Wnt/β-catenin通路成分Axin和TCF4在卵巢癌中的研究進展

程叢叢 李云秀 袁海濤 武金玉 尤琪

卵巢癌是目前婦科腫瘤中死亡率居首位的惡性腫瘤[1]，其中90%為上皮性來源。卵巢癌發(fā)病率呈逐年遞增趨勢，常發(fā)生在圍絕經期婦女，近年來發(fā)病趨于年輕化。卵巢位于盆腔深部，因其早期癥狀不明顯，一般的盆腔檢查較難發(fā)現，并缺乏有針對性的早期篩查手段，超過70%的患者確診時已至晚期，出現腹脹，腹部包塊等與腫瘤浸潤有關的癥狀和體征，失去了最佳的治療時機[2]。雖然治療手段像手術、放療和化療持續(xù)完善，但5年生存率為30%左右，進而導致其高死亡率。因此，進一步探究卵巢癌的發(fā)病病因及機制，尋找早期診斷方法以及治療策略顯得極為重要。Wnt信號通路在胚胎發(fā)育過程中起著不可或缺的作用，其畸變與人類多種癌癥的發(fā)生有關。Wnt信號通路在卵巢細胞的增殖、分化和惡性轉化中的作用[3-4]已成為當前人們對卵巢癌研究的關注點。Wnt信號通路中的體軸抑制因子(Axis inhibitor，Axin)和T細胞因子4(T cell factor 4，TCF4)基因表達異常會導致Wnt信號通路異常激活，均與卵巢癌的發(fā)生發(fā)展有關。本文對Wnt信號通路中Axin和TCF4蛋白的結構、功能及其與卵巢癌關系的最新研究進展綜述如下。

一、Wnt信號通路與腫瘤

經典Wnt信號通路也稱為Wnt/β-連環(huán)蛋白，因Wnt基因編碼的蛋白為Wnt蛋白，故命名為Wnt信號通路。Wnt蛋白可與細胞膜的受體相結合，啟動細胞內信號傳導途徑，傳導生長刺激信號，激活細胞內信號通路調節(jié)靶基因的表達，對細胞的增殖、分化、遷移、極性化和凋亡起到重要作用[5]。經典Wnt信號通路的主要成分包括多種蛋白質如：Wnt分泌蛋白、跨膜受體卷曲蛋白、β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、糖原激酶3β(GSK-3β)、大腸腺瘤性息肉蛋白(APC)、Axin支架蛋白、T-細胞因子(TCF)和酪蛋白激發(fā)酶1等[6]。當Wnt信號分子與細胞膜上特異性受體Frizzled 蛋白結合后,激活Wnt信號通路，抑制APC、GSK-3β、Axin、β-catenin組成的復合物激酶的活性，引起β-catenin在細胞內的累積，降解受阻，從而轉移到細胞核內與核轉錄因子TCF/LEF結合，促進特定靶基因的激活并表達,導致細胞異常增殖和遷移,從而參與腫瘤的發(fā)生[7]。

二、Axin和TCF4的結構

Axin又稱軸蛋白，Axin是從小鼠突變株中克隆得到的基因[8]，其作為Wnt信號轉導通路的抑制因子而被人們所認識，而Wnt/β-catenin通路的異常啟動與卵巢癌的發(fā)生有密切關系[9]。Axin普遍表達于不同的組織，Axin基因[10]定位于人類染色體第16條染色體的長臂上(16q13-3)，其編碼區(qū)由10個外顯子組成，編碼含862個氨基酸殘基的蛋白質。Axin是經典Wnt信號通路的關鍵組成部分，它含有與Wnt信號途徑中許多成員相互結合的功能區(qū)域，如:APC的結合區(qū)域、酪蛋白激酶(CKI)的結合區(qū)域、糖原合成激酶(GSK)-3β的結合區(qū)域、β-catenin的結合區(qū)域等。在調節(jié)Wnt信號中起著雙重作用[11]：一方面Axin作為一個具有多結構域的支架蛋白可以形成β-連環(huán)蛋白破壞復合體(APC-Axin-GSK-3β)，促進β-catenin降解，并對β-catenin進行有效調節(jié)，使其在正常細胞內保持一個非常低的濃度，以此抑制Wnt信號轉導；另一方面，Axin與LRP5/6相互作用并促進GSK3向質膜募集以促進LRP5/6磷酸化和Wnt信號傳導[11]。如果沒有Axin的作用，GSK-3β無法對β-catenin發(fā)揮磷酸化作用。不僅如此，除了調節(jié)GSK-3β對β-catenin的磷酸化作用外，Axin還可調節(jié)GSK-3β對其他底物的作用。最近研究[12]表明Axin作為一種架構蛋白，在調節(jié)神經元的分化、軸突形成過程中的基因表達和細胞骨架調控中起重要作用。

