雞卵清蛋白上游啟動子轉錄因子Ⅱ的功能及其在腫瘤中的作用

王明山 任 強 陸 樹 白培明

(廈門大學附屬中山醫(yī)院，福建 廈門 361004)

雞卵清蛋白上游啟動子轉錄因子(COUP-TF)Ⅱ是一種轉錄調節(jié)因子，在器官發(fā)育和血管生成的過程中起著重要的作用，近幾年來發(fā)現(xiàn)它能調節(jié)多個信號通路來控制多種腫瘤細胞生長和血管生成及淋巴管的生成，且被證實與多種腫瘤的發(fā)生和轉移有至關重要的作用〔1〕。本文研究其在非腺癌膀胱癌中的表達，并重點對COUP-TFⅡ的表達、功能調節(jié)及其在相關腫瘤中的作用進行綜述。

1 COUP-TFⅡ的結構及功能

COUP-TFs是類固醇激素/甲狀腺激素受體超家族中孤兒受體家族的成員，有兩個高度同源的亞型，COUP-TFⅠ和COUP-TFⅡ。COUP-TFs在1986年發(fā)現(xiàn)至今配體尚未被確認，所以被稱為孤兒核受體〔1〕。在脊椎動物，兩個COUP-TF同系物已確定，COUP-TFⅠ和COUP-TFⅡ也被稱為核受體2家庭1和2(NR2F1和2)〔1〕。COUP-TFs擁有核受體的經典域結構，具體而言，它們包括兩個高度保守基序：一個DNA結合域(DBD)含有兩個鋅指1和2，在配體結合域(LBD)有兩個高度保守的區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，其中COUP-TFⅠ和Ⅱ在DBD內存在98%的同源性〔1〕。此外，COUP-TFⅠ和Ⅱ分別在高度保守區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ共享96%和100%的同源性序列，因此COUP-TFⅠ和Ⅱ在許多方面的功能具有相似性，但還有很明顯的區(qū)別。

COUP-TFs涉及許多重要生命過程，如器官形成、血管生成、代謝體內平衡、心臟畸形等其他各方面的發(fā)展及疾病當中。COUP-TFs在這些發(fā)展過程中涉及多種不同的細胞功能，比如細胞命運的決定，細胞分化，細胞存活率和細胞遷移等等〔1〕。當然COUP-TFⅠ和Ⅱ的功能還是有區(qū)別的，COUP-TFⅠ主要表達在中樞和周圍神經系統(tǒng)的發(fā)展中。而COUP-TFⅡ表達在細胞核內，它的功能涉及多方面，包括在器官形成時的血管生成、淋巴管生成、脂肪生成、胃、肢體、骨骼肌、眼、視網(wǎng)膜、小腦發(fā)展，女性和男性生殖等多個方面的功能〔1〕。研究表明，異常表達的COUP-TFⅡ在多種疾病的發(fā)展中可能發(fā)揮關鍵作用，尤其是在肺、卵巢、乳腺、結腸、胃、前列腺，胰腺等多種腫瘤中〔2〕，且在各種器官間質和血管、脈管系統(tǒng)的發(fā)展中被檢測到。

2 COUP-TFⅡ在腫瘤微環(huán)境中

眾所周知，血管生成和淋巴管生成和淋巴轉移在腫瘤的發(fā)展、侵襲和轉移過程中是必要的過程。腫瘤的生長和發(fā)生轉移需要血管和淋巴管提供營養(yǎng)和氧氣。如果沒有持續(xù)的血管形成來提供營養(yǎng)，腫瘤細胞必將凋亡或者壞死。所以，更好地了解腫瘤如何控制血管生成開關的機制將有助于發(fā)展新的治療方法。研究顯示，COUP-TFⅡ在老鼠正常發(fā)展的血管生成和淋巴生成中扮演重要角色。成年小鼠敲除COUP-TFⅡ基因會嚴重損害新血管生成，在異種移植小鼠模型中抑制腫瘤生長〔2～4〕。失活的COUP-TFⅡ在多個自發(fā)性腫瘤模型中也表現(xiàn)出阻礙腫瘤的發(fā)展和轉移抑制血管生成，這表明COUP-TFⅡ在腫瘤微環(huán)境作為主要監(jiān)管機構控制血管生成〔2〕。

