Notch信號通路介導卵巢生理病理的作用

蒲凱瑞，肖 萍，李 佳，鄭月慧，鄭莉萍，黃 健*

（南昌大學1.第二臨床醫(yī)學院2012級;2.醫(yī)學部醫(yī)學實驗教學中心，江西南昌 310006）

Notch信號通路介導卵巢生理病理的作用

蒲凱瑞1，肖 萍1，李 佳2，鄭月慧2，鄭莉萍2，黃 健2*

（南昌大學1.第二臨床醫(yī)學院2012級;2.醫(yī)學部醫(yī)學實驗教學中心，江西南昌 310006）

Notch信號通路參與卵子發(fā)生、卵巢激素分泌，調(diào)控卵巢生殖干細胞的增殖分化，此外它還參與卵巢癌的發(fā)生發(fā)展等病理過程。

Notch信號通路;卵巢

*通信作者（corresponding author）:jian2004fei@126.com

Notch一詞最早來源于果蠅，研究者發(fā)現(xiàn)一種基因的突變可造成果蠅殘翅，因此把該基因定義為Notch基因［1］。Notch信號通路是一條進化上十分保守的信號傳導系統(tǒng)，在各種無脊椎和脊椎動物的細胞發(fā)育及干細胞增殖、分化和凋亡過程中起著關(guān)鍵性的作用。

該通路由Notch受體、配體和細胞內(nèi)效應器3部分組成［2］。果蠅有1種 Notch受體和2種配體（Delta和 Serrate）。哺乳動物有 4種同源受體（Notch 1－4）和5種配體（與Delta同源的Delta-1、Delta-3及Delta-4，與Serrate同源的Jagged1和Jagged2）。Notch受體是單跨膜蛋白，分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)。胞外區(qū)由29～36個生長因子樣重復序列（epidemal growth factor-like repeats，EGF-R）和3個富含半胱氨酸的LNR（lin/Notch repeats）組成。跨膜區(qū)含有1個S3裂解位點，經(jīng)水解作用，生成胞內(nèi)段NICN/ICN（Notch intracellular domain）和1個短跨膜片段。胞內(nèi)段由N端到C端依次由RAM區(qū)（RBP2J kappa associated molecular）、核定位信號（nuclear localization signal，NLS）、6 個錨蛋白樣重復序列 （ankyrin repeats，ANK）、NLS、轉(zhuǎn)錄激活區(qū)（translational active domain，TAD）和 PEST 區(qū)（Proline Glutamate Serine Threonine）組成，其功能是將Notch信號傳遞到細胞內(nèi)。

Notch配體也屬于單跨膜蛋白，它由氨基端的DSL區(qū)（Delta/Serrate/Lag-2）、DOS區(qū)（Delta andOSM-11-like proteins）以及EGF-R組成，其中DSL、DOS參與受體的結(jié)合（圖1）。細胞內(nèi)的效應器分子是DNA結(jié)合蛋白［CBF-1或 RBP-JK/Su（H）/Lag，CSL］。CSL是轉(zhuǎn)錄因子，結(jié)合于靶基因啟動子區(qū)。當Notch信號被激活時，配體釋放，與鄰近細胞上的受體結(jié)合，在S3位點于γ-分泌酶的催化下釋放出胞內(nèi)段NICN，NICN進入細胞核與CSL結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄激活物，上調(diào)CUT、HES、HEY和HNT等靶基因的表達（圖2）。

1 Notch信號通路與卵巢生理

卵巢的主要生理功能包括卵子發(fā)生和內(nèi)分泌功能。

1.1 Notch信號通路與卵子發(fā)生

1.1.1 Notch信號通路與果蠅卵子發(fā)生:Notch信號通路參與果蠅卵子發(fā)生的多個過程［3］:1）濾泡上皮細胞的M/E轉(zhuǎn)換（mitotic cycle to endocycle switch，M/E switch）:在該過程中生殖細胞表達釋放

Notch配體Delta，與鄰近濾泡上皮細胞表面受體結(jié)合，激活Notch信號，促進靶基因CUT的表達，調(diào)控細胞進入M/E轉(zhuǎn)換。2）生殖干細胞（germline stem cells，GSCs）自我維持和更新:在果蠅卵巢中，生殖干細胞通過鈣黏蛋白與帽細胞（cap cell）直接相連，帽細胞與周圍的末端纖維細胞（terminal filament cells）、護衛(wèi)細胞（escort cells）共同構(gòu)成生殖干細胞生存的微環(huán)境（niche）。帽細胞的數(shù)目受Notch信號的調(diào)控，而GSCs的數(shù)目又受帽細胞數(shù)量的影響，當Notch信號受抑制時，帽細胞數(shù)量減少，GSCs的數(shù)量也隨之減少。3）Notch通路還參與果蠅卵子發(fā)生中的柄細胞（stalk cell）和極細胞的分化、卵室前后軸的確立以及一些體細胞的遷移。另外Hippo通路也可通過Notch信號通路，間接調(diào)控極細胞的分化［4］?？梢园l(fā)現(xiàn)，Notch信號的調(diào)控與其他信號通路存在交流，但它們在整體調(diào)控網(wǎng)絡如何進行協(xié)調(diào)還有待探索。

