Notch信號通路相關(guān)分子在肺癌中的表達(dá)、臨床意義及生物學(xué)作用*

鄒 斌，周學(xué)亮 綜述，劉季春審校

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院心胸外科 330006)

·綜 述

Notch信號通路相關(guān)分子在肺癌中的表達(dá)、臨床意義及生物學(xué)作用*

鄒 斌，周學(xué)亮 綜述，劉季春△審校

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院心胸外科 330006)

細(xì)胞凋亡；肺腫瘤；Notch信號通路；增殖；耐藥

最新數(shù)據(jù)顯示，我國男性肺癌的發(fā)生率及病死率每年均高居榜首(2000-2011年)，女性肺癌發(fā)生率居第2位，病死率居首位；據(jù)估計(jì)，2015年我國肺癌的新發(fā)病例和死亡人數(shù)將分別達(dá)到733 000和610 000[1]。肺癌主要包括非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC；約占80%)和小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC；約占20%)。近20年來，盡管在腫瘤生物學(xué)、診斷及治療方面取得了不斷進(jìn)步，但肺癌的5年生存率僅提高了5%。腫瘤復(fù)發(fā)、耐藥及缺乏有效的治療、預(yù)測和評估體系是肺癌診治過程中面臨的主要問題。因此，在基于進(jìn)一步深入理解肺癌致病機(jī)制基礎(chǔ)上，鑒定出易于復(fù)發(fā)的肺癌患者，尋找關(guān)鍵治療靶點(diǎn)，克服耐藥是提高肺癌治療效果的有效途徑。

Notch信號通路為進(jìn)化上高度保守的細(xì)胞間信息傳遞方式。在哺乳動物，Notch信號通路包括4個(gè)受體(Notch1～4)和5個(gè)配體(Jagged1，Jagged2,Delta-like1,Delta-like3,和Delta-like4)。受配體Jagged/Delta激活，Notch受體經(jīng)一系列水解反應(yīng)，釋放出胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(Notch intracellular domain,NICD)進(jìn)入細(xì)胞核，激活下游靶基因，在細(xì)胞分化、增殖、凋亡中發(fā)揮重要作用[2]。研究表明Notch信號通路的異常與包括肺癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤相關(guān)，其在腫瘤形成過程中作為癌基因抑或抑癌基因取決于組織來源[3]。本文就Notch信號通路相關(guān)分子在肺癌中的表達(dá)、臨床意義及其對癌細(xì)胞生物學(xué)影響作一綜述。

1 Notch信號通路與NSCLC

1.1 NSCLC患者Notch信號通路相關(guān)分子的表達(dá)及臨床意義 NSCLC患者Notch信號通路相關(guān)分子異常表達(dá)是相對頻繁的生物學(xué)事件。臨床研究發(fā)現(xiàn)，30%的NSCLC患者因Numb下調(diào)導(dǎo)致Notch1的激活表達(dá)，另10%的患者存在Notch1基因的激活突變[4]。進(jìn)一步研究表明，肺鱗狀細(xì)胞癌(SCC)患者Notch1和Delta-like4陽性表達(dá)的比例明顯低于其他亞型[5]。而Li等[6]報(bào)道肺SCC患者Notch1陽性表達(dá)的比例明顯高于肺腺癌(AC)患者。這些研究可能提示不同的組織學(xué)類型Notch信號分子表達(dá)不同。然而， Notch信號通路在NSCLC臨床病理學(xué)、預(yù)后價(jià)值存在爭議。一些研究提示，Notch1和Notch3的高表達(dá)與腫瘤進(jìn)展和預(yù)后差相關(guān)[5,7]，相反，另一些研究則提示Notch1和Notch3是NSCLC的抑制因子[6,8]。鑒于Notch信號通路在NSCLC臨床意義的不確定性及矛盾性，Yuan等[9]回顧了不同的研究并做了Meta分析，結(jié)果顯示，Notch1高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和更晚TNM分期相關(guān)，Notch3的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，Notch1、Notch3和DLL4的表達(dá)與NSCLC總生存率負(fù)相關(guān)，Notch靶基因Hes1的過表達(dá)與總生存率低相關(guān)。這一研究提示Notch信號通路相關(guān)分子可能作為預(yù)測NSCLC患者進(jìn)展和預(yù)后的分子標(biāo)志物。然而，目前的研究樣本量較小，而且大多數(shù)都是回顧性研究。因此，需要前瞻性、大樣本的臨床研究進(jìn)一步證實(shí)Notch信號通路相關(guān)分子在NSCLC中的臨床價(jià)值。

