Notch信號通路在膀胱癌中的研究進展

蔣沛吾 蔣康 馬立彬 于志堅 鄧剛*

·綜述·

Notch信號通路在膀胱癌中的研究進展

蔣沛吾 蔣康 馬立彬 于志堅 鄧剛*

1916年Notch基因首次在果蠅體內被發(fā)現，該基因突變可使果蠅翅膀的邊緣產生缺口而得名［1］。在哺乳動物中，Notch信號由4個同源受體（Notch-1～4）﹑5個同源配體（分別 為 DLL-1﹑DLL-3﹑DLL-4﹑Jagged-1和Jagged-2） 及CSL-DNA結合蛋白組成［2］。研究發(fā)現，Notch信號的靶基因Hes/HERP （Hey）包括Hes1﹑2﹑5﹑Hey1﹑Hey2等，Hey分子既能形成同型二聚體，也可與Hes形成異二聚體抑制下游基因表達［3］。本文對Notch信號通路在膀胱癌中的研究進展綜述如下。

1　Notch信號通路結構特點

在構成上，該信號通路分為細胞外區(qū)和細胞內區(qū)2個部分：前者由生長因子樣重復序列構成，其中包含Notch配體的結合位點及調控裝置；后者由N端 RAM 結構域﹑重復結構﹑PEST 結構域等組成，功能上主要涉及轉錄和蛋白質的調控［4，5］。受體配體的結合會引起3次連續(xù)分裂：在S1位點裂解產生ECN和TM兩個亞基。ECN和TM以二硫鍵連接在一起即為Notch受體。在配體結合后，Notch蛋白在S2位點裂解為2個片段，N端裂解產物（ECN）被配體表達細胞吞噬，而C端裂解產物進一步在S3位點被 γ-Secretase蛋白酶作用后釋放出-NICD［6，7］。靶基因的表達情況是Notch信號通路激活的重要標志。有研究表明，致癌事件也并不一定發(fā)生在Notch基因的表達水平，也可發(fā)生在 Notch信號通路的下游，例如c-Myc既是Notch-1的靶基因，也可能同時受到其它信號通路的調控從而致癌［8］。

2　Notch信號通路與膀胱癌

在世界范圍內，膀胱癌發(fā)病率居惡性腫瘤的第11位，在男性排名第七位［9］。膀胱癌包括移行上皮細胞癌﹑鱗狀細胞癌和腺細胞癌，還包括較少見的小細胞癌﹑混合型癌﹑癌肉瘤和轉移癌等［10］。不同膀胱癌的病理類型的特性各不相同，而Notch信號在其中的作用也不盡相同。

2.1Notch-1信號在膀胱癌的作用 Rampias報告［11］，Notch通路組件發(fā)生失活突變的比例占40%。在膀胱癌細胞中，Notch通路激活后直接上調雙重特異性磷酸酶（DUSPs）來抑制腫瘤增殖，從而減少ERK1和ERK2磷酸化（ERK1/2），其認為Notch通路的失活是尿路上皮癌的驅動因素之一。Tao-ping Shi［12］對正常組織和腫瘤組織中的所有5種notch因子（Notch-1～3，Jagged-1 and DLL4）均進行廣泛的染色，但在腫瘤中的表達明顯比正常組織低。有數據表明［13］，典型Notch信號通路在膀胱癌中被抑制，且主要通過下調Notch-1。這可以理解為典型Notch信號通路可促進尿路上皮分化，起著抑癌的作用。Nasser等［14］從移行細胞癌組織樣本的分析顯示Notch-1和Jagged-1高表達的患者生存時間明顯比低表達者短，復發(fā)率也更高。張秀萍等［15］檢測膀胱移行細胞癌組織中Notch-1和Jagged-1蛋白較正常組織高，而隨著病理分級和臨床分期的增高而增高。張超等［16］在膀胱癌細胞株T24過表達miR-34a，T24細胞內源性Notch-1的mRNA水平和蛋白水平均明顯下調，T24細胞生長明顯受抑，凋亡率增加。降低Notch-1的表達，則抑制膀胱腫瘤細胞的增殖。這表明，Notch-1在腫瘤的作用并不是固定的，有時對腫瘤為促進作用，有時卻又表現為抑制作用，在其中起著決定作用的可能是癌細胞的類型。

