前列腺癌增殖機制的研究進展

王慧，相龍全，張祥宇

（1.山東省濟寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濟寧 272000；2.山東省濟寧市第一人民醫(yī)院病理科，山東 濟寧 272000）

0 引言

癌細胞基本的特征在于維持增殖信號的能力。正常組織控制增殖信號有序釋放，調(diào)節(jié)細胞生長和分裂周期，保證細胞數(shù)量穩(wěn)態(tài)生長。而腫瘤細胞通過多種替代方式維持增殖信號，逃避增殖抑制因素，抵抗細胞死亡，實現(xiàn)永生復(fù)制[1]。前列腺腫瘤的生長、增殖問題日益受到關(guān)注，本文從外泌體介導(dǎo)的增殖，腫瘤干細胞介導(dǎo)的增殖，磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（proteink inaseB/PKB/AKT）/雷帕霉素受體（mammalian target to frapamycin，mTOR）信號通路，絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）信號通路，SHH/SMO/GLI信號通路等幾個部分，對前列腺癌增殖機制進行綜述。

1 外泌體介導(dǎo)增殖

外泌體是由細胞胞吐生成的納米大小脂質(zhì)膜狀體，所有正常細胞和病理細胞都可以分泌[2]。前列腺癌細胞產(chǎn)生的外泌體，可以攜帶各種生物大分子[3]，包括遺傳物質(zhì)DNA，蛋白質(zhì)，脂質(zhì)等[4]。吳維等[5]分別提取前列腺癌患者和正常人外周血的外泌體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者外周血外泌體的含量高于正常人，然后用不同濃度的前列腺癌患者外周血的外泌體與前列腺癌細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)外泌體的濃度越高，細胞增殖活性越高，提示我們，前列腺癌患者外周血的外泌體濃度與前列腺癌細胞的增殖有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)[6]，Circ_0044516是一種環(huán)狀RNA，是腫瘤生長過程中的調(diào)節(jié)因子。在來自前列腺癌患者血液和前列腺癌細胞PC3、DU145、2B4、22RV1的外泌體中，cir c_0044516顯著上調(diào)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)Circ_0044516可以抑制前列腺癌細胞系2B4、PC3、22RV 1增殖。與前列腺癌相關(guān)的成纖維細胞來源的外泌體可以攜帶氨基酸和三羧酸循環(huán)過程的中間產(chǎn)物，使腫瘤細胞在缺乏營養(yǎng)、缺氧的情況更適宜生存[7]。Rid w ana Chow d hury等[8]研究表明，來自前列腺癌細胞的外泌體促進間充質(zhì)干細胞分化成肌成纖維細胞，促進腫瘤新生血管生成和腫瘤增殖。Rad en Danarto等[9]提取前列腺癌患者和前列腺增生患者的尿液外泌體，與前列腺增生組相比，前列腺癌患者組外泌體miR-21的表達增加了，提示我們，外泌體miR-21可能參與了前列腺癌的增殖。上述結(jié)果提示，外泌體介導(dǎo)了前列腺癌的增殖。

