PDGF-D 通過Notch1 信號通路對腫瘤細胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化調(diào)控作用的研究進展

李 峣, 孫 瑩, 宋燕珂, 汪 敏, 賈茗博, 趙麗艷

（吉林大學(xué)第二醫(yī)院檢驗科，吉林 長春 130041）

血小板源性生長因子（platelet-derived growth factors，PDGFs） 家族是一種促成纖維細胞及血管平滑肌細胞有絲分裂和趨化作用的細胞因子，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用［1］。PDGFs 的主要功能包括：影響周圍細胞的聚集、遷移，招募血管周細胞，促進皮下血管生成，修復(fù)皮下微循環(huán)血液系統(tǒng)；促進臨近細胞增殖和分化，從而啟動并加速創(chuàng)傷的修復(fù)；對特定細胞群有促進增殖分裂的作用［2］。

PDGFs 由PDGF-A、 PDGF-B、 PDGF-C 和PDGF-D 組成，其中PDGF-D 是新近被發(fā)現(xiàn)的成員，具有某些特殊的生物學(xué)功能。PDGF-D 主要表達于血管內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞［3］，與多種腫瘤細胞的上皮- 間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） 過程有關(guān)［4-7］。Notch1 通過與幾種EMT 相關(guān)的轉(zhuǎn)錄和生長因子發(fā)生串?dāng)_，參與多種腫瘤細胞的EMT 過程［8］。已有研究［4］顯示：PDGF-D 能通過Notch1 信號通路實現(xiàn)對結(jié)腸癌細胞EMT 過程的調(diào)節(jié)，但尚未見PDGF-D 通過Notch1 信號通路調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細胞EMT 的研究報道?，F(xiàn)對PDGF-D 和Notch1 通路與腫瘤細胞EMT的關(guān)系進行綜述，重點綜述PDGF-D 和Notch1 通路與膠質(zhì)瘤細胞EMT 的關(guān)系，為探索腫瘤新的治療靶點提供依據(jù)。

1 PDGF-D 生物學(xué)特性及其與腫瘤進展的關(guān)系

1.1 PDGF-D 的生物學(xué)特性PDGF-D 最早在血小板α 顆粒中被發(fā)現(xiàn)，由370 個氨基酸構(gòu)成，相對分子質(zhì)量為40 200［9］。PDGF-D 基因位于人類11號染色體長臂22 區(qū)外顯子中，共7 個外顯子，外顯子1 編碼信號肽，外顯子2 和3 編碼CUB 結(jié)構(gòu)域，外顯子4 和5 可以編碼鉸鏈區(qū)，外顯子6 和7 編碼生長因子同源結(jié)構(gòu)域［9-10］。PDGFs 家族均具有一個保守的生長因子同源結(jié)構(gòu)域，即PDGF/血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF） 同源結(jié)構(gòu)域，對蛋白空間構(gòu)象的形成起關(guān)鍵作用［9］。與其他PDGFs 家族成員不同的是，PDGF-D 具有獨特的雙結(jié)構(gòu)域，即除了C 端的PDGF/VEGF 同源結(jié)構(gòu)域，還包含N 端的CUB 結(jié)構(gòu)域［11］。PDGF-D 分泌蛋白被激活前以無活性狀態(tài)存在，被激活時需在鉸鏈區(qū)將蛋白水解，去除CUB 結(jié)構(gòu)域，使余下的生長因子結(jié)構(gòu)域獲得生物活性［12］。

PDGFs 與其受體結(jié)合后產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。PDGF 受體（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR） 主要包含2 種結(jié)構(gòu)相似的酪氨酸激酶受體PDGFR-α 和PDGFR-β，形成同源或異源二聚體亞型PDGFR- αα、 PDGFR- ββ 和PDGFR- αβ，PDGF-D 只能與PDGFR-ββ 特異性結(jié)合發(fā)揮作用［10］。PDGF-D 與PDGFR-ββ 特異性結(jié)合后，激活下游細胞中信號通路，促進細胞增殖和有絲分裂，上調(diào)增殖靶基因的表達，促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展［13］。

