Hippo信號通路在結直腸黏膜癌變過程中的作用

吳桐，張翠萍，梁坤，趙坤，張琪，田字彬

(青島大學附屬醫(yī)院，山東 青島 266003 1 消化內(nèi)科； 2 感染科)

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Hippo信號通路在結直腸黏膜癌變過程中的作用

吳桐1，張翠萍1，梁坤2，趙坤1，張琪1，田字彬1

(青島大學附屬醫(yī)院，山東 青島 266003 1 消化內(nèi)科； 2 感染科)

目的 探討Hippo信號通路的核心組件哺乳動物絕育20樣激酶1(MST1)和Yes相關蛋白(YAP)在結直腸黏膜癌變過程中的作用。方法 應用實時熒光定量PCR法，檢測癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中MST1和YAP mRNA的表達水平；應用免疫印跡法，檢測3種組織中MST1和YAP蛋白表達水平。結果MST1在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈下降趨勢，各組間差異有統(tǒng)計學意義(F=13.425、125.092，P<0.05)。YAP在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈上升趨勢，各組間差異有顯著意義(F=40.775、181.187，P<0.05)。MST1與YAP1在所有組織中的表達呈負相關(r=-0.399、-0.644，P<0.01)。結論 Hippo信號通路可能在結直腸黏膜癌變過程中起關鍵作用，該通路可為結直腸癌的預防、治療和預后判斷提供新的靶向指導。

結直腸腫瘤；哺乳動物絕育20樣激酶1；原癌基因蛋白質(zhì)c-yes

多年來，世界上多數(shù)國家結直腸癌發(fā)病率呈上升趨勢[1]，我國新發(fā)病例每年以4%的比例增加，目前結直腸癌占所有惡性腫瘤的第3～5位[2]，上海市2008年更是升至第2位。近年來，結腸鏡的廣泛應用使得早期結直腸癌的發(fā)現(xiàn)逐漸增加，結直腸癌病人生存率逐年提高。大約85%的結直腸癌源于腺瘤性息肉，故腺瘤性息肉被認為是癌前疾病。目前被大多數(shù)學者認可的演變過程為正常腸上皮→過度增生上皮→結直腸腺瘤→結直腸癌，此發(fā)展過程大約需要10年。結直腸惡性腫瘤的發(fā)生與結直腸細胞過度增殖、分化異常及細胞凋亡等多種因素密切相關，是一個多因素、多階段、多基因變異積累以及相互作用的復雜過程，與體內(nèi)多種信號通路表達異常相關。Hippo信號通路是近年來新發(fā)現(xiàn)的抑癌通路，它在細胞生長、凋亡過程中起著極其重要的調(diào)控作用[3]。Hippo信號通路有多種重要調(diào)控因子，其中哺乳動物絕育20樣激酶1(MST1)和Yes相關蛋白(YAP)在正常組織細胞向癌細胞發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用。已有研究證實，MST1的表達直接決定了YAP的定植，從而決定正常細胞是否向惡性腫瘤方向發(fā)展[4]。本研究旨在探討Hippo信號通路的核心組件MST1和YAP在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達及臨床意義。

1 材料與方法

1.1 材料來源

經(jīng)我院倫理委員會批準及病人同意，選取30例結直腸癌組織及其癌旁正常組織，均取自2013年于我院行手術治療的結直腸癌病人；選取30例結直腸

腺瘤組織，均取自我院行電子結腸鏡檢查并行鏡下息肉切除術的病人。結直腸癌和結直腸腺瘤均經(jīng)病理檢查證實。結直腸癌病人手術前均未接受放化療，癌旁正常組織為距離癌組織邊緣>5 cm的結直腸黏膜組織。組織離體后立即置液氮中暫存，隨后將組織置于-80 ℃冰箱保存。

1.2 實驗方法

1.2.1 實時熒光定量PCR方法檢測MST1和YAP mRNA表達 使用Trizol試劑盒提取組織總RNA，并進行濃度和純度檢測。選用磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)作為內(nèi)參。PCR引物由上海生工生物工程有限公司設計，序列見表1。應用逆轉錄試劑盒合成cDNA后，按照試劑盒說明書應用SYBR法進行實時熒光定量PCR。反應體系為20.0 μL：SYBR Premix 10.0 μL，上游引物1.6 μL，下游引物1.6 μL，cDNA 2.0 μL，ddH2O 4.8 μL。反應條件：95 ℃預變性30 s；95 ℃變性5 s，60 ℃退火30 s，共40個循環(huán)。反應結束后根據(jù)擴增曲線得到CT值，結果以2-△△CT表示。Trizol試劑盒、TaKaRa Pri-merScriptTMRT、核酸分子質(zhì)量標準以及SYBR?Premix Ex TaqTMⅡ均購自大連寶生物公司，氯仿、異丙醇購自南京化學試劑有限公司。

