Notch信號(hào)通路與腫瘤微環(huán)境的關(guān)系

王曉孜，李 杰，薛麗英

Notch信號(hào)通路是一條高度保守的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，參與細(xì)胞增殖及分化的調(diào)控。Notch通路的異常與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，在不同的腫瘤中起促癌或抑癌作用，其效應(yīng)依賴于腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment， TME)間的相互作用，并在調(diào)節(jié)TME各成分的生物學(xué)功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1]。本綜述就Notch信號(hào)通路與TME各成分間的關(guān)系進(jìn)行討論。

1 Notch信號(hào)通路及功能

Notch信號(hào)通路是哺乳動(dòng)物進(jìn)化過程中高度保守的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、增殖及血管生成，在胚胎發(fā)育及組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。Notch信號(hào)通路的異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

1.1Notch信號(hào)通路 Notch信號(hào)通路由Notch配體、Notch受體、細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子和Notch的下游靶基因等組成。典型的Notch信號(hào)通路是通過Notch受體的胞外區(qū)域和鄰近細(xì)胞的Notch配體相結(jié)合而發(fā)揮作用。在哺乳動(dòng)物中有5種Notch信號(hào)通路配體：Jagged1、Jagged2、Delta-like1(DLL1)、Delta-like3及Delta-like4，其對(duì)應(yīng)的受體共有4種，即Notch1～4。Notch受體以異二聚體形式存在于細(xì)胞膜上，由胞內(nèi)區(qū)(NICD)、Notch跨膜區(qū)及Notch胞外區(qū)組成。Notch受體的胞外區(qū)與配體區(qū)結(jié)合并激活Notch信號(hào)通路。細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子在哺乳動(dòng)物中被稱為RBP-Jκ，是Notch信號(hào)通路中起重要作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。典型Notch信號(hào)通路下游主要靶基因?yàn)閴A性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄抑制因子家族Hes/Hey成員。在哺乳動(dòng)物中，Hes/Hey家族包括Hey1/2/L、Hes1-7、HesL和Dec1/2 13個(gè)成員，但只有Hes1/5/7以及Hey1/2/L受Notch信號(hào)通路調(diào)控。Notch通路活化后激活下游Hes和Hey基因，影響細(xì)胞增殖、分化及血管形成。

1.2Notch信號(hào)通路的特點(diǎn) 典型Notch信號(hào)通路由鄰近細(xì)胞以旁分泌的方式被激活，其信號(hào)傳導(dǎo)主要由CBF-1/RBP-Jκ介導(dǎo)，在細(xì)胞相互接觸時(shí)被誘導(dǎo)，無需蛋白激酶和第二信使參與。典型Notch信號(hào)通路的活化經(jīng)過3次裂解：在相鄰細(xì)胞釋放的配體作用下，Notch受體在S1裂解點(diǎn)發(fā)生第一次裂解，形成活化的異二聚體；受體配體結(jié)合后在裂解點(diǎn)S2、S3發(fā)生第二、三次裂解，釋放NICD；NICD轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，與細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子結(jié)合并募集MAML家族蛋白進(jìn)一步形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，激活下游靶基因。

1.3Notch信號(hào)通路的功能 Notch信號(hào)通路參與細(xì)胞的增殖、凋亡、分化以及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)，在腫瘤發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[2-3]。研究認(rèn)為，Notch是新生血管的主要調(diào)控因子，內(nèi)皮細(xì)胞中Jagged1過表達(dá)可導(dǎo)致腫瘤血管增生，而Jagged1失活導(dǎo)致血管生成減少及腫瘤生長(zhǎng)速度減慢[4]。Notch信號(hào)通路在胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌和胃癌等實(shí)體瘤的發(fā)病中起重要作用。在前列腺癌中發(fā)現(xiàn)，Notch1的過表達(dá)增強(qiáng)了PC-3細(xì)胞的遷移、侵襲及EMT，而其下調(diào)則減緩細(xì)胞的遷移和侵襲[5]。Notch信號(hào)通路激活可促進(jìn)人和鼠胃癌細(xì)胞的增殖[6-7]。在乳腺癌細(xì)胞中，Notch信號(hào)通路可促進(jìn)干細(xì)胞的生存和自我更新[8]，配體DLL1發(fā)揮致癌作用[9]。因此，Notch信號(hào)通路的激活可能促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖，是腫瘤發(fā)生的必要條件。

