腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

劉占偉　綜述　李永安　審校

淮南東方醫(yī)院集團(tuán)腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科五病區(qū)，安徽　淮南　232035

腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

劉占偉#綜述李永安審校

淮南東方醫(yī)院集團(tuán)腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科五病區(qū)，安徽淮南232035

癌癥是目前難根治的疾病之一，是在各種致癌因素作用下，局部組織細(xì)胞基因調(diào)控處于異常狀態(tài)，出現(xiàn)異常增生和分化，進(jìn)而形成新的生物，該生物不受人體生理調(diào)節(jié)控制，并不隨病因消除而停止生長(zhǎng)，而是破壞機(jī)體正常組織和器官，呈現(xiàn)出浸潤(rùn)性生長(zhǎng)趨勢(shì)。近年來(lái)，腫瘤干細(xì)胞學(xué)說(shuō)理論被引入腫瘤研究中，在乳腺癌、前列腺癌、肝癌、肺癌、結(jié)直腸癌等多種惡性腫瘤組織中均已成功分離出腫瘤干細(xì)胞，它可以抵抗放化療，是惡性腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因。腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，本文就其特征以及對(duì)乳腺癌發(fā)生發(fā)展的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，以更好地為臨床治療服務(wù)。

腫瘤干細(xì)胞；乳腺癌；作用機(jī)制

腫瘤干細(xì)胞是一類具有高度增殖能力、自我更新能力的特殊干細(xì)胞，其與正常干細(xì)胞相似，但具備多向分化潛能，經(jīng)過(guò)連續(xù)傳代能夠轉(zhuǎn)變?yōu)樵寄[瘤細(xì)胞。乳腺癌是由人體乳腺上皮組織惡性腫瘤引發(fā)的，且癌細(xì)胞脫落后可以伴隨血液和淋巴液轉(zhuǎn)移，從而嚴(yán)重威脅患者的健康和生命。有研究發(fā)現(xiàn)［1］，乳腺癌患者腫瘤組織中可以分離出腫瘤干細(xì)胞，可以抵抗放化療，是導(dǎo)致乳腺癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因，且在疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要作用。本文對(duì)腫瘤干細(xì)胞的產(chǎn)生、特征以及在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制作一綜述，以期為乳腺癌臨床治療提供理論基礎(chǔ)。

1　腫瘤干細(xì)胞

1.1定義與來(lái)源

腫瘤干細(xì)胞一詞首次出現(xiàn)于2001年，美國(guó)癌癥研究協(xié)會(huì)腫瘤干細(xì)胞研究小組于2006年將其定義為［2］：存在于腫瘤組織中、具有無(wú)限自我更新能力、能分化成不同腫瘤細(xì)胞、且具備多向分化潛能的細(xì)胞。目前，腫瘤干細(xì)胞的來(lái)源仍無(wú)定論，主要有以下4種觀點(diǎn)：①正常干細(xì)胞基因累積突變或（和）表型改變；②發(fā)生致癌基因突變的祖細(xì)胞；③分化細(xì)胞或終末分化成熟細(xì)胞的去分化；④致癌突變細(xì)胞與干細(xì)胞融合。由于腫瘤干細(xì)胞和正常干細(xì)胞的功能和表型都極其相似，且正常干細(xì)胞在整個(gè)生命周期持續(xù)存在，是突變積累的重要載體，而祖細(xì)胞仍保留著部分自我更新能力，因此其來(lái)源更多傾向于前兩種說(shuō)法。

1.2特征

腫瘤干細(xì)胞主要具有以下特征：①具有無(wú)限自我更新能力，即通過(guò)對(duì)稱或不對(duì)稱分裂產(chǎn)生1～2個(gè)保留與母細(xì)胞完全相同功能和性質(zhì)的子細(xì)胞，以完成自我復(fù)制；②具有多向分化潛能，即產(chǎn)生不同分化程度的子代腫瘤細(xì)胞的能力，該特征可以用來(lái)解釋腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性。此外，腫瘤干細(xì)胞在腫瘤組織中含量較低，但因其具有高致瘤性［3］，且對(duì)放化療具有抵抗作用，因而成為腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的主要原因。

1.3乳腺腫瘤干細(xì)胞

乳腺癌在女性惡性腫瘤中居首位，且復(fù)發(fā)率較高，約50％的乳腺癌患者經(jīng)過(guò)手術(shù)治療后5年內(nèi)出現(xiàn)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡［4］。乳腺腫瘤干細(xì)胞是一類在乳腺癌組織中分離出的具有無(wú)限自我更新能力和分化潛能，與正常干細(xì)胞相似的細(xì)胞亞群。2003年有學(xué)者利用流式細(xì)胞儀（FACS）從人原代乳腺腫瘤組織中分選出具有高致瘤性的細(xì)胞亞群，有200個(gè)此類細(xì)胞可以在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)致瘤，首次證明了乳腺腫瘤干細(xì)胞的存在［5］。隨后乙醛脫氫酶1（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH1）作為新的腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell，CSC）標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)，后來(lái)又有研究證明不同CSC分子亞型患者中ALDH1表達(dá)水平存在差異［6］，正常人體乳腺腫瘤干細(xì)胞跨膜受體蛋白Notch-4（transmembrane receptor protein Notch-4）受體高度表達(dá)，與Notch-1共同調(diào)控乳腺的正常發(fā)育，當(dāng)其發(fā)生突變，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生乳腺癌。乳腺腫瘤干細(xì)胞中Notch-1的高表達(dá)是患者預(yù)后的一項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素，而Notch-4可以維持乳腺腫瘤干細(xì)胞的自我更新。此外，Wnt/β-catenin、Hedgehog等信號(hào)通路可以維持乳腺腫瘤干細(xì)胞的正常特性［7］。

