FHL2在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的研究進展

朱翠翠，康海鋒，仇建偉，錢俊波，劉宏斌，張冬梅

朱翠翠，康海鋒，仇建偉，錢俊波，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 江蘇省南通市 226000

劉宏斌，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院病理科 江蘇省南通市 226000

張冬梅，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心 江蘇省南通市226000

核心提要： FHL2是一種重要的支架蛋白, 本文主要研究FHL2在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的表達. 目前已知FHL2在結(jié)直腸癌、胃癌、胰腺癌、膽管癌中高表達, 在肝癌中低表達, 而在食管癌中沒有研究. 食管癌發(fā)病率高, 研究FHL2在食管癌中的表達有一定的臨床意義.

0 引言

近年來, 全球惡性腫瘤的總體發(fā)病率呈逐年上升趨勢,而我國惡性腫瘤的發(fā)病率以年均3%-5%的速度增長, 其中消化系統(tǒng)惡性腫瘤表現(xiàn)尤為明顯[1]. 食管癌、胃癌、肝癌、結(jié)直腸癌這四種消化系統(tǒng)惡性腫瘤占前十位惡性腫瘤死亡總數(shù)的40.75%[2]. 隨著我國內(nèi)鏡、手術(shù)、放化療等治療手段的不斷進步, 消化系統(tǒng)惡性腫瘤患者的預(yù)后已得到了很大的改善, 但是整體預(yù)后仍不理想, 死亡率仍居高不下, 因此我們有必要來探索消化系統(tǒng)惡性腫瘤的潛在生物標志物和治療靶點. 惡性腫瘤的發(fā)病機制包括原癌基因的激活、抑癌基因的失活、凋亡調(diào)控基因與DNA修復(fù)基因的異常等. FHL2作為重要的細胞增殖、凋亡、分化調(diào)節(jié)蛋白, 與惡性腫瘤的關(guān)系逐漸受到關(guān)注, 其在宮頸癌[3]、舌鱗狀細胞癌[4]、白血病[5,6]、膠質(zhì)母細胞瘤[7]等惡性腫瘤中均有相關(guān)研究, 本文主要闡述FHL2在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的表達及功能.

1 FHL2的生物學(xué)特性

1.1 FHL2的結(jié)構(gòu) FHL蛋白家族共發(fā)現(xiàn)5個成員： FHL1、FHL2、FHL3、FHL4和FHL5, 其中FHL1、FHL2在不同的組織中均有表達, 目前發(fā)現(xiàn)FHL1、FHL2、FHL3主要在肌肉中表達, FHL4和FHL5只在睪丸中表達, 其中以FHL2研究最為深入[8]. FHL2是FHL蛋白家族的第二個成員, 又稱為DRAL或SLIM3, 該蛋白由fhl2基因編碼,定位于染色體2q12-14的區(qū)域, 由7個外顯子和6個內(nèi)含子組成, 其中前3個外顯子為非編碼序列, 后4個外顯子為編碼序列, 被翻譯成279個氨基酸的蛋白質(zhì)[9]. 該基因有兩種啟動子, 分別為啟動子1a和啟動子1b, 啟動子1a調(diào)控fhl2轉(zhuǎn)錄變異體4, 啟動子1b調(diào)控轉(zhuǎn)錄變異體1、2、3、5, 其中啟動子1b的活性顯著高于1a[10]. FHL2相對分子量僅有32 kDa, 由四個半富含半胱氨酸的LIM結(jié)構(gòu)域構(gòu)成(圖1), 這種獨特的結(jié)構(gòu)可以與50多種不同的蛋白質(zhì)分子相互作用, 發(fā)揮銜接蛋白或支架蛋白的作用, 參與調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo), 細胞存活, 運動與粘附等進程[11-17].

