Notch4通路與腫瘤

許朱镕 ，陳璐彥 ，孫 耀 ，王毅超 ，姚 軍 ，3*，錢(qián)翠娟 ，，3*

（1.臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000；2.臺(tái)州學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000；3.臺(tái)州學(xué)院 腫瘤研究所，浙江 臺(tái)州 318000）

Notch家族在人類中含有四個(gè)跨膜受體（Notch1-Notch4）和五個(gè)配體（Jagged1，Jagged2和Delta樣1，3和4）［1］。Notch是一種進(jìn)化上保守的膜受體，它與其相應(yīng)的配體結(jié)合后可相互作用并介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［2］。Notch 胞內(nèi)段（Notch intracellular domain，NICD）是 Notch 通路的活性片段，在 Notch受體與配體結(jié)合時(shí)，由γ-分泌酶從細(xì)胞膜水解出來(lái)，并遷移到細(xì)胞核內(nèi)，與Notch的下游效應(yīng)蛋白CSL（CBF-1，Suppressor of hairless和 Lag的合稱）結(jié)合，從而激活 HES（hairy/enhancer of split）和 HEY（Hey-hairy/enhancer--of-split related with YRPW motif family members）家族等Notch通路下游靶基因的轉(zhuǎn)錄［3］。

Notch通路家族不僅在細(xì)胞增殖、凋亡和分化等細(xì)胞生物學(xué)行為中發(fā)揮著重要作用，還在腫瘤的血管生成和侵襲轉(zhuǎn)移等過(guò)程中發(fā)揮重要作用［4］。哺乳動(dòng)物的Notch受體有4種，分別為Notch1-Notch4［5］。研究發(fā)現(xiàn)，Notch1-Notch3對(duì)腫瘤有抑制或促進(jìn)的作用［6］。作為同一家族的Notch4在結(jié)構(gòu)上與Notch1-Notch3相似（如圖1所示），但目前關(guān)于Notch4通路在腫瘤中的研究相對(duì)較少，Notch4通路在各系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制尚未得到很好的理解。因此，我們將Notch4通路在各系統(tǒng)腫瘤中的研究綜述如下，以便了解Notch4通路在各系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展中的作用和機(jī)制，可繼續(xù)深入研究的方向。

1 Notch4通路的概況

通過(guò)小鼠乳腺腫瘤病毒（mouse mammary tumor virus，MMTV）誘導(dǎo)的乳腺腫瘤中的逆轉(zhuǎn)錄病毒插入實(shí)驗(yàn)，首次證實(shí)了Notch4的致癌功能［7］。Notch4是Notch通路家族的四種跨膜受體之一，參與胚胎發(fā)育、腫瘤血管生成等過(guò)程的調(diào)控［8］。Notch1、Notch2 和 Notch4 及其配體（Jagged1、Jagged2、Dll1 和Dll4）在血管內(nèi)皮中表達(dá)，而Notch3在血管平滑肌細(xì)胞中表達(dá)［9］。越來(lái)越多的證據(jù)表明，Notch4通路異常活化與乳腺癌等腫瘤的生物學(xué)行為、發(fā)生發(fā)展和預(yù)后有關(guān)［10］。

圖1 Notch通路家族成員蛋白結(jié)構(gòu)示意圖①目前，在哺乳動(dòng)物中共發(fā)現(xiàn)了 4種 Notch基因（Notch l、2、3、4）。成熟的 Notch受體分子是由跨膜區(qū)（Notch Transmembrane,NTM）、胞內(nèi)段（Notch Intracellular Domain,NICD）和胞外段（Extracellular Notch,ECN）組成的異二聚體，ECN與NTM通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合。ECN和NTM都有其保守特質(zhì)，ECN包含表皮生長(zhǎng)因子樣重復(fù)序列（Epidermal Growth Factor-like Repeats,EGFR）和3個(gè)串聯(lián)的Lin/Notch重復(fù)序列（Lin/Notch repeats,LNR）。NTM主要由RAM（RBP-J kappa associated molecular）結(jié)構(gòu)域，錨蛋白重復(fù)序列（Ankyrinrepeat,ANK）、Notch細(xì)胞因子反應(yīng)區(qū)域（Notch Cytokine Response region,NCR）、轉(zhuǎn)錄激活區(qū)（Transcriptional Activator Domain,TAD）、PEST 結(jié)構(gòu)域（Proline-Glutamate-Serine-Threonine-Rich Domain,P）等構(gòu)成。

