E-cadherin 相關(guān)性前列腺癌上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展*

張澤霖 全溪銣 吳容浦 龐 颯 王 莉綜述 丁之德 審校

1. 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院2017 級臨床醫(yī)學(xué)八年制（上海 200025）；2. 上海交通大學(xué)組織胚胎學(xué)與遺傳發(fā)育學(xué)系

前列腺癌（PCa）是老年男性中常見的惡性腫瘤。 在歐美地區(qū)男性中，其發(fā)病率居惡性腫瘤的第一位，死亡率位居第二[1]。 在我國，隨著人口老齡化，前列腺癌患者數(shù)量呈逐漸上升趨勢。 前列腺癌的特點(diǎn)是發(fā)病隱匿，晚期易轉(zhuǎn)移、易耐藥、預(yù)后較差。 其中，轉(zhuǎn)移性前列腺癌的5 年生存率僅為29.3%[2]。 因此，深入了解前列腺癌侵襲和轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制對于前列腺癌， 尤其是轉(zhuǎn)移性前列腺癌的診斷與治療顯得尤為迫切。

上皮- 間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） 指上皮細(xì)胞在環(huán)境因子的作用下失去原有細(xì)胞極性，轉(zhuǎn)化為遷移能力更強(qiáng)的間質(zhì)細(xì)胞的過程。 腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、侵襲是惡性腫瘤發(fā)展的病理基礎(chǔ)，而上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化是腫瘤發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的一個(gè)必經(jīng)過程。 發(fā)生轉(zhuǎn)化的癌細(xì)胞可從原發(fā)灶脫落，經(jīng)過淋巴系統(tǒng)、血液系統(tǒng)或其他途徑轉(zhuǎn)移至其他器官。 研究表明，激活前列腺癌細(xì)胞的EMT 可使細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力顯著增強(qiáng)。 在前列腺癌細(xì)胞EMT 過程中，E- 鈣黏蛋白（E-cadherin）具有關(guān)鍵性調(diào)節(jié)作用[3]。 E-cadherin 是鈣黏蛋白亞家族成員，主要表達(dá)于上皮細(xì)胞膜表面，其是上皮細(xì)胞相互連接的重要標(biāo)志蛋白。E-cadherin 可以維持細(xì)胞的極性狀態(tài)，且為EMT 過程中的主要標(biāo)志物之一[4]。若前列腺癌上皮細(xì)胞中E-cadherin 表達(dá)下降，上皮細(xì)胞將會失去正常極性，發(fā)生黏附缺失，可從上皮表型轉(zhuǎn)變?yōu)殚g質(zhì)表型即發(fā)生EMT 過程，從而使前列腺癌細(xì)胞具備了侵襲、轉(zhuǎn)移能力。 由此，本文主要綜述前列腺癌上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中影響E-cadherin 表達(dá)的調(diào)控因子，探討其調(diào)節(jié)EMT 的具體機(jī)制, 這可為臨床上通過抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移等前列腺腫瘤的治療方案提供重要的干預(yù)靶點(diǎn)和嶄新的診治思路。

一、轉(zhuǎn)錄因子

（一）Snail

Snail 是一種鋅指轉(zhuǎn)錄因子，也是EMT 的主要調(diào)節(jié)因 子[5]。 Snail 有3 個(gè) 家 族 成 員：Snail1，Snail2/Slug 和Snail3[6]。Snail 家族蛋白的羧基端高度保守，含4～6 個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)C2H2，為DNA 結(jié)合區(qū)；氨基端多變，為調(diào)節(jié)區(qū)，但在氨基末端存在進(jìn)化保守的SNAG (Snail/Gfi) 結(jié)構(gòu)域，是抑制轉(zhuǎn)錄過程必要的結(jié)構(gòu)[7]。 Snail 對基因轉(zhuǎn)錄既有抑制作用，同時(shí)也具備激活作用：它可抑制上皮基因的轉(zhuǎn)錄和增強(qiáng)間充質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄。 Snail 通過下調(diào)E-cadherin 表達(dá)促進(jìn)EMT 過程[8]。

