FOXK1 在腫瘤性疾病中的研究進(jìn)展

高艷松 張志華 徐凱倫

1.河北北方學(xué)院研究生學(xué)院，張家口，075000，中國

2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，張家口，075000，中國

叉頭框家族（forkhead box，F(xiàn)OX）是參與人體各個(gè)器官發(fā)育并且調(diào)節(jié)人體免疫代謝的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子［1］，其結(jié)構(gòu)“叉頭”DNA 結(jié)構(gòu)域的相對保守，顯著區(qū)別于其他轉(zhuǎn)錄因子，正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，F(xiàn)OX 可調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝、分裂和分化等過程，其與癌變的發(fā)生有著密切的聯(lián)系［2-4］。本文主要介紹叉頭框家族中的一個(gè)小成員叉頭框K1（forkhead box K1，F(xiàn)OXK1）。FOXK1在人體中約由七百三十多個(gè)氨基酸排列組成的，參與了各種腫瘤的進(jìn)展，尤其是癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT）過程，二者聯(lián)系十分密切。根據(jù)目前已有的研究數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)OXK1 的表達(dá)與肝癌、胃癌和肺癌等多種腫瘤疾病有著十分密切的聯(lián)系，但其在國外文獻(xiàn)中報(bào)道的較多，國內(nèi)報(bào)道的較少。本文主要是介紹FOXK1 在腫瘤性疾病中的表達(dá)情況，并了解其在腫瘤疾病中的意義。

1 FOXK1 與神經(jīng)膠質(zhì)瘤

Xu 等［5］研究者用RT-qPCR 檢測到FOXK1 在人神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中過表達(dá)，且和轉(zhuǎn)移、分期呈正相關(guān)，并影響患者的生存。其機(jī)制為FOXK1 的轉(zhuǎn)錄激活了Snail 基因啟動(dòng)子，Snail 是促進(jìn)EMT 進(jìn)程的重要轉(zhuǎn)錄因子，此外，F(xiàn)OXK1 的表達(dá)還可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期促進(jìn)細(xì)胞的增殖，但不影響細(xì)胞的凋亡。大多數(shù)研究表明，miRNA 會(huì)在腫瘤中異常表達(dá)，從而發(fā)揮重要作用。例如，miR-137 作為一種抑癌因子，其他腫瘤中被證實(shí)下調(diào)［6-8］。Ji 等［9］通過實(shí)驗(yàn)證明了抑制miR-137 促進(jìn)了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的腫瘤進(jìn)展，而FOXK1 作為miR-137 在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的新靶標(biāo)，二者的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，F(xiàn)OXK1 過表達(dá)消除了miR-137 的抑制作用，并激活wnt/β-catenin 途徑促進(jìn)細(xì)胞生長。此外還得出一個(gè)新觀點(diǎn)：FOXK1 的表達(dá)，不僅促進(jìn)細(xì)胞的增殖，也降低腫瘤細(xì)胞的凋亡。FOXK1 還可以通過Akt/mTOR 傳導(dǎo)通路發(fā)揮作用，F(xiàn)OXK1 的表達(dá)受到miR-652（抑癌因子）抑制，減弱了Akt/mTOR 信號(hào)通路的傳導(dǎo)，從而減弱腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲［10］。上述兩篇報(bào)道，均通過miRNA 證實(shí)了FOXK1 在膠質(zhì)瘤進(jìn)展中的重要作用。

2 FOXK1 與喉癌

在喉癌細(xì)胞中，F(xiàn)OXK1 和MALAT1 均明顯表達(dá)，F(xiàn)OXK1 作為miR-503-5p 靶基因，抑制miR-503-5p 的表達(dá)能夠上調(diào)FOXK1，MALAT1 的表達(dá)通過靶向抑制miR-503-5p 促進(jìn)FOXK1 的表達(dá)，誘導(dǎo)喉癌細(xì)胞的增殖和侵襲［11］。

3 FOXK1 與食管癌

通過對食管癌變組織的實(shí)驗(yàn)，研究者［12］發(fā)現(xiàn)正常組織中的FOXK1 的表達(dá)量顯著低于癌組織，且FOXK1 的過表達(dá)會(huì)抑制食管癌細(xì)胞的凋亡并促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移，同時(shí)結(jié)合患者的病理參數(shù)發(fā)現(xiàn)，食管癌組織中的FOXK1 表達(dá)量越高，分化越差，患者的預(yù)后越不佳。這一發(fā)現(xiàn)表明FOXK1 起致癌作用，為食管癌患者的治療提供新思路。

