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    Hippo通路與惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)性研究進(jìn)展△

    2016-03-17 01:09:49白帆劉小龍易俊陳龍邦綜述宋海珠審校
    癌癥進(jìn)展 2016年3期
    關(guān)鍵詞:磷酸化調(diào)控通路

    白帆 劉小龍 易俊 陳龍邦 綜述 宋海珠# 審校

    第二軍醫(yī)大學(xué)南京臨床醫(yī)學(xué)院,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院1腫瘤內(nèi)科,2心胸外科,南京 210002

    Hippo通路與惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)性研究進(jìn)展△

    白帆1劉小龍2易俊2陳龍邦1綜述宋海珠1#審校

    第二軍醫(yī)大學(xué)南京臨床醫(yī)學(xué)院,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院1腫瘤內(nèi)科,2心胸外科,南京210002

    侵襲轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的重要特征,是腫瘤進(jìn)展過程中的重要事件。Hippo通路是一類抑癌通路,其表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力呈負(fù)相關(guān),而Hippo通路的異常在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。因此,研究Hippo通路與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)性可為惡性腫瘤的治療、預(yù)后評估等提供參考,有助于在腫瘤防治中發(fā)現(xiàn)新的途徑與思考。

    Hippo通路;惡性腫瘤;侵襲轉(zhuǎn)移

    隨著我國人口結(jié)構(gòu)老齡化的進(jìn)展,全國惡性腫瘤的發(fā)病率也逐年上升。根據(jù)全國腫瘤中心發(fā)布的《2012年中國腫瘤登記年報》數(shù)據(jù)顯示,全國每年新增的腫瘤病例數(shù)約為312萬,即平均每分鐘就有6例被診斷為惡性腫瘤。侵襲轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的重要生物學(xué)特征,也是腫瘤患者死亡的主要原因?,F(xiàn)代研究普遍認(rèn)為,侵襲轉(zhuǎn)移是一個多步驟的過程,包括細(xì)胞從原發(fā)病灶脫離前所發(fā)生的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),使其遷移能力增強(qiáng),進(jìn)而脫離原發(fā)灶而向周圍正常組織浸潤,通過各種方式對周圍正常組織的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞而進(jìn)入正常細(xì)胞之間并繼續(xù)增殖,此即完成了腫瘤細(xì)胞的侵襲過程,該過程是腫瘤轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ),而當(dāng)腫瘤細(xì)胞在突破原發(fā)部位后,經(jīng)過多種途徑(如血管、淋巴管或其他方式)在體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn),到達(dá)遠(yuǎn)處組織中繼續(xù)增殖并形成新生病灶,即為腫瘤的轉(zhuǎn)移過程[1]。Hippo通路是一類抑癌通路,有研究證實(shí),當(dāng)Hippo通路失效時,腫瘤細(xì)胞可通過EMT促進(jìn)其侵襲轉(zhuǎn)移[2-3]。該通路可能成為研究腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的重要著手點(diǎn)。

    1 Hippo通路簡介

    1.1Hippo通路的發(fā)現(xiàn)

    正常的人體細(xì)胞自身具有分裂增殖的功能,同時也受到一系列機(jī)制的調(diào)控,以達(dá)到增殖與凋亡之間的平衡。Justice等[4]于1995年發(fā)表了在果蠅中Warts基因的研究發(fā)現(xiàn),該基因在對器官生長大小與形狀的調(diào)控中起重要的作用(Warts所在通路在哺乳動物中為Hippo通路),自此人們開始了對Hippo通路的研究。

    1.2Hippo通路的功能與調(diào)控機(jī)制

    Hippo通路在進(jìn)化中高度保守,經(jīng)典Hippo通路在哺乳動物中的主要構(gòu)成元件包括Mst1/2、Lats1/2、YAP/TAZ等,該通路可通過一系列酶激鏈反應(yīng)發(fā)揮調(diào)控細(xì)胞生長和抑制腫瘤發(fā)生的作用,在促進(jìn)細(xì)胞損傷修復(fù)機(jī)制中發(fā)揮重要作用,若該通路受阻則會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[5]。

    當(dāng)細(xì)胞生長達(dá)到一定密度時,在細(xì)胞接觸性抑制、細(xì)胞與基膜應(yīng)力作用下,Hippo信號通路被激活,啟動下游一系列因子而引起激酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),最終作用于其效應(yīng)因子YAP/TAZ,抑制后者的轉(zhuǎn)錄共激活作用。

