LKB1在子宮內(nèi)膜癌中的研究進展

王金娜 肖巍

子宮內(nèi)膜癌(endometrial carcinoma)是一組發(fā)生在子宮內(nèi)膜的上皮性惡性腫瘤，腺癌為最多見的類型，在世界范圍內(nèi)其病發(fā)率呈升高趨勢，且患病年齡逐漸趨于年輕化[1]，目前其發(fā)病機制尚未十分明確。人們普遍認(rèn)為子宮內(nèi)膜癌可分為兩個亞型：I型最常見的亞型，好發(fā)于圍絕經(jīng)期婦女，通常與雌激素過度刺激子宮內(nèi)膜，致子宮內(nèi)膜異常增生有關(guān)，此型預(yù)后良好；相反，II型較少見，多影響老年女性，其發(fā)病與雌激素?zé)o明確關(guān)系，惡性程度較高，且預(yù)后較差。隨著對基因分子的深入研究，人們逐步認(rèn)識到子宮內(nèi)膜癌發(fā)生、發(fā)展與原癌基因激活、抑癌基因失活具有密切關(guān)系，其中抑癌基因LKB1的失活可能是其重要原因之一，因此深入探尋該基因在子宮內(nèi)膜癌中的作用機制不僅可為其早期診斷提供重要理論依據(jù)，而且也為子宮內(nèi)膜癌的靶向治療提供新的思路和方法。

一、LKB1的生物學(xué)特性

人類肝激酶B1(liver kinase B1，LKB1)是由STK11編碼的一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，位于染色體19p13.3上，普遍表達于胚胎和成人健康組織中，在成人上皮細胞和睪丸的精細管中表達程度最高[2]，但成人組織中其表達普遍低于胚胎組織，其基因突變會導(dǎo)致常染色體顯性遺傳性疾病Peutz-Jeghers綜合征(PJS)的發(fā)生[3]。PJS患者發(fā)生肺癌、胃腸道及女性生殖系統(tǒng)等上皮性惡性腫瘤的風(fēng)險相對較高[4]。LKB1蛋白包含10個外顯子，由N-端和C-端的調(diào)節(jié)域以及位于中間的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域組成，當(dāng)?shù)鞍准っ附Y(jié)構(gòu)域改變時會導(dǎo)致大多數(shù)LKB1基因發(fā)生突變；而兩側(cè)調(diào)節(jié)域中則包含可使LKB1發(fā)生磷酸化的多個位點。內(nèi)源性LKB1蛋白主要通過兩種復(fù)合體結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)其激酶活性及其穩(wěn)定性：一方面，通過酵母雙雜交原理和哺乳動物細胞的親和純化分析發(fā)現(xiàn)，LKB1與STRAD和MO25兩種蛋白結(jié)合形成LKB1-STRAD-MO25(liver kinase B1，STE-related adaptor protein，mouse protein 25)異源性三聚體復(fù)合物，而STRAD可以通過改變LKB1的活化構(gòu)象，誘導(dǎo)LKB1從細胞核向細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移[5]，從而激活LKB1激酶的活性，而MO25是一種40 kDa的支架蛋白，直接與STRAD α 羧基末端的保守的Trp-Glu-Phe序列結(jié)合，能夠顯著增強STRAD與LKB1的結(jié)合能力，并進一步刺激LKB1激酶活性；另一方面，LKB1還可以與熱休克蛋白90(HSP90)及CDC37結(jié)合形成LKB1-HSP90-CDC37復(fù)合物，后者對穩(wěn)定細胞質(zhì)中的LKB1起著重要作用。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)LKB1-HSP90-CDC37復(fù)合物可抑制LKB1激酶活性。因此，LKB1-STRAD-MO25和LKB1-HSP90-CDC37兩種復(fù)合物都能穩(wěn)定胞質(zhì)中LKB1，并對LKB1活性具有調(diào)節(jié)作用，但二者對LKB1激酶活性調(diào)節(jié)表現(xiàn)出相互拮抗關(guān)系[6]。LKB1基因主要定位于細胞核中，細胞質(zhì)中其含量相對較少，然而正是細胞質(zhì)中少部分LKB1發(fā)揮其生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，LKB1在能量代謝，細胞周期、細胞增殖，細胞凋亡以及細胞侵襲和轉(zhuǎn)移等[7]多種過程中，具有不同的生物學(xué)功能，其失活將導(dǎo)致多種惡性腫瘤的發(fā)生[8]。

