甲狀腺癌中參與上皮-間質(zhì)性轉(zhuǎn)化的生物學(xué)改變

吉麗銀 符策崗

(1中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬海口醫(yī)院乳甲外科，海南 海口 570208；2上海市第六人民醫(yī)院海口醫(yī)院骨科)

甲狀腺癌以甲狀腺上皮腫瘤(甲狀腺濾泡細(xì)胞來源)最常見，根據(jù)病理可分為3種類型：乳頭狀甲狀腺癌(PTC)、濾泡狀甲狀腺癌(FTC)和未分化甲狀腺癌(ATC)〔1，2〕。此外，髓樣癌(5%～10%)來源于甲狀腺的C細(xì)胞〔3〕。大多數(shù)甲狀腺癌在行根治性切除術(shù)+放射性碘治療后，長期生存率極高，但部分不可切除、易復(fù)發(fā)、對(duì)放射性碘治療頑強(qiáng)抵抗和發(fā)生轉(zhuǎn)移的甲狀腺癌仍然是致死的主要原因。研究已證實(shí)甲狀腺癌侵襲性與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變(EMT)緊密相關(guān)〔2,4〕。EMT本質(zhì)上是一種細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化過程，上皮細(xì)胞通過觸發(fā)轉(zhuǎn)錄事件獲得成纖維細(xì)胞才具備間充質(zhì)細(xì)胞特點(diǎn)〔5〕。在EMT中，上皮細(xì)胞脫分化并擺脫原有的組織結(jié)構(gòu)限制，從原本的卵石形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞融合形態(tài)(與細(xì)胞骨架的重排有關(guān))〔6〕。這一過程涉及多種細(xì)胞-細(xì)胞接觸有關(guān)蛋白地水解、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)黏附分子活性地增加、細(xì)胞表面蛋白酶地激活、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)成分的逐步消化等〔5〕。最終表現(xiàn)為癌細(xì)胞將上皮細(xì)胞中常見的E-鈣黏蛋白和細(xì)胞角蛋白轉(zhuǎn)換為間充質(zhì)細(xì)胞常備的纖維連接蛋白、波形蛋白或神經(jīng)鈣黏蛋白(N-鈣黏蛋白)，這與腫瘤侵襲性增加密切相關(guān)〔6〕。EMT過程涉及多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、轉(zhuǎn)錄因子(TF)和特異性蛋白，本文對(duì)在甲狀腺癌中參與EMT的生物學(xué)改變進(jìn)行綜述，重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、TF和特異性蛋白的變化。

1 多種信號(hào)途徑參與EMT

轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在EMT中扮演重要的角色，TGF-β激活受體調(diào)節(jié)的Smad并與Smad4結(jié)合，后被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中并發(fā)揮調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的作用〔7〕。在正常甲狀腺細(xì)胞中觀察到TGF-β/Smad依賴性信號(hào)成分的表達(dá)，但PTC腫瘤中的表達(dá)明顯高于正常甲狀腺組織〔7〕，并介導(dǎo)EMT中的間質(zhì)轉(zhuǎn)化和E-鈣黏蛋白的丟失〔8〕。此外，TGF-β/Smad途徑的激活還可通過p27抑制Bax，并促進(jìn)甲狀腺腫瘤的生長〔9〕。此外，TGF-β還通過BRAFV600E激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)且觸發(fā)肉瘤(Src)/黏著斑激酶(FAK)途徑，并改變細(xì)胞間的黏附性從而促進(jìn)EMT〔4〕。BRAFV600E還可激活甲基乙基酮(MEK)-胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)途徑，上調(diào)Snail并介導(dǎo)E-鈣黏蛋白的缺失〔4,10〕。MAPK的激活將促進(jìn)腫瘤壞死因子-α和干擾素-γ在細(xì)胞中表達(dá)，并以此抑制E-鈣黏蛋白并促進(jìn)調(diào)N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達(dá)，從而促進(jìn)PTC的EMT〔11〕。據(jù)報(bào)道，表皮生長因子(EGF)與其受體(EGFR)結(jié)合，可激活ERK/環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)途徑，從而促進(jìn)波形蛋白表達(dá)并抑制E-鈣黏蛋白表達(dá)，促進(jìn)ATC中EMT〔12,13〕。肝細(xì)胞生長因子(HGF)與其受體c-Met結(jié)合可激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)途徑，促進(jìn)甲狀腺細(xì)胞地侵襲和EMT，當(dāng)使用c-Met和PI3K抑制劑時(shí)，可反向上調(diào)E-鈣黏蛋白和下調(diào)N-鈣黏蛋白，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)HGF誘導(dǎo)EMT的逆轉(zhuǎn)〔14〕。研究發(fā)現(xiàn)，盤狀結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶(DDR)2在PTC中上調(diào)，并通過激活ERK2和Snail1誘導(dǎo)EMT〔15〕。目前已證明Notch1在甲狀腺癌中表達(dá)活化，并參與EMT〔16〕。研究表明Notch可通過調(diào)節(jié)錨蛋白重復(fù)蛋白(NRARP)控制Notch和Wnt通路，并參與EMT〔17〕。Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑的激活能引起細(xì)胞核中β-連環(huán)蛋白的積累，促進(jìn)EMT，沉默Wnt的整聯(lián)蛋白共同受體(SDC4)可反向抑制EMT并促進(jìn)PTC細(xì)胞凋亡〔18〕。此外，SDC4、H-RasV12和CSN6也被證實(shí)參與β-連環(huán)蛋白核組裝，并參與EMT〔19,20〕。