1.2 PDGF-D 在腫瘤組織中的表達及其作用近年來研究［14-15］表明：PDGF-D 參與癌癥的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移和血管生成等過程，并對腫瘤微環(huán)境有重要影響。研究［4-7］顯示：在結(jié)腸癌、舌鱗狀細胞癌和乳腺癌等多種惡性腫瘤患者血清中PDGF-D 水平升高。PDGF-D 可調(diào)控多種細胞的生物學(xué)過程，包括細胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)化、遷移、侵襲和血管生成，可能是惡性腫瘤一個新的治療靶點。PDGF-D促進腫瘤發(fā)生發(fā)展的主要機制：①PDGF-D 是腫瘤細胞有絲分裂的必要因子［9］；②PDGF-D 與其受體結(jié)合可激活下游信號通路，如磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K） /蛋白激酶B（protein kinase B，AKT） 等，促進VEGF、 金屬基質(zhì)蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）表達上調(diào)，E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展［9］；③PDGF-D 是一種潛在的轉(zhuǎn)化生長因子，可使VEGF 表達上調(diào)，起到促進腫瘤血管形成的作用［9］；④PDGF-D 是血管平滑肌細胞及周細胞的重要增殖和趨化因子，可誘導(dǎo)這些細胞增殖進而促使新生血管生成，為腫瘤和組織提供營養(yǎng)物質(zhì)［16］，促進腫瘤生長。

CHEN 等［4］研究表明： PDGF-D 在結(jié)腸癌組織中高表達，并與結(jié)腸癌患者臨床病理特征有密切關(guān)聯(lián)，PDGF-D 上調(diào)可促進人結(jié)腸癌HCT116 細胞的惡性行為，而PDGF-D 下調(diào)在體內(nèi)外均能抑制人結(jié)腸癌SW480 細胞的生長。有研究［5］顯示：PDGF-D 和PDGFR-β 在原發(fā)性舌鱗狀細胞癌組織中的表達水平高于癌旁正常組織，較低分化程度的原發(fā)性舌鱗狀細胞癌組織中PDGF-D 和PDGFR-β的表達水平更高，且PDGF-D 的高表達水平與舌鱗狀細胞癌轉(zhuǎn)移表型呈正相關(guān)關(guān)系。DEVARAJAN 等［6］用小鼠4T1 乳腺癌動物模型的研究發(fā)現(xiàn)：PDGF-D 處理組小鼠腫瘤體積明顯大于未處理組，該作用可被抗PDGF-D 抗體逆轉(zhuǎn)。最近研究［7］表明：采用PDGF-D 刺激結(jié)腸癌DLD-1細胞條件培養(yǎng)基，可促進結(jié)腸肌成纖維細胞CCD-18co 的黏附、遷移和增殖。上述研究［4-7］結(jié)果表明：PDGF-D 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

1.3 PDGF-D 在膠質(zhì)瘤中的表達及作用膠質(zhì)瘤特別是膠質(zhì)母細胞瘤是預(yù)后極差的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，具有明顯的細胞異型性，病理核分裂象多，有絲分裂活躍，有獨特的壞死區(qū)域、新生血管和很強的增殖能力［17］。PDGF-D 在神經(jīng)膠質(zhì)細胞的正常發(fā)育和神經(jīng)保護方面均起重要作用［18］。PDGFs 及PDGFR 在不同惡性程度的膠質(zhì)瘤組織中過度表達，腫瘤分級越高，其表達水平越高，疾病預(yù)后越差［19-20］。