二、LKB1抑癌機制

1.調(diào)節(jié)細胞能量代謝

研究認(rèn)為，PJS患者罹患惡性腫瘤與LKB1突變導(dǎo)致細胞能量代謝異常有關(guān)[9]。LKB1可通過調(diào)節(jié)其下游效應(yīng)器AMP依賴性蛋白激酶(AMPK)活性來影響細胞能量代謝。AMPK是機體調(diào)節(jié)細胞能量最主要的傳感器[10]，在正常情況下，機體內(nèi)AMPK處于失活狀態(tài)，但當(dāng)AMP/ATP比值升高時，AMP誘導(dǎo)AMPK構(gòu)象改變，從而使其蘇氨酸Thr172位點被LKB1磷酸化并激活，AMPK激活后負(fù)向調(diào)節(jié)mTOR的活性，而mTOR是調(diào)節(jié)細胞代謝和生長的主要分子，其活性降低能夠?qū)TP的消耗過程例如蛋白質(zhì)合成、細胞生長和增殖等起到抑制作用，從而降低能量消耗[11]。LKB1-AMPK通路還可以通過降低乙酰輔酶A羧化酶活性，下調(diào)丙二酸單酰輔酶A(Malonyl-CoA)活性，從而激活細胞中的肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶1，最終促進脂肪酸進入線粒體中進行β氧化反應(yīng)以維持細胞能量平衡。 SIRT1是監(jiān)測NAD+/NADH比值的另一種能量感受器，AMPK還可與SIRT1作用，激活代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子FoxO1，F(xiàn)oxO3和PGC-1α，最終影響能量代謝。

2.阻斷細胞周期，抑制細胞增殖

據(jù)報道，LKB1基因能夠通過活化AMPK來阻斷細胞周期、抑制細胞增殖[12]。當(dāng)組織處于缺氧狀態(tài)時，LKB1-AMPK信號傳導(dǎo)通路活性增強，抑制結(jié)節(jié)性硬化癥2形成，從而負(fù)向調(diào)控mTORC1，而mTORC1能夠上調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子1的表達，最終抑制腫瘤細胞增殖。在腫瘤細胞中，AMPK激活劑(如二甲雙胍)也通過激活A(yù)MPK，抑制mTOR活性，從而抑制慢性炎癥和細胞應(yīng)激狀態(tài)，抑制合成代謝[13]，最終誘導(dǎo)細胞周期阻滯并顯著抑制細胞生長。LKB1也可以通過轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)信號途徑持續(xù)磷酸化并激活P53表達，LKB1與細胞核中活化的p53相互作用以穩(wěn)定體內(nèi)p53，并且直接或間接激活p53靶基因、CDK抑制劑p21/WAF1，使細胞周期阻滯在G1期，最終抑制細胞增殖[14]。而Scott[15]等研究發(fā)現(xiàn)LKB1誘導(dǎo)細胞S-G1期阻滯也可以不依賴于p21和p53作用，但其阻滯能力遠不及其與p21及p53相互結(jié)合時。另外，研究表明，LKB1還可通過抑制AMPK選擇性環(huán)氧合酶-2(COX-2)信號傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)癌細胞周期停滯，并抑制癌細胞生長。據(jù)報道，在肺癌細胞中野生型LKB1的過量表達可下調(diào)COX-2 mRNA表達水平，而COX-2的過度表達又可以抑制MCF-7細胞中的LKB1活性。因此，結(jié)果表明LKB1-AMPK-COX-2信號傳導(dǎo)途徑抑制癌細胞生長，同時對LKB1又具有負(fù)反饋作用。

