β-連環(huán)素及其信號通路在肝癌中的研究進展

朱 鵬，龍 爽，宋旭彤，鄧紹平，3△

(1.西南醫(yī)科大學，四川 瀘州 646000；2.川北醫(yī)學院，四川 南充 637000；3.四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

*通訊作者

β-連環(huán)素及其信號通路在肝癌中的研究進展

朱 鵬1，龍 爽1，宋旭彤2，鄧紹平1，3△

(1.西南醫(yī)科大學，四川 瀘州 646000；2.川北醫(yī)學院，四川 南充 637000；3.四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院，四川 成都 610072)

β-連環(huán)素(β-catenin)是一種由CTNNB1 基因編碼的具有介導細胞間黏附及信號轉導等多重功能的重要分子，其通過Wnt/β-catenin信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。近年來，大量的研究證實經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路的異常激活在肝癌中具有重要作用，而作為Wnt 信號通路關鍵分子的β-catenin 的異常表達與肝癌的發(fā)生、發(fā)展及預后密切相關?，F(xiàn)對β-catenin和Wnt/β-catenin信號通路在肝癌中的作用及目前研究狀況作一簡要綜述，為進一步闡明肝癌中β-catenin及信號通路的作用機制及以Wnt/β-catenin信號通路為靶點的臨床治療提供理論依據(jù)。

β-連環(huán)素；Wnt/β-catenin信號通路；肝細胞癌

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球范圍內廣泛發(fā)生的惡性腫瘤之一。據(jù)統(tǒng)計，近幾年HCC在我國發(fā)病率居第四位，死亡率居第三位[1]。HCC的惡性程度高，多數(shù)情況下確診時已是晚期，其手術切除率僅為20%～30%，術后5年生存率為30%～50%，復發(fā)轉移率超過60%[2]。HCC的發(fā)生發(fā)展是一個多因素參與、多基因相互作用和多條細胞信號通路交叉調控的結果，其中Wnt/β-catenin信號通路的異常激活具有重要作用。β-連環(huán)素(β-catenin)是由CTNNB1基因編碼的一種具有介導細胞粘附及信號轉導活性的多功能蛋白，其參與Wnt/β-catenin細胞信號轉導通路。近年來相關研究發(fā)現(xiàn)，HCC中多種原因導致的β-catenin活化可激活Wnt/β-catenin信號通路，引起下游靶基因的異常表達，影響HCC的發(fā)生、發(fā)展及預后。本文系統(tǒng)地闡述了β-catenin及Wnt信號轉導通路的作用機制，并結合目前文獻，對HCC中引起β-catenin活化的因素、Wnt信號轉導通路異?；罨捌渑c其他信號通路相互作用機制等問題的目前研究進展進行了綜述。

1 β-catenin及Wnt信號轉導通路的作用機制

1.1 β-catenin的結構與功能 β-catenin是一個由CTNNB1基因編碼的定位于胞質的可溶性蛋白，其是Wnt信號通路的一個至關重要的分子[3]。β-catenin蛋白的一級結構包括3個重要功能性區(qū)域:N端(氨基端)含有多個保守的絲、蘇氨酸殘基，可被糖原合成酶激酶(glycogen synthase kinase 3β，GSK3β)磷酸化，介導蛋白的降解；其C端(羧基端)酸性較強，參與β-catenin與轉錄活化因子TCF的結合；β-catenin蛋白的中間區(qū)是由多個arm重復序列構成一超螺旋結構，負責與包括上皮細胞鈣黏蛋白(E- cadherin)、T細胞轉錄因子(TCF)、結腸腺息肉蛋白(APC)、Factin、軸蛋白(Axin)等重要分子結合，共同參與Wnt信號轉導通路。

1.2 Wnt/β-catenin 信號通路 Wnt是一個分泌蛋白家族，其通過自分泌或旁分泌作用與位于細胞膜上的受體相結合，激活細胞內信號通路調節(jié)靶基因的表達，對細胞的增殖、分化、遷移、極性化和凋亡起到重要作用[4]。Wnt信號通路主要涉及的細胞內徑有:①Wnt/β-catenin信號通路；②Wnt-Ca2+通路；③JNK信號通路；④調節(jié)紡錘體的方向和非對稱細胞分裂的細胞途徑。其中Wnt/β-catenin信號通路被稱為經(jīng)典信號通路，而其他通路被稱之為非經(jīng)典Wnt信號通路。