2.2Notch-1在膀胱癌作用的機制研究 Oct-4是負責自我更新的干細胞的轉錄因子，Notch家族的受體和配體可能在干細胞的分化和調節(jié)中發(fā)揮重要作用。Abdou AG等［17］發(fā)現Notch-1在基質細胞中的表達與腫瘤的淋巴結轉移相關，癌細胞中Notch-1和Oct-4的表達存在反比。而Oct-4的表達率與高等級膀胱癌（G2和G3）的發(fā)生率正相關［18］。

Notch被抑制引起Krüppel樣轉錄因子（KLFs）表達于膀胱癌的發(fā)生和轉移過程［19］。Notch-1基因沉默可導致2種膀胱癌細胞系（T24和BIU87）的生長和增殖均被抑制，表現為凋亡或停留在G0/G1期，只有KLF4的表達明顯提高。而Notch-1沉默的組比Notch-1和KLF4均沉默的組里細胞增殖水平低［20］。總之，Notch-1作為一個原癌基因通過抑制KLF4調節(jié)膀胱癌細胞的增殖與分化［21］。在普通細胞中，抑制Notch信號通路會導致關鍵介質上調和上皮間質轉化（EMT）效應的增強，膀胱癌中轉錄抑制因子HES1的活動降低，卻造成膀胱癌細胞中EMT效應被抑制［22］。Klinakis團隊［23］通過觀察發(fā)現，Notch缺陷引起的膀胱癌表現為高水平的pERK1/2，因此推斷Notch通路通過直接結合激活的Notch受體到其啟動子區(qū)域轉錄激活雙特異性磷酸酶（DUSP）的幾個成員（包括DUSP1）。DUSP可以使pERK1/2去磷酸化，因此當Notch通路不能有效的表達DUSP，則pERK1/2在膀胱癌細胞中表達增加［24］。Notch調控基因通常有NOTCH/ RBPJ（正向）和Notch靶向 HES1 （負向）兩個基因的結合位點，因此，理解關鍵靶基因的表達狀態(tài)可以最終解釋Notch通路在癌癥中的抑制或促進功能［25］。

2.3Notch2促進膀胱癌的生長和轉移 Kilian MG等［26］研究發(fā)現侵襲性較低的上皮細胞系notch-1的表達水平較高，而Notch-2表達的相關性水平較低。高侵襲性的間充質細胞系表現為Notch-2高表達而Notch-1低表達。Notch-2基因的沉默也降低的UC3細胞（膀胱癌細胞系的一種）的遷移。Tetsutaro［27］在活體內將Notch-2去除，抑制異種瘤體的生長和轉移。這表明Notch-2在惡性膀胱癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要的促進作用。

Li W等［28］發(fā)現，在尿路上皮癌細胞和高度浸潤性T24細胞中，Jagged-2的表達比正常膀胱組織和表皮BIU-87細胞中高。Jagged-2表達與組織學分級﹑pT stage﹑復發(fā)和轉移等均呈正相關，隨著GSIXX（Jagged-2的阻斷劑）濃度的增加，不僅在細胞增殖和侵襲活性顯著降低，而且細胞周期阻滯在G2/M期。Jagged-2通過調節(jié)癌細胞的細胞周期，可能促進膀胱癌的入侵和轉移。

2.4Notch與腫瘤血管形成 DLL4是表達在血管發(fā)育和血管形成的內皮細胞特異性配體，在淺表性和浸潤性膀胱癌中DLL4的表達均顯著上調，DLL4的表達和CD34﹑VEGF顯著相關，原位雜交顯示DLL4在膀胱癌血管中高度表達。DLL4可在血管生成期間在BM-細胞衍生的周細胞/平滑肌細胞的形成中發(fā)揮作用［29］。鑒于DLL4的這種作用，其已經被用作抗血管生成劑［30］。

3　小結

膀胱惡性腫瘤細胞中存在 Notch信號通路的失活，膀胱癌的發(fā)生發(fā)展與 Notch 受體表達異常相關。同時，也有研究表明Notch 信號通路的異常表達對腫瘤血管生成產生影響［31］。因此，Notch 信號通路可能是膀胱癌治療的一個新的靶點。膀胱癌有多種病理分型，在分子水平的表現可能有著較大的差異。因此，還應該進一步研究各個分期﹑分級﹑病理類型的膀胱癌Notch信號的表達特點，才能據此進入臨床治療階段。隨著研究的不斷深入，Notch作為一類新的抗腫瘤靶點將具有廣闊的應用前景。

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浙江省科技計劃（2014C37016）；浙江省中醫(yī)藥科技計劃（2016ZB099）

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