已有研究表明，Snail 在前列腺癌組織中表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致癌細(xì)胞侵襲增加[7]。 E-cadherin 是Snail 的靶蛋白。Snail 的鋅指結(jié)構(gòu)可以與E-cadherin 啟動子區(qū)的E-box序列相結(jié)合， 直接抑制E-cadherin 轉(zhuǎn)錄， 下調(diào)E-cadherin 表達(dá)，從而降低上皮細(xì)胞間的黏附作用，使細(xì)胞間結(jié)構(gòu)松散，易于擴(kuò)散并發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和浸潤[9]。

同時(shí)，Snail 通過激活MAPK 途徑促進(jìn)細(xì)胞遷移，也可以通過抑制腫瘤抑制因子maspin 使PI3K/AKT激活，導(dǎo)致Rac1 激活促進(jìn)細(xì)胞遷移。 絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶（MAPK/ERK）途徑在前列腺癌中經(jīng)常被異常激活[10]，ERK 通過抑制整合素（介導(dǎo)細(xì)胞基質(zhì)附著的受體） 與細(xì)胞外基質(zhì)配體的結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞遷移[11]；Snail 表達(dá)的增加抑制腫瘤抑制因子maspin 的表達(dá)，進(jìn)而激活PI3K/AKT 途徑，從而導(dǎo)致Rac1（GTP結(jié)合蛋白）激活[12]。Rac1 可通過肌動蛋白重組和形成膜皺褶和板狀偽足使細(xì)胞更具有能動性[13]。 由此可見，Snail 的表達(dá)增加能夠通過激活PI3K / AKT 途徑和MAPK 途徑促進(jìn)EMT 的發(fā)生和進(jìn)程。

（二）Tw ist

Tw ist 是一種堿性螺旋- 環(huán)- 螺旋（bHLH）轉(zhuǎn)錄因子，其基因/蛋白序列在不同的物種之間高度保守。 目前在脊椎動物中已經(jīng)鑒定出兩個(gè)Tw ist 基因，它們具有90%的相似性， 分別被命名為Tw ist-1 （簡稱Tw ist）和Tw ist-2（Dermo-1）。 它們都可以充當(dāng)分子開關(guān)，通過直接或間接機(jī)制激活或抑制靶基因。 這兩種同工型基因之間最明顯的區(qū)別是，在Twist-1 的N 端序列中存在一個(gè)甘氨酸豐富的區(qū)域，而在Tw ist-2 中則無此結(jié)構(gòu)[14]。更重要的是，Twist DNA 結(jié)合區(qū)的蛋白序列在不同物種之間中完全一致， 均與靶基因序列中的E-box 基序 （即CANNTG 序列）相結(jié)合[15]。

Tw ist 也是EMT 過程中一個(gè)重要調(diào)節(jié)因子。 研究發(fā)現(xiàn)Tw ist 在前列腺癌組織中表達(dá)增加。在前列腺癌細(xì)胞中，EGF 誘導(dǎo)癌細(xì)胞Tw ist1 表達(dá)， 并且Tw ist1 表達(dá)的EGF 信號通路 （活性氧（ROS）/STAT3/HIF1α）與EGF 誘導(dǎo)的前列腺癌細(xì)胞侵襲相協(xié)調(diào)，HIF1α 的激活能夠促進(jìn)Tw ist 的表達(dá)[16]，進(jìn)而Tw ist 通過結(jié)合E-cadherin 啟動子區(qū)的E-box 序列， 抑制E-cadherin mRNA轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的EMT 進(jìn)程[15]。

（三）ZEB

鋅指轉(zhuǎn)錄因子Zeb 家族由兩個(gè)成員組成， 即Zeb1（也稱為Zfhx1a）和Zeb2（也稱為Zfhx1b）[17]。 ZEB1 在胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過程中控制著關(guān)鍵調(diào)控基因，在前列腺癌細(xì)胞的EMT 中起調(diào)節(jié)作用[18]。