LOKKER 等［20］研究證明：PDGF-D 在11 個人膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma ，GBM） 細胞系和5 個原發(fā)性腦腫瘤樣本中的陽性表達率分別為90.91% 和60.00%；采用PDGFR 拮抗劑CT52923處理，能抑制所有檢測的膠質(zhì)母細胞瘤細胞的存活和（或） 有絲分裂通路，并阻止裸鼠移植瘤模型中膠質(zhì)瘤的形成。已有研究［21］表明：PDGF-D 具有誘導(dǎo)PDGFR 陽性的干細胞向小鼠腦膠質(zhì)瘤細胞趨向的能力，在體內(nèi)和體外實驗都可觀察到人臍帶血干細胞對膠質(zhì)瘤細胞的趨向性，而該趨向性依賴于膠質(zhì)瘤細胞中PDGF-D 的表達水平。

2 PDGF-D 與EMT 的關(guān)系

2.1 EMT 在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的作用EMT 是指上皮細胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)細胞表型的生物學(xué)過程，在胚胎發(fā)育、癌癥轉(zhuǎn)移和纖維化疾病中發(fā)揮重要作用［22］。通過EMT，上皮細胞間的緊密連接缺失，細胞失去極性，獲得具有高遷移、高侵襲的間質(zhì)細胞表型［23］，是惡性腫瘤發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移的重要細胞學(xué)基礎(chǔ)。EMT 過程可由多種細胞外信號分子觸發(fā)，包括轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、成纖維生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、 PDGF-A和PDGF-B 等［24-28］。一些轉(zhuǎn)錄因子是EMT 的主要調(diào)控因子，稱為EMT-誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，包括Snail、Slug、ZEB1/2 和Twist1/2 等［18］。EMT-誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子促進間質(zhì)細胞中正常表達基因的轉(zhuǎn)錄，如N- 鈣黏蛋白、波形蛋白和纖連蛋白等；抑制E-鈣黏蛋白等上皮標(biāo)志物的表達［18］。E-鈣黏蛋白下調(diào)是EMT 過程的標(biāo)志性變化之一，E-鈣黏蛋白表達缺失可使上皮細胞間的黏附能力下降，細胞極性缺失，進而使細胞發(fā)生遷移［29］。

2.2 膠質(zhì)瘤細胞EMT 的特殊性有關(guān)EMT 的病理意義已在上皮性腫瘤進行廣泛研究，證實EMT在上皮性惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用［30］。上皮性腫瘤發(fā)生EMT 時，上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，而間質(zhì)標(biāo)志物N-鈣黏蛋白等表達上調(diào)，其中E-鈣黏蛋白表達下調(diào)是EMT 最重要的改變，即出現(xiàn)E-鈣黏蛋白向N-鈣黏蛋白的 “鈣黏蛋白轉(zhuǎn)換（cadherin switch） ”［31］。膠質(zhì)瘤雖然屬于神經(jīng)上皮性腫瘤，但膠質(zhì)瘤缺少典型的上皮細胞特征，E- 鈣黏蛋白在大多數(shù)膠質(zhì)瘤中不表達或表達很低［32］，不出現(xiàn)典型的 “鈣黏蛋白轉(zhuǎn)換”，因此與上皮性腫瘤EMT 比較，膠質(zhì)瘤細胞EMT 具有一定特殊性。目前的證據(jù)［33-35］表明：膠質(zhì)瘤細胞可以發(fā)生EMT 或EMT 樣改變，膠質(zhì)瘤向周圍組織的侵襲性生長可能與EMT 有關(guān)。有研究［36］表明：多形性膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma mutiforme，GBM） 發(fā)生的間質(zhì)性改變與其快速進展的臨床表型有密切關(guān)系，提示EMT 可能與GBM 侵襲性生長特性有關(guān)。