3.誘導(dǎo)癌細胞凋亡

研究發(fā)現(xiàn)，在PJS患者的病變組織中，LKB1通過P53途徑誘導(dǎo)細胞凋亡[16]。然而，在胰腺癌細胞中，LKB1誘導(dǎo)的細胞凋亡則是通過p73介導(dǎo)的[17]。此外，LKB1可通過激活JNK通路導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡。在骨肉瘤細胞中，腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體和死亡相關(guān)蛋白3在LKB1誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡過程中起著至關(guān)重要的作用。最新研究證實，LKB1也能夠誘導(dǎo)細胞自噬，但其對癌細胞的調(diào)控是一把雙刃劍。一方面，自噬在某些情況下可誘導(dǎo)細胞凋亡即II型細胞程序性死亡； 另一方面，自噬在維持癌細胞的生存中也起十分重要作用[18]。低氧及能量缺乏時，LKB1-AMPK信號可被激活，mTOR活性被抑制后細胞自噬作用增強，進而影響細胞凋亡。然而，LKB1調(diào)節(jié)自噬在癌細胞中是誘導(dǎo)細胞存活還是誘導(dǎo)細胞凋亡可能依賴于細胞類型和腫瘤微環(huán)境條件，如代謝應(yīng)激等。

4.抑制癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移

最新的證據(jù)表明LKB1/AMPK途徑可以下調(diào)TGF-β信號的下游因子，參與腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移過程，這是惡性腫瘤發(fā)展到更高病理級的重要標(biāo)志。研究者[19]將LKB1過表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至人胰腺癌細胞中，發(fā)現(xiàn)LKB1通過激活A(yù)MPK信號通路抑制癌細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而降低細胞遷移侵襲能力；Rhodes[20]等在研究乳腺癌時還發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力與LKB1過度表達顯著降低金屬基質(zhì)蛋白酶1(MMP1)的活性密切相關(guān)。Chen[21]等研究顯示在肺癌PGCL3細胞中，LKB1可能通過 LKB1/p-mTOR/VEGF途徑降低p-mTOR磷酸化水平，進而下調(diào)其血管內(nèi)皮生長因子表達，也可能通過降低MMP9的表達，最終抑制肺癌PGCL3細胞侵襲與轉(zhuǎn)移能力。Gao[22]等研究發(fā)現(xiàn)，LKB1缺失導(dǎo)致LKB1/mTOR/HIF-a信號途徑被活化，上調(diào)賴氨酰氧化酶的表達，繼而觸發(fā)更多的膠原沉積，激活β1整合素通路，重塑細胞外基質(zhì)微環(huán)境，最終增加腫瘤細胞的侵襲能力。

