結(jié)腸癌中TLRs、Wnt/β-catenin的表達(dá)與腫瘤的相關(guān)性研究

馮進(jìn)武，吳發(fā)明，劉朝奇

(1.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443002；(2.三峽大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院葛洲壩中心醫(yī)院，湖北宜昌443002；(3.腫瘤微環(huán)境及免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌443002)

結(jié)腸癌中TLRs、Wnt/β-catenin的表達(dá)與腫瘤的相關(guān)性研究

馮進(jìn)武1，吳發(fā)明2，劉朝奇3

(1.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443002；(2.三峽大學(xué)第三臨床醫(yī)學(xué)院葛洲壩中心醫(yī)院，湖北宜昌443002；(3.腫瘤微環(huán)境及免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌443002)

結(jié)腸癌是一種嚴(yán)重危害人類健康的惡性腫瘤，在我國青年人的發(fā)病率呈現(xiàn)日益增長的趨勢。TOLL樣受體(TLRs)與Wnt/β-catenin(β-連環(huán)蛋白)蛋白在結(jié)腸癌患者中會高表達(dá)，具有促進(jìn)結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展的作用。本文就TLRs與Wnt/β-catenin兩者信號通路在結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展中的相互調(diào)節(jié)關(guān)系這一新的認(rèn)識進(jìn)行闡述。

結(jié)腸癌；TOLL樣受體(TLRs)；Wnt/β-catenin

結(jié)腸癌(CRC)是全世界癌癥相關(guān)性發(fā)病率和死亡率的一個主要原因，并且是最常見的惡性腫瘤，而且這種疾病的發(fā)病率正在增加[1]。TOLL樣受體(TLRs)是參與炎癥反應(yīng)驅(qū)動癌變的關(guān)鍵分子[2]，近年來很多報(bào)告集中表明結(jié)腸細(xì)胞表面表達(dá)的TOLL樣受體(TLRs)及其下游的靶基因可以應(yīng)用于臨床作為結(jié)腸癌的標(biāo)志物，TLRs在未受影響的結(jié)腸組織和整個CRC發(fā)展的所有階段都發(fā)揮著重要作用。由于基因突變導(dǎo)致的異常經(jīng)典Wnt/β-catenin(β-連環(huán)蛋白)信號途徑會促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)展，因此，TLRs和Wnt/β-catenin正為大腸癌的診斷和治療提供新的靶點(diǎn)。本文就TLRs與Wnt/β-catenin在結(jié)腸癌中的表達(dá)以及兩者信號通路在結(jié)腸癌中的相互調(diào)節(jié)關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 TLRs與結(jié)腸癌的關(guān)系

1.1 TLRs生物學(xué)特性和信號傳導(dǎo)途徑TLRs是表達(dá)在固有和獲得性免疫系統(tǒng)的免疫細(xì)胞上的跨膜糖蛋白識別受體[3]。迄今為止，人們關(guān)注較多的是TLR1～TLR10。TLRs刺激先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，以阻擋病原體相關(guān)分子模式(PAMP)以及危險(xiǎn)相關(guān)破壞分子模式(DAMPs)造成的上皮細(xì)胞損害[4]。TLRs信號激活途徑有兩種：一種是依賴髓樣分化因子88 (MyD88)，另外一種是非依賴MyD88傳導(dǎo)途徑。除TLR3外，其他的TLRs通常使用MyD88作為下游銜接蛋白。TLRs信號通路經(jīng)過一系列的活化，導(dǎo)致核因子(NF-κB)和干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF3)、(IRF7)等促炎和抗病毒的信號通路激活，然后活化的轉(zhuǎn)錄因子和炎性細(xì)胞因子會導(dǎo)致炎癥、免疫調(diào)節(jié)、存活、增殖和腫瘤發(fā)生[5]。

1.2 TLRs在結(jié)腸癌細(xì)胞的表達(dá)和功能目前人們認(rèn)為結(jié)腸上皮細(xì)胞中某些高表達(dá)TLRs的激活可能會誘發(fā)炎癥，促進(jìn)結(jié)腸腫瘤細(xì)胞增殖、免疫逃逸、局部浸潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[6]。