Wnt/β-catenin信號通路主要組成成員包括:Wnt蛋白、跨膜受體卷曲蛋白(Frizzled，F(xiàn)ZL)、輔助性受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LDL-receptor-related protein，LRP5/6)、松散蛋白(Dishevelled，Dsh)、CK1α、GSK-3β、APC、Axin、β-catenin、TCF/淋巴樣增強因子(LEF)家族等。其作用機制為在正常無Wnt信號刺激時，細胞內僅有少量的β-catenin 表達且多位于胞膜以cadherin-actin 復合體形式存在，游離于胞質的極少量β-catenin 很快被泛素化降解。在有Wnt信號刺激時，胞膜外Wnt蛋白同時與細胞膜跨膜受體卷曲蛋白Frezzled 受體和輔助性受體LRP5/6 結合后開啟Wnt/β-catenin 信號通路的傳導，并活化胞質內Dsh 蛋白，活化的Dsh 蛋白能抑制由APC 蛋白、GSK-3β、Axin、β-catenin 等形成的降解復合體中關鍵成分GSK-3β的活性，使β-catenin不被GSK-3β磷酸化從而避免了泛素蛋白酶體對其識別和降解，進而在胞質中逐漸積聚。在胞質內聚集到一定量后β-catenin可轉位進入細胞核，通過其C 端的轉錄活化因子結合位點與TCF/LEF 形成轉錄因子復合體，激活一系列Wnt 信號通路下游靶基因的轉錄，包括c-myc、cyclinD1、MMP-7、E-cadherin 等，從而加快細胞周期、促進細胞增殖，同時也導致異常蛋白質產(chǎn)生，進而導致腫瘤發(fā)生[5]。顯然，β-catenin在此信號通路中扮演著極其重要的的作用，是整條通路的關鍵樞紐分子，其在胞質中的濃度直接決定了Wnt 信號通路的開放或關閉[6]。

2 CTNNB1基因突變引起的β-catenin活化

大量研究發(fā)現(xiàn)，包括HCC在內的人類不同類型的癌癥中檢測到了CTNNB1 基因突變，這種突變致使β-catenin 在胞質內聚集進而轉位入核導致Wnt信號通路異?；罨痆7]。以往研究發(fā)現(xiàn)有8%～42%的HCC 中可檢測到CTNNB1 的突變[8]，大多數(shù)CTNNB1基因突變發(fā)生在外顯子3。相關研究表明，β-catenin 在細胞核內的聚集與肝細胞去分化及惡性程度增加密切相關。Zulehner 等[9]報道在133 例原發(fā)性HCC患者中有58.6% 具有β-catenin 核內聚集的現(xiàn)象，并且發(fā)現(xiàn)這部分患者的腫瘤有血管侵襲和轉移，且患者生存時間縮短。Liu 等[10]發(fā)現(xiàn)在缺氧的腫瘤微環(huán)境中，β-catenin 的活化有助于激活缺氧引起的、HIF-1a 介導的腫瘤轉移，并且β-catenin 與HIF-1a 共同高表達的原發(fā)性HCC患者，其總體生存時間和術后復發(fā)時間明顯減少。在最新的研究中，Hirohisa 等[11]發(fā)現(xiàn)CTNNB1基因外顯子3突變能誘導HCC細胞Wnt/β-catenin信號通路下游靶基因的表達上調，且傳統(tǒng)的和非磷酸化位點的突變都能引起β-catenin的靶基因的上調，β-catenin的核內聚集與β-catenin的靶基因表達上調造成患者總生存期顯著降低。因此，β-catenin基因突變在HCC的發(fā)生過程中起重要作用。

3 肝炎病毒對β-catenin活化的促進作用

我國95%的HCC患者具有HBV 感染的背景，10%有HCV感染背景，還有部分患者HBV和HCV重疊感染[12]，肝炎病毒在HCC的發(fā)生過程中起重要作用。Guichard等[13]分析了法國的一組HCC樣本發(fā)現(xiàn)HCV相關原發(fā)性HCC CTNNB1基因突變率為33.3%，而HBV相關原發(fā)性HCC CTNNB1基因突變率為11.4%。對HBV相關HCC的研究中發(fā)現(xiàn)，HBV 病毒編碼的HBV 病毒調節(jié)蛋白(HBX)可以在胞質內與APC競爭性結合，導致β-catenin 在胞質內不能被泛素化降解，從而轉位入核誘導肝細胞惡性轉化[14]。Srisuttee等[15]研究發(fā)現(xiàn)，HBX通過減少SIRT1對β-catenin的抑制作用，可以實現(xiàn)上調β-catenin。同時也表明上調SIRT1可能是一個治療乙肝相關性HCC的重要策略。申利紅等[16]在肝前體(hepatic progenitor，HP)14-19細胞的研究中，發(fā)現(xiàn)HBx可通過促進HP 14-19細胞中GSK3β磷酸，抑制β-catenin的降解，導致β-catenin在胞質中大量積聚并向核內轉移，從而激活Wnt信號通路。顯然，HBx引起的β-catenin轉位入核與HCC發(fā)生有密切關系。而相關研究表明β-catenin 突變在HCV 相關的HCC 中發(fā)生的頻率比HBV相關HCC 更高，HCV核心蛋白能激活Wnt信號通路，并且在轉錄水平減少E-cadherin的表達[17]。因此，在HCC發(fā)生過程中HBV、HCV能夠促進β-catenin活化，從而激活Wnt/β-catenin 信號通路。

