EGFR通路在膠質(zhì)瘤發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

黃立基 蘇鑲月 黃卓彥 李思博 張麗娜

(1. 佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院,佳木斯 黑龍江 154007; 2. 大慶油田總醫(yī)院,大慶 黑龍江 163411)

膠質(zhì)瘤主要特征是一種直接起源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)上皮細(xì)胞組織的膠質(zhì)細(xì)胞上皮癌，膠質(zhì)腫瘤由于它們擁有極具侵襲性和易生長的生理特點,使得它們的治療效果不佳,目前我國每年因膠質(zhì)瘤發(fā)病導(dǎo)致死亡的病人比例很高,人們的健康和生命因此受到了嚴(yán)重危害[1]。

從臨床上我們可以清楚地看到,低級別的膠質(zhì)瘤經(jīng)過一段時間發(fā)展可以逐漸轉(zhuǎn)變成為一些更高級別的膠質(zhì)瘤,而一些更高級別的膠質(zhì)瘤也具有超出預(yù)估其中位生長期的生存時間。所以,我們可以推斷在腫瘤的內(nèi)部肯定存在多種生物化學(xué)機(jī)制影響著腫瘤的早期發(fā)生和其預(yù)后,這種情況下,對腫瘤疾病預(yù)后和其治療效果的評估就變得極為困難[2,3]。

在國外已經(jīng)有多篇報導(dǎo)說明,有50%～70%的膠質(zhì)瘤中存在EGFR,并且EGFR與膠質(zhì)瘤之間存在嚴(yán)密的生物化學(xué)相關(guān)性,還有許多研究也解釋了EGFR的擴(kuò)增和過分表達(dá)對膠質(zhì)瘤發(fā)生和演變過程產(chǎn)生巨大影響。其已成為當(dāng)下研究發(fā)展的熱點之一,也是我國進(jìn)行膠質(zhì)腫瘤化療的主要研究發(fā)展方向之一[1,4]?，F(xiàn)如今研究者們的目光也逐漸轉(zhuǎn)移到EGFR有關(guān)的靶向治療上,本文主要綜述了EGFR在膠質(zhì)瘤中的生物化學(xué)機(jī)制以便針對膠質(zhì)瘤做出更好的治療。

EGFR(epidermalgrowthfactorreceptor)是結(jié)構(gòu)位于細(xì)胞膜上的一種酪氨酸激酶型合成受體,在其配體中經(jīng)過多種表皮生長因子(epidermalgrowthfactor)的結(jié)合作用被受體激活后它就可以直接使細(xì)胞發(fā)生一系列的生物學(xué)效應(yīng),EGFR一共有四個主要的受體組合并且可以被七種不同的配體激活。其通常只有在正常上皮細(xì)胞表面檢測到,而只有在一些腫瘤細(xì)胞中過量表達(dá)出來,因此其可能與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移快、預(yù)后差、侵襲力強有關(guān)[5]。

EGFR是原癌基因c-erB-1(HER-1)的表達(dá)產(chǎn)物,編碼基因位于7號染色體短臂(7p11-13),分子量約為170 kDa,由細(xì)胞外配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域單個跨膜區(qū)域和具有酪氨酸激酶活性的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成的單條肽鏈[6]。當(dāng)與配體相互作用結(jié)合時,形成一個同源性的二聚體或另一個異源性的二聚體(與有關(guān)聯(lián)的受體例如erbb2、erbb3和受體erbb4),激酶的結(jié)合啟動過程可以同時開辟多條位于細(xì)胞內(nèi)的生物信號傳遞通路。在此之后需要繼續(xù)激活EGFR的內(nèi)在激酶結(jié)構(gòu)域，去使細(xì)胞質(zhì)中的某些酪氨酸殘基磷酸化，之后特定信號與這些磷酸化后的酪氨酸殘基結(jié)合，由此下游通路激活[7]。隨著各國人民的研究和發(fā)展,EGFR及其下游通路也不斷被研究者們所解析。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,也稱Akt)腫瘤信號表達(dá)通路作為EGFR的一條下游通路,它受磷脂酰肌醇3-激酶正向調(diào)節(jié),受磷酸酶PTEN抑制,在膠質(zhì)瘤中表達(dá)失調(diào)。二聚化后的分子EGFR通過間接刺激一個ras級聯(lián)蛋白(Ras蛋白為PI3 K/Akt通路激活所必須的),會間接導(dǎo)致一個pi3k/akt通路級聯(lián)的刺激反應(yīng)而直接激活PI3K/Akt信號通路,從而直接引起惡性膠質(zhì)細(xì)胞瘤的癥狀產(chǎn)生、發(fā)展,所以有人將其通路稱之為EGFR/PI3K/Akt信號傳導(dǎo)通路。已有多位研究者證明在原發(fā)性惡性膠質(zhì)瘤存在著EGFR擴(kuò)增和 EGFR過表達(dá)[8]。其他EGFR信號下游通路包括磷脂酶C/蛋白激酶、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(EPK)途徑等，也與細(xì)胞的增殖和存活功能有關(guān)，在惡性腫瘤的發(fā)育和進(jìn)展中扮演著重要的角色，在膠質(zhì)瘤中也很有可能與它們的基因擴(kuò)增相聯(lián)系。EGFR的水平可通過c-Src抑制受體泛素化以及內(nèi)吞作用從而上調(diào)，另外，活化后降解速度減低也可能是EGFR在腫瘤中的過度表達(dá)的原因，在腎癌、肺癌、胰腺癌，特別是膠質(zhì)瘤中仍然存在著許多特異性的 突變EGFR基因，其產(chǎn)生可能是由于EGFR基因的突變、重排[9-10]。