1.2 Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞生物學(xué)影響 動物實(shí)驗(yàn)表明，Notch信號通路在NSCLC的腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。在KRASG12V誘導(dǎo)的NSCLC小鼠模型中，Maraver等[10]發(fā)現(xiàn) Notch信號通路的過度激活，而抑制Notch信號通路則完全抑制腫瘤的形成。該研究提供了Notch信號通路在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用的間接證據(jù)。轉(zhuǎn)基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)，肺泡上皮細(xì)胞在過表達(dá)激活型Notch1后7 d即出現(xiàn)肺泡增生病變，8個(gè)月后形成腺瘤。而肺泡上皮細(xì)胞共表達(dá)激活型Notch1和MYC則誘導(dǎo)小鼠形成腺癌[11]。在Kras誘導(dǎo)的肺腺癌模型中，抑制Notch1信號通路顯著抑制腫瘤形成及降低腫瘤負(fù)荷，這表明Notch1在Kras誘導(dǎo)的肺腺癌的形成中發(fā)揮不可或缺的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Notch1通過抑制P53誘導(dǎo)的凋亡參與腫瘤的發(fā)生過程[12]。上述研究為Notch信號通路參與NSCLC的腫瘤發(fā)生提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

一些研究探討了Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞的增殖與凋亡的影響。過表達(dá)激活型Notch1抑制肺腺癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[13]。抑制Notch1 促進(jìn)肺腺癌A549細(xì)胞株增殖和抑制其凋亡，但對肺鱗癌無明顯影響[14]。然而有研究表明，間接抑制Notch1信號通路抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[15]。在缺氧環(huán)境中，肺腺癌細(xì)胞株Notch1明顯上調(diào)，而抑制Notch信號通路則誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果提示Notch1是肺腺癌細(xì)胞在缺氧環(huán)境中存活的必要條件[13]。進(jìn)一步研究證實(shí)，在缺氧環(huán)境中，Notch1通過上調(diào)IGF1-R和Survivin來促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活[16-17]。有趣的是，Dll4內(nèi)皮細(xì)胞與NSCLC共同培養(yǎng)可以明顯抑制癌細(xì)胞的增殖，而沉默內(nèi)皮細(xì)胞Dll4或抑制Notch1則明顯減弱這一作用，進(jìn)一步的研究提示內(nèi)皮細(xì)胞通過Dll4/Notch1/PTEN信號通路對NSCLC產(chǎn)生抑制作用[18]。上述研究結(jié)果表明，Notch信號通路對NSCLC增殖和凋亡的影響取決于細(xì)胞類型及細(xì)胞微環(huán)境。因此，腫瘤細(xì)胞微環(huán)境是重要因素，體外組織培養(yǎng)或體內(nèi)腫瘤移植研究將更好地理解Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞的增殖與凋亡的影響。在體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)中，抑制Notch3導(dǎo)致腫瘤生長抑制和誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡[19]。進(jìn)一步研究證實(shí)，Notch3通過與EGFR-MAPK 信號通路的交流，誘導(dǎo)抗凋亡蛋白Bim的表達(dá)進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡[20]。這些結(jié)果提示，Notch3可能是具有潛質(zhì)的NSCLC治療靶點(diǎn)。

NSCLC患者對化療及靶向治療耐藥是很普遍的臨床現(xiàn)象。Notch信號通路可能影響NSCLC患者對藥物的敏感性。低劑量順鉑處理腺癌細(xì)胞株可誘導(dǎo)CD133+細(xì)胞的增多，并導(dǎo)致細(xì)胞對阿霉素和紫杉醇產(chǎn)生耐藥，而抑制Notch1可明顯減弱上述作用[21]。這些結(jié)果提示Notch1與順鉑誘導(dǎo)的CD133+細(xì)胞的增多及多重耐藥有關(guān)。Xie等[22]發(fā)現(xiàn)，對吉非替尼繼發(fā)性耐藥的PC9細(xì)胞株出現(xiàn)Notch1的高表達(dá)，激活Notch1信號通路可誘導(dǎo)PC9細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，而沉默Notch1則逆轉(zhuǎn)細(xì)胞EMT并恢復(fù)對吉非替尼敏感性。進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在Balb/cathymic (nu+/nu+) 小鼠吉非替尼繼發(fā)性耐藥細(xì)胞移植模型中，抑制Notch信號通路可導(dǎo)致腫瘤生長抑制。這些研究結(jié)果表明，吉非替尼繼發(fā)性耐藥細(xì)胞EMT表型依賴Notch1信號的激活。除了繼發(fā)性耐藥，Notch信號通路可能與NSCLC患者原發(fā)性耐藥有關(guān)。一項(xiàng)臨床研究表明，NSCLC 患者Notch3的表達(dá)與以鉑類為基礎(chǔ)的化療方案的敏感性呈負(fù)相關(guān)[23]。這可能提示Notch3與原發(fā)性耐藥相關(guān)，并且Notch3可能是預(yù)測NSCLC 患者對藥物敏感性的生物標(biāo)志物。

Notch信號通路可能是癌細(xì)胞在特殊微環(huán)境(如缺氧)或刺激因素(如化療藥物、射線等)下生存的必要條件，然而使細(xì)胞更加“頑固”。因此，相對于單一治療方式，抑制Notch信號通路聯(lián)合化療或放療可能達(dá)到較好的治療效果。GSIs是臨床實(shí)驗(yàn)研究較為深入的Notch抑制劑[24]。GSIs聯(lián)合化療或放療具有協(xié)同作用，有望更好地抑制腫瘤。