2 Notch信號(hào)通路與TME的關(guān)系

TME主要包括血管、免疫細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)等[10]，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。腫瘤細(xì)胞可通過自分泌或旁分泌，改變和維持自身生存和發(fā)展的條件，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)；而TME可通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞基因表達(dá)、表觀遺傳學(xué)，以及腫瘤細(xì)胞與其周圍環(huán)境相互作用，進(jìn)而影響腫瘤的生物學(xué)行為。TME中的免疫細(xì)胞包括髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)等，被認(rèn)為是腫瘤發(fā)展主要調(diào)控因子。

2.1Notch信號(hào)通路對(duì)腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)的調(diào)控 CAFs由成纖維細(xì)胞激活后形成，維持腫瘤細(xì)胞生存和增殖的最佳微環(huán)境，在促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移及血管生成中發(fā)揮重要作用[11-13]。研究發(fā)現(xiàn)，CAFs可分泌白細(xì)胞介素-6，激活Notch信號(hào)通路，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的干細(xì)胞樣特性，進(jìn)而促進(jìn)肝癌的發(fā)展[14]。而在乳腺癌中，Notch信號(hào)通路參與介導(dǎo)雌激素GPER信號(hào)在癌細(xì)胞和CAFs中的作用[15]。Zhang等[16]研究認(rèn)為，人乳頭狀甲狀腺癌組織中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1的表達(dá)隨著Notch1和p-Smad3水平升高而升高，與CAFs中α-平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)明顯相關(guān)。可見Notch和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)/Smad3通路參與腫瘤細(xì)胞與CAFs間的相互作用。而在口腔鱗狀細(xì)胞癌和肺癌中，CAFs中Notch3的表達(dá)可促進(jìn)血管生成，參與腫瘤的生長(zhǎng)[17]。

2.2Notch信號(hào)通路對(duì)MDSCs的調(diào)控 MDSCs來源于骨髓祖細(xì)胞和未成熟髓細(xì)胞，是樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和(或)粒細(xì)胞的前體，在腫瘤免疫逃逸中起重要作用。腫瘤細(xì)胞分泌細(xì)胞因子或趨化因子，將MDSCs募集至靶器官，而MDSCs可通過分泌精氨酸酶-1、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、活性氧等抑制CD4+和CD8+ T細(xì)胞增殖，并分泌白細(xì)胞介素-10和TGF-β促進(jìn)Treg的募集[18-19]，從而誘導(dǎo)免疫抑制，使腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，最終促進(jìn)腫瘤發(fā)展及轉(zhuǎn)移。研究表明，在黑色素瘤中，抑制Notch1可減少M(fèi)DSCs和Treg的募集，促進(jìn)CD8+ T細(xì)胞的募集[18]。

2.3Notch信號(hào)通路對(duì)Treg的調(diào)控 Treg是CD4+ T細(xì)胞亞群，參與穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和腫瘤免疫逃逸，具有免疫負(fù)調(diào)節(jié)作用，在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。FOXP3是Treg的主調(diào)節(jié)因子，在Treg的發(fā)育和生物學(xué)功能方面起重要作用[20]。

Notch信號(hào)通路可調(diào)節(jié)FOXP3的轉(zhuǎn)錄及Treg的分化。既往研究顯示，Notch通路mRNA表達(dá)與腫瘤組織中Treg數(shù)目及其FOXP3 mRNA表達(dá)呈反比，Notch的下調(diào)促進(jìn)Treg的浸潤(rùn)和三陰性/基底樣乳腺癌表型[21]。但Mao等[22]研究認(rèn)為，在人頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma， HNSCC)組織中FOXP3的表達(dá)與Notch1無明顯相關(guān)，但FOXP3的表達(dá)與Notch1下游Hes1的表達(dá)呈正相關(guān)。Ikemoto等[23]發(fā)現(xiàn)，胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀粘液癌組織中Jagged1的表達(dá)、外周血中Treg的數(shù)量均高于腺瘤，且Treg數(shù)目與Jagged1明顯相關(guān)，表明Notch信號(hào)通路與Treg的浸潤(rùn)及侵襲可能相關(guān)。