4 FOXK1 與乳腺癌

鄧素華［13］通過用qRT-PCR 和免疫組織化學(xué)方法發(fā)現(xiàn)在癌變的乳腺組織中FOXK1 過表達(dá)，并且結(jié)合患者的臨床資料分析，表明FOXK1 的表達(dá)量和患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，但對FOXK1 在乳腺癌中的作用機(jī)制未做說明。而Li［14］的研究則為FOXK1 在乳腺癌中的作用機(jī)制提出了一種可能，PI3K-Akt-mTOR 傳導(dǎo)途徑的激活是受到高表達(dá)的FOXK1 影響的，這一改變可促使細(xì)胞增殖能力變強(qiáng)，而凋亡能力減弱，促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。后來為了進(jìn)一步研究FOXK1 在乳腺癌中的確切作用，Gao 等［15］發(fā)現(xiàn)FOXK1 是miR-365-3p 在乳腺癌中的下游靶標(biāo)，miR-365-3p 在乳腺癌中被下調(diào)，會(huì)靶向誘導(dǎo)FOXK1 的表達(dá)，F(xiàn)OXK1 一方面調(diào)節(jié)細(xì)胞周期中的G期和S 期的變化來引起癌細(xì)胞的增殖；另一方面增加侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵酶基質(zhì)金屬蛋白酶，主要是MMP-2和MMP-9（matrix metalloproteinases，MMPs）的分泌，其中FOXK1 與MMPs 的關(guān)系在黑色素瘤中也得到了證實(shí)［16］，同時(shí)也使上皮標(biāo)志蛋白E-鈣黏蛋白降低及間質(zhì)標(biāo)志蛋白N-鈣黏蛋白和波形蛋白升高，調(diào)節(jié)EMT，最后促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖與侵襲，影響患者預(yù)后。

三陰性乳腺癌是乳腺癌的最惡性亞型，具有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的特性，研究［17］發(fā)現(xiàn)lncRNA HUMT 在啟動(dòng)子區(qū)域的低甲基化導(dǎo)致其在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的三陰性乳腺癌中高度表達(dá)，而lncRNA HUMT 通過募集Y-box 結(jié)合蛋白1 形成新的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物來激活FOXK1，從而增強(qiáng)了血管內(nèi)皮生長因子C 的表達(dá)，同時(shí)調(diào)節(jié)Akt/ mTOR傳導(dǎo)通路，促進(jìn)癌增殖和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

5 FOXK1 與肺癌

曹莉旻等［18］通過免疫組化方案發(fā)現(xiàn)FOXK1 在肺癌組織中的表達(dá)程度明顯高于正常組織，并與肺癌的分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。Ma 等［19］的研究發(fā)現(xiàn)circMAN2B2 在肺癌組織中高度表達(dá)，circMAN2B2 是通過抑制miR-1275 的表達(dá)發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲的作用，而miR-1275 作為一種抑癌基因，它是通過靶向調(diào)節(jié)FOXK1 的表達(dá)發(fā)揮作用的，最終得出的結(jié)論是circMAN2B2 表達(dá)抑制miR-1275，進(jìn)而促進(jìn)FOXK1 的表達(dá)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖與侵襲。除此之外，在肺癌細(xì)胞中，F(xiàn)OXK1 還是miR-195-5p 的直接靶標(biāo)［20］。肺癌組織中的miR-195-5p 表達(dá)明顯下調(diào)，而miR-195-5p的過表達(dá)抑制了FOXK1 的表達(dá)，來抑制肺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。這與Ma 等［19］得出來的結(jié)論具有一致性。