三、LKB1與子宮內(nèi)膜癌

研究表明，LKB1蛋白在糖尿病發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用[23]，而糖尿病已被確定為子宮內(nèi)膜癌發(fā)病的高危因素[24]，故有學(xué)者認(rèn)為LKB1可能參與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病過程。另外，Li[25]等實驗表明，敲除LKB1基因后體內(nèi)雌激素受體α轉(zhuǎn)錄活性增強，導(dǎo)致乳腺癌發(fā)生。研究顯示，乳腺癌與子宮內(nèi)膜癌具有相似的病因，如肥胖[26]、雌激素過度刺激等，而LKB1參與脂肪分化及其調(diào)節(jié)[27]。研究者[28]實驗發(fā)現(xiàn)，LKB1 信號受損可能是其肥胖發(fā)生的重要原因，故可推測LKB1基因表達異常與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展同樣具有相關(guān)性。隨著抑癌基因LKB1在腫瘤研究中的日益深入，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)在子宮內(nèi)膜癌中同樣存在LKB1的表達缺失、失活及突變等，并參與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展[29]。Contreras[30]等實驗發(fā)現(xiàn)，53% LKB1-/+雌鼠發(fā)生子宮內(nèi)膜腺癌，并伴有子宮肌層浸潤，而純合子LKB1 100%失活的雌鼠則表現(xiàn)為高侵襲性的子宮內(nèi)膜癌，其腫瘤細胞短時間內(nèi)擴散至卵巢、膀胱等鄰近器官，證明了LKB1基因在小鼠的子宮內(nèi)膜癌發(fā)生過程中發(fā)揮十分重要作用，因此推測其在人類子宮內(nèi)膜樣腺癌中也具有重要意義。王麗紅[31]等分別檢測正常子宮內(nèi)膜、非典型增生子宮內(nèi)膜及子宮內(nèi)膜樣腺癌中LKB1/AMPK/mTOR信號傳導(dǎo)通路的表達情況，結(jié)果顯示，在以上三種組織中LKB1/AMPK表達呈降低趨勢，而mTOR的表達逐漸升高，因此認(rèn)為，LKB1/AMPK/mTOR信號通路異常調(diào)控與子宮內(nèi)膜樣腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。特別是在I型子宮內(nèi)膜癌中LKB1/AMPK/mTOR信號通路異常更為顯著[32]。Li[33]等在探索LKB1基因與子宮內(nèi)膜癌及正常組織的差異表達及該基因與腫瘤微血管密度(MVD)的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，LKB1 蛋白過表達可以降低MVD，故推測 LKB1 可能通過抑制VEGF表達來抑制腫瘤血管的新生，最終抑制子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展，并且該實驗還顯示LKB1 的表達下調(diào)與子宮內(nèi)膜樣腺癌的肌層浸潤深度變現(xiàn)為正相關(guān)。Co[34]等在研究74例子宮內(nèi)膜癌組織中LKB1 mRNA蛋白質(zhì)表達情況時，發(fā)現(xiàn)其在癌細胞中顯著降低，且腫瘤分化程度越低，其表達越低，證實抑癌基因LKB1缺失與子宮內(nèi)膜癌發(fā)生及其惡性程度密切相關(guān)，進一步研究其機制發(fā)現(xiàn)LKB1基因轉(zhuǎn)錄依賴P53調(diào)節(jié)，P53可通過與LKB1基因108bp-188bp片段的位點結(jié)合，激活LKB1基因啟動子，從而調(diào)控其下游表達，最終抑制子宮內(nèi)膜癌產(chǎn)生。Pea[35]等表明LKB1通過改變腫瘤微環(huán)境中的基因表達來抑制腫瘤進展，其已經(jīng)確定LKB1失活導(dǎo)致腫瘤內(nèi)炎性細胞因子趨化因子配體2(CCL2)的異常，細胞產(chǎn)生自主表達，導(dǎo)致巨噬細胞募集增加，并且顯著促進腫瘤的活性。LKB1驅(qū)動的子宮內(nèi)膜癌小鼠模型中CCL2的失活減緩了腫瘤進展并提高了存活率。在人原發(fā)性子宮內(nèi)膜癌中，LKB1蛋白的缺失與腫瘤細胞的CCL2表達增加以及腫瘤微環(huán)境中巨噬細胞密度增加密切相關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明，CCL2是子宮內(nèi)膜癌中LKB1丟失的有效效應(yīng)物，為其治療機會創(chuàng)造潛在途徑。在人類子宮內(nèi)膜癌中，LKB1表達與腫瘤分級和分期呈負(fù)相關(guān)，其失活或下調(diào)促進女性子宮內(nèi)膜癌的進展。研究表明LKB1在子宮內(nèi)膜惡性轉(zhuǎn)化中起重要作用，并且LKB1丟失促進其高度侵入性表型[36]。能量代謝異常、異常增殖和凋亡、侵襲浸潤與轉(zhuǎn)移是子宮內(nèi)膜癌常見的生物學(xué)行為，抑癌基因LKB1可能通過LKB1/AMPK/mTOR信號通路影響上述生物學(xué)行為抑制子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生及發(fā)展，對腫瘤產(chǎn)生殺傷作用，但是有關(guān)抑癌基因LKB1在子宮內(nèi)膜癌發(fā)生、發(fā)展中的詳細作用機制，目前尚未明確，仍需進一步研究。

四、小結(jié)與展望

近年來，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率呈逐漸上升趨勢，故其又重新獲得腫瘤專家及婦科醫(yī)生的關(guān)注，目前其治療方式主要以手術(shù)切除為主，必要情況下輔助放療、化療及激素替代治療等。研究表明，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生與發(fā)展是由多種因素如雌激素長期異常刺激、慢性炎性刺激、腫瘤微環(huán)境的改變、抑癌基因突變及促癌基因的激活共同參與并相互作用的復(fù)雜過程。而抑癌基因LKB1表達下調(diào)與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，但其詳細的作用機制仍未徹底明確，因此深入探索其在子宮內(nèi)膜癌中的作用機制，期望為子宮內(nèi)膜癌的早期診斷提供分子標(biāo)志，并且為靶向治療提供新的思路和方法，盡可能地改善患者預(yù)后并提高患者的生存質(zhì)量。