研究發(fā)現(xiàn)在前列腺癌細(xì)胞中ZEB1 的表達(dá)增加，IGF-1 受體與IGF-1（胰島素樣生長因子-1）結(jié)合后通過Ras/Raf/MAPK 途徑上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子ZEB1 的表達(dá)，隨后ZEB1 可通過結(jié)合E-cadherin 啟動子區(qū)域中的兩個(gè)E-box 序列來抑制其轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)EMT 的進(jìn)程[19]。 另有研究表明，ZEB1 可與SW I/SNF 染色質(zhì)重塑蛋白BRG1（ATPase 亞基）結(jié)合，隨后通過重塑E-cadherin 基因周圍染色質(zhì)的局部結(jié)構(gòu)來抑制其表達(dá)[18]，促進(jìn)EMT 的進(jìn)展。

二、雄激素受體與雌激素受體

（一）雄激素受體

雄激素受體（AR）是一種雄激素激活的轉(zhuǎn)錄因子，能夠調(diào)節(jié)與細(xì)胞周期有關(guān)的蛋白質(zhì)的表達(dá)。 研究發(fā)現(xiàn)，AR 在前列腺癌的發(fā)生和進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用，AR 的表達(dá)可以影響前列腺上皮腫瘤細(xì)胞的EMT 過程， 其中E-cadherin 是AR 信號通路中關(guān)鍵的靶蛋白。

研究發(fā)現(xiàn)，AR 在調(diào)節(jié)E-cadherin 表達(dá)中起著重要的作用。 與良性前列腺增生組織相比， PCa 組織中ZEB2 和AR 的表達(dá)水平更高， 表現(xiàn)出AR 和ZEB2 的共同調(diào)節(jié)[20]。 同時(shí)，在雄激素依賴的人前列腺癌細(xì)胞（LNCaP 細(xì)胞）中，雄激素通過AR 信號可以促進(jìn)ZEB2表達(dá)。 反之，在雄激素非依賴的前列腺癌細(xì)胞系中，AR與ZEB2 間呈負(fù)相關(guān)。 如與LNCaP 細(xì)胞相比，PC3 和DU145 細(xì)胞中AR 呈低水平表達(dá)， 而ZEB2 顯著高表達(dá)。 另一方面，在PC3 和DU145 細(xì)胞中表達(dá)AR 會導(dǎo)致ZEB2 表達(dá)下降，同時(shí)伴隨E-cadherin 表達(dá)增加以及癌細(xì)胞侵襲和遷移能力下降[20]。然而，AR 和ZEB2 調(diào)節(jié)E-cadherin 表達(dá)的分子機(jī)制尚不清楚，還有待進(jìn)一步研究。

（二）雌激素受體

雌激素受體（ER）是配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，有ERα 和ERβ 兩種亞型，它們在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中分別發(fā)揮不同的生物學(xué)作用。 ERα 可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，它的激活導(dǎo)致組織異常增生、炎癥以及癌前病變[21]；與之相反，ERβ 是前列腺癌EMT 過程的關(guān)鍵抑制因子， 其在前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展過程中含量逐步降低，ERβ 的缺失可以導(dǎo)致EMT 的發(fā)生[22]。目前研究發(fā)現(xiàn)，ERβ 對E-cadherin 具有調(diào)控作用。 在PC3 細(xì)胞中，ERβ 可以抑制VEGF-A （一種促進(jìn)EMT的生長因子）轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞EMT 進(jìn)程。 同時(shí)，ERβ 還能調(diào)節(jié)GSK-3β 活性，抑制Snail 表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)E-cadherin 表達(dá)，并進(jìn)一步抑制EMT 進(jìn)程。 在ERβ1 敲低的PC3 細(xì)胞中，Snail1 表達(dá)降低， 同時(shí)E-cadherin 表達(dá)減少，并導(dǎo)致上皮形態(tài)的逆轉(zhuǎn)[23]。 這一系列的結(jié)果表明ERβ1 對E-cadherin 的表達(dá)具有正向調(diào)控作用。

三、細(xì)胞因子

（一）TGF-β

轉(zhuǎn)化生長因子-β （TGF-β） 是一種細(xì)胞因子，為EMT 重要的細(xì)胞外誘導(dǎo)劑之一[24]。TGF-β 有三種亞型TGF-β1，2 和3，大多數(shù)EMT 發(fā)生的病理過程，包括癌癥和纖維化，都受TGF-β1 調(diào)節(jié)[25]。 TGF-β 可對腫瘤的發(fā)展產(chǎn)生兩種相反的作用，在腫瘤發(fā)展的早期階段，它作為腫瘤抑制因子阻斷細(xì)胞周期； 而在腫瘤發(fā)展的晚期階段，TGF-β 則作為腫瘤促進(jìn)因子促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制免疫細(xì)胞的功能，誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)合成，從而促進(jìn)腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。