表1 實時熒光定量PCR所用引物序列

1.2.2 免疫印跡法檢測MST1和YAP蛋白的表達在低溫條件下應用BCA試劑盒提取組織總蛋白，用酶標儀測定波長562 nm處吸光度值，根據(jù)標準曲線計算蛋白濃度。具體操作步驟參照試劑盒說明書進行。BCA試劑盒購自美國Pierce公司，β-actin兔抗人一抗、MST1兔抗人一抗、YAP兔抗人一抗、辣根過氧化物酶標記羊抗兔二抗購自Abcam公司，ECL化學發(fā)光顯色試劑盒購自BIO-RAD公司。

1.3 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計學處理。計量數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義；采用Pearson相關性檢驗進行相關性分析，P<0.01為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 MST1、YAP mRNA在各組織中的表達

MST1 mRNA在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈下降趨勢，各組間差異有顯著性(F=13.425，P<0.05)；YAP mRNA在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈上升趨勢，各組間差異有顯著性(F=40.775，P<0.05)。見表2。

2.2 MST1、YAP蛋白在各組織中的表達

MST1蛋白在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈下降趨勢，各組間差異有顯著性(F=125.092，P<0.05)；YAP蛋白在癌旁正常組織、結直腸腺瘤及結直腸癌組織中的表達呈上升趨勢，各組間差異有顯著意義(F=181.187，P<0.05)。與結直腸癌組織相比，結直腸腺瘤和癌旁正常組織中MST1蛋白的表達分別上升了37.3%和71.2%，YAP的表達分別下降了29.5%和51.3%。見表2、圖1。

2.3 所有組織中MST1與YAP1表達的相關性

所有組織中MST1與YAP1 mRNA和蛋白的表達均呈負相關(r=-0.399、-0.644，P<0.01)。

表2 MST1和YAP在各組織中的表達

A：癌旁正常組織，B：結直腸腺瘤組織，C：結直腸癌組織。

3 討 論

內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定對于機體的生長發(fā)育十分重要。哺乳動物體內(nèi)存在著多種細胞信號通路，其在維持細胞正常的生長、發(fā)育、凋亡方面扮演著極其重

要的角色。各通路一旦失活，就會促進細胞增殖和(或)抑制細胞凋亡，最終引起細胞發(fā)生惡變，導致腫瘤的發(fā)生[5]。

Hippo信號通路是近年來發(fā)現(xiàn)的一種細胞內(nèi)部信號通路。作為一種抑癌通路，該通路主要在抑制細胞生長、誘導細胞凋亡和調(diào)控器官大小方面發(fā)揮作用[6]。Hippo信號通路首先在黑腹果蠅體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，研究者對該通路施予外在干預后，觀察到果蠅的眼睛和翅膀大小發(fā)生變化，證實Hippo通路的作用之一是影響細胞增殖過程[7]。Hippo信號通路是高度保守的生長控制通路，其在哺乳動物中主要由MST、Lats、YAP等因子構成[8]。研究證實，MST直接對YAP起調(diào)控作用：MST基因失活后，該通路下游靶基因YAP即被激活，激活后的YAP促進通路中下游因子轉錄與表達，最終促進細胞增殖、抑制細胞凋亡、解除接觸抑制和促進腫瘤發(fā)生[9]。

MST1是Hippo信號通路中上游信號分子之一，與果蠅體內(nèi)hpo蛋白激酶都屬于STE蛋白激酶家族成員[10]。MST1分子結構中，N末端含有絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶結構域，C末端包含卷曲螺旋結構域，這一結構域即為SARAH結構域。正常機體的細胞增殖過度時，MST基因激活，編碼的MST蛋白會促進細胞凋亡過程，維持機體細胞數(shù)目的穩(wěn)定。相關研究證實，MST通過MST1(Thr183)/2(Thr180)位點發(fā)生自身磷酸化，然后進一步地活化Lat1/2，Lat1/2磷酸化后使YAP失活，失活后的YAP被留置于細胞質(zhì)內(nèi)并與14-3-3蛋白結合，最終被降解，從而誘導細胞的凋亡，阻止細胞過度增殖[11]。磷酸化的Lat1/2同時也會激活SAPK、Jnk及P53等信號通路，最終結果都是誘導細胞凋亡[12]。CINAR等[13]的研究顯示，MST基因缺失后，前列腺細胞會向惡性細胞發(fā)展。本研究結果表明，不論是在mRNA還是在蛋白表達水平上，結直腸癌組織MST1的表達量均明顯低于結直腸腺瘤與癌旁正常組織，結直腸腺瘤組織MST1的表達水平介于癌旁正常組織和結直腸癌組織之間，表明腸黏膜細胞在惡變過程中Hippo信號通路中的MST基因是受到抑制的，并且結直腸腺瘤中MST基因在一定程度上也處于抑制狀態(tài)。