1.2.1 TLR2和TLR4在結(jié)腸癌組織中的高表達(dá)有研究表明TLR2在結(jié)腸癌和腺瘤的表達(dá)水平比腫瘤鄰近正常黏膜組織高[7]。Li等[8]采用Meta分析研究發(fā)現(xiàn)TLR4的399C＞T多態(tài)性顯著與結(jié)腸癌(CRC)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，說明TLR4基因多態(tài)性可能與亞洲人結(jié)腸癌的發(fā)展有關(guān)，同時分析也揭示TLR4的mRNA和蛋白質(zhì)參與了結(jié)腸癌的產(chǎn)生和進(jìn)展，他們認(rèn)為TLR4可能是早期診斷結(jié)腸癌的有前景的潛在標(biāo)志。

1.2.2 TLR3和TLR5在結(jié)腸癌組織的高表達(dá)有人研究TLR3在結(jié)腸癌細(xì)胞系、人類正常結(jié)腸組織和結(jié)腸癌組織中的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TLR3在結(jié)腸癌中呈現(xiàn)高表達(dá)水平，TLR3可能與細(xì)胞凋亡信號相關(guān)聯(lián)[9]。盡管人們很少知道TLRs與惡性腫瘤靶點(diǎn)的功能相關(guān)性，但還是有人對TLR5和TLR3的單核苷酸多態(tài)性(SNP)與結(jié)腸癌的關(guān)系進(jìn)行了研究。通過對TLR5的SNP與白種人結(jié)直腸癌患者的不同生存率的相關(guān)性進(jìn)行研究，人們發(fā)現(xiàn)TLR5基因中rs5744174/ F616L可能與增加結(jié)腸癌患者生存有關(guān)，而rs2072493/ N592S可能與降低結(jié)腸癌患者生存相關(guān)[10]。攜帶TLR3基因SNP rs3775291的TT基因的CRC的存活率比攜帶常見的基因型CRC低，TLR3基因多態(tài)性可能是Ⅱ期結(jié)直腸癌預(yù)后的相關(guān)指標(biāo)[11]。

1.2.3 TLR7、TLR8、TLR9在結(jié)腸癌組織的高表達(dá)Grimm等[12]對正常結(jié)腸組織、早期和晚期結(jié)腸癌組織進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常組織相比，TLR7和TLR8在不同階段的結(jié)腸癌組織中都呈現(xiàn)高表達(dá)水平，而且高表達(dá)TLR7和TLR8的人群組的生存率比低表達(dá)TLR7和TLR8的人群組低，TLR7和TLR8可能與結(jié)腸癌的進(jìn)展緊密相關(guān)。盡管有研究表明結(jié)腸癌在經(jīng)過放射治療后，TLR9可能在腫瘤微環(huán)境中促進(jìn)結(jié)腸癌的復(fù)發(fā)[13]，但是目前TLR9信號通路在結(jié)腸癌中的作用還沒得到很好的研究。

2 Wnt/β-catenin在結(jié)腸癌中的作用

Wnt/β-catenin(β-連環(huán)蛋白)的信號途徑參與細(xì)胞分化、增殖和運(yùn)動。該途徑正常活化后會使β-連環(huán)蛋白(β-catenin)穩(wěn)定，在細(xì)胞核內(nèi)堆積以及隨后導(dǎo)致Wnt信號靶基因轉(zhuǎn)錄激活。所述的Wnt/β-catenin通路也已知參與了維護(hù)腸細(xì)胞和隱窩的動態(tài)平衡[14]。某些“經(jīng)典”Wnt信號同源配體與FZD(卷曲)的同源受體、LRP(低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白)家族相結(jié)合，從而抑制β-連環(huán)蛋白磷酸化，進(jìn)而使β-catenin逃避降解，積聚在胞內(nèi)，并易位到細(xì)胞核。在細(xì)胞核中β-連環(huán)蛋白主要與T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子(TCF/LEF)家族的轉(zhuǎn)錄因子成員相互作用，以反式激活靶基因。通過影響不同的細(xì)胞過程，包括分化、增殖、遷移和粘連，從而導(dǎo)致腫瘤形成[15]。有研究表明在已知的Wnt信號級聯(lián)反應(yīng)中，由于腫瘤抑制基因(APC)和β-catenin的基因突變而導(dǎo)致的異常Wnt/β-catenin信號途徑在大約90%結(jié)腸直腸癌中發(fā)現(xiàn)[16]。異常Wnt/β-catenin信號通路激活導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞核中積累，這種現(xiàn)象可以在＞80%的CRC患者中檢測到。而且，高水平的細(xì)胞核β-catenin已經(jīng)被認(rèn)為與結(jié)腸癌患者不良預(yù)后相關(guān)[17]。