2 Notch4與各種腫瘤

2.1 Notch4與肝癌

四種Notch受體在肝細(xì)胞系中均有表達(dá)，但具有不同的亞細(xì)胞分布狀態(tài)，即Notch1和Notch4在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均有表達(dá)，而Notch2和Notch3僅在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)［11］，細(xì)胞質(zhì)Notch1或核Notch4的表達(dá)與HBV相關(guān)的肝細(xì)胞癌（hepatocellular carcinoman，HCC）組織中的HBx的表達(dá)相關(guān)。在肝癌細(xì)胞HepG2中，HBx可上調(diào)細(xì)胞質(zhì)Notch1或核Notch4的表達(dá)，但在HepG2中HBx通過(guò)與Notch1直接相互作用，而在HepG2x細(xì)胞中，HBx不與Notch4相互作用［12］。

Notch4被發(fā)現(xiàn)也可以增強(qiáng)HCC的侵襲性和轉(zhuǎn)移性，Notch4表達(dá)與HCC組織中血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM）形成之間存在正相關(guān)；Notch4在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)MT1-MMP、MMP-9和MMP-2的表達(dá)，同時(shí)它還通過(guò)誘導(dǎo)MT1-MMP的表達(dá)增加MMP-2和MMP-9的活性，而Notch4抑制可通過(guò)下調(diào)MMP的表達(dá)和活性來(lái)抑制細(xì)胞侵襲并破壞VM網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而抑制腫瘤血管生成和侵襲轉(zhuǎn)移［13］。在HCC的臨床組織標(biāo)本中觀察到細(xì)胞質(zhì)中Notch4的過(guò)表達(dá)，Notch4過(guò)表達(dá)可能是疾病特異性生存期較短的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，因此Notch4可用作免疫組織化學(xué)生物標(biāo)志物，用于預(yù)測(cè)疾病特異性存活時(shí)間較短的肝癌患者［14］。與鄰近的非腫瘤肝組織相比，Notch1和 Notch4在肝內(nèi)膽管細(xì)胞癌（intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC）組織中表達(dá)上調(diào)，而Notch2和Notch3表達(dá)相對(duì)較弱［15］。

2.2 Notch4與胃癌

我們課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)，Notch4活化可通過(guò)誘導(dǎo)胃癌（gastric cancer，GC）細(xì)胞中Wnt1、β-連環(huán)蛋白和下游靶基因c-Myc和細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)和活化，來(lái)促進(jìn)體外和體內(nèi)GC細(xì)胞生長(zhǎng)，提示Notch4可能是胃癌發(fā)生發(fā)展中的致癌基因［16］165。Notch4的高mRNA表達(dá)也被發(fā)現(xiàn)與所有胃癌患者、腸型癌癥患者和彌漫型癌癥患者的惡化的總存活期（overall survival，OS）顯著相關(guān)［17］。而且，ZNF382（KRAB zinc finger protein 382，KRAB鋅指蛋白382）作為胃癌中一個(gè)抑癌基因，可通過(guò)下調(diào)Notch4通路來(lái)逆轉(zhuǎn)胃癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）進(jìn)程［18］。

2.3 Notch4與結(jié)直腸癌

與Notch4低表達(dá)的結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）患者比較，Notch4的高表達(dá)水平與CRC組織的N分期、M分期、淋巴血管侵犯和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）表達(dá)狀態(tài)顯著相關(guān)，而Notch4高表達(dá)的患者有著較短的5年無(wú)病生存期（disease free survival，DFS）和OS［19］。然而又有研究表明，與對(duì)照組相比，CRC組織標(biāo)本中Notch4 mRNA表達(dá)水平顯著降低，并發(fā)現(xiàn)CRC組織中的Notch4水平與腫瘤分化、侵襲和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，而過(guò)表達(dá)Notch4可抑制CRC細(xì)胞系的細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Notch4沉默則增強(qiáng)了CRC的細(xì)胞惡性生物學(xué)行為，而Notch4在CRC組織中表達(dá)降低可作為腫瘤增殖、復(fù)發(fā)和預(yù)后的檢測(cè)指標(biāo)之一［20］。

