免疫表型 ［15］。

2．3　micro-RNA micro-RNA在多種腫瘤形成中占有很重要的位置，其中miR-200s對EMT、MET影響比較大，包括miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141及miR-429。ZEB1/ZEB2是E盒結(jié)合鋅指蛋白，被認(rèn)為是在EMT調(diào)節(jié)中很重要的調(diào)節(jié)因子。研究發(fā)現(xiàn)，miR-200s和E-cadherin/low vimentin比值呈正相關(guān)，miR-200s表達(dá)增加后能抑制ZEB1/ZEB2而上調(diào)E-cadherin ［16］。有研究報(bào)道，在間質(zhì)細(xì)胞癌中抑制ZEB1/ZEB2能誘導(dǎo)miR-200s高表達(dá)，兩者之間形成負(fù)反饋 ［17］。miR-200s高表達(dá)后能作用于肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架成分和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，增強(qiáng)上皮細(xì)胞的特征 ［18］，而miR-200c能通過β-catenin抑制β-cat/Wnt信號通路 ［18］。然而在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，miR-200s高表達(dá)可促進(jìn)癌細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和克隆形成，miR-200s不僅影響E-cadherin表達(dá)調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞，還通過直接調(diào)控分泌調(diào)節(jié)因子Sec23a而影響乳腺癌細(xì)胞的生長 ［19］。

2．4　內(nèi)源性酶　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白29 (ERp29)是一種新的網(wǎng)狀纖維蛋白溶酶，其在原發(fā)腫瘤中表達(dá)增高，尤其在生長速度較慢、侵襲性較弱的腫瘤中表達(dá)較高 ［20］。Bambang等 ［21］發(fā)現(xiàn)，上調(diào)ERp29表達(dá)能使癌細(xì)胞具有上皮細(xì)胞的特性及表型，同時(shí)具有間質(zhì)特性表型，且細(xì)胞中Ki-67表達(dá)下降。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，ERp29主要是上調(diào)E-cadherin、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(CDKN2B)、脾酪氨酸激酶(SYK)促腫瘤基因，下調(diào)EGFR和纖溶酶原激活劑受體(uPAR)促癌基因，增強(qiáng)細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)的級聯(lián)反應(yīng)，從而提高p-ERK1/p-ERK2比例。由此可見，ERp29可使腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)為靜止?fàn)顟B(tài)，重排細(xì)胞結(jié)構(gòu)，向侵襲性弱的上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并在MET中維持上皮細(xì)胞的完整性 ［22］。

Rap是微小GTP酶，能被細(xì)胞外多種信號激活。細(xì)胞外信號與細(xì)胞表面受體結(jié)合后形成第二信使如鈣、甘油二酯和cAMP，直接激活Rap交換因子，最終使Rap信號活化。抑制Rap信號可導(dǎo)致上皮細(xì)胞間的黏附作用減弱，轉(zhuǎn)向間質(zhì)細(xì)胞的特性，同時(shí)Rap的激活還能拮抗生長因子受體HGF引起的上皮細(xì)胞表型減弱 ［23］。

2．5　基因　SOX2是干細(xì)胞基因，在結(jié)直腸癌中敲除該基因后，可減弱Wnt和MMP2通路活性，最終癌細(xì)胞表達(dá)上皮細(xì)胞表型 ［24］。在骨肉瘤中，基因的胞嘧啶去甲基化可使得具有間質(zhì)細(xì)胞特性的軟骨細(xì)胞表現(xiàn)E-cadherin、desmocollin 3和maspin的上皮細(xì)胞特性 ［25］。

2．6　腫瘤微環(huán)境　將轉(zhuǎn)移的前列腺癌細(xì)胞系PC3放置于含有細(xì)胞因子的3D基質(zhì)膠中，可檢測到癌細(xì)胞進(jìn)行了MET轉(zhuǎn)變，可能是腺泡微球體微環(huán)境影響導(dǎo)致了MET的發(fā)生 ［26～28］。腫瘤微環(huán)境中間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)是多種細(xì)胞因子及趨化因子的來源，MSC分泌的細(xì)胞因子可通過旁分泌途徑影響瘤細(xì)胞的生長。在肺癌中的研究發(fā)現(xiàn)，MSC分泌的制瘤素(OSM)能作用于癌細(xì)胞的JAK3/STAT1通路，使癌細(xì)胞表面E-cadherin表達(dá)升高，Snail、Slug表達(dá)下降 ［29］。在繼發(fā)腫瘤微環(huán)境中消除啟動(dòng)子的甲基化也能促進(jìn)E-cadherin表達(dá)，同時(shí)一些微生物的感染也能改變腫瘤微環(huán)境，影響EMT、MET改變。由此推測，轉(zhuǎn)移部位腫瘤微環(huán)境的變化，也是促進(jìn)瘤細(xì)胞進(jìn)行EMT、MET的關(guān)鍵因素。

綜上所述，在腫瘤早期階段，瘤細(xì)胞可發(fā)生EMT，轉(zhuǎn)化為具有干細(xì)胞的特性，逃離機(jī)體免疫監(jiān)視，導(dǎo)致機(jī)體對放化療敏感性下降，抵達(dá)轉(zhuǎn)移部位后經(jīng)過MET轉(zhuǎn)化為與原發(fā)腫瘤相近的表型。理論上推測，阻斷EMT過程就可除去瘤細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的初始因素，控制疾病復(fù)發(fā)。但是控制疾病不僅僅要著手于EMT，也要考慮發(fā)生MET的瘤細(xì)胞改變，故關(guān)于腫瘤細(xì)胞MET的具體機(jī)制還需要更深入的研究。