刺猬蛋白和無(wú)翅型小鼠乳房腫瘤病毒整合位點(diǎn)家族在骨肉瘤發(fā)生中的作用

樊志華 谷建琦 董青 徐艷麗 廖囡囡 陳宏偉

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·綜述與講座·

刺猬蛋白和無(wú)翅型小鼠乳房腫瘤病毒整合位點(diǎn)家族在骨肉瘤發(fā)生中的作用

樊志華 谷建琦 董青 徐艷麗 廖囡囡 陳宏偉

骨肉瘤是最為常見(jiàn)的骨原發(fā)性惡性腫瘤，它以腫瘤細(xì)胞直接形成骨或類(lèi)骨為主要特征。刺猬蛋白(Hedgehog信號(hào)通路)作為胚胎發(fā)育的一個(gè)調(diào)節(jié)者，在不同類(lèi)型的惡性腫瘤中，Hedgehog信號(hào)通路異常活化。無(wú)翅型小鼠乳房腫瘤病毒整合位點(diǎn)家族(Wnt信號(hào)途徑)活化是正常骨發(fā)育的重要因素，激活的Wnt信號(hào)途徑在上皮性腫瘤中扮演促進(jìn)腫瘤發(fā)生的角色，而Wnt信號(hào)途徑在間葉來(lái)源的骨肉瘤的發(fā)生中可能起抑癌的作用，這說(shuō)明Wnt通路在腫瘤中起著雙重作用，具有環(huán)境依賴(lài)性。本文對(duì)Hedgehog和Wnt信號(hào)通路在骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用做一綜述。

Hedgehog信號(hào)通路；Wnt信號(hào)通路；骨肉瘤

骨肉瘤(osteosarcoma，OS)是惡性程度較高的骨的原發(fā)性腫瘤，其特點(diǎn)是瘤細(xì)胞直接形成骨樣組織，故也稱(chēng)為成骨肉瘤[1]。發(fā)病率占惡性骨腫瘤的34.17%。OS常累及長(zhǎng)骨干骺端，侵襲性強(qiáng)，易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，愈后較差。病理學(xué)以腫瘤細(xì)胞直接產(chǎn)生花邊狀骨樣基質(zhì)為表現(xiàn)。刺猬蛋白(Hedgehog信號(hào)通路)作為胚胎發(fā)育的一個(gè)調(diào)節(jié)者，不僅與胚胎的發(fā)育、組織的形成、成人組織再生及修復(fù)相關(guān)，同時(shí)已被證實(shí)與多種腫瘤細(xì)胞的形成、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性。無(wú)翅型小鼠乳房腫瘤病毒整合位點(diǎn)家族(Wnt信號(hào)途徑)活化是正常骨發(fā)育的重要因素，Wnt信號(hào)途徑在上皮性腫瘤和間葉來(lái)源的骨肉瘤中起著雙重作用，可能具有環(huán)境依賴(lài)性。

1 骨肉瘤

1.1 OS臨床表現(xiàn) OS是最常見(jiàn)的骨原發(fā)性間葉組織來(lái)源的惡性腫瘤，它是以腫瘤細(xì)胞直接形成骨或類(lèi)骨為主要特征，發(fā)病率占惡性骨腫瘤的34.17%。OS好發(fā)青少年時(shí)期，即骨骼快速生長(zhǎng)期[1]。常累及長(zhǎng)骨干骺端，如股骨遠(yuǎn)端或肱骨、脛骨的近端，侵襲性強(qiáng)，易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，對(duì)于診斷時(shí)已有肺轉(zhuǎn)移或術(shù)后復(fù)發(fā)的患者，愈后更差。自20世紀(jì)70年代采取術(shù)前化療以來(lái)，患者5年生存率得到明顯提高，但僅20%～40%左右[2]。腫瘤無(wú)明顯界限，常穿破骨皮質(zhì)到達(dá)軟組織，X線(xiàn)表現(xiàn)為髓腔內(nèi)骨質(zhì)破壞與新骨形成并存。