2.4 Notch4與乳腺癌

Notch4通路在乳腺生長(zhǎng)和發(fā)育的調(diào)節(jié)中起重要作用，Notch4參與促進(jìn)體外乳腺上皮細(xì)胞（乳腺球）的干細(xì)胞更新，Notch4的異常表達(dá)可抑制乳腺干細(xì)胞的分化，而Notch4的基因突變可增強(qiáng)乳腺上皮細(xì)胞的增殖能力，從而導(dǎo)致乳腺癌的發(fā)生［21］。與管腔乳腺癌患者相比，三陰乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）和Her-2過(guò)表達(dá)乳腺癌患者中Notch4的表達(dá)顯著升高，Notch4表達(dá)與雌激素受體（estrogen receptor，ER）和/或孕酮受體陽(yáng)性呈負(fù)相關(guān)，與腫瘤體積、淋巴結(jié)受累及腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移晚期呈正相關(guān)，并提示Notch4表達(dá)與乳腺癌的臨床病理學(xué)特點(diǎn)及生物學(xué)行為相關(guān)，且可預(yù)測(cè)管腔乳腺癌患者的不良預(yù)后［22］。McClements等發(fā)現(xiàn) FK506結(jié)合蛋白樣蛋白（FK506 binding protein like protein，F(xiàn)KBPL）及其肽衍生物通過(guò)下調(diào)DLL4和Notch4抑制內(nèi)分泌治療耐藥的癌癥干細(xì)胞和乳腺癌轉(zhuǎn)移［23］。Yao等也證實(shí)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜的Notch4表達(dá)與Ki67表達(dá)相關(guān)，并且Notch4高表達(dá)的腫瘤組織具有更高的增殖率［24］。Notch4高表達(dá)可增強(qiáng)內(nèi)分泌治療抵抗（endocrine therapies resistant，ETR）乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力［25］。Notch4活化可通過(guò)增強(qiáng)STAT3的活化及EMT而增強(qiáng)乳腺癌TAMR-MCF-7 細(xì)胞的侵襲能力［26］115。

2.5 Notch4與胰腺癌

我們課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)，與未轉(zhuǎn)化的胰腺上皮細(xì)胞系HPDE6c-7相比，Notch4在胰腺癌（pancreatic cancer，PC）細(xì)胞系中的表達(dá)顯著上調(diào)，而靶向Notch4的小干擾RNA（siRNA）顯著抑制了PC細(xì)胞的遷移和侵襲能力，并通過(guò)上調(diào)Akt活化和肌成束蛋白（fascin）表達(dá)而增強(qiáng)PC細(xì)胞對(duì)多西紫杉醇的敏感性［27］3499。而胰腺導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）腫瘤組織中 Notch1、Notch2和Notch4的蛋白水平顯著高于具有良性病變的胰腺組織［28］。

2.6 Notch4與其他腫瘤

Notch4表達(dá)陽(yáng)性的黑色素瘤癌干細(xì)胞樣細(xì)胞（melanoma cancer stem-like cells，MCSLCs）可引發(fā)EMT并促進(jìn)黑素瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［29］；而另有研究表明，Notch4通路誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞EMT而抑制惡性行為［30］。Notch4 表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（lymph node metastasis，LNM）、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（distant metastasis，DM）和腫瘤-淋巴結(jié)-轉(zhuǎn)移（tumorlymphnode-metastasis，TNM）分期呈正相關(guān)，而Notch4表達(dá)陽(yáng)性的NSCLC患者的OS顯著低于Notch4表達(dá)陰性的患者［31］。Notch4的異常激活通過(guò)神經(jīng)周?chē)鷶U(kuò)散促進(jìn)口腔鱗狀細(xì)胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）的轉(zhuǎn)移，而Notch4被明確可作為OSCC的重要預(yù)后標(biāo)志物和潛在治療靶標(biāo)［32］。與正常組織相比，口腔鱗狀細(xì)胞癌組織中Notch4的表達(dá)顯著升高；但在口腔疣狀癌（oral verrucous carcinoma，OVC）中，無(wú)論臨床病理特征如何，Notch4均為低表達(dá)［33］。Notch4在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）細(xì)胞中呈現(xiàn)顯著的高表達(dá)，而Notch4高表達(dá)可促進(jìn)HNSCC細(xì)胞增殖，增強(qiáng)順鉑耐藥性，抑制細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期失調(diào)［34］。與非惡性前列腺上皮細(xì)胞系RWPE1相比，前列腺癌細(xì)胞系DU145、PC3和LnCAP中Notch4的表達(dá)顯著增加，而Notch4敲減可抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡［35］877。