2 多種轉(zhuǎn)錄因子參與EMT

鋅指E盒同源結(jié)合蛋白(Zeb)1的上調(diào)與甲狀腺癌細(xì)胞EMT密切相關(guān)。已經(jīng)證明，Bcl-2關(guān)聯(lián)抗死亡基因(BAG)3刺激β-連環(huán)蛋白在細(xì)胞核的積累并促進(jìn)Zeb1過表達(dá)，過表達(dá)的Zeb1然后能直接結(jié)合E-鈣黏蛋白基因啟動(dòng)子中的E-box，抑制其轉(zhuǎn)錄并促進(jìn)EMT〔6〕。Twist1是一種基本的螺旋-環(huán)-螺旋TF，能直接與E-box位點(diǎn)(5- CANNTG-3)結(jié)合并下調(diào)E-鈣黏蛋白表達(dá)〔21,22〕。Slug(Snail2)是E-box結(jié)合家族的成員，在甲狀腺癌細(xì)胞及其轉(zhuǎn)移中高表達(dá)，可作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，抑制E-鈣黏蛋白表達(dá)和間充質(zhì)表型增加〔22,23〕。目前已經(jīng)確定，性別決定區(qū)Y框蛋白(Sox)9在PTC中過表達(dá)，當(dāng)沉默Sox9時(shí)，能抑制β-連環(huán)蛋白、周期蛋白D1和c-Myc(Wnt途徑相關(guān)因子)，并扭轉(zhuǎn)EMT(抑制N-鈣黏蛋白，促進(jìn)E-鈣黏蛋白)〔24〕。研究證實(shí)，Runx2通過刺激基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、血管內(nèi)皮生長因子及EMT相關(guān)蛋白(包括Sox9，Snail2/Slug)過表達(dá)，對(duì)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移具有促進(jìn)作用〔25,26〕。與TF相反，F(xiàn)OXD3在EMT中發(fā)揮抑制作用，遺憾的是在腫瘤組織中檢測(cè)到其表達(dá)降低，這與E-鈣黏蛋白低表達(dá)并促進(jìn)EMT有密切的內(nèi)在聯(lián)系〔27〕。此外，TBX1作為T-box TF家族的成員，可上調(diào)E-鈣黏蛋白的同時(shí)下調(diào)N-鈣黏蛋白、波形蛋白和E-鈣黏蛋白抑制因子(Snail，Slug和Twist)，從而抑制EMT，但是在甲狀腺癌組織中也是低表達(dá)狀態(tài)〔28〕。

3 多種特異性蛋白參與EMT

E-鈣黏蛋白作為表皮細(xì)胞中主要的鏈接蛋白，在EMT過程中主要變化是下調(diào)，是多種信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子參與EMT的靶向蛋白〔5〕。波形蛋白(一種中間絲的組分，其重組有助于細(xì)胞遷移)主要在間充質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，其過度表達(dá)參與EMT地誘導(dǎo)〔6〕。骨膜素和纖維連接蛋白(FN)1在EMT期間分泌增加并改變細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的組成，幫助腫瘤侵襲〔29,30〕。研究證實(shí)，在侵襲性PTC中骨膜素呈現(xiàn)過度表達(dá)，并參與EMT和腫瘤侵襲〔31〕。免疫組織化學(xué)證據(jù)表明，F(xiàn)N1表達(dá)上調(diào)并與BRAFV600E協(xié)同促進(jìn)EMT進(jìn)程〔29〕。另一個(gè)與轉(zhuǎn)移過程相關(guān)的ECM蛋白家族是S100蛋白，已經(jīng)證實(shí)S100蛋白在ECM中上調(diào)，并破壞細(xì)胞間黏附和促進(jìn)ECM降解和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)EMT〔32〕。IQGAP1作為在人體組織中廣泛表達(dá)的支架蛋白，其表達(dá)增加與甲狀腺癌細(xì)胞侵襲呈正相關(guān)，下調(diào)IQGAP1將阻斷甲狀腺癌細(xì)胞中的Wnt /β-連環(huán)蛋白信號(hào)并抑制EMT〔33〕。BAG3通過維持細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)因子Bcl-2家族的活性實(shí)現(xiàn)抗細(xì)胞凋亡，以此抑制腫瘤轉(zhuǎn)移時(shí)引發(fā)的anoikis凋亡(失巢凋亡，一種由細(xì)胞脫離ECM引發(fā)程序性細(xì)胞死亡)，參與甲狀腺癌細(xì)胞的EMT和轉(zhuǎn)移〔34,35〕。此外，BAG3還能通過活化β-連環(huán)蛋白上調(diào)Zeb1，從而增強(qiáng)甲狀腺癌細(xì)胞的EMT和轉(zhuǎn)移〔6〕。高遷移率族(HMG)A蛋白，在甲狀腺癌細(xì)胞中證實(shí)，TGF-β1可通過PI3K和ERK信號(hào)誘導(dǎo)HMGA表達(dá)，并在促進(jìn)EMT中發(fā)揮重要作用〔36〕，下調(diào)HMGA1能降低Snail和MMP-2的表達(dá)，而增加E-鈣黏蛋白的表達(dá)〔36,37〕。