對TCF4基因結構的研究[13]表明該基因位于染色體10q25.3，有17個外顯子。它所編碼的蛋白質具有三個主要功能區(qū)域：外顯子1-3編碼TCF4的β-catenin結合結構域，外顯子10-12編碼TCF4的DNA結合結構域，即高遷移率組分；第17外顯子具有羧基端結合蛋白結構域。經典轉錄物所翻譯產生的TCF4蛋白由619個氨基酸組成，包含一些重要的功能區(qū)域，而其mRNA差異剪接體[13]所產生蛋白質則具有不同形式的功能區(qū)域,使得TCF4因信號刺激的不同可分別表現為轉錄激活或轉錄抑制的作用，但具體機制仍需實驗進一步證實。TCF4的功能研究發(fā)現[13]：調節(jié)轉錄時僅單一的TCF4蛋白是不能發(fā)揮起作用的，它需結合許多輔助的蛋白來補充必要的功能域，進而調節(jié)靶基因。因而與之相互結合的蛋白很多，包括β-catenin、GSK、C-末端結合蛋白(ctBP)等。

三、Axin、TCF4與腫瘤的發(fā)生

Axin是Wnt通路的抑制因子之一，與這條通路的多個分子發(fā)生作用，這些分子包括APC、GSK-3β、β-catenin、Dishevelled蛋白(DVL)等，并主要通過調節(jié)β-catenin的磷酸化狀態(tài)來實現它作為Wnt通路抑制因子的角色。在經典的Wnt/β-catenin信號途徑中，當無Wnt信號時，胞漿中的β-catenin與胞膜E-鈣粘蛋白、APC、Axin等結合而被糖原合成GSK -3β磷酸化，然后進一步被泛素化而被降解。而當Axin基因異常，引起Axin蛋白表達受抑制或者下調，導致β-catenin降解被阻斷而在胞漿累積并進入核內，進入核內的β-catenin與TCF家族蛋白結合,增強下游基因如c-myc癌基因(c-myc)、凋亡抑制基因(Survivin)和周期素-D1(cyclin-Dl)等的轉錄，促進細胞的增殖，抑制細胞的凋亡等。Wnt通路的異常激活，可引起腫瘤細胞無限增殖，新生血管形成，腫瘤發(fā)生侵襲和轉移[14]。林明政等[15]通過對人胃癌細胞株和人永生化胃黏膜上皮細胞株GES-1的研究，發(fā)現胃癌細胞中TCF4的表達明顯高于對照組GES-1細胞。胃癌細胞中高表達TCF4，對胃癌細胞的增殖起促進作用，對胃癌細胞的衰老和凋亡起抑制作用。張勇等[16]研究表明在正常肺泡上皮和支氣管上皮中，TCF4不表達；在肺癌組織中細胞質內，TCF4為陽性表達，部分病例伴有核陽性表達，在95例肺癌組織標本中,結果顯示TCF4的陽性表達率隨著臨床分期升高而明顯增加。