1.2 FHL2的生物學(xué)功能 FHL2作為銜接子或支架蛋白參與調(diào)節(jié)多個細胞內(nèi)信號通路和基因轉(zhuǎn)錄, 發(fā)揮重要的生物學(xué)功能. FHL2在體內(nèi)受許多腫瘤相關(guān)因子的調(diào)控, 目前已知的有p53、血清反應(yīng)因子(serum response factors,SRF)、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶2(extracellular regulated protein kinases, ERK2)、周期蛋白D1(cyclin D1)等[9].FHL2蛋白定位于黏著斑、細胞質(zhì)和細胞核中, fhl2基因啟動子區(qū)含有抑癌基因p53作用位點, p53的表達可激活fhl2基因的轉(zhuǎn)錄, 這主要是通過啟動子1a來完成的[9]. 在惡性腫瘤中, FHL2具有組織依賴或細胞依賴性, 在不同的組織或細胞中所發(fā)揮的作用不同, 引起的效應(yīng)也不同. FHL2這種雙重性質(zhì)的主要原因是FHL2可以作為多種轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄共激活因子促進雄激素受體、AP-1、CREB、BRCA1和WT-1等的活性, 也可作為多種轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄共抑制因子抑制ERK2、PLZF、Nur77、E4F1、FOXO1等的活性[3]. FHL2蛋白含有磷酸化位點和糖基化位點, 但目前關(guān)于FHL2翻譯后修飾和突變?nèi)允莻€謎. 此外, FHL2還可以參與Rho信號途徑、Wnt信號途徑等.

2 FHL2在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究現(xiàn)狀

2.1 FHL2與結(jié)直腸癌 Wang等[18]通過免疫印跡和免疫組織化學(xué)檢測了15例結(jié)直腸癌患者和15例正?；颊? 研究發(fā)現(xiàn), 與癌旁組織相比, FHL2在結(jié)直腸癌中表達顯著增高. Verset等[19]通過免疫組織化學(xué)檢測了296結(jié)直腸癌患者, 結(jié)果證實了FHL2高表達與結(jié)直腸癌手術(shù)患者的總體生存率、淋巴轉(zhuǎn)移相關(guān)[20]. 這是由于FHL2在上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用.

轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一種EMT誘導(dǎo)劑, 可促進FHL2和波形蛋白(vimentin)的表達, 抑制E-鈣粘蛋白(E-cadherin)的表達[17]. 其中TGF-β1是促進結(jié)直腸癌侵襲的信號分子, 誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[21]. 進一步研究發(fā)現(xiàn)Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子8(Krüppellike factor 8, KLF8)是FHL2的轉(zhuǎn)錄因子： TGF-β1可通過刺激轉(zhuǎn)錄因子KLF8誘導(dǎo)FHL2的表達, 即FHL2表達受TGF-β1的正向調(diào)控, 促進結(jié)直腸癌細胞的增殖及EMT,這可能是結(jié)直腸癌侵襲和轉(zhuǎn)移的主要調(diào)控機制[21]. FHL2 siRNA轉(zhuǎn)染的SW480細胞中顯示E-cadherin高表達, 而Vimentin、MMP-9、twist和Snail為低表達, 但是在DLD1中誘導(dǎo)FHL2的過表達時, 卻獲得了相反的結(jié)果[17].轉(zhuǎn)錄因子Snail1是EMT過程中的主要調(diào)節(jié)因子之一, 可抑制E-cadherin并在幾種腫瘤類型中過表達[22]. 研究發(fā)現(xiàn)FHL2與Snail1相互作用, 促進Snail核積聚, 進而調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌中E-cadherin的轉(zhuǎn)錄表達[23]. FHL2也能夠與β-連環(huán)蛋白相互作用, 在結(jié)腸癌細胞中FHL2能夠通過阻止其磷酸化介導(dǎo)的降解來誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白的核積累[17].

圖1 FHL2蛋白由四個半LIM結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，含有279個氨基酸.

此外, FHL2的高表達對結(jié)直腸癌細胞維持其惡性表型是必需的： 抑制Lovo結(jié)直腸癌細胞中的FHL2表達可誘導(dǎo)細胞分化, 抑制原癌基因(survivin, cox-2, hTERT,c-jun等)轉(zhuǎn)錄, 抑制腫瘤細胞體外增殖活性及體內(nèi)致癌能力[18]. FHL2在結(jié)直腸細胞系HT-29中過表達時, 可導(dǎo)致細胞周期的停滯[21]. 然而, 當在HT29中建立FHL2的過表達時, 發(fā)現(xiàn)與對照組相比, 促進E-鈣粘蛋白表達, 抑制FHL2表達細胞的增殖[24]. 因此, FHL2在結(jié)直腸癌細胞系中作為誘導(dǎo)細胞分化的癌基因發(fā)揮作用[21].

