ZEB1及LKB1在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展及意義

趙麗媛，劉磊，朱莉

150001哈爾濱，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院 婦產(chǎn)科

E盒結(jié)合鋅指蛋白1(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1)通過改變細(xì)胞可塑性以及介導(dǎo)上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)機(jī)制促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷徙、侵襲及轉(zhuǎn)移[1]。肝激酶B1(liver kinase B1 gene,LKB1)通過調(diào)節(jié)AMPK信號(hào)傳導(dǎo)維持細(xì)胞內(nèi)的能量平衡及代謝，LKB1的敲低可以誘導(dǎo)EMT及改變腫瘤微環(huán)境來促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖及侵襲[2]。腫瘤的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜且各信號(hào)通路之間存在交叉聯(lián)系，ZEB1與LKB1兩者在腫瘤的發(fā)生中可能具有相關(guān)性。本文綜述ZEB1及LKB1與惡性腫瘤的關(guān)系及兩者在致病過程中的關(guān)聯(lián)，以期為癌癥的早期預(yù)防、輔助診治及預(yù)后判斷提供新的研究思路和方向。

1 ZEB1

1.1 ZEB1的分子結(jié)構(gòu)與功能

ZEB1是ZEB同源盒轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，位于人的第10號(hào)染色體上(10p11.2)，編碼1 117個(gè)氨基酸，ZEB1蛋白的主要結(jié)構(gòu)由中間的同源結(jié)構(gòu)域和兩側(cè)的鋅指N-末端簇和C-末端簇組成[3]。ZEB1在胚胎發(fā)育中起著重要的調(diào)節(jié)作用，其突變或缺失會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的胚胎畸形。此外，ZEB1也是參與腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在許多癌癥中異常表達(dá)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷徙、侵襲和轉(zhuǎn)移[4]。腫瘤細(xì)胞可塑性的增強(qiáng)是惡性腫瘤進(jìn)展的重要驅(qū)動(dòng)力，而ZEB1正是介導(dǎo)細(xì)胞可塑性的關(guān)鍵因素，使腫瘤細(xì)胞能夠適應(yīng)發(fā)展過程中遇到的多種制約因素并對(duì)其發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[5]。

1.2 ZEB1與惡性腫瘤的發(fā)生

EMT是上皮細(xì)胞失去了上皮特征和細(xì)胞極性并獲得間充質(zhì)特性的過程。EMT的異常激活在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用。在胰腺癌中，ZEB1通過激活EMT從而觸發(fā)腫瘤細(xì)胞的致瘤性和轉(zhuǎn)移潛能，相反ZEB1的耗竭則會(huì)降低其致瘤性、干細(xì)胞特性和定植能力[6]。另有學(xué)者證實(shí)，ZEB1作為轉(zhuǎn)錄因子參與的EMT與肺癌的腫瘤分級(jí)和轉(zhuǎn)移有關(guān)[7]。此外，Xiao等[8]發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜癌中，沉默ZEB1可以顯著減少腫瘤細(xì)胞的遷徙、侵襲和轉(zhuǎn)移，并增強(qiáng)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。因此，靶向ZEB1可能通過逆轉(zhuǎn)EMT進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。除激活EMT外，Chen等[9]提出ZEB1可通過結(jié)合抑制涉及色素合成、有絲分裂、黏附連接的關(guān)鍵基因并反式激活涉及基質(zhì)降解和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的基因，從而推動(dòng)人葡萄膜黑色素瘤向轉(zhuǎn)移發(fā)展。ZEB1還可操縱表觀遺傳輸出并在腫瘤細(xì)胞中形成復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，參與惡性細(xì)胞存活和生長所需的細(xì)胞自主過程，并可抑制腫瘤的免疫反應(yīng)，它的高表達(dá)與腫瘤發(fā)生、生存率降低、化療耐藥以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)[10]。綜上所述，ZEB1與惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，有望成為癌癥治療的潛在靶點(diǎn)。