    Hippo通路被激活后,Mst作為此激酶鏈的關(guān)鍵因素首先被激活,引起下游基因Lats1/2的磷酸化。Lats1/2作為TAZ/YAP的上游基因,通過識別HXRXXS模序磷酸化TAZ/YAP而改變其在細(xì)胞中的分布狀態(tài),抑制TAZ/YAP的轉(zhuǎn)錄激活功能。Lats1、Lats2在細(xì)胞周期調(diào)控中發(fā)揮重要作用,可分別通過阻滯細(xì)胞有絲分裂期的G2/M期和G1/S期,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂。

    Lats1/2磷酸化后,繼續(xù)作用于其效應(yīng)蛋白YAP及其同源物TAZ(亦稱WWTR1)。YAP與TAZ在序列上高度同源,表面等離子共振(surface plasmon resonance,SPR)技術(shù)發(fā)現(xiàn)二者對TEAD蛋白具有相似的結(jié)合位點(diǎn),然而,由于其在α螺旋和Ω環(huán)存在差異,提示YAP與TAZ盡管都與TEAD作用促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄,但在功能上可能無法完全互相替代[6]。被介導(dǎo)磷酸化后,YAP/TAZ與14-3-3蛋白結(jié)合而滯留在細(xì)胞質(zhì)中,隨即被相應(yīng)的蛋白酶降解[7],最終,Hippo通路的激活起到了抑制細(xì)胞增殖的作用,使機(jī)體正常細(xì)胞動態(tài)控制在一定范圍內(nèi)。

    反之,當(dāng)Hippo通路未被激活或受阻時,其效應(yīng)分子YAP/TAZ在低磷酸狀態(tài)下,進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),通過與TEA域家族轉(zhuǎn)錄因子(TEA domain family members,TEAD)結(jié)合,增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄,引起細(xì)胞增殖,并促進(jìn)其EMT,使細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力增加[3,8]。

    2 Hippo通路與惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)性

    2.1TAZ/YAP與惡性腫瘤進(jìn)展的相關(guān)性

    近年來,TAZ/YAP的致癌作用在多種腫瘤疾病中被發(fā)現(xiàn),Hippo通路在多種腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移過程中的作用也已經(jīng)得到證實(shí)。當(dāng)Hippo通路信號傳遞受阻時,TAZ/YAP作為其效應(yīng)因子失去該通路的抑制而呈現(xiàn)高表達(dá)現(xiàn)象,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用,并與腫瘤患者的不良預(yù)后密切相關(guān)[9-14]。

    當(dāng)TAZ/YAP發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄激活功能時,其促進(jìn)EMT的作用[2-3]在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮重要作用。EMT使腫瘤細(xì)胞失去上皮特性而轉(zhuǎn)化為間質(zhì)特性,遷移能力得到增強(qiáng)。Xiao等[15]在對肝細(xì)胞癌患者切除的腫瘤組織的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),TAZ在腫瘤組織中的表達(dá)較正常肝組織高,并且TAZ的高表達(dá)預(yù)示患者更短的生存期。在肝癌細(xì)胞中敲除TAZ基因后,腫瘤細(xì)胞增殖能力、遷移能力和侵襲能力受到抑制,其EMT進(jìn)程被阻斷,蛋白檢測發(fā)現(xiàn),敲除TAZ基因的腫瘤,其轉(zhuǎn)錄因子OCT4、SOX2 和Nanog的表達(dá)下降,金屬基質(zhì)蛋白酶MMP-9的表達(dá)下降,而E-cadherin表達(dá)上調(diào),N-cadherin、Snail的表達(dá)下調(diào)。E-cadherin在維持組織完整性、抑制細(xì)胞遷移能力方面發(fā)揮重要的作用,而MMP-9降解ECM的作用可為腫瘤向遠(yuǎn)處遷移清除障礙,N-cadherin、Snail蛋白在細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移進(jìn)程中具有促進(jìn)作用。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示TAZ可促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖,并通過EMT途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。

    此外,在非小細(xì)胞肺癌的研究中發(fā)現(xiàn),TAZ可誘導(dǎo)Cyclin A和結(jié)締組織生長因子(CTFG)的表達(dá)[16],而后兩者亦在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。