另一方面, FHL2也可通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)復(fù)合物的磷酸化狀態(tài)來抑制膜相關(guān)E-鈣粘蛋白-β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的形成. 膜相關(guān)的E-鈣粘蛋白-β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)完整性是誘導(dǎo)EMT的重要決定因素, 這就闡明了FHL2在癌癥遷移和侵襲中的作用[21].

2.2 FHL2與胃癌 FHL2在胃癌組織中呈現(xiàn)高表達, 發(fā)揮癌基因活性作用. 劉霖[25]采用了免疫組化染色法檢測了41例胃癌患者和36例慢性胃炎患者的胃黏膜組織中的FHL2蛋白的表達情況, 結(jié)果顯示胃癌組織中FHL2的表達陽性率達到85.4%, 顯著高于對照組慢性胃炎組織(P＜0.05), 結(jié)果提示FHL2蛋白過表達與胃癌發(fā)生發(fā)展密切相關(guān).

在胃癌AGS細胞系中, FHL2可以與XIAP相關(guān)因子1(X-linked inhibitor of apoptosis protein-associated factor 1,XAF1)相互作用, 其中XAF1被稱為腫瘤抑制因子, 位于N末端的鋅指簇是唯一的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu). Zhang等[26]使用酵母雙雜交系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn), 腫瘤抑制因子XAF1和FHL2相互作用,認為FHL2是XAF1的結(jié)合蛋白, 且發(fā)現(xiàn)XAF1可通過降低TCF/β-連環(huán)蛋白轉(zhuǎn)錄復(fù)合物啟動子的活性從而降低FHL2的轉(zhuǎn)錄活性.

2.3 FHL2與肝癌 與結(jié)直腸癌相反, FHL2蛋白在肝細胞癌組織及細胞株中均呈現(xiàn)低表達[27]. 在肝癌細胞Hep3B中, 過表達FHL2可下調(diào)cyclin D1、促進p21和p27表達,導(dǎo)致細胞周期阻滯、細胞運動的降低和細胞凋亡的抑制. 此外, 過表達FHL2可通過抑制EMT而減弱細胞遷移、侵襲, 進一步發(fā)現(xiàn)FHL2在抑制肝癌細胞增殖的同時也可對抗多柔比星誘導(dǎo)的細胞凋亡[27]. Ding等[28]在HepG2肝癌細胞中同樣證實了FHL2的這種抗增殖的特性, 且發(fā)現(xiàn)FHL2通過酪蛋白激酶1/Smad通路促進抑癌基因p21轉(zhuǎn)錄、抑制原癌基因c-myc表達, 進而發(fā)揮抑癌作用.

FHL2在肝癌細胞中表現(xiàn)出抗增殖的特性, 同時又發(fā)揮抗凋亡功能, 這種維持穩(wěn)態(tài)的雙向調(diào)控作用在FHL2轉(zhuǎn)基因小鼠中得到更為直觀的體現(xiàn). Apo-FHL2小鼠模型顯示肝臟中FHL2轉(zhuǎn)錄水平較野生型增加11至17倍, 通過誘導(dǎo)肝細胞增殖和凋亡而加速肝細胞轉(zhuǎn)換使得肝臟大小基本正常. Apo-FHL2小鼠肝細胞促增殖基因cyclin D1及促凋亡基因p53同時出現(xiàn)高表達水平, 肝臟部分切除術(shù)后再生能力加快. 上調(diào)FHL2后發(fā)現(xiàn)炎癥及肝硬化指標均明顯增加. 雖然Apo-FHL2小鼠沒有自發(fā)腫瘤, 但在合并其他易感基因累積突變情況下, 致肝癌風險增加[29].