3 TLR與Wnt/β-catenin的交聯(lián)作(Crosstalk)

我們了解TLR與Wnt/β-catenin這兩種信號通路之間的Crosstalk對研究TLRs促進(jìn)結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制是非常有意義的。但目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于它們之間的Crosstalk存在分歧。

3.1 TLRs具有下調(diào)Wnt/β-catenin信號通路的作用Li等[18]報(bào)道在用牛分枝桿菌卡介苗和脂多糖誘導(dǎo)TLRs高表達(dá)的炎癥性肺上皮細(xì)胞中，β-catenin表達(dá)受到抑制；同時在肺上皮細(xì)胞高表達(dá)有活性的β-catenin會下調(diào)TLRs信號通路的傳導(dǎo)。于是他們認(rèn)為TLRs與Wnt/β-catenin形成了一個負(fù)反饋環(huán)而相互調(diào)節(jié)。此外，有研究發(fā)現(xiàn)在骨髓間充質(zhì)細(xì)胞向骨母細(xì)胞分化的過程中活化的TLR4比活化的TLR3所產(chǎn)生的作用更大，然而活化的TLR3促進(jìn)骨形成，活化的TLR4抑制骨形成，原因可能是活化的TLR4減少β-catenin表達(dá)，活化的TLR3并不影響β-catenin表達(dá)[19]。有研究發(fā)現(xiàn)用小干擾RNA破壞受脂多糖(LPS)處理鼠骨髓來源的樹突狀細(xì)胞中β-catenin信號通路，結(jié)果極容易產(chǎn)生TLR4；此外，敲除預(yù)先受CoPP(血紅素加氧酶-1的誘導(dǎo)劑)和rIL-10處理的鼠骨髓來源的樹突狀細(xì)胞會使TLR4表達(dá)增加，于是活化的β-catenin會以刺激磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)這種負(fù)反饋調(diào)控機(jī)來抑制TLR4誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[20]。Sodhi等[21]在研究早產(chǎn)兒壞死性小腸結(jié)腸炎的發(fā)病機(jī)制時發(fā)現(xiàn)：活化的TLR4可能通過激活A(yù)KT-GSK3 β上游信號通路來消弱β-catenin表達(dá)，抑制了腸上皮細(xì)胞增生；在體內(nèi)壞死性小腸上皮黏膜中用腺病毒介導(dǎo)來抑制TLR4信號通路，受抑制的β-catenin信號通路可以逆轉(zhuǎn)，從而使壞死的小腸上皮細(xì)胞增生。