YAP是Hippo信號通路下游的轉錄共激活因子，與果蠅體內(nèi)Yki蛋白同源，有相似的生物學活性。YAP具有致癌活性，其通過促進細胞增殖與抑制細胞凋亡導致惡性腫瘤的發(fā)生。正常情況下，YAP受通路上游因子的影響發(fā)生磷酸化，磷酸化后的YAP積聚于細胞漿內(nèi)，通過磷酸化的ser127與14-3-3蛋白結合，無法進入細胞核內(nèi)，從而抑制細胞增殖。而在腫瘤發(fā)展過程中，YAP失去上游因子的控制，無法磷酸化，非磷酸化的YAP進入到細胞核內(nèi)，與核內(nèi)轉錄增強因子TAZ形成YAP-TAZ復合體，進而與TEA功能域轉錄因子TEAD結合，促進細胞周期蛋白Cycling E表達，從而促進細胞增殖。并且，非磷酸化的YAP還可以誘導凋亡調(diào)控因子cIAPI表達增加，抑制細胞增殖[14]。已證實YAP蛋白過度表達和(或)在細胞核內(nèi)過度蓄積在多種惡性腫瘤中存在，如肝癌、胃癌、乳癌、肺癌及前列腺癌等[15]。本研究結果顯示，結直腸癌組織YAP的表達水平較正常腸黏膜與結直腸腺瘤組織顯著升高，表明腸黏膜細胞在從結直腸腺瘤向結直腸癌進展過程中，Hippo信號通路中的YAP蛋白磷酸化受到了抑制，非磷酸化的YAP蛋白相對增多，后者無法被留置于細胞漿內(nèi)，而是進入細胞核，通過一系列級聯(lián)反應，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡，最終引起惡性腫瘤發(fā)生。

另外，本研究結果顯示，同一標本中，不論是癌旁正常組織、結直腸腺瘤組織，還是結直腸癌組織，MST1與YAP的表達呈負相關，這與之前有關研究的結果一致[16]。并且本研究結果呈現(xiàn)出隨著疾病嚴重程度進展，這種負相關程度減弱的趨勢，表明在結腸黏膜細胞惡變過程中，MST對YAP的負向調(diào)控作用逐漸減弱。

總之，在結直腸黏膜癌變過程中，Hippo信號通路發(fā)揮著非常重要的調(diào)節(jié)作用。而檢測MST1和YAP，為闡明結直腸黏膜發(fā)生惡性轉化提供了新的分子機制，也為未來結直腸癌的早期預防及基因治療提供了新的靶向治療措施。

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(本文編輯 馬偉平)

EFFECT OF HIPPO PATHWAY ON THE PROCESS OF COLORECTAL MUCOSA CARCINOGENESIS

WUTong,ZHANGCuiping,LIANGKun,ZHAOKun,ZHANGQi,TIANZibin

(Department of Gastroenterology, The Affiliated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266003, China)

ObjectiveTo investigate the effect of Hippo pathway components-mammalian sterile 20-like kinase 1 (MST1) and Yes associated protein (YAP)-on the process of mucosa carcinogenesis in colon and rectum.MethodsEmploying real-time polymerase chain reaction (RT-PCR), the expressions of mRNA of MST1 and YAP in paraneoplastic normal intestinal tissue, colorectal adenoma, and colorectal cancer were detected, and using Western blot method, the expressions of MST1 protein and YAP protein in three kinds of the tissues were measured.ResultsThe MST1 mRNA expression presented a decreasing tendency in normal paraneoplastic tissue, colorectal adenoma and colorectal cancer, the difference between each group was significant (F=13.425,125.092;P<0.05). And the YAP mRNA expression in the above three kinds of the tissues showed an increasing tendency, the difference between each group was significant (F=40.775,181.187;P<0.05). The expression of MST1 in all the tissues was negatively correlated with YAP expression (r=-0.399,-0.644;P<0.01).ConclusionHippo signal pathway may play a key role in the development from colorectal adenoma to colorectal cancer, which provides a new target guidance for prevention, therapy and prediction of prognosis of this malignancy.

colorectal neoplasms; mammalian sterile 20-like kinase 1; proto-oncogene proteins c-yes

2015-01-15;

2015-05-28

吳桐(1989-)，女，碩士研究生。

張翠萍(1962-)，女，主任醫(yī)師，碩士生導師。

R735.3

A

1008-0341(2015)04-0459-04