4 小 結(jié)

目前，少數(shù)分化良好的甲狀腺癌患者和大多數(shù)復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的低分化甲狀腺癌(PDTC)和ATC患者對(duì)放化療并不敏感。此外，大多數(shù)對(duì)放化療不敏感的甲狀腺癌細(xì)胞通常表現(xiàn)出EMT傾向。因此，更深入地了解EMT對(duì)探索和制定新的甲狀腺癌治療策略具有重要的意義。目前，研究主要集中于開發(fā)靶向EMT起始因子及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的低分子量化合物，目前有許多蛋白激酶抑制劑，如索拉非尼和樂伐替尼已經(jīng)批準(zhǔn)用于放射性碘難治性甲狀腺癌患者，其他激酶抑制劑如達(dá)帕菲尼(BRAF抑制劑)和曲美替尼(MEK1/2抑制劑)用于治療復(fù)發(fā)性甲狀腺癌〔38〕。沉默Wnt/β-連環(huán)蛋白和C-Met/PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也被證實(shí)具有抑制甲狀腺癌中的EMT作用〔14,39〕。

表觀遺傳學(xué)是近年研究熱門之一，越來越多的證據(jù)表明表觀遺傳改變?cè)贓MT啟動(dòng)和維持中扮演重要的角色，而表觀遺傳學(xué)改變的可逆性也為逆轉(zhuǎn)EMT提供了更多的可能。研究已經(jīng)證實(shí)，MAPK信號(hào)途徑在甲狀腺癌中的激活與miR-21、miR-221、miRNA-222、miRNA-146b和miRNA-181的上調(diào)及miR-137、miR-375、miR-4728、miR-195和miR-9的下調(diào)有著密不可分的內(nèi)在聯(lián)系〔40〕。PI3K信號(hào)途徑的激活也與miR-146a、miR-146b、miR-21、miR-34a、miR-221和miR-222的上調(diào)及miR-137、miR-375、miR-126、miR-451a、miR-145和miR-99a的下調(diào)關(guān)系密切〔40〕。同樣的，TGF-β途徑激活與miR-146b、miR-29b和miR-23b的上調(diào)及miR-663、miR-7、、miR-144、miR-200(Zeb1靶向)和miR-30的下調(diào)密切相關(guān)〔40,41〕。除了miRNA，目前已經(jīng)證實(shí)多種長鏈非編碼RNA(lncRNAs)在甲狀腺癌中失調(diào)并參與EMT過程，上調(diào)的lncRNAs包括：與TGF-β信號(hào)途徑相關(guān)的ANRIL、MALAT1、SPRY4-IT1；與BRAFV600E或MAPK信號(hào)途徑相關(guān)的BANCR、ENSG00000230498.1、ENSG00000273132.1、LOC1-00507661等；下調(diào)的lncRNAs包括：與BRAFV600E相關(guān)的ENSG00000235070.3、ENSG00000255020.1；與PI3K/AKT信號(hào)途徑相關(guān)的LINC003121；與MAPK信號(hào)途徑相關(guān)的NAMA；與TGF-β信號(hào)途徑相關(guān)的MALAT1等〔42〕。異常DNA甲基化是主要的表觀遺傳改變之一，PTEN是一種終止PI3K/Akt通路的磷酸酶，在甲狀腺癌中檢測(cè)到PTEN啟動(dòng)子高度甲基化，同時(shí)降低FTC的分化程度〔43〕。研究發(fā)現(xiàn)，在PTC樣本中E-鈣黏蛋白基因CDH1啟動(dòng)子高甲基化，導(dǎo)致E-鈣黏蛋白表達(dá)減少，促進(jìn)EMT〔44〕。

綜上，大量研究證實(shí)EMT參與甲狀腺腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移和耐藥性。EMT涉及多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、轉(zhuǎn)錄因子、特異性蛋白等生物學(xué)改變。這些生物學(xué)變化同時(shí)涉及多種表觀遺傳學(xué)改變，包括miRNA、lncRNAs和基因甲基化等，而表觀遺傳學(xué)的的可逆性可能會(huì)為逆轉(zhuǎn)EMT帶來新的出路。深入且全面的闡明EMT過程，并研發(fā)EMT新的特異性靶向藥物或?qū)崿F(xiàn)表觀遺傳學(xué)調(diào)控，對(duì)提高甲狀腺腫瘤患者的生存率及生活質(zhì)量具有重要的意義。