1.2 病理學(xué)表現(xiàn) 根據(jù)WHO 2005年骨腫瘤分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，按優(yōu)勢(shì)原則可將OS分為傳統(tǒng)型OS(成骨細(xì)胞型，成纖維細(xì)胞型和成軟骨細(xì)胞型；又稱(chēng)中心性O(shè)S和高級(jí)別OS)，毛細(xì)血管擴(kuò)張型OS，小細(xì)胞型OS，低級(jí)別中心性O(shè)S(髓內(nèi)高分化OS)，繼發(fā)OS以及骨旁O(shè)S，骨膜OS和骨面高級(jí)別OS。各型OS的共同組織學(xué)特點(diǎn)為顯微鏡下觀察到腫瘤細(xì)胞直接產(chǎn)生花邊狀骨樣基質(zhì)，但組織學(xué)不完全相同。各個(gè)亞型在臨床表現(xiàn)，病理學(xué)特征，生物學(xué)行為和預(yù)后上都存在差異。一般情況下，骨旁O(shè)S和高分化OS預(yù)后較好，5年生存率可達(dá)90%，而小細(xì)胞型OS預(yù)后最差。

1.3 OS的病理機(jī)制研究現(xiàn)狀 骨肉瘤的發(fā)病機(jī)制受多種因素的影響，可能與遺傳，病毒感染，外傷，先前存在的頜骨病變等有關(guān)[3-7]。OS的起源目前存在多種觀點(diǎn)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，OS來(lái)源于不成熟的骨母細(xì)胞，或其他不成熟的間葉細(xì)胞向骨母細(xì)胞的腫瘤性分化[5]。敲除小鼠的前成骨細(xì)胞中的p53和Rb基因，小鼠可出現(xiàn)類(lèi)似OS的表現(xiàn)，而且這種OS可以從臨床表現(xiàn)，生物學(xué)行為，基因表達(dá)譜上來(lái)確認(rèn)[8]。定向干擾小鼠胚芽MCSCs的p53和Rb基因也可以產(chǎn)生OS[9]，說(shuō)明少數(shù)既表達(dá)前成骨細(xì)胞又表達(dá)MCSCs分子標(biāo)志的細(xì)胞可能是OS的起源。最新觀點(diǎn)認(rèn)為OS可能來(lái)自于MCSCs包括聚集在骨膜內(nèi)，骨膜表面的成骨細(xì)胞，以及骨折創(chuàng)傷愈合處的細(xì)胞等[10-13]。隨著研究的深入，OS的發(fā)病機(jī)制試圖從相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中研究。另外，原癌基因及抑癌基因的調(diào)節(jié)失衡，在OS的演化過(guò)程中也發(fā)揮了重要作用。

2 刺猬蛋白(hedgehog，Hh)信號(hào)通路和OS

Hh是一種分泌型蛋白。Hh信號(hào)最早是在1980年果蠅體內(nèi)分離得到的，因形態(tài)酷似刺猬，故又被稱(chēng)為刺猬基因[5]。Hh不僅與胚胎的發(fā)育、組織的形成、成人組織再生及修復(fù)相關(guān)，同時(shí)已被證實(shí)與多種腫瘤細(xì)胞的形成、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性。Hh信號(hào)通路異常激活時(shí)，會(huì)引起腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。Hh有三個(gè)同源基因，分別是： sonic hedgehog(Shh),indian hedgehog(Ihh)和desert hedgehog(Dhh)，三者在時(shí)間和空間上相互作用[14,15]。

2.1 核心結(jié)合因子-α1(core binding factor α1，CBFA1；舊稱(chēng)Runx2)和印第安刺猬蛋白(Indian Hedgehog，IHH) Runx2和IHH蛋白質(zhì)，在骨形成和腫瘤發(fā)生中扮演著重要的角色。Runx2在軟骨腫瘤的生長(zhǎng)和分化中很重要，在骨肉瘤預(yù)后病例中，過(guò)表達(dá)的Runx2可能是一個(gè)有用的指標(biāo)。IHH的信號(hào)分子控制軟骨細(xì)胞的時(shí)間和空間的分化。IHH的表達(dá)在這些腫瘤細(xì)胞的分化中被認(rèn)為是一個(gè)肥大階段的標(biāo)志物[16]。