6 FOXK1 與肝癌

FOXK1 在肝癌中高度表達(dá)，Cui 等［21］通過敲低FOXK1，發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞中己糖激酶2 的表達(dá)減少，而二者的同時(shí)降低，則抑制了Akt-mTOR 途徑的激活，從而抑制了肝癌細(xì)胞的活力及糖酵解過程，影響肝癌細(xì)胞能量的攝取，最終抑制肝癌細(xì)胞的增殖。這也從一定程度上說明了，F(xiàn)OXK1 的表達(dá)可以調(diào)節(jié)糖代謝過程促進(jìn)肝癌細(xì)胞生存。另外敲除FOXK1 使Wnt/β-catenin 信號(hào)通路失活，抑制癌細(xì)胞的增殖與侵襲［22］。Guo 等［23］發(fā)現(xiàn)lncRNA TMPO-AS1 在肝癌中高度表達(dá)，參與腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和EMT 過程。敲除lncRNA TMPOAS1 能夠上調(diào)miR-329-3p 來抑制FOXK1 的表達(dá)，而miR-329-3p 被抑制時(shí)，能消除lncRNA TMPO-AS1 降低抑制癌細(xì)胞侵襲和EMT 的作用。FOXK1 的上調(diào)逆轉(zhuǎn)了lncRNA TMPO-AS1 降低對細(xì)胞增殖的抑制和對細(xì)胞凋亡的促進(jìn)作用，同時(shí)也抵消了敲低lncRNA TMPO-AS1 對肝癌細(xì)胞侵襲及EMT 的抑制作用。此外，還發(fā)現(xiàn)lncRNA TMPO-AS1 通過上調(diào)FOXK1 表達(dá)以刺激Akt/mTOR 途徑促進(jìn)肝癌的發(fā)展。lncRNA TMPO-AS1 是肝癌治療的新靶點(diǎn)。

上述論述表明了FOXK1 能通過不同的途徑影響腫瘤的發(fā)生與侵襲。

7 FOXK1 與膽囊癌

FOXK1 在膽囊癌組織中高度表達(dá)，并與患者的臨床病理參數(shù)和不良預(yù)后相關(guān)［24］。FOXK1 的過表達(dá)可以調(diào)控細(xì)胞周期來促進(jìn)細(xì)胞增殖，但不影響細(xì)胞凋亡；同時(shí)可誘導(dǎo)EMT 增強(qiáng)癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。此外，F(xiàn)OXK1 的促腫瘤作用可能與Akt/mTOR 軸的激活有部分相關(guān)性。因此，F(xiàn)OXK1 可以作為膽囊癌患者的潛在治療靶點(diǎn)和預(yù)后指標(biāo)。

8 FOXK1 與胰腺癌

胰腺癌細(xì)胞的生長侵襲與FOXK1 的表達(dá)有關(guān)［25］。人類MCM3AP 基因可以通過調(diào)控細(xì)胞周期的S 期，抑制腫瘤發(fā)展，lnc RNA MCM3AP-AS1 是MCM3AP的lncRNA 反義基因，它可靶向抑制miR-138-5p，促進(jìn)FOXK1 表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)胰腺癌中的細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。FOXK1 的過表達(dá)可以逆轉(zhuǎn)lnc RNA MCM3APAS1 沉默和miR-138-5p 表達(dá)對腫瘤的抑制作用。因此MCM3AP-AS1/miR-138-5p/FOXK1 軸在胰腺癌中具有重要作用。

9 FOXK1 與胃癌

在胃癌細(xì)胞中，F(xiàn)OXK1 與miR-646負(fù)相關(guān)［26］，miR-646通過直接與FOXK1 的3’-UTR結(jié)合來抑制FOXK1 的表達(dá)，減弱Akt 及mTOR 的磷酸化，同時(shí)也可抑制癌細(xì)胞增殖和EMT。同樣的研究［27］還發(fā)現(xiàn)FOXK1是miR-593-3p 的下游目標(biāo)，miR-593-3p 還受LINC02163負(fù)調(diào)控的作用，LINC02163 表達(dá)增強(qiáng)會(huì)抑制miR-593-3p，進(jìn)而促進(jìn)FOXK1 的表達(dá)。FOXK1 和c-jun 在胃癌均表達(dá)［28］，且二者呈正相關(guān)，c-jun 通過結(jié)合FOXK1 的啟動(dòng)子來提升FOXK1 的表達(dá)，但即使在FOXK1 過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中，將c-jun 敲除后，發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的增殖與侵襲都會(huì)受到影響，推測c-jun 可能是FOXK1 誘導(dǎo)EMT 的關(guān)鍵。此外，F(xiàn)OXK1 與波形蛋白共同作用，波形蛋白是EMT 的重要標(biāo)志物，與腫瘤的侵襲密切相關(guān)，二者的表達(dá)程度越高，患者的預(yù)后越差［29］。上述研究均證明了FOXK1 在胃癌中起促進(jìn)發(fā)展的作用。