3.2 某些TLRs可上調(diào)β-catenin信號通路有學(xué)者認(rèn)為與感染其他致病微生物如鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌相比，在感染牛結(jié)核分枝桿菌卡介苗后，激活特定病原體配體的TLR2能通過調(diào)控巨噬細(xì)胞來粗略地上調(diào)β-連環(huán)蛋白信號[22]。Jia等[23]發(fā)現(xiàn)在高表達(dá)TLR3的人乳腺癌細(xì)胞中，β-catenin的下游基因Axin2和cyclinD1可能會上調(diào)，β-catenin的核移位也可能會增加，另外使用β-catenin抑制劑BC21處理高表達(dá)TLR3的人乳腺癌細(xì)胞、敲除高表達(dá)TLR3的人乳腺癌細(xì)胞β-catenin基因后發(fā)現(xiàn)乳腺腫瘤干細(xì)胞相關(guān)蛋白表達(dá)可能會減少，于是他們認(rèn)為TLR3可能具有活化β-catenin的表達(dá)來促進(jìn)乳腺腫瘤干細(xì)胞表型的表達(dá)。在高表達(dá)TLR4的巨噬細(xì)胞中，受配體LPS刺激后會使糖原合成激酶3β(GSK3β)磷酸化失活，檢測到β-catenin積聚在胞質(zhì)溶膠，并易位到細(xì)胞核，表明TLR4可能有促進(jìn)β-catenin高表達(dá)的作用[24]。TLR2信號通過一種蛋白激酶AKT激活β-catenin信號通路的方式調(diào)控樹突狀細(xì)胞(DCs)，促進(jìn)T細(xì)胞分化，從而使DCs具有減少Th17/Th1介導(dǎo)的自身免疫性炎癥反應(yīng)的作用[25]。

3.3 TLRs與Wnt/β-catenin在結(jié)腸癌中的CrosstalkSantaolalla等[26]對由人的正常結(jié)腸組織、腺瘤和散發(fā)CRCs組成的組織陣列進(jìn)行免疫熒光來檢測TLR4表達(dá)水平，表明TLR4在散發(fā)性CRCs上皮細(xì)胞中高表達(dá)；接著他們用遺傳毒性劑氧化偶氮甲烷注射過度表達(dá)TLR4的小鼠和野生型小鼠以培養(yǎng)成人結(jié)腸癌模型。發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)TLR4的小鼠與野生型(WT)小鼠相比，發(fā)生結(jié)腸腫瘤的數(shù)目增加以及β-catenin在非發(fā)育異常區(qū)域的活化增加；他們用化學(xué)抑制劑阻止PI3K活性后發(fā)現(xiàn)阻止了依賴TLR4的β-catenin絲氨酸磷酸化，于是他們認(rèn)為TLR4以依賴PI3Ks的方式來活化β-catenin。

4 結(jié)語

目前結(jié)腸癌在我國的發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中分別居第三位和第五位[27]，早期診斷和治療結(jié)腸癌迫在眉睫。盡管人們普遍認(rèn)為TLRs與結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展有著密不可分的關(guān)系，甚至可能作為早期診斷結(jié)腸癌和判斷結(jié)腸癌預(yù)后的指標(biāo)，但是TLRs信號傳導(dǎo)通路對結(jié)腸癌萌生和發(fā)展的作用機(jī)制仍是未知的。多年來人們對Wnt/β-catenin進(jìn)行了廣泛深入的研究，已明確了異常Wnt/β-catenin信號通路在結(jié)腸癌中發(fā)生發(fā)展的機(jī)制。通過對TLRs與Wnt/β-catenin兩信號通路之間關(guān)系的研究，可以進(jìn)一步推斷出TLRs可能是通過Wnt/β-catenin信號通路來啟動結(jié)腸癌的產(chǎn)生。然而，目前TLRs與Wnt/β-catenin兩信號通路之間關(guān)系還沒得到統(tǒng)一，還需要我們進(jìn)一步地研究。人們研究較多的是TLR2、TLR3、TLR4和Wnt/ β-catenin在其他組織中的相互調(diào)節(jié)作用，在結(jié)腸癌組織中研究的很少。此外，其他TLRs與Wnt/β-catenin的相互作用尚需進(jìn)一步研究。我們可以多次、反復(fù)地從結(jié)腸癌臨床標(biāo)本、小鼠結(jié)腸癌模型、結(jié)腸癌細(xì)胞水平研究TLRs與Wnt/β-catenin兩種蛋白在結(jié)腸癌中的表達(dá)以及與腫瘤的相關(guān)性，為早期診斷和治療結(jié)腸癌奠定理論基礎(chǔ)。

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A

1003—6350（2016）02—0254—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.02.028

2015-04-29)

國家自然科學(xué)基金（編號：81473461）

吳發(fā)明。E-mail：102211208@qq.com