眾多的研究[17-18]已經證實Wnt信號通路的異常激活與多種腫瘤的發(fā)生息息相關，而其中TCF4的異常表達在這一過程中發(fā)揮著重要作用，Chen等[19]研究發(fā)現TCF4能直接與特定基因的內含子結合并促進相應基因的表達，增強人乳腺癌、肺癌細胞的干細胞潛能，促進人乳腺癌、肺癌的生長與轉移；丁彩霞[20]研究發(fā)現結腸癌組織分化越差,Axin 的表達率越低，并且與腫瘤的TNM分期和結腸癌淋巴結轉移呈負相關，但Axin在結腸癌組織中的表達與年齡、性別無相關性。有研究[21]表明Axin蛋白在正常胃粘膜組織中的陽性表達率明顯高于胃癌組織，且與腫瘤的Duke分期、浸潤深度、分化程度及淋巴結轉移有關。最新研究[22]發(fā)現在缺乏β-catenin誘導的情況下，肝細胞Axin基因的突變可導致小鼠發(fā)生肝細胞癌。

四、Axin、TCF4與卵巢癌

上皮性卵巢癌在所有婦科惡性腫瘤中的死亡率最高。卵巢癌的臨床癥狀出現較晚，早期不易被發(fā)現，70%以上的患者發(fā)現時已有多器官和淋巴結的轉移。近年有研究發(fā)現，Wnt信號轉導途徑與卵巢腫瘤的發(fā)生和轉移有著不可忽視的關系。Axin和TCF4作為Wnt信號通路的重要因子，在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色[9]。

汪彩霞等[23]的研究間接地提示TCF4可能與卵巢癌轉移有關,在Wnt/β-catenin信號通路中，發(fā)現卵巢癌細胞用特異性抑制劑處理后，Wnt1、β-catenin和TCF4表達降低。趙婷婷等[24]研究采用免疫組化的方法檢測卵巢良性腫瘤、交界性腫瘤、惡性腫瘤中發(fā)現TCF4在卵巢癌中表達高于卵巢良性腫瘤和交界性腫瘤，在低分化及Ⅲ+Ⅳ期卵巢癌中改變更明顯,同時卵巢癌的病理分級、分期越高，TCF4的表達更加明顯。陶玲[25]等運用免疫組化法研究50例卵巢腫瘤發(fā)現：組織分化級別越高，臨床分期越早的卵巢上皮細胞癌患者β-catenin 陽性率越低，Axin 陽性率越高，β-catenin 和 Axin 的表達與卵巢上皮細胞癌的組織分型沒有關系，而與卵巢上皮細胞癌組織的發(fā)生、發(fā)展、轉移和浸潤有一定的相關性,Axin 是一種腫瘤抑制基因，對于癌組織的發(fā)生和轉移有著抑制作用。李艷[26]等研究表明卵巢上皮細胞癌組織中Axin陽性表達率顯著低于卵巢良性腫瘤，且與臨床分期、組織學分級、有無淋巴結轉移密切相關，而與病理類型無相關性。

以上研究表明，Axin和TCF4的表達與卵巢惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關，在Wnt通路中，Axin的表達減少導致β-catenin降解受阻，引起β-catenin在胞質內堆積，當β-catenin易位到細胞核內時，它可以募集且激活TCF4下游基因，從而導致細胞增殖失去常態(tài)和腫瘤的形成。

五、結語與展望

Wnt通路作為一條多環(huán)節(jié)、多作用位點的開放通路，揭示了多種基因協(xié)同作用的一個較完整的信號系統(tǒng)如何融合并通過多種不同的機制參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展。在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中，Axin、TCF4的表達可能與卵巢癌臨床分期、組織學分級及淋巴結轉移有一定的相關性。目前，對于Axin表達受抑制機制的研究不明確，仍有一些問題有待進一步研究，如Axin基因突變的詳細機制、Wnt通路中Axin和TCF4作用之間是否存在反饋關系等。因此，深入研究 Wnt 信號通路中Axin、TCF4的作用機制,有針對性地設計藥物以抑制腫瘤的惡化與轉移，以期成為早期診斷、靶向治療卵巢癌和提高生存率的有效手段。