在具體的調控機制中，COUP-TFⅡ能調節(jié)兩大血管生成信號，血管緊張素(Ang)-1/Tie2和血管內皮生長因子(VEGF)/VEGF受體(R)-2。首先，COUP-TFⅡ能調節(jié)細胞外膜中Ang-1的表達。Ang-1是特定的內皮細胞酪氨酸激酶受體和Tie2的旁分泌配體〔3〕，而Ang-1/Tie2信號在維護血管靜止和促進血管生成中扮演突出的角色〔5〕。COUP-TFⅡ能直接綁定到Ang-1的啟動子并且增強了Ang-1的表達，因此激活Ang-1/Tie-2途徑促進血管重塑〔3〕。其次，在內皮細胞中COUP-TFⅡ抑制了VEGFR-1在內皮細胞上的表達〔4〕。VEGFR-1充當誘餌受體，使VEGF從VEGFR-2的綁定中隔離開〔6〕。因此，COUP-TFⅡ可以通過抑制VEGFR-1從而增強VEGF/VEGFR-2的信號，促進血內皮細胞增殖和發(fā)芽。另外，COUP-TFⅡ還能上調E2F1信號及下調Notch信號〔7,8〕，這些都已經被證明通過VEGF/VEGFR軸調節(jié)血管生成〔9,10〕。

在腫瘤微環(huán)境，COUP-TFⅡ和E2F1、Notch信號和VEGF/VEGFR信號之間可能存在復雜的相互作用網(wǎng)絡一起協(xié)調血管生成。除了血管生成，COUP-TFⅡ還能調節(jié)腫瘤淋巴管生成、轉移。乳腺癌和胰腺癌小鼠模型消除COUP-TFⅡ的表達后淋巴管生成受損和淋巴結轉移受到抑制〔4〕。119例乳腺腫瘤病人COUP-TFⅡ表達水平與淋巴結轉移呈正相關〔10〕。COUP-TFⅡ是腫瘤血管生成和淋巴管生成的中心調節(jié)因子，通過調節(jié)VEGF/VEGFR，Ang-1/Tie2和其他途徑參與操縱腫瘤微環(huán)境〔11〕。這些研究表明COUP-TFⅡ可以作為一個對抗腫瘤血管生成和淋巴轉移的新途徑，能對癌癥進展的防治起到積極的作用。

另外，在微環(huán)境當中COUP-TFⅡ在調節(jié)血管生成中起作用，在癌癥進展和轉移中也起關鍵作用。NR2F2的異常表達涉及多種人類癌癥，包括乳腺癌、胰腺癌、結腸癌、前列腺癌和肺癌〔2,12〕。

3 COUP-TFⅡ在各種腫瘤中的研究進展

3.1腺癌

3.1.1乳腺癌 許多證據(jù)表明，COUP-TFⅡ可能在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。Nagasaki等〔13〕使用免疫組化染色結果顯示，59%的119例人類乳腺癌病例中COUP-TFⅡ的免疫組織化學染色陽性，而且COUP-TFⅡ的高表達與預后差和臨床結果及淋巴轉移密切相關。此外，COUP-TFⅡ和雌激素受體(ER)α狀態(tài)之間的正相關關系已被證明〔2,14〕。其他研究顯示，減少COUP-TFⅡ會增加ERα陽性的浸潤性導管癌的腫瘤級別，表明COUP-TFⅡ與腫瘤級別呈負相關〔2〕。對比COUP-TFⅡ表達不同的乳腺癌樣本表明其在不同的乳腺癌發(fā)展階段具有復雜的功能。COUP-TFⅡ可能參與乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展，也許會為乳腺癌治療提供新思路。