TGF-β 通過經(jīng)典和非經(jīng)典信號傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)EMT過程[25]，其經(jīng)典信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑―TGF-β/Smad 信號通路在前列腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。 研究表明，在Gleason 評分較高的晚期PCa 中TGF-β 表達(dá)升高，TGF-β 與TGF-βR/RII 受體復(fù)合物結(jié)合， 導(dǎo)致Smad 2磷酸化，Smad2 與Smad4 形成Smad 轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，激活特定轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)間充質(zhì)標(biāo)志物N-cadherin 和波形蛋白的表達(dá)， 且抑制上皮標(biāo)志物E-cadherin 的表達(dá)，從而促進(jìn)前列腺癌（PCa）細(xì)胞的EMT 進(jìn)程，以增強(qiáng)其侵襲轉(zhuǎn)移能力[24-27]。 另外，Hu等提出TGF-β 通過Smad3-Sox5-Tw ist1 信號通路促進(jìn)LNCaP 細(xì)胞的EMT 進(jìn)程，即TGF-β 使Smad3 磷酸化，誘導(dǎo)Sox5 表達(dá)，Sox5 與轉(zhuǎn)錄因子Tw ist1 的啟動子結(jié)合，促進(jìn)Tw ist1 表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)N-cadherin 的表達(dá)，且下調(diào)E-cadherin 表達(dá)，最終促進(jìn)EMT 進(jìn)程[28]。

（二）FGF

成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）是一種信號蛋白，F(xiàn)GF家族有18 個(gè)成員（FGF1-10，F(xiàn)GF16-23），為旁分泌生長因子或內(nèi)分泌激素，在組織修復(fù)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，以及癌癥干細(xì)胞的循環(huán)中有重要作用[29,30]。成纖維細(xì)胞生長因子受體（FGFR）是受體酪氨酸激酶（RTKs）家族成員[31]。 FGF/FGFR 信號傳導(dǎo)途徑通過調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的增殖、分化、存活、遷移和代謝可促進(jìn)胚胎發(fā)生、血管生成、傷口修復(fù)和癌癥發(fā)生等多種生物學(xué)過程[32]。

FGF/FGFR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在前列腺癌的發(fā)生及進(jìn)展中具有重要作用。 研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF2 可以調(diào)節(jié)組蛋白去甲基化酶KDM 2B 的表達(dá)，KDM 2B 是一種具有致癌特性的表觀遺傳調(diào)控因子，它可以通過抑制E-cadherin表達(dá)，誘導(dǎo)EMT 發(fā)生，增強(qiáng)前列腺癌細(xì)胞的細(xì)胞黏附能力[32]。 此外，Hirotaka Nagamatsu 等研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF19可以促進(jìn)PCa 細(xì)胞系LNCaP 細(xì)胞和PC3 細(xì)胞的增殖。在LNCaP 細(xì)胞中，F(xiàn)GF19 通過促進(jìn)N-cadherin 表達(dá)，抑制E-cadherin 和Caspase 3 表達(dá)，誘導(dǎo)EMT 進(jìn)程，抑制PCa 細(xì)胞凋亡，具體機(jī)制還有待進(jìn)一步探究[33]。

（三）EGF

表皮生長因子（EGF）是一種由53 個(gè)氨基酸殘基組成的耐熱單鏈低分子多肽， 惡性腫瘤中的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）可以產(chǎn)生和分泌EGF、TGF-β 等細(xì)胞因子促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和存活[34]。 EGFR 是ErbB 信號受體家族成員，它存在于細(xì)胞表面，可與幾種配體結(jié)合而被激活，包括EGF，HB-EGF，雙調(diào)蛋白（amphiregulin）和轉(zhuǎn)化生長因子α（TGF-α）[35,36]。 EGF 及其受體EGFR介導(dǎo)的信號通路在細(xì)胞增殖，存活，遷移和分化中起重要作用。 EGF/EGFR 在前列腺癌等多種癌組織中高表達(dá)，并與腫瘤細(xì)胞侵襲性表型，臨床預(yù)后差和存活率降低等密切關(guān)聯(lián)[35,37]。