1.3 ZEB1與相關(guān)的惡性腫瘤

1.3.1 ZEB1與乳腺癌 Liu等[11]的研究結(jié)果指出，228例乳腺癌患者中，ZEB1與血管內(nèi)皮生長因子A的表達(dá)呈正相關(guān)，其機(jī)制可能是ZEB1增加了血管內(nèi)皮生長因子A的產(chǎn)生，并通過旁分泌機(jī)制刺激了腫瘤的生長和血管生成。同時(shí)，Katsura等[12]發(fā)現(xiàn)ZEB1調(diào)控的分泌蛋白可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖和腫瘤生長，在乳腺癌患者中ZEB1基因的敲除會(huì)導(dǎo)致IL-6和IL-8等與預(yù)后不良相關(guān)的炎性因子的表達(dá)下調(diào)。與其他類型的乳腺癌相比，ZEB1的核表達(dá)在三陰性乳腺癌和基底樣乳腺癌中顯著上調(diào)[13]，這可能與ZEB1參與的多種途徑協(xié)同抑制E-鈣黏著蛋白的表達(dá)從而啟動(dòng)EMT有關(guān)[14]。此外Zhang等[15]發(fā)現(xiàn)，ZEB1在其啟動(dòng)子上形成的復(fù)合物通過轉(zhuǎn)錄激活共濟(jì)失調(diào)—毛細(xì)血管擴(kuò)張突變激酶，導(dǎo)致同源重組介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)和DNA斷裂清除率增加，從而削弱了乳腺癌細(xì)胞對(duì)遺傳毒性藥物治療的反應(yīng)性。這表明ZEB1的水平與乳腺癌的進(jìn)展及預(yù)后具有相關(guān)性，是乳腺癌化療耐藥的關(guān)鍵，可能為癌癥的治療及耐藥性的研究提供新的思路。

1.3.2 ZEB1與消化系統(tǒng)腫瘤 ZEB1在促進(jìn)消化系統(tǒng)腫瘤的惡性進(jìn)展中也發(fā)揮著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，ZEB1在110例肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者中有72例高表達(dá)(65.4%)，并與晚期TNM分期、腫瘤大小(>5 cm)、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移、血管浸潤和早期復(fù)發(fā)率相關(guān)。沉默ZEB1導(dǎo)致肝細(xì)胞系的遷徙性受到顯著抑制[16]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Kras突變是胰腺導(dǎo)管腺癌的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，在胰腺導(dǎo)管腺癌中，ZEB1在肌成纖維細(xì)胞中高表達(dá)，ZEB1可以促進(jìn)Kras驅(qū)動(dòng)的胰腺癌發(fā)展且與預(yù)后不良相關(guān)[17]，故ZEB1可以作為胰腺癌不良臨床預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。另有研究表明，ZEB1通過促進(jìn)結(jié)腸上皮細(xì)胞中的DNA損傷并抑制DNA修復(fù)糖基化酶，促進(jìn)炎癥的形成并進(jìn)一步發(fā)展為炎癥驅(qū)動(dòng)的癌癥[18]。有學(xué)者通過蛋白質(zhì)印跡法檢測胃癌中的miR-203和ZEB1，結(jié)果顯示兩者表達(dá)呈負(fù)相關(guān)；miR-203靶向ZEB1，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的放射敏感性并通過下調(diào)ZEB1的表達(dá)水平發(fā)揮增敏劑的作用[19]，這為癌癥的靶向治療及放療增敏提供了新的研究方向。

2 LKB1

2.1 LKB1的分子結(jié)構(gòu)及功能

LKB1也稱為絲氨酸/蘇氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11，STK11)，位于人類第19號(hào)染色體上(19p13)，是一種腫瘤抑制基因，編碼絲氨酸/蘇氨酸激酶。LKB1可調(diào)節(jié)細(xì)胞的極性、能量代謝、增殖和遷移。LKB1的突變和失調(diào)可發(fā)生在非小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌等多種惡性腫瘤中[20]。研究表明，LKB1的丟失會(huì)觸發(fā)腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜變化，促進(jìn)血管的生成及免疫抑制性微環(huán)境的形成[21]，促進(jìn)癌癥的發(fā)生及發(fā)展，故LKB1在腫瘤的發(fā)病機(jī)制中扮演著重要角色。

2.2 LKB1在惡性腫瘤中的作用

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，LKB1缺失可使細(xì)胞陷入能量—氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的危機(jī)，從而導(dǎo)致替代途徑(通常為致癌途徑)的激活，以維持細(xì)胞的能量水平[22]。LKB1缺乏可以在短期內(nèi)抑制致癌性轉(zhuǎn)化，但通過驅(qū)動(dòng)異常細(xì)胞分化，基因組不穩(wěn)定和增加的腫瘤異質(zhì)性，最終可以導(dǎo)致腫瘤的進(jìn)展和惡性表型的表達(dá)[23]。實(shí)驗(yàn)顯示LKB1在正常結(jié)腸組織中呈強(qiáng)陽性，在腺癌和黏液性腺癌組織中的表達(dá)明顯降低，沉默LKB1可降低其下游途徑中AMP活化的蛋白激酶的磷酸化，從而增加蛋白激酶B的磷酸化并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，繼而增強(qiáng)結(jié)腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲[24]。另有研究表明，在皮膚惡性黑色素瘤中，LKB1啟動(dòng)子甲基化的頻率顯著增加，這是LKB1失活的另一主要機(jī)制[25]。腺苷單磷酸激活蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)是一種中央代謝傳感器，可控制葡萄糖和脂質(zhì)的代謝，在能量缺乏時(shí)可以促進(jìn)細(xì)胞從合成代謝向分解代謝的轉(zhuǎn)換[26]。Parker 等[27]提出，LKB1可以通過調(diào)節(jié)AMPK信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)代謝以應(yīng)對(duì)能量代謝應(yīng)激，故缺乏LKB1的腫瘤細(xì)胞可能對(duì)能量代謝應(yīng)激具有獨(dú)特的敏感性。此外，國外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，LKB1在卵巢癌細(xì)胞中的過表達(dá)導(dǎo)致對(duì)遷移和侵襲的顯著抑制繼而增加了腫瘤細(xì)胞對(duì)化學(xué)藥物的敏感性，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，LKB1的敲低可進(jìn)一步促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子β的表達(dá)和誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，從而下調(diào)卵巢癌細(xì)胞的化學(xué)藥物敏感性[28]。綜上可知，LKB1的缺乏可以通過影響腫瘤細(xì)胞的能量代謝及其對(duì)化療藥物的敏感性來促進(jìn)腫瘤的發(fā)展及預(yù)后，這可能會(huì)為惡性腫瘤的治療提供新的思路和方向。