    為進(jìn)一步證實(shí)TAZ/YAP在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的作用,Azzolin等[17]研究發(fā)現(xiàn)YAP/TAZ也可能通過參與Wnt信號通路的活動,促進(jìn)腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),YAP/TAZ與β-catenin降解復(fù)合物中Axin 1存在相互作用,提示前者可通過Axin 1與β-catenin降解復(fù)合物結(jié)合,此時YAP/TAZ滯留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi),其活性為抑制狀態(tài)。而當(dāng)Wnt信號通路活化時,YAP/TAZ從降解復(fù)合物上分離轉(zhuǎn)位于細(xì)胞核內(nèi)積累,啟動Wnt/YAP/TAZ依賴的相應(yīng)分子效應(yīng)[17]。

    Zhao等[18]還發(fā)現(xiàn)Hippo通路與失巢性凋亡存在密切關(guān)系,當(dāng)非致瘤上皮細(xì)胞株MCF10A細(xì)胞脫離基質(zhì)后,在10 min內(nèi)即出現(xiàn)YAP的磷酸化,其分布轉(zhuǎn)位于胞質(zhì),而當(dāng)MCF10A細(xì)胞重新黏附后,YAP出現(xiàn)去磷酸化,并且向胞核積聚。而通過拉春庫林B(可松弛細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白)作用于細(xì)胞骨架蛋白后,YAP在黏附狀態(tài)下出現(xiàn)磷酸化。在Hela細(xì)胞中抑制Lats1/2的表達(dá)后,無論細(xì)胞在脫離基質(zhì)或經(jīng)拉春庫林B處理后,均出現(xiàn)YAP磷酸化的下降,而敲除YAP和TAZ后,細(xì)胞可恢復(fù)失巢凋亡。提示Hippo通路可能參與細(xì)胞的失巢凋亡,細(xì)胞黏附與骨架蛋白通過Lats1/2調(diào)節(jié)YAP/TAZ的活性而發(fā)揮作用,當(dāng)YAP/TAZ功能失調(diào)時,腫瘤細(xì)胞可通過失巢凋亡抵抗增加其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的機(jī)會。

    2.2Lats1/2對腫瘤的抑制作用

    Lats1與Lats2屬Lats抑癌家族成員,主要通過停滯周期在細(xì)胞周期調(diào)控中發(fā)揮作用。

    Lats1被磷酸化后,可在有絲分裂早期通過與CDC2結(jié)合而阻斷后者與組蛋白H1、cyclin A及cyclin B結(jié)合的作用,使細(xì)胞周期停滯在G2/M期,從而阻斷細(xì)胞周期的進(jìn)行[19-21]。此外,Lats1還可對人單絲氨酸蛋白激酶1(LIMK1)發(fā)揮抑制作用[22],而后者在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[23]。

    Lats2以細(xì)胞有絲分裂中增加的中心體為靶點(diǎn),通過使四倍體細(xì)胞分裂周期停滯或誘導(dǎo)其凋亡,從而使細(xì)胞停滯在G1期[24]。四倍體細(xì)胞具有遺傳不穩(wěn)定性,極易導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生,而當(dāng)Lats2活性受阻時,細(xì)胞四倍體的形成則不受抑制。

    在Hela細(xì)胞中[25],采用siRNA技術(shù)抑制Lats1 與Lats2在細(xì)胞中的表達(dá)以及用紫杉醇進(jìn)行處理后,通過細(xì)胞計(jì)數(shù)及劃痕愈合實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞在Lats1/2受抑制時,其增殖能力與遷移能力較對照組增強(qiáng),并表現(xiàn)出對紫杉醇誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡呈抵抗?fàn)顟B(tài),該研究提示Lats1/2在抑制腫瘤細(xì)胞的增殖與遷移能力,并在介導(dǎo)細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用。

    2.3Hippo通路與其他信號通路的關(guān)系

    2.3.1Lats1/2對其他信號通路的影響Lats1/2作為Hippo通路的重要組成蛋白,除了對Hippo通路下游基因作用外,還可通過多種機(jī)制抑制腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),Lats1/2可調(diào)節(jié)多個腫瘤通路相關(guān)基因的表達(dá)[25],在抑制Lats1/2活性后,經(jīng)微陣列檢測基因表達(dá)差異提示,除Hippo通路外,多條關(guān)鍵通路(p53、Ras-ERK、Wnt)相關(guān)基因的表達(dá)出現(xiàn)較明顯的變化,提示Lats1/2可能通過多種途徑發(fā)揮其抑癌作用。