3 Notch4與其他信號(hào)通路的相互關(guān)系

有研究發(fā)現(xiàn)，Notch4是runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（runt related transcription factor 1，RUNX1）在巨核細(xì)胞分化過(guò)程中的關(guān)鍵靶分子［36］。Sirtuin 6（SIRT6）通過(guò)抑制Notch4基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)負(fù)調(diào)節(jié)Notch4通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［37］，而FKBPL過(guò)表達(dá)可通過(guò)下調(diào)DLL4和Notch4抑制內(nèi)分泌治療耐藥的癌癥干細(xì)胞增殖和乳腺癌轉(zhuǎn)移［23］。上述研究表明，RUNX1、SIRT6、FKBPL等基因可在Notch4通路的上游發(fā)揮調(diào)控作用。

Notch4沉默通過(guò)抑制NF-κB通路活性，抑制前列腺癌細(xì)胞的細(xì)胞活力、增殖、遷移和侵襲能力，并上調(diào) EMT標(biāo)記物 E-cadherin的表達(dá)、下調(diào) EMT標(biāo)記物 Vimentin和 N-cadherin的表達(dá)［35］881。Notch4抑制通過(guò)下調(diào)乳腺癌 TAMR-MCF-7細(xì)胞中活化的STAT3的表達(dá)水平抑制EMT［26］120。Notch4通過(guò)激活Wnt1/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)［16］168。Notch4抑制通過(guò)下調(diào)Akt /肌成束蛋白通路來(lái)減少胰腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲并增強(qiáng)對(duì)多西紫杉醇的敏感性［27］3501，而Notch4通過(guò)誘導(dǎo)MMP9和MT1-MMP表達(dá)及MMP2活化調(diào)控血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）誘導(dǎo)的MMP活性，而MMP抑制劑可阻斷Notch介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生［38］。上述研究表明，NF-κB、STAT3、Wnt1/β-連環(huán)蛋白、Akt/肌成束蛋白、MMP9、MT1-MMP 等基因可能在 Notch4通路的下游發(fā)揮調(diào)控作用。

有趣的是，在特異性敲除RBP-jk的小鼠中，Notch4 NICD的轉(zhuǎn)基因介導(dǎo)的過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致乳腺腫瘤的發(fā)生，這表明非經(jīng)典Notch4通路可能參與Notch4的致癌機(jī)制［39］。然而迄今為止，對(duì)于非經(jīng)典Notch4通路如何調(diào)控相關(guān)的上下游細(xì)胞信號(hào)通路及關(guān)鍵分子的相關(guān)研究文獻(xiàn)較少，知之則更少。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，各種研究都表明Notch4通路參與了多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，這可能為這些腫瘤的治療提供了一個(gè)新的靶標(biāo)或診療策略。Notch4在肝細(xì)胞癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、口腔鱗狀細(xì)胞癌等腫瘤中表達(dá)增高，而在結(jié)直腸癌、口腔疣狀癌等腫瘤中表達(dá)降低。Notch4可通過(guò)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、凋亡、遷移、侵襲及轉(zhuǎn)移來(lái)促進(jìn)或抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展，該促進(jìn)或抑制腫瘤的作用可能與不同類型的腫瘤細(xì)胞對(duì)Notch4活化或其對(duì)EMT調(diào)控的反應(yīng)差異有關(guān)。然而，Notch4影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的具體作用及機(jī)制，以及Notch4與其他重要信號(hào)通路間的相互作用及調(diào)控機(jī)制等方面目前尚不清楚，其臨床意義和預(yù)后價(jià)值亦未得到充分研究，需要繼續(xù)深入研究。