2.3 LKB1與相關(guān)的惡性腫瘤

2.3.1 LKB1與HCC 盡管LKB1在各種器官中通常被認(rèn)為是腫瘤抑制因子，但最近幾年，一些研究表明LKB1在肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的作用存在矛盾現(xiàn)象。在LKB1基因敲除小鼠模型中，由于LKB1基因單倍不足，敲除LKB1基因的小鼠HCC的發(fā)病率更高，提示LKB1的丟失是觸發(fā)HCC發(fā)生的一部分原因[29]。另有學(xué)者提出，LKB1在HCC中高表達(dá)，LKB1的翻譯后修飾可能與此有關(guān)[30]。研究發(fā)現(xiàn)，LKB1在HCC組織中呈上調(diào)表達(dá)，且LKB1的高表達(dá)與腫瘤病灶數(shù)目多、腫瘤體積大、分化差、巴塞羅那分級(jí)和腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期有關(guān)。此外，LKB1的高表達(dá)與總生存期差、無病生存期短和早期復(fù)發(fā)有關(guān)[31]，故LKB1在肝癌中可能具有原癌作用，LKB1上調(diào)預(yù)示HCC預(yù)后不良。另有研究表明，44%的HCC腫瘤具有低LKB1免疫染色(70例患者中的31例)，LKB1表達(dá)的降低與接受肝切除術(shù)的HCC患者的預(yù)后不良相關(guān)[32]。故LKB1在HCC中的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研討。

2.3.2 LKB1與肺癌 非小細(xì)胞肺癌患者中有20%～30%的LKB1發(fā)生突變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將LKB1重新引入缺乏LKB1基因的A549肺癌細(xì)胞中，用LKB1轉(zhuǎn)染的肺癌細(xì)胞在mRNA和蛋白水平上均抑制了組織因子和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)。證明了肺癌細(xì)胞中LKB1蛋白的過表達(dá)導(dǎo)致對(duì)侵襲的顯著抑制[33]。研究表明，144例人肺腺癌和鱗癌中，分別有34%和19%的人LKB1失活。在人肺癌細(xì)胞系和小鼠肺癌中的表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)了多種促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的基因，而這些基因正是LKB1負(fù)調(diào)控的靶基因[34]。Li等[35]發(fā)現(xiàn)參與細(xì)胞能量平衡的腫瘤抑制因子LKB1的失活可導(dǎo)致氧化還原失衡進(jìn)而引起腫瘤可塑性的改變，促進(jìn)肺腫瘤的進(jìn)展?？梢姡琇KB1的失活可以促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移，是肺腫瘤發(fā)生的重要調(diào)節(jié)因子之一。

2.3.3 LKB1與宮頸癌 高危型HPV的持續(xù)感染是宮頸癌發(fā)生的關(guān)鍵因素，但HPV感染還不足以引起宮頸癌，宿主細(xì)胞突變有助于宮頸癌的惡性進(jìn)展[36]。宮頸癌的發(fā)生是多種致癌因素共同作用的結(jié)果。研究顯示，至少20%的子宮頸癌伴隨LKB1突變且LKB1缺乏型腫瘤患者的中位生存期僅為13個(gè)月[37]，故LKB1失活與疾病進(jìn)展加快有關(guān)。此外，另有研究顯示，LKB1的丟失與HPV癌基因協(xié)同可以抑制細(xì)胞衰老且促進(jìn)了HPV16感染細(xì)胞的遷移、侵襲和定植，故LKB1缺乏增強(qiáng)了HPV16 E6/E7的致癌活性[38]。宮頸癌的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，LKB1在宮頸癌中的作用及其機(jī)制至今尚未明確，國內(nèi)研究較少，有待我們進(jìn)一步深入研究。