2.4Notch信號(hào)通路對(duì)自然殺傷(NK)細(xì)胞的調(diào)控 NK細(xì)胞是固有的免疫細(xì)胞，可通過細(xì)胞毒性作用直接殺傷腫瘤細(xì)胞，也可分泌促炎因子和趨化因子調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞的功能和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。Notch信號(hào)通路在NK細(xì)胞的發(fā)育及生物學(xué)功能中起重要作用，參與NK細(xì)胞早期發(fā)育階段和晚期成熟階段的調(diào)控。在Notch1細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子RBP-Jκ缺失的小鼠模型中，NK細(xì)胞晚期成熟延遲，表型改變[24]。Dongdong等[25]研究表明，在急性髓系白血病(acute myeloid leukemia， AML)中，壬二酸通過激活Notch信號(hào)通路促進(jìn)NK細(xì)胞和T細(xì)胞增殖以及腫瘤壞死因子-α、γ干擾素的分泌，從而更有效地殺傷AML細(xì)胞。在乳腺癌中，Notch3是腫瘤干細(xì)胞(CSCs)中PD-L1過表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，通過mTOR信號(hào)通路上調(diào)PD-L1，并維持CSCs特性[26]。

2.5Notch信號(hào)通路對(duì)TAMs的調(diào)控 巨噬細(xì)胞主要來源于骨髓單核細(xì)胞，主要包括M1和M2兩種表型，不僅參與免疫應(yīng)答，而且在腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用。典型的M1型巨噬細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-12，促進(jìn)殺滅腫瘤細(xì)胞；而M2型巨噬細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素-10，可促進(jìn)腫瘤發(fā)生[27]。TAMs作為TME中的主要細(xì)胞類型，在腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用，與大部分癌癥的不良預(yù)后有關(guān)。

Notch信號(hào)通路在TAMs的極化中發(fā)揮重要作用。Notch信號(hào)通路激活后，使巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為M1型[27-28]。有研究表明，Notch信號(hào)通路通過DLL4阻止M2型巨噬細(xì)胞極化[29]。另有研究表明Notch信號(hào)通路可通過其下游信號(hào)分子miR-125a、miR-148a-3p的表達(dá)促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型極化[28,30]。Notch信號(hào)通路通過其下游信號(hào)分子SOCS3調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化，Notch信號(hào)通路激活可促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化為M1型，增加其抗腫瘤活性，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)[27-28]。NF-κB激活蛋白在膠質(zhì)瘤中通過靶向Notch1調(diào)節(jié)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1和巨噬細(xì)胞集落刺激因子的分泌來改變TAMs的募集和極化[31]。

而阻滯Notch信號(hào)通路可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞形成M2型TAMs[27]。在多種腫瘤間質(zhì)中，TAMs主要表現(xiàn)為M2型，與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)[32-34]。有研究表明，結(jié)直腸癌中Notch2通過miR-195-5p下調(diào)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT，并分泌白細(xì)胞介素-4，進(jìn)而激活巨噬細(xì)胞，使其呈現(xiàn)M2表型，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移[35]。乳腺干細(xì)胞產(chǎn)生的DLL1激活鄰近巨噬細(xì)胞中的Notch信號(hào)通路，增強(qiáng)Wnt配體的表達(dá)并作用于乳腺干細(xì)胞，促進(jìn)乳腺干細(xì)胞的生長(zhǎng)[36]。在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)中，由TAMs產(chǎn)生的白細(xì)胞介素-10通過JAK1/STAT1/NF-κB/Notch1信號(hào)通路促進(jìn)NSCLC的CSCs樣特性，從而促進(jìn)NSCLC的發(fā)展[37]。然而，Mao等[22]認(rèn)為在HNSCC中抑制Notch1通路，能減少TME中MDSCs、TAMs、Treg亞群以及免疫檢查點(diǎn)分子的表達(dá)從而抑制HNSCC的發(fā)展。可見，Notch信號(hào)通路可調(diào)控TAMs極化，進(jìn)而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

3 小結(jié)

Notch信號(hào)通路在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)及TME中各免疫細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用，針對(duì)Notch信號(hào)通路進(jìn)行干預(yù)可能對(duì)腫瘤的治療有重要意義，其受體或配體可能成為抗腫瘤治療的靶點(diǎn)。但TME中免疫細(xì)胞存在多樣性，并且Notch信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)控極其復(fù)雜，仍需深入研究Notch信號(hào)通路在不同TME中所起的作用及其機(jī)制。