3.1.2卵巢癌 免疫組化的研究結果表明，COUP-TFⅡ在健康卵巢的基質中明顯表達，而卵巢上皮卻表達很少或無表達，COUP-TFⅡ這種表達模式在卵巢癌中卻是相反的，癌中的卵巢基質表達明顯降低和上皮中的表達卻很高〔15〕。在細胞系的實驗中，研究發(fā)現(xiàn)針對COUP-TFⅡ表達建立卵巢癌細胞系能增強卵巢細胞的凋亡并且使其增殖活力增加〔2〕。此外，COUP-TFⅡ還能調節(jié)NIMA相關蛋白激酶(NEK)2，維甲酸誘導蛋白(RAI)14及參與細胞周期的其他多個基因的表達，這表明失調的COUP-TFⅡ通過潛在途徑影響卵巢癌的表達。研究還發(fā)現(xiàn)COUP-TFⅡ表達在卵巢上皮和間質成分中被破壞并且失調的COUP-TFⅡ表達可以通過一些目前未知的通路來調節(jié)卵巢上皮細胞凋亡，而在卵巢癌上皮間質中則未受到影響〔2〕。在卵巢癌當中，COUP-TFⅡ在卵巢基質中高度表達，卵巢腫瘤上皮細胞中低表達，而這個表達式模式在正常卵巢組織卻是相反的，另外病人的COUP-TFⅡ上皮/基質中表達比率高會減少腫瘤的復發(fā)率〔2,16〕。這些結果揭示COUP-TFⅡ在卵巢癌中扮演了一個新的角色，其在卵巢基質和上皮當中具有完全不同的功能，也就是癌基因和抑癌基因，總體上扮演了一個抑制癌癥作用的基因。因此，COUP-TFⅡ表達的改變在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。

3.1.3結腸癌和卵巢癌 COUP-TFⅡ在95例結直腸癌患者標本的免疫組化中，COUP-TFⅡ在超過57%的腫瘤樣本陽性表達，只有一個正常結腸黏膜中表達COUP-TFⅡ，并且COUP-TFⅡ陽性腫瘤患者比COUP-TFⅡ陰性腫瘤患者有一個更好的整體存活率〔17〕，這表明COUP-TFⅡ陽性跟腫瘤標本有明顯相關性，且有利于結腸癌患者的遠期生存，COUP-TFⅡ在結腸癌中起著一個抑制癌癥的功能。研究COUP-TFⅡ在結腸癌中的作用將有利于結腸癌的防治。COUP-TFⅡ在卵巢基質中高度表達，卵巢腫瘤上皮細胞中低表達，而這個表達式模式在正常卵巢組織卻是相反的，病人COUP-TFⅡ上皮/基質中表達比率高會減少腫瘤的復發(fā)率〔2,16〕。COUP-TFⅡ在不同的腫瘤的發(fā)展當中發(fā)揮著不同的作用：促進和抑制。

3.1.4胰腺癌 Qin等〔18〕發(fā)現(xiàn)在成年小鼠COUP-TFⅡ的消融會顯著損害胰腺癌中血管和淋巴管的生成，這表明COUP-TFⅡ在調節(jié)胰腺癌血管生成方面對血液內皮細胞起著重要作用。在血管方面，COUP-TFⅡ能直接調節(jié)外周細胞的Ang-1表達以調節(jié)血管生成〔18〕。在淋巴管方面，COUP-TFⅡ可能通過VEGFR3/神經纖毛蛋白(NRP)2信號的調節(jié)和與Prox1的相互作用來發(fā)揮其在胰腺癌淋巴管生成作用〔20〕，這表明COUP-TFⅡ在病理血管生成和淋巴管生成中起到關鍵作用，并支持COUP-TFⅡ作為腫瘤治療當中用于抗血管生成治療的有前途的靶向新目標。

3.1.5前列腺癌 COUP-TFⅡ能通過直接調節(jié)腫瘤生長來促進前列腺癌進展。407例前列腺組織標本，大約60%的癌癥組織標本中顯示出強烈的癌細胞核COUP-TFⅡ染色陽性，而只有5%的正常前列腺組織中的上皮細胞COUP-TFⅡ是陽性的〔19〕。此外，COUP-TFⅡ高表達水平與腫瘤根治性前列腺切除術后早期腫瘤的復發(fā)有關〔19〕。前列腺癌細胞中COUP-TFⅡ的表達比例更高，會增加了前列腺癌的轉移風險，說明COUP-TFⅡ可以促進前列腺腫瘤發(fā)生及增強向淋巴轉移的概率〔19～21〕。