1 EGFR與腫瘤級別的關(guān)系

Hwang等對星形細(xì)胞瘤研究發(fā)現(xiàn):低分級星形細(xì)胞瘤(WHOⅡ級)、間變星形細(xì)胞瘤、膠質(zhì)母細(xì)跑瘤EGFR表達(dá)率分別高達(dá)67%、87%、100%,這提示EGFR過表達(dá)腫瘤級別呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，EGFR表達(dá)隨膠瘤惡性程度升高而增強[11]，而在另外一些研究結(jié)果與之相一致[11-14]。超過80%的高級別膠質(zhì)瘤(Ⅲ、Ⅳ級)都過表達(dá)EGFR，而在低級別膠質(zhì)瘤(Ⅰ、Ⅱ級)中EGFR過表達(dá)率僅為10%。說明EGFR在腫瘤的形成發(fā)展過程中可能具有重要意義，可以對EGFR深入研究，有助于更好的治療膠質(zhì)瘤[14]。

2 EGFR/PI3 K/Akt信號傳導(dǎo)通路

前面已經(jīng)介紹過EGFR有許多種信號通路都在膠質(zhì)瘤中的增殖、血管形成、侵襲、轉(zhuǎn)移中發(fā)生重要作用，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡。隨著科學(xué)研究的不斷深入,egfr及其下游通路被越來越多的科學(xué)家們所了解。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又叫為Akt)腫瘤信號表達(dá)通路作為EGFR的一條下游通路，在大多數(shù)人類的已知腫瘤中過度表達(dá)[11]。Tang等人在實驗中發(fā)現(xiàn)EGFR在膠質(zhì)瘤中的作用機(jī)制主要通過如下幾種，首先膠質(zhì)瘤中可能存在EGFR及其配體的自/旁分泌環(huán)，也就是需要EGFR與配體(EGF、TGFα)一起表達(dá)，另外如不與配體結(jié)合卻顯示為TK活性，從而向下游出傳遞增殖信號需產(chǎn)生突變(例如:EGFRvIll)，最后任何的實體瘤都需要血液的供應(yīng)，其血管的形成證實有EGFR的參與。研究表明以上幾種機(jī)制都與EGFR/PI3 K/Akt信號通路有緊密關(guān)聯(lián)[15]。

Hsieh等人發(fā)現(xiàn)EGFR主要通過EGFR/PI3 K/Akt細(xì)胞信號通路來影響腫瘤血管。在腦組織微血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)，EGFR/PI3K/Akt級聯(lián)的c-Src激活環(huán)氧合酶COX2的表達(dá)，內(nèi)皮素-1刺激c-Src/EGFR/Akt/MAPKs(ERK1/2、p38-MAPK和JNK1/2)的活化(磷酸化)，然后通過Gq/i蛋白偶聯(lián)的ETB受體激活c-Jun/活化蛋白1(AP-1)?；罨腸-Jun/AP-1與COX-2啟動子內(nèi)相應(yīng)的結(jié)合位點結(jié)合，從而啟動COX-2基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致前列腺素的生物合成和釋放，進(jìn)而前列腺素可促進(jìn)血管的形成[16]。此外，EGFR/PI3 K/Akt通路的負(fù)調(diào)控主要受抑癌基因PTEN的調(diào)節(jié)，并且PTEN已被證實是P-53之后的最關(guān)鍵的抑癌基因。PTEN的表達(dá)產(chǎn)物可催化具有脂質(zhì)磷酸酶活性和蛋白磷酸酶活性的底物，可以將PIP3降解為磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PI(4,5)P2)來拮抗PI3K進(jìn)一步降解，導(dǎo)致下游有關(guān)靶蛋白mTOR等的活化和Akt的抑制[17,18]。Cheng等人研究表明活化的AKT通過磷酸化作用激活mTOR促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1的合成，并增強內(nèi)皮型一氧化氮合酶(ENOS)的催化活性。而這兩種作用都會導(dǎo)致持續(xù)的腫瘤血管生成和血管保護(hù)[19]。