2 Notch信號通路與SCLC

Notch信號通路對SCLC細(xì)胞生物學(xué)行為亦有重要影響。研究表明，Notch1抑制SCLC細(xì)胞的增殖及神經(jīng)內(nèi)分泌分化[14]。除對細(xì)胞增殖及分化的影響，Notch1影響SCLC的侵襲及轉(zhuǎn)移能力。抑制SCLC 細(xì)胞株(H69AR和SBC3) Notch1表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞EMT，增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲能力，而過表達(dá)H69細(xì)胞激活型Notch1則逆轉(zhuǎn)EMT，降低細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移能力[25]。這些研究結(jié)果提示激活Notch1信號通路可能是治療SCLC的一種新的策略。Hassan等[26]發(fā)現(xiàn)，Notch3 siRNA 可誘導(dǎo)H69AR細(xì)胞株E-cadherin下調(diào)，EMT相關(guān)分子Snial，Slug和Vim上調(diào)，細(xì)胞移動及侵襲能力增強(qiáng)；與此一致，過表達(dá)H1688細(xì)胞株Notch3則抑制EMT相關(guān)分子，細(xì)胞侵襲能力下降。然而，Notch3對SCLC細(xì)胞株的增殖及凋亡未見明顯影響。這些結(jié)果提示Notch3也是SCLC的抑制因子。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，利用Trp53;Rb1;Rbl2基因敲除小鼠模型，過表達(dá)激活型Notch1或Notch2可明顯減少腫瘤發(fā)生的數(shù)目并延長生存時(shí)間，這進(jìn)一步提示激活的Notch信號通路對SCLC的抑制作用[27]。臨床研究提示，一部分小細(xì)胞癌可能為繼發(fā)性腫瘤，其來源于經(jīng)化療或靶向治療后的非小細(xì)胞癌[28]。Notch失活突變可以誘導(dǎo)非神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤細(xì)胞或腫瘤前體細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌分化，Meder等[29]提出繼發(fā)性SCLC起源假說，Notch-ASCL1-RB-p53信號通路通過Notch失活突變驅(qū)動并維持小細(xì)胞癌表型。最近一些研究提示，Notch信號通路影響SCLC對化療藥物的敏感性。例如，過表達(dá)H69AR細(xì)胞株 DLL1可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及細(xì)胞停滯在G0/G1和S期，并增強(qiáng)細(xì)胞對化療藥物(ADM,DDP和VP-16)的敏感性。DLL1影響SCLC藥物敏感性可能與Notch下游基因Hes1、Hey1的激活有關(guān)[30]。綜上所述，Notch信號通路作為腫瘤抑制因子，影響SCLC細(xì)胞增殖、分化、侵襲等生物行為，調(diào)控Notch信號通路可能為治療SCLC提供了一種新的思路。

盡管實(shí)驗(yàn)研究提示Notch信號通路在SCLC中發(fā)揮重要作用，然而，其臨床研究文獻(xiàn)較少。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，25%的SCLC患者存在Notch家族基因的失活突變，在Trp53-/-,Rb1-/-,Rbl2-/-小鼠SCLC動物模型中亦發(fā)現(xiàn)Notch3基因的突變[27]。另一研究發(fā)現(xiàn)，35例SCLC患者Notch1,Notch2,Notch3和Notch4出現(xiàn)突變的比例分別為2.9%,11.4%,20.0%和25.7%[29]。Hassan等[26]報(bào)道，12例SCLC患者全部呈Notch3陰性表達(dá)。除H69AR和SBC-3，所有SCLC細(xì)胞株中無Notch3表達(dá)。上述研究提示，SCLC患者出現(xiàn)Notch信號通路異常并不少見，然而， Notch信號通路相關(guān)分子在SCLC患者中臨床預(yù)后價(jià)值未見相關(guān)報(bào)道。因此，需要前瞻性、大樣本、多中心協(xié)作研究來明確Notch信號通路相關(guān)分子在SCLC患者中的表達(dá)、臨床病理學(xué)意義及預(yù)后價(jià)值。

3 展 望

肺癌患者Notch信號通路的異常是相對頻繁的生物學(xué)事件， 然而其預(yù)后價(jià)值不清或存在爭議。未來大樣本研究將最終闡明Notch信號通路在肺癌患者中的臨床意義。Notch信號通路在肺癌細(xì)胞的增殖、凋亡和分化中發(fā)揮重要作用，其作用取決于細(xì)胞類型及微環(huán)境。Notch1和Notch3可能作為NSCLC癌基因促進(jìn)腫瘤形成、發(fā)展。 Notch的失活突變可以用來解釋繼發(fā)性SCLC的形成，Notch可能是SCLC的抑制因子。此外，Notch信號通路影響肺癌細(xì)胞對藥物的敏感性。因此，調(diào)控Notch信號通路可能是具有一定潛質(zhì)的肺癌治療模式。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.10.041

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81260024)；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金(YC2015-B009)。 作者簡介：鄒斌(1980-)，主治醫(yī)師，博士，主要從事肺癌綜合治療的研究?！?/p>

， E-mail:liujichun999@163.com。

R734.1

A

1671-8348(2017)10-1416-04

2016-12-15

2017-02-21)