2　乳腺腫瘤干細(xì)胞的特性

與其他腫瘤干細(xì)胞相同，乳腺癌腫瘤干細(xì)胞的特性主要為強(qiáng)致瘤性和干性。強(qiáng)致瘤性能夠反映其移植瘤的形成能力，而干性則可以顯示其自我更新和分化能力。從乳腺癌腫瘤組織中首次分離出乳腺腫瘤干細(xì)胞后，關(guān)于其特異性標(biāo)志研究也迅速展開(kāi)。

2.1CD44+/CD24-研究

CD44蛋白是一種細(xì)胞表面跨膜糖蛋白，分布較為廣泛，能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，與細(xì)胞間相互作用、遷移、黏附具有一定關(guān)系。據(jù)丁麗娟等［8］研究報(bào)道，CD44在癌細(xì)胞和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成中起重要作用，乳腺腫瘤干細(xì)胞的CD44+/CD24-亞群具有獨(dú)特的活性，偏向骨骼和肺部的轉(zhuǎn)移較為明顯，且僅有CD44+/CD24-分子標(biāo)志的腫瘤干細(xì)胞存在侵襲能力。

2.2ALDH1研究

在乳腺腫瘤干細(xì)胞中，ALDH1和CD44+/CD24-作用相似，均與細(xì)胞干性基因表達(dá)有關(guān)，能夠增強(qiáng)腫瘤干細(xì)胞的致瘤性。李紅蕊等［9］認(rèn)為乳腺癌腫瘤干細(xì)胞中高活性的ALDH1能夠促進(jìn)細(xì)胞的自我更新。還有研究發(fā)現(xiàn)［10］，以ALDH1為標(biāo)記的ALDEFLOUR細(xì)胞中存在500個(gè)可致Aldefluor+細(xì)胞瘤變，而不可致瘤Aldefluor+細(xì)胞有50 000個(gè)。因此，可以推斷ALDH1是乳腺腫瘤干細(xì)胞的一種重要表面標(biāo)志物。

3　乳腺腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的分子調(diào)控機(jī)制

隨著乳腺腫瘤干細(xì)胞研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中主要存在4種分子調(diào)控機(jī)制：Notch、Wnt/β-catenin、Hedgehog以及人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因（phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN）Bmi-1，其中后兩種還未經(jīng)證實(shí)。Song等［11］研究發(fā)現(xiàn)，乳腺腫瘤干細(xì)胞的自我更新和分化與這些分子調(diào)控途徑密切相關(guān)，且與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展也具有一定聯(lián)系。

3.1Notch信號(hào)通路

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)［12］，Notch蛋白是一種膜蛋白，可以與相鄰近的細(xì)胞受體作用以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。Notch信號(hào)通路家族主要有Notch1、Notch3、Notch配體等，這些成員任何一個(gè)出現(xiàn)過(guò)表達(dá)現(xiàn)象均會(huì)造成膠質(zhì)瘤細(xì)胞系增殖。而在乳腺腫瘤干細(xì)胞中，Notch信號(hào)通路能夠刺激其數(shù)量劇增，形成大量具有肌上皮譜系的特異性細(xì)胞。Notch信號(hào)通路中P13K蛋白是重要的調(diào)節(jié)分子，其在正常干細(xì)胞的生長(zhǎng)分化中起著至關(guān)重要作用。研究發(fā)現(xiàn)［13］，在Hs578T人體乳腺癌細(xì)胞系中Notch4的細(xì)胞內(nèi)段表達(dá)在抑制分化方面起著不可或缺的作用。另外Xiong等［14］研究表明，Notch通路在低氧環(huán)境下，可以穩(wěn)定和激活細(xì)胞內(nèi)的Notch靶基因，促使癌細(xì)胞增殖浸潤(rùn)，并維持CSC的未分化狀態(tài)。在缺氧環(huán)境下乳腺癌細(xì)胞的Notch-1基因過(guò)度表達(dá)，細(xì)胞凋亡就會(huì)受到抑制，意味著缺氧可以通過(guò)低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的依賴性調(diào)高Notch-1的表達(dá)水平，延長(zhǎng)癌細(xì)胞的存活期，同時(shí)誘導(dǎo)癌細(xì)胞上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT），保持乳腺腫瘤干細(xì)胞的自我更新、浸潤(rùn)、遷移能力。因此可以得出結(jié)論，Notch通路在低氧條件下，可以誘導(dǎo)其配體活化，促進(jìn)HIF-1在Hes-1基因啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合，導(dǎo)致癌細(xì)胞發(fā)生EMT，誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞浸潤(rùn)和遷移。這就說(shuō)明Notch信號(hào)通路與腫瘤干細(xì)胞的分化及乳腺癌的發(fā)生發(fā)展存在一定的關(guān)系。