    2.3.2Lats2-p53正反饋環(huán)路p53在細(xì)胞周期調(diào)控中發(fā)揮重要作用,而mdm2可通過E3泛素連接酶與p53相互結(jié)合形成復(fù)合物,抑制后者的活性。Aylon等[26]通過免疫共沉淀反應(yīng)及免疫熒光技術(shù)分析發(fā)現(xiàn),Lats2可通過與E3泛素連接酶結(jié)合而抑制mdm2對p53的減效作用,并能增強(qiáng)p53的穩(wěn)定性,對mRNA的檢測分析提示,p53可促進(jìn)Lats2的表達(dá)。該實(shí)驗(yàn)表明Lats2與p53可能存在正反饋環(huán)路,抑制腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。

    2.3.3Hippo通路與Wnt通路的密切關(guān)系Wnt/βcatenin信號通路是一類致癌通路,該通路的激活可通過促進(jìn)β-catenin的積累,從而發(fā)揮后者的致癌作用。近年來,研究者發(fā)現(xiàn)了Wnt通路與Hippo通路共有的信號傳遞和調(diào)控機(jī)制[27]。YAP/TAZ在β-catenin降解復(fù)合物中作為一種關(guān)鍵因素,參與Wnt信號通路的信息傳遞,Hippo的效應(yīng)因子YAP1同β-catenin、TBX5可形成β-catenin-YAP1-TBX5復(fù)合體,該復(fù)合體經(jīng)YES1激活后,可促進(jìn)抗凋亡基因BCL2L1與BIRC5的表達(dá)[28]。TAZ可調(diào)節(jié)Wnt通路的生物學(xué)應(yīng)答,并且在Wnt依賴的間葉干細(xì)胞的分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外當(dāng)Wnt信號通路激活時,β-catenin從降解復(fù)合物中釋放,可減弱TAZ的降解[29]。

    綜上所述,Hippo通路在惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要的作用,該通路通過一系列酶鏈反應(yīng),最終使致癌基因YAP/TAZ喪失其轉(zhuǎn)錄共激活功能,同時,Hippo通路的組成因子還可通過影響其他通路,以多種途徑抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。

    3 研究Hippo通路與惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的意義

    無限制生長是腫瘤的特征之一,侵襲轉(zhuǎn)移也在一定程度上決定其惡性程度。Hippo通路的發(fā)現(xiàn),使人類對腫瘤發(fā)生發(fā)展過程的認(rèn)識又打開了新的視野。通過對該通路的研究,有助于深入了解腫瘤的進(jìn)展機(jī)制,并有可能對當(dāng)前治療方案的改進(jìn)產(chǎn)生影響。

    由于Hippo通路變異對腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移均存在密切關(guān)系,對該通路的研究有助于在臨床工作中評估腫瘤組織發(fā)生發(fā)展速度、腫瘤細(xì)胞的生長特性及侵襲轉(zhuǎn)移能力,為輔助檢查及隨訪頻率、治療方案的調(diào)整提供參考,使治療更加個體化。

    Hippo通路異常主要有三個方面:①Hippo通路的效應(yīng)因子TAZ/YAP變異,使得該通路對其調(diào)控作用減弱;②Hippo通路中Lats1/2等表達(dá)受阻使該通路級聯(lián)反應(yīng)中斷;③Hippo通路上游信號異常而使該通路表達(dá)下降。因此,對該通路的研究在腫瘤治療的應(yīng)用也具有以下角度:

    3.1特異性抑制TAZ/YAP的功能

    TAZ與YAP可能成為未來分子靶向治療的靶點(diǎn),治療上可通過特異性抑制TAZ與YAP的功能,或促進(jìn)TAZ與YAP的磷酸化,以控制TAZ與YAP的致瘤性及二者在腫瘤侵襲中的作用。

    3.2基因治療中Lats1/2的作用

    由于Lats1/2可抑制TAZ/YAP的功能,并可調(diào)控其他致癌通路基因,在腫瘤的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。隨著基因治療技術(shù)的發(fā)展與成熟,在腫瘤治療中可將外源性Lats1/2導(dǎo)入靶細(xì)胞,以彌補(bǔ)Lats1/2的抑癌作用,從而達(dá)到抑制腫瘤的作用。

    3.3修復(fù)Hippo通路的功能及作用

    去除抑制該通路啟動的因素,以及特異性激活該通路,可抑制腫瘤增殖、浸潤及遷移作用。令人興奮的是,近年來,有學(xué)者[30-31]發(fā)現(xiàn)了一種G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的Hippo-YAP機(jī)制,此次發(fā)現(xiàn)為Hippo通路的藥物調(diào)節(jié)呈現(xiàn)了新的視角。

    Hippo通路功能的變異在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色,對該通路的深入研究對惡性腫瘤治療存在重要意義。

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    (corresponding author),郵箱:songhaizhu@163.com

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