3 LKB1與ZEB1的關(guān)系

LKB1及ZEB1在Hippo通路中可能存在一定的聯(lián)系(圖1)。Hippo信號(hào)在控制器官大小，組織穩(wěn)態(tài)和再生中起關(guān)鍵作用。轉(zhuǎn)錄共激活因子Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein，YAP)和具有PDZ結(jié)合基序的轉(zhuǎn)錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)是Hippo信號(hào)通路的下游效應(yīng)子[39]。研究發(fā)現(xiàn)，YAP / TAZ激活在許多人類腫瘤中普遍存在，其中已證明YAP / TAZ對(duì)癌癥的發(fā)生、進(jìn)展或轉(zhuǎn)移至關(guān)重要且與Hippo-YAP途徑密切相關(guān)[40]。

圖1 LKB1、ZEB1及Hippo-YAP信號(hào)通路之間的關(guān)系

3.1 ZEB1與YAP

ZEB1是EMT有效的激活劑且被認(rèn)為是癌細(xì)胞可塑性的主要因素，是促成癌癥侵略性、轉(zhuǎn)移性的動(dòng)力[41]。研究表明，YAP1作為Hippo途徑中一種有效的轉(zhuǎn)錄共激活因子，與ZEB1形成復(fù)合物, 進(jìn)一步激活人胰腺腫瘤細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)關(guān)聯(lián)域的結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)胰腺癌轉(zhuǎn)移和EMT可塑性具有重要影響[42]。此外，ZEB1還可調(diào)節(jié)YAP的表達(dá)并充當(dāng)YAP的共激活因子來調(diào)節(jié)下游靶基因的表達(dá)以促進(jìn)惡性腫瘤的進(jìn)展[43]，故ZEB1在YAP靶基因的表達(dá)中扮演著重要的角色。

3.2 LKB1與YAP

已有研究發(fā)現(xiàn)，LKB1可通過誘導(dǎo)YAP磷酸化抑制YAP，從而導(dǎo)致YAP核排斥并最終使其降解，LKB1可以通過抑制YAP來限制癌細(xì)胞的生長，YAP是LKB1腫瘤抑制功能的新型介體[44]。另有研究表明，LKB1還可以通過其微管親和力調(diào)節(jié)激酶家族的底物來發(fā)揮作用，以調(diào)節(jié)極性決定簇的定位和核心激酶的活性，即LKB1-MARK信號(hào)軸可以控制Hippo-YAP途徑，此外，實(shí)驗(yàn)顯示，激活的LKB1在體外具有強(qiáng)大的生長抑制功能，YAP-S217A突變蛋白的表達(dá)能夠顯著削弱LKB1的腫瘤抑制效應(yīng)，由此推測Hippo-YAP是LKB1下游的關(guān)鍵通路[45]，YAP是LKB1腫瘤抑制途徑的重要組成部分。

Qiu等[46]研究發(fā)現(xiàn)，ZEB1是LKB1丟失誘導(dǎo)的EMT進(jìn)展的重要介體。YAP是LKB1缺失引起的EMT中ZEB1的下游共激活因子，通過ZEB1誘導(dǎo)的YAP信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)了肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。由此可知，LKB1與ZEB1可能通過YAP相聯(lián)系，共同參與癌癥的發(fā)生與發(fā)展，但詳細(xì)機(jī)制和臨床應(yīng)用仍需不斷探索。此外，也有研究報(bào)道二者在LKB1-鹽誘導(dǎo)性激酶1(salt-inducible kinase 1，SIK1)途徑中也有關(guān)聯(lián)，研究顯示，LKB1控制SIK1的活性。SIK1是E-鈣黏著蛋白表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，SIK1的抑制通過激活cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白增加了包括ZEB1在內(nèi)的多種轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，減弱LKB1-SIK1信號(hào)傳導(dǎo)可促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的EMT和放射抗性，從而有助于增強(qiáng)轉(zhuǎn)移潛能[47]。靶向LKB1-SIK1-ZEB1途徑抑制EMT可能會(huì)為惡性腫瘤的診療提供新的基因靶點(diǎn)。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，ZEB1及LKB1共同參與惡性腫瘤的發(fā)生及發(fā)展，兩者可能通過YAP信號(hào)通路誘導(dǎo)EMT并參與腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移，但其詳細(xì)機(jī)制尚不明確，兩者之間的關(guān)系有望成為將來研究的熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及研究者的不斷探索，在惡性腫瘤中兩者的關(guān)系將會(huì)更加清晰，其發(fā)病機(jī)制及信號(hào)通路會(huì)更加完善，通過研究ZEB1及LKB1與YAP的關(guān)系，有可能為尋找新的靶點(diǎn)基因以及癌癥靶向治療藥物提供新的思路和方向, 為處于疾病進(jìn)展?fàn)顟B(tài)的患者提供潛在的新型治療選擇。

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