軟骨瘤的腫瘤化與Hh信號(hào)相關(guān)聯(lián)。一些腫瘤中Hh信號(hào)通路被激活如基底細(xì)胞癌，經(jīng)常有PTCH-1或SMO的基因突變。 通過(guò)單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析，在軟骨肉瘤中，通過(guò)PTCH-1或SMO基因突變很少引起Hh信號(hào)通路的激活。研究表明：SMO的失活可能是骨肉瘤患者一個(gè)有用的治療方法[16-18]。

2.2 Hh信號(hào)通路是胚胎發(fā)育的一個(gè)調(diào)節(jié)者 在不同類(lèi)型的惡性腫瘤中，Hh信號(hào)通路異?；罨LI是Hh的信號(hào)通路之一，GLI控制靶基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子GLI-2，對(duì)正常前列腺的發(fā)展起關(guān)鍵作用，在人骨肉瘤活檢標(biāo)本中GLI2異常過(guò)度表達(dá)。GLI2過(guò)度表達(dá)促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖，并加速其細(xì)胞周期進(jìn)程。敲除GLI2的小鼠異種移植模型的結(jié)果表明骨肉瘤在裸鼠的生長(zhǎng)中受到抑制。研究結(jié)果表明：抑制GLI2可能是治療骨肉瘤患者一種有效的方法[19]。

3 Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與OS

Wnt基因最初由Nusse等于1982年發(fā)現(xiàn)，在鼠類(lèi)乳腺癌病毒(mouse mammary tumor virus,MMTv)誘導(dǎo)的小鼠乳腺癌中克隆出的一種原癌基因，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為int基因，后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)int基因與Sharma報(bào)道的果蠅的無(wú)翅基因wingless(wg)為同源基因，因而將兩者合稱(chēng)為Wnt[20,21]。Wnt信號(hào)途徑包括經(jīng)典型Wnt信號(hào)通路和非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路。經(jīng)典wnt信號(hào)通路通過(guò)β-catenin激活[22]，非經(jīng)典型Wnt信號(hào)通路包括：Wnt/JNK途徑即細(xì)胞極性通路，主要通過(guò)幾種激酶信號(hào)在胚胎發(fā)育階段調(diào)控細(xì)胞骨架的重列。在基因表達(dá)和細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化遷移過(guò)程中，信號(hào)通路常常起著協(xié)調(diào)作用，這些信號(hào)通路的異常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的性狀和細(xì)胞的異常，最終導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。Wnt是其中一個(gè)強(qiáng)有力的細(xì)胞增殖和分化的調(diào)節(jié)因子，在哺乳動(dòng)物中存在19種Wnt基因。

研究發(fā)現(xiàn)在成年小鼠的骨原細(xì)胞中，Wnt信號(hào)途徑是活化的。骨肉瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)是高度特異性的腫瘤細(xì)胞伴有腫瘤樣骨樣基質(zhì)，腫瘤樣骨樣基質(zhì)類(lèi)似正常成骨中的骨基質(zhì)，提示腫瘤細(xì)胞可能來(lái)自骨細(xì)胞，但失去終末分化的能力。Wnt信號(hào)途徑活化是正常骨發(fā)育的重要因素，Wnt信號(hào)是否處于激活狀態(tài)，目前有兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)，認(rèn)為Wnt通路的過(guò)度激活促進(jìn)OS的發(fā)生,Haydon等[23]發(fā)現(xiàn)β-catenin在胞漿和胞核中都有表達(dá)，說(shuō)明Wnt通路處于激活狀態(tài)，Cai等[24-27]也認(rèn)為Wnt異常激活導(dǎo)致OS的發(fā)生，理由是在OS中檢測(cè)到Wnt配體的存在及胞漿內(nèi)顯示β-catenin的染色，這都說(shuō)明在OS中，Wnt信號(hào)通路的異常激活與疾病的發(fā)生密切。β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核是Wnt信號(hào)活化重要標(biāo)志，因此檢測(cè)細(xì)胞核β-catenin的表達(dá)是證明Wnt信號(hào)途徑活化的可信方法；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，僅檢測(cè)Wnt通路某些分子的表達(dá)不足以說(shuō)明問(wèn)題，因?yàn)閃nt信號(hào)是個(gè)復(fù)雜龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，包括大量受體，共受體，配體及抑制因子等，單一或幾個(gè)分子并不能達(dá)標(biāo)整個(gè)通路的激活，而Wnt通路關(guān)鍵的分子β-catenin是被公認(rèn)的最有代表性的，但β-catenin具有雙重作用，包膜上的β-catenin與鈣粘蛋白相互作用接到細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘附作用，只有進(jìn)入胞核內(nèi)才能激活下游目的基因的轉(zhuǎn)錄，而位于胞漿內(nèi)是無(wú)法啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄的[28]。所以檢測(cè)到胞核內(nèi)的β-catenin的表達(dá)最具有說(shuō)服力。有報(bào)道，在OS中，Wnt通路處于抑活狀態(tài)，這與結(jié)腸癌及其他多種腫瘤中相反[29]。但與惡性纖維瘤，組織細(xì)胞瘤和黑色素瘤中研究[30,31]一致，激活的Wnt信號(hào)途徑在上皮性腫瘤中扮演促進(jìn)腫瘤發(fā)生的角色，而Wnt信號(hào)途徑在間葉來(lái)源的骨肉瘤的發(fā)生中可能起抑癌的作用,這說(shuō)明Wnt通路在腫瘤中起著雙重作用，可能具有環(huán)境依賴(lài)性。但單一的Wnt通路抑制并非引起OS的唯一原因，可能是通路的抑制為OS發(fā)生提供了便利條件，在其他一些基因異常的情況下就會(huì)發(fā)生OS。