4 動物模型中的β-catenin活化

在β-catenin 與HCC關系的研究中，轉基因動物模型一直被廣泛運用。在轉基因小鼠研究中發(fā)現(xiàn)FXR 敲除小鼠肝臟會自發(fā)性癌變，而癌變過程中β-catenin 活性逐漸升高，提示FXR 缺失可激活Wnt/β-catenin 經(jīng)典通路致癌[18]。Xie 等[19]發(fā)現(xiàn)，2-amino-3-methylimidazo[4、5-f]喹啉(簡稱IQ)通過激活TGF-β和Wnt/β-catenin信號通路抑制細胞粘附，促進小鼠HCC的發(fā)生。Li 等[20]研究表明Cyr61 是β-catenin 信號在HCC中的直接靶基因，并且Cyr61 可能在HCC的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。激活β-catenin信號可引起HepG2細胞中Cyr61的mRNA水平的升高，而抑制β-catenin信號會引起Cyr61的mRNA和蛋白表達的雙重下降。進一步在動物實驗研究中發(fā)現(xiàn)，HepG2細胞中Cyr61的過表達會促進HCC的發(fā)展。通過動物模型實驗證明了CTNNB1 基因突變或其他原因導致的β-catenin 胞質集聚及活化在HCC發(fā)生發(fā)展中的作用，并拓寬了HCC中Wnt/β-catenin 信號通路靶基因研究的廣度。

5 Wnt/β-catenin 信號通路與其他信號通路相互作用

近年來相關研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號通路與轉化生長因子β(TGF-β)，肝細胞生長因子(HGF)/c-Met通路[21]，PI3K/AKT/mTOR通路[22]和胰島素/胰島素樣生長因子(IGF-1)通路等特定細胞信號通路的異常活化參與了HCC的發(fā)生發(fā)展。研究表明Wnt/β-catenin 信號通路活化可能是由TGF-β介導的[23]，而HCC中TGF-β和Wnt/β-catenin信號通路之間的相互作用對β-catenin靶基因的表達起關鍵作用[24]。據(jù)報道TGF-β的效應產(chǎn)物Smad3能夠促進β-catenin的核轉位。最近的研究顯示，HCC細胞系中的Axin2在TGF-β處理后表達上調，從而導致了Wnt信號通路的激活[25]。Wnt/β-catenin 通路與HGF/c-Met通路之間存在“cross-talk”，并且可能促進HCC的進展。C-Met是HGF的酪氨酸激酶受體，其可以在肝細胞膜的內表面與β-catenin結合，參與HCC中的β-catenin的激活。近期的研究表明將C-Met和β-catenin結合形成的活化復合體轉接到小鼠肝臟中能夠快速誘導形成原發(fā)性肝腫瘤[26]。研究表明，胰島素/IGF-1通路能夠抑制GSK3β活性避免β-catenin被磷酸化，β-catenin與TCF/LEF結合后激活下游靶基因轉錄；而PI3K/Akt和Ras的激活可能介導了GSK3β的失活[23]。PI3K的激活產(chǎn)物PI(3，4，5) P3 與ILK 的磷脂酰肌醇結合結構域結合并充分激活整合素激酶ILK。ILK與β-catenin/Tcf 介導的靶基因表達有著協(xié)同作用[27]。

6 總結與展望

HCC的發(fā)生發(fā)展是一個多因素參與、多基因相互作用和多條細胞信號通路交叉調控的結果。其中，β-catenin基因突變引起的Wnt信號通路異常調節(jié)是導致各種致癌靶基因的異常轉錄的重要原因。而且，Wnt信號通路可通過“cross-talk”與幾種不同信號通路進行級聯(lián)反應，在HCC發(fā)生中起重要作用。然而，HCC背景下的β-catenin基因突變機制及Wnt信號通路“cross-talk”的分子機制仍需要進一步研究。對于HCC治療中針對Wnt信號通路的靶向治療目前仍處于初步探索階段。Wang等[28]在近期的研究中發(fā)現(xiàn)，鞣花酸的腸道代謝物Urolithin A能夠通過抑制經(jīng)典Wnt信號通路在HepG2細胞中發(fā)揮抗增殖和抗氧化作用。Kim等[29]在肝腫瘤干細胞(cancer stem cells，CSC)的研究中發(fā)現(xiàn)，小分子抑制劑CWP232228可拮抗β-catenin與細胞核中TCF結合從而抑制Wnt/β-catenin信號傳導，最終減少腫瘤干細胞的自我更新能力并降低其致瘤性 。Ma等[30]研究發(fā)現(xiàn)端錨聚合酶(TNKS1和TNKS2)能降解AXIN增強β-catenin活性；端錨聚合酶抑制劑(XAV939)能穩(wěn)定AXIN1和AXIN2，降低核β-catenin水平，從而減少β-catenin轉錄活性。雖然這方面的研究尚未進入臨床實驗階段，但進一步了解突變型β-catenin的功能、識別β-catenin的下游靶基因以及發(fā)現(xiàn)新的Wnt信號通路阻斷因子無疑會對我們深入了解HCC的發(fā)病機制及尋找新的治療方法產(chǎn)生重大影響。

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Research progress of β-catenin and Wnt/β-catenin signaling pathway in hepatocellular carcinoma

ZHU Peng，LONG Shuang，SONG Xu-tong，DENG Shao-ping

R735.7

B

1672-6170(2017)03-0145-04

2016-09-23；

2016-11-24)