圖1 Notch配體（A）和受體（B）結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1 The structure of Notch ligand（A）and its receptor（B）

圖2 Notch信號通路激活途徑Fig 2 The Notch signal transduction pathway

1.1.2 Notch信號通路與哺乳動物卵子發(fā)生:在原始卵泡形成時和形成后，新生小鼠卵巢中無論是卵母細胞還是前顆粒細胞均有Notch家族基因及蛋白的表達。應用Notch通路抑制劑DAPT或L-685，458對其處理，相應蛋白和基因轉(zhuǎn)錄均下調(diào)［5］。使用泛Notch抑制劑（pan-Notch inhibitor）將此通路完全阻滯，還可觀察到卵泡發(fā)育和血管生成受阻［6］。這些均提示Notch通路參與哺乳動物卵子發(fā)生。Notch2基因敲除后出現(xiàn)含多個卵母細胞的卵泡，且有雌性小鼠生育力下降并伴出血。還在Notch2突變的小鼠卵巢中發(fā)現(xiàn)卵母細胞數(shù)量增多，原始卵泡數(shù)量減少的現(xiàn)象［7］。Notch通路的靶基因HES1是卵母細胞存活和發(fā)育成熟所必需的［8］。目前研究發(fā)現(xiàn)Notch信號通路可能在卵巢生殖干細胞及生殖干細胞微環(huán)境系統(tǒng)中有重要的調(diào)控作用［9］，近期的實驗結(jié)果提示，Notch信號通路活性在小鼠卵巢組織及卵巢上皮組織中的表達隨著年齡的增長而逐漸減弱，對應的生殖干細胞標志基因的表達水平呈現(xiàn)一致性，Notch信號通路參與卵巢生殖干細胞增殖的調(diào)控［10］。

1.2 Notch信號通路與卵巢的內(nèi)分泌功能

卵巢有分泌雌激素、孕激素和雄激素等功能。在卵巢切除小鼠的乳腺中，Notch受體和配體的mRNA水平改變與卵巢激素的缺失有關(guān)［11］。此外，在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，雌激素通過Notch信號和EGFR信號可增強雌激素受體為陰性（ER－）的乳腺癌干細胞活性［12］。ER－PR－CK5+的 luminobasal細胞在雌激素刺激下的癌細胞擴散由Notch1信號介導，并可被γ-分泌酶抑制劑所阻斷［13］。可見Notch信號通路是卵巢激素調(diào)控活動的介導者。此外，雌激素是正常骨髓造血所必須的，核因子E2-相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，NRF2）可介導Notch信號通路，以增強造血祖干細胞（hematopoietic stem progenitor cell，HSPC）的功能［14］。連接黏附分子（junctional adhesion molecules，JAMs）JAM1a和JAM2a之間的相互作用也可以促進Notch信號傳導，進而實現(xiàn)對造血干細胞命運的調(diào)控［15］。提示Notch通路可能參與雌激素對骨髓造血的調(diào)控。目前，有關(guān)Notch信號通路與卵巢內(nèi)分泌功能的報道很少，對于該通路是如何參與卵巢分泌激素的過程以及其介導的病理生理活動還待進一步研究。

2 Notch信號通路與卵巢癌

2.1 Notch1與卵巢癌

Notch1及下游HES1基因在卵巢癌組織中均有表達，Jagged1及Notch1在上皮性卵巢癌（epithelial ovarian cancer，EOC）中表達升高［16］。還有，microRNA-199b-5p基因啟動子區(qū)的去乙?；揎椏杉せ頙agged1-Notch1 通路，誘導卵巢癌產(chǎn)生耐藥［17］。Notch1信號通路可能介導卵泡刺激素（FSH）促進的卵巢癌的侵襲與轉(zhuǎn)移。用FSH處理卵巢癌HEY細胞系后，N1CD、CSL、Snai蛋白及靶基因HEYmRNA表達升高，細胞侵襲力增強［18］，其中的Snai作為上皮-間 質(zhì) 轉(zhuǎn) 化 （epithelial-mesenchymaltransition，EMT）的轉(zhuǎn)錄因子，可誘導參與多種腫瘤包括卵巢癌的化療耐藥、侵襲和轉(zhuǎn)移的EMT的發(fā)生［19］。