4 Hh和Wnt與OS的治療

4.1 環(huán)靶治療OS 化學(xué)療法在人類(lèi)轉(zhuǎn)移骨肉瘤的治療是有限的，約三分之一的患者生存。此外，在幸存者中攻擊性化療可導(dǎo)致副作用和二次惡性腫瘤的發(fā)生。因此，環(huán)靶治療是值得考慮的。最近，在體外和體內(nèi)的人類(lèi)骨肉瘤細(xì)胞系中，環(huán)杷的影響顯示，通過(guò)結(jié)合受體Smo可以抑制Hh信號(hào)。另外，由環(huán)杷/乙醇/三油酸甘油酯制劑對(duì)皮膚引起顯著的副作用，主要是皮膚潰瘍[32]。

4.2 LDE225(Hh通抑制劑) LDE225(Hh通道抑制劑)，即使在免疫低下的情況下,沒(méi)有顯著延遲腫瘤的生長(zhǎng)。LDE225抗腫瘤的作用主要源自于一個(gè)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。數(shù)據(jù)表明，抑制Hh信號(hào)可以控制骨肉瘤細(xì)胞的增殖，但不調(diào)節(jié)這些細(xì)胞的免疫原性[33]。

4.3 Wnt-β-catenin，Notch和Hh信號(hào)通路，參與骨骼發(fā)育，腫瘤的發(fā)生和耐藥 通過(guò)探討這些信號(hào)在OS的發(fā)展中的作用顯示：在Wnt-β-catenin途徑中的主要組成，例如Wnt3a，β-catenin和LEF1，與人成骨細(xì)胞(hFOB)相比，不斷上調(diào)人骨肉瘤細(xì)胞系Saos-2細(xì)胞，而Notch和Hh信號(hào)分子的表達(dá)水平的變化并不一致[11]。

4.4 砷制劑治療骨肉瘤 砷已被各年齡段作為治療劑使用。研究發(fā)現(xiàn)，砷可以通過(guò)抑制GLI蛋白抑制Hedgehog信號(hào)通路。Hedgehog信號(hào)通路的作用，與許多癌癥，如基底細(xì)胞癌，髓母細(xì)胞瘤，尤文氏肉瘤，橫紋肌樣瘤相關(guān)聯(lián)。目前Hedgehog信號(hào)通路抑制劑已產(chǎn)生了耐藥性問(wèn)題，所以當(dāng)其他抑制劑或獲得耐藥性后三氧化二砷可以提供一個(gè)替代療法[13,34]。

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10.3969/j.issn.1002-7386.2016.23.038

項(xiàng)目來(lái)源：河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：H2013209102)

300000 天津市，武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院(樊志華)；河北省人民醫(yī)院口腔科(谷建琦)；華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院兒童口腔科(董青、徐艷麗、廖囡囡、陳宏偉)

董青，063000 河北省唐山市，華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院；

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