3.2Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路與Notch信號(hào)通路可以聯(lián)合作用，共同激活干細(xì)胞活性，使其發(fā)生異常分化和增殖。Lgr5是Wnt/β-catenin信號(hào)通路的目標(biāo)基因，也是其負(fù)向調(diào)節(jié)因子。沈松杰和孫強(qiáng)［15］研究發(fā)現(xiàn)，可以將Lgr5的表達(dá)作為多種癌組織干細(xì)胞的標(biāo)志，而Wnt/β-catenin信號(hào)通路在正常干細(xì)胞發(fā)揮自我更新過(guò)程中起著重要作用，尤其是在CSC增殖和EMT過(guò)程中不可或缺。有相關(guān)研究證實(shí)［16］，Wnt/βcatenin信號(hào)通路和HIF通路的交聯(lián)作用可以在乳腺惡性腫瘤微環(huán)境中誘導(dǎo)HIF-1α和β-鏈蛋白（βcatenin）競(jìng)爭(zhēng)性地相結(jié)合，導(dǎo)致β-catenin-TCF4復(fù)合物形成受阻，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞侵襲并誘發(fā)EMT。其中β-catenin可以促進(jìn)HIF調(diào)控轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的生存能力和對(duì)腫瘤微環(huán)境的適應(yīng)能力。HIF-2α與HIF-1α具有相互協(xié)調(diào)作用。此外，HIF-1α還可以促進(jìn)Wnt效應(yīng)器TCF1和LEF1的表達(dá)，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，最終維持乳腺腫瘤干細(xì)胞的增殖和更新，促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展。

3.3Hedgehog信號(hào)通路

Hedgehog信號(hào)通路同樣與HIF相關(guān)，目前對(duì)于其激活機(jī)制尚不清楚，主要調(diào)節(jié)細(xì)胞分化增殖。Hedgehog信號(hào)在卵巢癌、肺癌、前列腺癌和乳腺癌等諸多腫瘤組織中均處于活化狀態(tài)，因此，其異?；罨瘯?huì)導(dǎo)致CSC產(chǎn)生以及腫瘤的發(fā)展。據(jù)馬慧和任正剛［17］研究顯示，Hedgehog信號(hào)通路可以和HIF信號(hào)發(fā)生聯(lián)系，腫瘤微環(huán)境不僅能夠誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和胰島素樣生長(zhǎng)因子2（insulin-like growth factor 2，IGF2）的高表達(dá)，還可以激活下游基因Shh和HIF-1α，上調(diào)Smo、MMP9和Glil基因表達(dá)，最終激活Hedgehog信號(hào)通路。因此，Hedgehog信號(hào)通路對(duì)乳腺腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和轉(zhuǎn)移具有重要作用，這無(wú)疑為靶向腫瘤干細(xì)胞治療提供了一個(gè)全新的思路。

3.4PTEN和Bmi-1基因

PTEN和Bmi-1基因是腫瘤干細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中可能存在的分子機(jī)制。其中前者是目前發(fā)現(xiàn)的首個(gè)具有特異磷酸酶活性的抑癌基因，可以形成繁瑣網(wǎng)路，在腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、黏附、凋亡、浸潤(rùn)和遷移等方面起著重要作用。而B(niǎo)mi-1是一種轉(zhuǎn)錄抑制多疏基基因，屬于細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子，參與人體正常造血過(guò)程，其蛋白靶基因是Ink4a位點(diǎn)。Sarvandi等［18］指出Bmi-1過(guò)度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，并抑制INK4a/ARF表達(dá)，可能和乳腺癌惡化轉(zhuǎn)化有關(guān)，而且Bmi-1和Mel-18表達(dá)水平與患者臨床分期以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，蛋白表達(dá)水平會(huì)隨著臨床分期和淋巴轉(zhuǎn)移狀況出現(xiàn)增高或降低，一般情況下Bmi-1表達(dá)會(huì)增高，而Mel-18表達(dá)水平會(huì)下降。因此有學(xué)者建議［19］，將Mel-18作為抑制劑以阻止Bmi-1的表達(dá)，不失為一種有效的治療方法。

4　討論

隨著對(duì)乳腺癌研究的不斷深入，對(duì)腫瘤干細(xì)胞作用機(jī)制的研究也逐漸展開(kāi)?，F(xiàn)在很多學(xué)者越來(lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到［20］，目前的治療途徑僅僅能在一定程度上延緩病情的發(fā)展，卻很難從根本上治愈。因此，需要進(jìn)一步對(duì)乳腺腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行更深入地研究，以挖掘出乳腺癌治療的新途徑，最終達(dá)到徹底治愈的目的。

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A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.03.04

2015-08-05）

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