2.3 PDGF-D 與EMT 的關(guān)系PDGF-D 參與腫瘤細胞EMT 過程。KONG 等［37］研究表明：過表達PDGF-D 的人前列腺癌PC3 細胞呈拉長或不規(guī)則的成纖維細胞樣形態(tài)；PDGF-D 過表達的PC3 細胞中E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，間質(zhì)標(biāo)記物波形蛋白表達上調(diào)，且過表達PDGF-D 的PC3 細胞比常規(guī)PC3 細胞的生長速度更快，表明PDGF-D 過表達可引發(fā)EMT。有研究［23］顯示：耐藥的肝癌細胞呈拉長的成纖維細胞形狀，偽足增多，細胞極性消失，遷移侵襲能力增加，細胞中E-鈣黏蛋白等上皮表型分子表達明顯下調(diào)，而波形蛋白、Snail 和Slug 等間質(zhì)表型分子的表達明顯上調(diào)，PDGF-D和PDGFR-β表達上調(diào)；干擾PDGF-D 后，耐藥細胞呈類圓形，偽足減少，細胞遷移侵襲能力降低，E-鈣黏蛋白等上皮表型分子表達明顯上調(diào)，波形蛋白、Snail 和Slug 等間質(zhì)標(biāo)志物表達下調(diào)。上述研究結(jié)果均表明：PDGF-D 過表達對多種類型腫瘤細胞EMT 有促進作用。PDGF-D 在膠質(zhì)瘤組織中表達增強且與膠質(zhì)瘤的病情進展有關(guān)，但PDGF-D 對膠質(zhì)瘤細胞EMT 是否有調(diào)控作用及其可能機制目前尚不清楚。

3 Notch1 信號通路與EMT 和PDGF-D 的關(guān)系

3.1 Notch1 信號通路及其生物學(xué)作用Notch 信號通路廣泛參與細胞增殖、分化和凋亡過程，在腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用［38］。Notch 信號通路由5 個Notch 配體（DLL1、DLL3、DLL4、Jagged1、 Jagged2） 及4 個Notch 受體（Notch1～4受體） 組成［39］。Notch1 是Notch 家族的一個成員，Notch1 信號通路的激活主要通過位于胞膜的受體與鄰近細胞的Notch 配體結(jié)合，啟動蛋白水解程序，使Notch 胞內(nèi)區(qū)（notch intracellular domain，NICD） 釋放，NICD 移位于細胞核并引發(fā)目的基因復(fù)制［40］。Notch1 可以調(diào)節(jié)多種靶基因，如p53、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR） 及磷脂酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homologue，PTEN），介導(dǎo)PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR） 等通路，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展［41］。有研究［42］顯示：Notch1 表達增加可以阻止正常的細胞分化，從而導(dǎo)致惡性轉(zhuǎn)化，說明Notch1 在癌癥中具有高度的致癌作用。Notch1 信號通路已被證明參與多種人類惡性腫瘤生長和遷移過程，包括乳腺癌［43］、肝細胞癌［44］和膀胱癌［45］等。