另一方面，EGF/EGFR 信號在調(diào)節(jié)AKT 信號通路中具有重要作用。研究表明，DU145 和PC3 細(xì)胞中EGF誘導(dǎo)EGFR 磷酸化，進(jìn)而激活A(yù)kt。 活化的Akt 通過促進(jìn)糖原合成酶激酶3β（GSK3β）磷酸化使其失活，進(jìn)而上調(diào)Snail 的表達(dá)，抑制E-cadherin 的表達(dá)，從而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的EMT 進(jìn)程[38]。 另有研究表明，EGF 還可通過激活蛋白激酶C（PKC）抑制GSK-3β 活性，通過PKC/GSK3β/Snail 信號通路，下調(diào)E-cadherin 的表達(dá)，促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的EMT 進(jìn)程[35]。 此外，有研究發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）-1α 和Tw ist1 是EGF 誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT 的關(guān)鍵效應(yīng)分子，EGF 可通過Tw ist1誘導(dǎo)N-cadherin 表達(dá)， 并下調(diào)E-cadherin 表達(dá)。 同時(shí)EGF 可通過誘導(dǎo)ROS 產(chǎn)生，促使STAT3 磷酸化，激活HIF-1α 表達(dá)， 構(gòu)成了ROS / STAT3 /HIF-1α/ Tw ist1 /N-cadherin 信號傳導(dǎo)級聯(lián)效應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)前列腺癌的增殖和遷移[16]。

（四）m iRNA

miRNA 是一類具有調(diào)控功能的非編碼RNA，長約20～25 個(gè)核苷酸，通過與同源mRNA 靶標(biāo)的3'- 非翻譯區(qū)（UTR） 序列特異性相互作用在轉(zhuǎn)錄后抑制基因表達(dá)[39]。據(jù)估計(jì)m iRNA 調(diào)控了人類基因組三分之一以上的基因表達(dá)[40,41]。 眾多研究表明，m iRNA 在EMT 過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，調(diào)控E-cadherin 的關(guān)鍵分子之一。

在前列腺癌中，miR-9、m iR-22 和miR-219-5p 均可靶向結(jié)合E-cadherin 的mRNA3’-UTR，抑制E-cadherin表達(dá)。細(xì)胞中E-cadherin 含量不足將減少E-cadherin 對β-catenin 的抑制， 并可使β-catenin 進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子活性。 β-catenin 可激活c-myc 等一系列促進(jìn)細(xì)胞增殖的基因表達(dá)。 同時(shí)，c-myc 對miR-9 表達(dá)具有正反饋調(diào)節(jié)作用。 由此，通過miRNA 直接的靶向抑制作用，可以減少E-cadherin 的表達(dá)，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[39,42]。

m iR-301a 是間接靶向E-cadherin 的m iRNA。m iR-301a 過表達(dá)時(shí)， 可以和腫瘤抑制因子p63 3’UTR結(jié)合，下調(diào)p63 的蛋白水平，進(jìn)而下調(diào)m iR-205。 m iR-205 有抑制ZEB1 和ZEB2 的作用， 而ZEB1 和ZEB2是E-cadherin 的抑制因子。 因此，m iR-301a 過表達(dá)時(shí)，ZEB1 和ZEB2 的抑制被解除， 繼而導(dǎo)致E-cadherin 的表達(dá)下調(diào)。

四、結(jié)語

綜上所述，在前列腺癌EMT 進(jìn)程中，E-cadherin 表達(dá)受到多種細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子、m iRNA 以及激素受體的調(diào)控，部分調(diào)控機(jī)制的研究已得到明確的結(jié)論，并已為臨床治療方案提供了可靠的理論依據(jù)。 然而，目前仍有部分因子的調(diào)控機(jī)制尚不清楚， 還需要進(jìn)一步深入的研究以闡明機(jī)制，從而為臨床，尤其是轉(zhuǎn)移性前列腺癌的診斷及治療提供新的靶點(diǎn)和方向，并為其預(yù)后的改善和生存率的提高提供重要的理論依據(jù)。