最近的研究表明對于抑制前列腺癌進展的機制，是由磷酸酶和張力蛋白同系物(PTEN)損失引起的轉化生長因子(TGF)上調形成一個增長障礙作為防御屏障。強調TGF-β可能代表一個侵襲前檢查站去防止PTEN調節(jié)的前列腺腫瘤發(fā)生〔22〕。PTEN丟失可以激活TGF-β信號傳導系統(tǒng)和誘導癌前狀態(tài)的生長障礙來限制前列腺癌的生長〔22〕。COUP-TFⅡ與TGF-β信號在前列腺腫瘤中是呈負相關關系，但不是在正常前列腺。在PTEN基因缺失的小鼠，活動過度的TGF-β信號受到過表達的COUP-TFⅡ抑制，而它的增強是由COUP-TFⅡ耗盡引起的〔19〕，提示COUP-TFⅡ可能會覆蓋TGF-β誘導的生長障礙，促進前列腺癌進展。COUP-TFⅡ與SMAD4緊密相關，隔絕SMAD4綁定到靶基因的啟動子，從而抑制TGF-β信號〔19〕。此外，在缺乏COUP-TFⅡ的PTEN基因缺失的老鼠中刪除SMAD4恢復了侵入性腫瘤的增長，表明在缺失PTEN基因中從多惰性前列腺腫瘤發(fā)展成全面的轉移性前列腺癌，COUP-TFⅡ介導的抑制TGF-β信號傳導是非常必要的一環(huán)〔19〕。COUP-TFⅡ在誘導無轉移的前列腺癌與SMAD4直接相互作用以破壞TGF-β誘導的生長障礙，發(fā)展成為了轉移性多發(fā)癌至關重要的作用，增加了惡性進展和產生積極的腫瘤轉移傾向。COUP-TFⅡ與前列腺癌的發(fā)生和進展密切相關，COUP-TFⅡ有望成為前列腺癌治療的新靶點。

3.2非腺癌 COUP-TFⅡ在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、結腸癌的癌細胞中高/低表達，且這幾種癌都屬于腺癌，說明COUP-TFⅡ可能與腺癌細胞存在著某種密切的聯(lián)系，可以在腺癌當中的癌細胞而非間質細胞當中表達，直接調控腫瘤的發(fā)生和進展，對腫瘤的進展起到極其關鍵的作用。

在膀胱癌及其他非腺癌組織當中至今均未有相關報道COUP-TFⅡ與非腺癌組織是否有關，COUP-TFⅡ在膀胱癌當中也有表達，但是并非在癌細胞當中直接表達，而是表達在膀胱癌的間質細胞當中，包括血管內皮細胞，血管平滑肌細胞及其他間質細胞當中，而且都是表達在細胞核中，并且呈強陽性〔23〕。

研究〔23〕對27例臨床人體膀胱癌及8例正常膀胱組織的標本進行了免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)膀胱癌及膀胱正常組織的膀胱細胞當中并未見到明顯表達。但是，74.07%的膀胱癌組織的間質當中表達呈現(xiàn)出強陽性，而在25%正常膀胱組織中表達呈弱陽性，差別具有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。并且膀胱癌中的平均微血管密度(63.55±20.28)明顯比正常組織(38.88±14.09)當中的多(P<0.01)。COUP-TFⅡ對于膀胱腫瘤進展中的血管內皮細胞增生也起到了相當重要的作用。這也說明COUP-TFⅡ在非腺癌的進展當中也扮演了相當重要的角色。

綜上，COUP-TFⅡ在不同的腫瘤表達上調或下調，在腺癌當中COUP-TFⅡ直接表達在癌癥組織當中的癌細胞當中，對于腫瘤直接起到了促癌和抑癌的作用，直接參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉移。而在非腺癌當中，COUP-TFⅡ并不直接表達在癌細胞上，而是表達在腫瘤微環(huán)境當中的血管內皮細胞等間質當中，通過促進血管內皮細胞的增殖來為腫瘤的生長提供營養(yǎng)支持從而促進腫瘤的進展，這說明COUP-TFⅡ在各種不同腫瘤的進展當中都起著相當重要作用?？傊?，COUP-TFⅡ能夠強有力地調節(jié)多個信號通路來控制腫瘤細胞生長和血管生成及淋巴管的生成，對于血管(淋巴管)內皮細胞的增殖和凋亡的控制當中也起到關鍵的作用，與VEGF起到了類似的作用。眾所周知，VEGF在腫瘤進展中的重要地位，因此鑒于COUP-TFⅡ的類似作用，并且COUP-TFⅡ的配體至今尚未確認，COUP-TFⅡ將會是未來腫瘤進展研究的一個重要方向，將會為腫瘤進展的防治提供一個新的思路。