2.4 FHL2與胰腺癌 FHL2蛋白在胰腺導(dǎo)管腺癌組織中高表達. 與癌旁組織相比, 胰腺癌組織內(nèi)有高水平FHL2 mRNA； 免疫組織化學(xué)證實FHL2主要定位于細胞質(zhì)和細胞核. 敲除FHL2可抑制胰腺癌細胞存活、增殖及放射抗性, 促進細胞凋亡. 與此同時, FHL2缺失可致細胞內(nèi)MEK/ERK信號傳導(dǎo)增強, 且可強烈誘導(dǎo)cyclin D1,cyclin E, cyclin A和cyclin B1的表達； 聯(lián)合敲除FHL2和MEK1對于胰腺癌細胞惡性表型的抑制效果好于單獨FHL2的缺失, 表明MEK1位于FHL2調(diào)控通路的下游[14].KRAS突變常見于胰腺導(dǎo)管腺癌[30,31]. 然而, 目前尚缺乏FHL2參與KRAS信號傳導(dǎo)的相關(guān)數(shù)據(jù).

2.5 FHL2與膽管癌 FHL2在膽管癌細胞中高表達. 用免疫組織化學(xué)方法檢測了35例膽管癌組織、10例正常膽管黏膜組織中的FHL2蛋白的表達, 在膽管癌組織中FHL2蛋白陽性表達率達91.4%, 顯著高于膽管正常黏膜組織的10.0%, 且其陽性表達率隨膽管癌的淋巴轉(zhuǎn)移和周圍組織浸潤深度而增加[32]. 這就提示FHL2可協(xié)同Snail1負性調(diào)控鈣粘蛋白從而促進腫瘤細胞的生物學(xué)行為.

3 總結(jié)

FHL2是重要的支架蛋白和銜接蛋白, 通過調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因轉(zhuǎn)錄參與細胞黏附、侵襲 、增殖、凋亡以及分化等生理病理過程. 除了上文我們所提及的, FHL2在宮頸癌、舌鱗狀細胞癌、急性白血病、膠質(zhì)母細胞瘤中均為高表達, 即促進腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移.而在神經(jīng)母細胞瘤中, FHL2通過抑制Id2促進細胞分化,發(fā)揮抑癌活性的作用. 總之, FHL2在不同腫瘤中的表達水平不同, 發(fā)揮著促癌或抑癌活性的作用, FHL2這種雙重特性可能與其在不同細胞類型中與不同功能的蛋白相互作用有關(guān).

消化系統(tǒng)腫瘤中FHL2既有促癌作用也有抑癌作用, 迄今為止, 沒有相關(guān)文獻報道過FHL2在食管癌中的表達情況. 全球食管癌的發(fā)病率位列全部惡性腫瘤的第六位, 死亡率位居第四位, 而我國食管癌占全球的70%以上[33].我國食管癌90%以上病理類型是鱗狀細胞癌,FHL2在宮頸鱗癌、舌鱗狀細胞癌中均為高表達, 所以我們推斷FHL2在食管鱗狀細胞癌中的表達可能為高表達, 當然這需要相關(guān)實驗數(shù)據(jù)來佐證. 此外, 目前也沒有相關(guān)文獻提及與FHL2相關(guān)的外周血的檢測, 是否可以通過檢測FHL2相關(guān)的可溶性分子來間接檢測FHL2? 比如FHL2可調(diào)節(jié)ADAM-17質(zhì)膜定位, 而后者是一個剪切酶, 可以促進IL-6、EGFR等的脫落, 那么我們是否可以通過檢測這些分子來判斷食管鱗癌患者的預(yù)后? 食管鱗癌患者FHL2蛋白的測定是否可以對治療方案有幫助還需進一步研究. 綜上, 進一步深入研究FHL2在食管鱗狀細胞癌中的表達及相關(guān)信號通路將有助于闡明FHL2在食管鱗狀細胞癌中發(fā)生發(fā)展的分子機制, 并為食管鱗狀細胞癌的臨床診療提供新的理論依據(jù)及潛在分子治療靶點.