Notch1通路活化對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響及其作用機(jī)制研究

盧瑜 羅偉堅(jiān) 胡繼良

腦膠質(zhì)瘤是常見(jiàn)的顱內(nèi)惡性腫瘤, 原發(fā)性腦膠質(zhì)瘤的發(fā)病率逐年攀升。其在顱內(nèi)呈浸潤(rùn)性發(fā)展, 在治療中, 開(kāi)顱手術(shù)也難以完全對(duì)腫瘤組織進(jìn)行切除, 尤其是放化療的效果也不明顯。患者生存期短, 僅有不到5%的腦膠質(zhì)瘤患者生存期可達(dá)5年［1-3］。由此可見(jiàn), 人腦膠質(zhì)瘤對(duì)患者生命健康構(gòu)成極大威脅, 不僅給患者帶來(lái)了巨大痛苦, 而且對(duì)其生活質(zhì)量也造成了嚴(yán)重影響［4］。從目前的治療來(lái)看, 放化療藥物和抗腫瘤藥物的連用, 也不能遏制腫瘤細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散, 且在全身性腫瘤的治療中, 該疾病的預(yù)后效果最差。癌癥干細(xì)胞殘留的腫瘤干細(xì)胞(CSC)最終引發(fā)疾病的復(fù)發(fā)。本文基于Notch1信號(hào)通路活化對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響及其作用機(jī)制, 取得了研究的效果, 具體報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 選取本院2016年4月～2017年4月經(jīng)手術(shù)治療的腦膠質(zhì)瘤患者標(biāo)本30例, 進(jìn)行處理后在培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng), 為標(biāo)本營(yíng)造懸浮的生長(zhǎng)狀態(tài), 初始化腫瘤球細(xì)胞表達(dá)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物CD133和Nestin, 誘導(dǎo)后成熟神經(jīng)神經(jīng)細(xì)胞的標(biāo)志物GFAP和TU-20。

1.2 方法 應(yīng)用隨機(jī)數(shù)字表法, 將培養(yǎng)基中CD133和Nestin應(yīng)用不同的Notch1通路活化途徑, 5例應(yīng)用經(jīng)典CBF-1/RBP-Jκ依賴(lài)途徑, 25例應(yīng)用CSL非依賴(lài)途徑。觀察標(biāo)志物中, 膠質(zhì)瘤干細(xì)胞遷移和侵襲能力。

2 結(jié)果

CSL非依賴(lài)途徑通過(guò)胞外水平、胞內(nèi)水平和胞核水平3種途徑對(duì)腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行遷移, 其侵襲力和侵襲水平優(yōu)于經(jīng)典CBF-1/RBP-Jκ依賴(lài)途徑的傳導(dǎo)能力。30例膠質(zhì)瘤干細(xì)胞組織標(biāo)本中, 18例高表達(dá)Notch1, 占60.0%。Notch1在直徑高腫瘤中表達(dá)強(qiáng)度比直徑小腫瘤高, 且對(duì)膠質(zhì)瘤的局限期、進(jìn)展期有著較高的表達(dá)。

3 討論

目前在膠質(zhì)瘤治療一籌莫展的情況下, 研究其干細(xì)胞的作用, 對(duì)提高其5年生存率具有重要作用。Notch基因于1919年由Morgan及其同事在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn), 該基因如發(fā)現(xiàn)突變可導(dǎo)致果蠅出現(xiàn)殘翅。果蠅的Notch基因于1983年被克隆。而后發(fā)現(xiàn)表明, Notch基因從無(wú)脊椎動(dòng)物到脊椎動(dòng)物,在多個(gè)物種中均有表達(dá), 其家族成員的結(jié)構(gòu)具有高度保守性,在細(xì)胞增殖分化以及發(fā)育過(guò)程中起到關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用［5-7］。從生物學(xué)作用來(lái)講, Notch信號(hào)對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞遷移和侵襲能力的界定, 正是通過(guò)在進(jìn)化上高度保守, 在相鄰細(xì)胞之間相互作用, 達(dá)到調(diào)節(jié)細(xì)胞、組織以及腦組織器官分化發(fā)育的主要方法。