3.2 Notch1 信號通路與EMT 的關(guān)系研究［8］表明：Notch1 可以通過與幾種EMT 相關(guān)的轉(zhuǎn)錄和生長因子（Snail、Slug、Twist1 和FGF 等） 發(fā)生串?dāng)_，從而調(diào)控腫瘤細胞的EMT 過程。TIMMERMAN 等［46］發(fā)現(xiàn)：在內(nèi)皮細胞中Notch1可以通過上調(diào)Snail 的表達，使E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，促進EMT。Notch1 調(diào)節(jié)Snail 的表達可能通過以下2 條途徑：①Notch1 激活后，其胞內(nèi)部分直接作用于Snail 啟動子區(qū)域，從而上調(diào)其表達；②Notch1 通過上調(diào)低氧誘導(dǎo)因子1α （hypoxiainducible factor 1alpha，HIF-1α） 作用于賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX） 基因的啟動子，LOX有助于維持Snail 蛋白的穩(wěn)定性［47］。Notch1 也可與Slug 作用，通過調(diào)節(jié)E-鈣黏蛋白影響EMT［48］。在乳腺癌細胞中，Slug 作為Jagged/Notch1 下游靶點，使E-鈣黏蛋白下調(diào)、 β-連環(huán)蛋白（β-catenin） 活化，進而調(diào)控EMT［42］。Twist1 是可以調(diào)控EMT過程的轉(zhuǎn)錄因子之一［18］，研究［4］顯示：Twist1 受Notch1 調(diào)控，在結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展中，Notch1/Twist1 信號軸調(diào)節(jié)腫瘤細胞生長和轉(zhuǎn)移過程。研究［43］顯示： 在膀胱癌NBT-Ⅱ細胞中FGF 促進EMT 過程也與Notch1 有關(guān)，非分泌性細胞形態(tài)類似上皮細胞，具有分泌功能的細胞呈間質(zhì)細胞形態(tài)，且E-鈣黏蛋白表達下調(diào)，Notch1 表達增加。Notch1 信號通路在膠質(zhì)瘤細胞EMT 過程中也扮演重要角色，研究［49］顯示：miR-139-5p 可以在體內(nèi)和體外抑制Notch1 誘導(dǎo)的膠質(zhì)瘤細胞EMT 過程，而過表達Notch1 可以逆轉(zhuǎn)miR-139-5p 對膠質(zhì)瘤細胞侵襲能力的影響。

3.3 Notch1 信號通路與PDGF-D 的關(guān)系研究［4］表明：PDGF-D 可通過對Notch1 通路配體表達的調(diào)節(jié)在組織發(fā)育及多種腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮重要作用； 在結(jié)腸癌SW480 細胞中PDGF-D 表達下調(diào)導(dǎo)致細胞中Notch1、VEGF 和基質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶9 （matrix metalloproteinase-9，MMP-9） 表達水平降低。VEGF 是血管生成的關(guān)鍵介質(zhì)，有研究［50］顯示：VEGF mRNA 和蛋白表達水平與胃癌的TNM 分期、侵襲深度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。MMP-9 在基底膜膠原降解中發(fā)揮作用，與腫瘤的轉(zhuǎn)移與侵襲有直接關(guān)系［51］。VEGF 和MMP-9 是核因子κB （nuclear factor-κB，NF-κB）的下游靶基因。上述研究結(jié)果提示：下調(diào)PDGF-D可以導(dǎo)致Notch1 的下調(diào)，進而使NF-κB 及其靶基因（VEGF 和MMP-9） 失活，從而抑制腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移和血管形成。研究［4］顯示： 在結(jié)腸癌SW480 細胞中，PDGF-D 通過上調(diào)Notch1 促進Twist1 表達，從而導(dǎo)致EMT；上調(diào)Notch1 可以拮抗PDGF-D 下調(diào)對SW480 細胞中Twist1 表達的影響，而下調(diào)Notch1 可以降低HCT116 細胞中Twist1 的表達，并且Twist 能促進結(jié)腸癌細胞的EMT。

4 小結(jié)和展望

PDGFs 家族成員眾多，PDGF-D 是新近被發(fā)現(xiàn)的一種促有絲分裂因子，可能在膠質(zhì)瘤等腫瘤細胞EMT 過程中發(fā)揮重要作用。Notch1 信號通路在細胞增殖、分化和凋亡的過程中扮演重要角色，并與EMT 和PDGF-D 有密切關(guān)聯(lián)，可能在PDGF-D促進膠質(zhì)瘤等腫瘤細胞EMT 過程中起重要作用。因此，研究PDGF-D 對膠質(zhì)瘤細胞EMT 的調(diào)控作用及其可能機制，探討Notch1 信號通路在此過程中的作用，對抑制膠質(zhì)瘤等腫瘤的進展，改善患者預(yù)后具有良好應(yīng)用前景，有望為優(yōu)化膠質(zhì)瘤等腫瘤的治療和制訂新的治療策略提供依據(jù)。