另外，從細(xì)胞自噬［30-31］方面研究，發(fā)現(xiàn)FOXK1 的過表達(dá)可通過上調(diào)I 類PI3K 和下調(diào)III 類PI3K，并可能通過激活PI3K/Akt/mTOR 途徑，抑制胃癌細(xì)胞的自噬，誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)胃癌的進(jìn)展，首次揭示了FOXK1通過抑制自噬促進(jìn)了胃癌進(jìn)展。隨后進(jìn)一步的研究證實(shí)在酸性條件下，抑制FOXK1 表達(dá)，可能會(huì)部分通過下調(diào)MAZ（Myc-associated Zinc-finger protein）來誘導(dǎo)細(xì)胞自噬進(jìn)而阻止細(xì)胞EMT，實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)展的目的。此外研究還發(fā)現(xiàn)了雷帕霉素和敲除FOXK1二者結(jié)合會(huì)使上述結(jié)果更加明顯。上面兩項(xiàng)研究均證實(shí)了FOXK1 在胃癌中的重要作用，但他們從FOXK1調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬的方面對胃癌的治療提供了新思路。

10 FOXK1 與腸道腫瘤

有相關(guān)研究報(bào)道，病灶的轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌相關(guān)死亡的主要原因，而上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化則參與到癌細(xì)胞侵襲的過程中。生物信息學(xué)研究表明，CCDC43 基因在大腸癌中異常表達(dá)，F(xiàn)OXK1 通過結(jié)合CCDC43 啟動(dòng)子的功能區(qū)和激活ERK1/2 和Akt 途徑來促進(jìn)CCDC43的表達(dá)，二者共同調(diào)節(jié)TGF-β1（它可以激活EMT）信號(hào)傳導(dǎo)過程，促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲［32］。而FOXK1 激活TGF-β1，能降低E-鈣黏著蛋白表達(dá)，同時(shí)增加波形蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)EMT 促進(jìn)腫瘤的侵襲［33］。此外，F(xiàn)OXK1與結(jié)直腸癌細(xì)胞中Cyr61p 啟動(dòng)子結(jié)合，并促進(jìn)Cyr61p的表達(dá)，形成FOXK1-Cyr61p 軸；FOXK1 被Snail 反激活，形成Snail-FOXK1 軸，上述二者均可以促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致腫瘤的轉(zhuǎn)移［34］。

11 FOXK1 與卵巢癌

CCK-8 分析法發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXK1 的表達(dá)可明顯的增加卵巢癌細(xì)胞的增殖；流式細(xì)胞儀分析及蛋白印跡方法表明FOXK1 的轉(zhuǎn)錄過程抑制了細(xì)胞周期抑制蛋白p21，且FOXK1 可顯著提高S 期細(xì)胞的百分比，但G0/G1期細(xì)胞的數(shù)量卻減少，說明FOXK1 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，隨后進(jìn)一步檢測FOXK1 對細(xì)胞凋亡是否存在影響，發(fā)現(xiàn)FOXK1 并不影響細(xì)胞凋亡，因此FOXK1 通過促進(jìn)癌細(xì)胞增殖影響腫瘤進(jìn)展［35］。

12 FOXK1 與前列腺癌

根據(jù)前人關(guān)于FOXK1 在其他腫瘤中的表達(dá)情況及作用的研究，有人同樣發(fā)現(xiàn)FOXK1 在前列腺癌組織中的表達(dá)增強(qiáng)，而敲低FOXK1 會(huì)抑制前列腺癌的增殖和轉(zhuǎn)移，其機(jī)制可能是FOXK1 的降低會(huì)部分抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)［36］。

13 FOXK1 與骨肉瘤

雙熒光素酶報(bào)告基因檢測［37］證實(shí)FOXK1 的3’-非翻譯區(qū)（3’-UTR）是miR-186-5p 的直接靶標(biāo)。miR-186-5p 過表達(dá)會(huì)抑制FOXK1 的表達(dá)，一方面對體外細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期和體內(nèi)腫瘤生長具有抑制作用，另一方面還能抑制骨肉瘤細(xì)胞的EMT。所以miR-186-5p作為抑癌因子可能為骨肉瘤患者創(chuàng)造新的治療方法。

綜上所述，F(xiàn)OXK1 參與調(diào)控機(jī)體細(xì)胞生長、分化、胚胎發(fā)育及多種病理過程，其在腫瘤中的主要機(jī)制為通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期促進(jìn)細(xì)胞增殖；調(diào)控不同途徑誘導(dǎo)細(xì)胞EMT，促進(jìn)腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移。但在一些腫瘤中，F(xiàn)OXK1 的研究僅僅停留在表達(dá)水平上，并未說明具體作用機(jī)制，相信隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，關(guān)于FOXK1 在不同腫瘤中的作用機(jī)制會(huì)更加明確，期望能夠?yàn)榛颊叩脑\斷、治療及預(yù)后提供參考及思路。