3 CpG島甲基化

有文獻(xiàn)報道顯示EGFR的表達(dá)及其下級信號通路均均可被CpG島甲基化表型影響[20]。Noushmehr H等人對癌癥基因譜(TCGA)中的272個病人的膠質(zhì)瘤進(jìn)行了DNA甲基化改變的分析，他們發(fā)現(xiàn)有部分膠質(zhì)瘤存在高特殊DNA甲基化狀態(tài)稱膠質(zhì)瘤CpG島甲基化表型(Glioma CpG island methylatorphenotype, G-C-IMP)，G-C-CIMP+現(xiàn)在延長了膠質(zhì)瘤患者的生存期[21]；2014年Zachary等發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文就充分證實了在G-CIMP+狀態(tài)下會抑制EGFR蛋白的正常表達(dá)，下調(diào)EGFR的信號。除此之外，G-CIMP+狀態(tài)還會導(dǎo)致H-Ras基因啟動子區(qū)的與轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)的關(guān)鍵組蛋白(H3K9me3 and H3K27 me3)的沉積，從而影響Ras蛋白的表達(dá)，而Ras蛋白是EGFR/PI3 K/Akt細(xì)胞信號通路必不可少的[22]。

4 血管內(nèi)皮生長因子

有研究表明膠質(zhì)瘤中同時有VEGF、EGFR的共表達(dá),而且呈現(xiàn)正相關(guān),既VEGF的分泌增強繼而使EGFR的活性增強,從而影響腫瘤血管的形成。VEGF分泌增加影響缺氧誘導(dǎo)因子(Hypoxia inducible factor)水平上調(diào)繼而影響EGFR[23]從而加速血管的形成[24]。Wanggang的研究表明由 hif-1α介導(dǎo)的膠質(zhì)瘤糖代謝會受到被 pkm2調(diào)控erk-1/2途徑和nf-κb途徑所影響，而pkm2受到了EGFR的影響[25]。而藥物抑制HIF靶向血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子已被證明是一種治療癌癥的有效方法如抑制p300介導(dǎo)的共激活[26]和DNA結(jié)合[27]。HIF-1a誘導(dǎo)可導(dǎo)致包括VEGF在內(nèi)的細(xì)胞因子釋放,促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞存活,從而削弱電離輻射的治療效果[28]。

5 挑戰(zhàn)和展望

膠質(zhì)腫瘤已經(jīng)逐漸成為一直困擾廣大腫瘤病人及其主治醫(yī)師的重要健康問題,它甚至嚴(yán)重威脅到廣大人們的健康和日常生活質(zhì)量。本文不僅闡明了EGFR受體結(jié)合激活相關(guān)信號通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的分子機(jī)制。同時闡明過度表達(dá)的EGFR能促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和凋亡，并在膠質(zhì)瘤耐藥和惡性度中發(fā)揮重要作用。EGFR作為一種重要糖蛋白受體,其蛋白的異常表達(dá)及其下游信號通路的異常對于膠質(zhì)瘤細(xì)胞表觀基因組和生物學(xué)特性的影響是極為廣泛的,隨著對EGFR研究的深入和技術(shù)的發(fā)展,有助于研發(fā)有效性更高、副作用更小的藥物,為膠質(zhì)瘤治療提供新的選擇。然而EGFR的分子機(jī)制并不是完全清楚,其家族成員的功能和定位存在一定的差異,EGFR家族對于腫瘤微環(huán)境和基因協(xié)同效應(yīng)之間的相互作用十分復(fù)雜,具有非常高的研究價值和治療潛能。