Notch通路有CSL依賴(lài)途徑和CSL非依賴(lài)途徑兩種。CSL是Notch受體胞內(nèi)段結(jié)合的一種轉(zhuǎn)錄抑制子CFB1、Su(H)、Lag-1首字母的縮寫(xiě)。在哺乳動(dòng)物體內(nèi), CSL依賴(lài)途徑又稱(chēng)為CFB1/RBP-Jκ依賴(lài)途徑。

CBF-1/RBP-Jκ 依賴(lài)途徑 (圖1)：通過(guò)S1、S2、S3經(jīng)歷3次活化裂解。S1裂解位于胞外區(qū)1654位精氨酸殘基-1655位替氨醢殘基之間, 通過(guò)轉(zhuǎn)化酶作用, 產(chǎn)生胞外區(qū)和跨膜片段, Notch受體位于細(xì)胞膜表面；S2裂解, 在腫瘤細(xì)胞壞死因子中, 選擇胞外近膜區(qū)1710丙氨酸-1711纈氨酸殘基之間的配體結(jié)合, 通過(guò)金屬酶進(jìn)一步吞噬細(xì)胞；S3裂解1743甘氨酸殘基-1744纈氨酸殘基之間合成高分子蛋白激酶, 序列結(jié)合后, 完成最后裂解ICN。

圖1 經(jīng)典N(xiāo)otch通路概略圖

CSL非依賴(lài)途徑：Arias等［9］在研究Notch基因突變時(shí)在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn), 后在哺乳動(dòng)物的細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)。Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3種調(diào)節(jié)方式——胞外水平、胞內(nèi)水平、胞核水平。該方法是在在染色質(zhì)的特定結(jié)構(gòu)上, 通過(guò)對(duì)基因表達(dá)的上下調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的通路活化。

通路信號(hào)通過(guò)裂解, 實(shí)現(xiàn)了受體、配體、DNA結(jié)合蛋白、Notch的調(diào)節(jié)分子等功能性的體現(xiàn)。正是通過(guò)相鄰細(xì)胞的聯(lián)動(dòng)作用, 發(fā)揮生物學(xué)特性和作用的鮮明體現(xiàn)。

研究結(jié)果表明, 抑制Notch1通路活性后可能通過(guò)PI3K通路來(lái)調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的遷移和侵襲能力［8-11］。Notch1信號(hào)通路活化與多發(fā)性骨髓瘤(MM)的發(fā)生、發(fā)展及耐藥密切相關(guān), 有望成為MM治療的新靶點(diǎn)。Notch1基因可能通過(guò)激活JNK1信號(hào)通路活化p53, 促進(jìn)PUMA和NOXA蛋白表達(dá),進(jìn)而通過(guò)線(xiàn)粒體途徑導(dǎo)致人乳腺癌MCF-7細(xì)胞凋亡［12］。腎癌細(xì)胞中過(guò)度活化的Notch1信號(hào), 通過(guò)上調(diào)PI3K/Akt信號(hào)通路的活性, 加快了腫瘤細(xì)胞的增殖, 進(jìn)而促進(jìn)腎癌的發(fā)生、發(fā)展。該發(fā)現(xiàn)提供了一種可能的腎透明細(xì)胞癌發(fā)生的新機(jī)制和潛在分子藥靶［13］。

本研究綜合學(xué)者的研究報(bào)告顯示和本次對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞遷移和侵襲能力的通路活化作用, 研究癌細(xì)胞增值和擴(kuò)散之間的關(guān)系, 以進(jìn)一步為治療患者提供理論和臨床實(shí)踐意義和價(jià)值。

綜上所述, Notch信號(hào)CSL非依賴(lài)途徑, 在進(jìn)化上高度保守, 通過(guò)相鄰細(xì)胞之間的相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞、組織、器官的分化和發(fā)育, 對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的遷移和侵襲起著推舉作用,其主要通過(guò)不同的通路活化方式, 實(shí)踐對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的遷移能力。