2.2 Notch3與卵巢癌

Chen等用ChIP-chip技術(shù)發(fā)現(xiàn)一個CSL結(jié)合序列，確認了一系列Notch3通路的下游基因，其中有絲分裂組織蛋白DLGAP5（HURP/DLG7）基因是一個重要致瘤靶基因［20］。在卵巢癌細胞中，Notch3可作為NO/sGC信號通路的正性調(diào)控者。上調(diào)或下調(diào)Notch3信號通路均可上下調(diào)NO/sGC信號通路相應元件。而NO/sGC信號通路已被證實可促進卵巢癌細胞的增殖和存活。使用sGC的抑制劑ODQ可抑制卵巢癌細胞的生長［21］，首次提供了Notch和NO兩個信號通路在卵巢癌發(fā)展進程中相互作用的證據(jù)。Notch3還促進卵巢癌的化療耐藥進程。在卵巢癌細胞系OVCA429中，Notch3通路一方面誘導OVCA429發(fā)生EMT;另一方面削減鉑類藥物化療誘導的細胞凋亡［22］。并且發(fā)現(xiàn)，細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）的磷酸化對鉑類化療藥物誘導的癌細胞凋亡起正調(diào)控作用，Notch3通路通過抑制ERK的磷酸化間接誘導卵巢癌的耐藥［22］。另外，在卵巢癌中，Notch3與配體Jagged1之間存在正反饋關(guān)系，Jagged1的表達受Notch3的調(diào)控，過表達或沉默Notch3均可使Jagged1相應的上下調(diào)，同時Jagged1也可被WNT/βcatenin途徑調(diào)控。這兩條配體調(diào)控途徑獨立存在，互相協(xié)同影響Notch3信號通路，促進卵巢癌的發(fā)生［23］。Notch3通路在調(diào)控卵巢癌干細胞（cancer stem cells，CSCs）和耐藥性方面起重要作用。用γ-分泌酶抑制劑（GSI）靶向作用于Notch通路能有效殺傷對鉑化療不敏感的CSCs，使腫瘤對鉑化療的敏感性增加。但此效應僅對表達Notch3的卵巢癌細胞有效，對不表達Notch3的癌細胞如SKOV3無明顯療效［24］。

2.3 Notch2與卵巢癌

在正常輸卵管上皮和卵巢上皮表達的Notch2在大部分低分化上皮性卵巢癌中表達缺失，其表達模式與腫瘤病理組織分型有關(guān)，由此提示Notch2可能對卵巢癌起抑制作用［25］，但該實驗結(jié)果以及它在卵巢癌中的功能還有待驗證。

2.4 Dll4/Notch通路與卵巢癌血管生成

促進腫瘤血管生成的Dll4/Notch和VEGF通路的相關(guān)元件也在卵巢癌中表達，且Dll4和VEGFR1表達正相關(guān)，Notch1和 VEGFR2、微血管密度（MVD）正相關(guān)，VEGFR2與腹水和遠處轉(zhuǎn)移正相關(guān)［26］。

Notch信號通路在卵巢癌的發(fā)展過程中的作用是復雜的。它可誘導卵巢癌發(fā)生EMT，也可參與腫瘤血管的生成，還可調(diào)控卵巢癌干細胞的增殖分化，更能增加癌細胞耐藥性。

3 結(jié)語與展望

本文重點闡述了Notch信號通路在卵巢生理病理中的作用機制，這與Notch信號通路的本質(zhì)功能即參與細胞增殖分化密切相關(guān)。此外，該通路作為一種局部信號，與其他信號通路之間都存在著交流。因此，Notch信號通路的相關(guān)元件可作為卵巢疾病的生物學標志和治療的靶點，為卵巢相關(guān)疾病有效防治提供依據(jù)。

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The role of Notch signaling pathway in ovarian physiology and pathology

PU Kai-rui1，XIAO Ping1，LI Jia2，ZHENG Yue-hui2，ZHENG Li-ping2，HUANG Jian2*

（1.2012 Grade of the Second Clinical Medical College;2.Dept.of Experimental Teaching of Medical College，Nanchang University，Nanchang 310006，China）

Notch signaling pathway is involved in oogenesis and the secretion of ovarian hormones.It controls proliferation and differentiation of ovarian stem cells.In addition，the Notch pathway is also involved in ovarian carcinogenesis.

Notch signaling pathway;ovary

R335.5

A

10.16352/j.issn.1001-6325.2015.09.030

1001-6325（2015）09-1276-05

2015-01-04

2015-04-24

國家自然科學基金（81160081，81360100）;江西省自然科學基金（20142BAB205002）