2 腫瘤干細胞介導(dǎo)前列腺癌增殖

在前列腺癌侵襲遷移過程中，腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）包括成纖維細胞，內(nèi)皮細胞，免疫細胞，癌細胞，腫瘤干細胞等，是當(dāng)今腫瘤研究的熱點。前列腺癌干細胞（cancer stem cells，CSC）具有顯著的增殖特性，具有多向分化和自我更新的特性[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，CD44被認為是包括前列腺干細胞在內(nèi)的多種干細胞的標(biāo)志物[12]，CD44陽性的前列腺癌細胞比CD 44陰性的前列腺癌細胞具有更大的增殖能力[13]，CD44同工型CD44v7-10在前列腺癌中過表達，通過RNAi敲低CD44v7-10會顯降低前列腺癌細胞的生長和侵襲[14]。研究發(fā)現(xiàn)，ALDH 1被建議作為前列腺癌的干細胞標(biāo)志物[15-16]，ALDH 1是一種細胞質(zhì)酶，參與細胞內(nèi)毒性物質(zhì)的降解[17]。據(jù)報道[18]，ALDH 1表達與PCa患者的腫瘤分級和預(yù)后相關(guān)，發(fā)現(xiàn)具有高ALDH酶活性的細胞比具有低ALDH活性的細胞具有更大的體外增殖潛力，在體內(nèi)前列腺重建試驗中觀察到類似的結(jié)果[15]。研究發(fā)現(xiàn)[18]，多梳組基因Bim-1高表達在前列腺干細胞中，Bim-1表達降低，降低了體外前列腺腫瘤形成的能力。NVP-LDE-22是一種SMO抑制劑，NVP-LDE-22通過上調(diào)miR-128抑制Bmi-1，抑制前列腺癌干細胞運動、遷移，從而抑制了小鼠前列腺癌的生長。上述結(jié)果提示，前列腺癌干細胞參與了前列腺癌的增殖，遷移。

3 PI3K-PKB/AKT-mTOR信號通路過度激活介導(dǎo)增殖

在前列腺癌細胞增殖過程中，PI3K/AKT/m TOR途徑是很重要的一個信號傳導(dǎo)通路。研究表明[19]，該信號通路調(diào)控前列腺癌的增殖，生長，侵襲等生物學(xué)行為。PI3K途徑通過不同的機制被激活。AKT是細胞周期重要的調(diào)節(jié)因子，可轉(zhuǎn)錄翻譯凋亡相關(guān)基因叉頭轉(zhuǎn)錄因子FOXO3A（腫瘤抑制因子）,使其在細胞質(zhì)含量增加，細胞核結(jié)合DNA減少，導(dǎo)致腫瘤細胞存活[20]。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（m TOR）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也是PI3K/AKT/m TOR的下游底物。有研究[21]報道了42%的原發(fā)性前列腺癌和100%的轉(zhuǎn)移性前列腺癌的PI3K/AKT/m TOR信號通路發(fā)生了改變，例如PTEN突變等導(dǎo)致PI3K磷酸化，我們可以推測，PI3K信號通路的激活促進了前列腺癌的生長，增殖。研究發(fā)現(xiàn)[22]，AKT水平升高的前列腺癌患者比AKT水平不升高的前列腺癌患者，預(yù)后較差，AKT的過度表達與不良預(yù)后相關(guān)。磷酸化的AKT上調(diào)去勢抵抗性前列腺癌血管緊張Ⅱ1型受體的表達，促進前列腺癌腫瘤血管生成[23]。研究發(fā)現(xiàn)[24]在限制AKT激酶過渡激活轉(zhuǎn)基因小鼠前列腺模型中，AKT過度激活誘導(dǎo)了前列腺高級別上皮內(nèi)瘤變。

抑制PI3K信號通路可以抑制腫瘤細胞增殖，促進腫瘤細胞凋亡。因此PI3K信號通路抑制劑越來越受到關(guān)注。其大致分為四類：PI3K抑制劑、AKT抑制劑、m TOR抑制劑、雙重抑制劑。雷帕霉素受體（m TOR）有兩種多蛋白復(fù)合物，m TORC1和m TORC2。[25-27]變構(gòu)型m TORC1抑制劑雷帕霉素及其類似物西羅莫司，依維莫司結(jié)合FK 506結(jié)合蛋白，繼而結(jié)合m TORC，抑制下游信號通路，阻斷PI3K信號通路。研究發(fā)現(xiàn)[28]，m TOR抑制劑可以促進細胞凋亡和HIF-1依賴性途徑，逆轉(zhuǎn)小鼠AKT激活導(dǎo)致的前列腺高級別上皮內(nèi)瘤變。上述結(jié)果提示，PI3K/AKT/m TOR信號通路參與了前列腺癌的增殖，抑制PI3K/AKT/m TOR信號通路可以抑制體內(nèi)外前列腺癌的增殖，該通路抑制劑對我們戰(zhàn)勝前列腺癌增加了信心。

4 MAPK介導(dǎo)前列腺癌增殖

M APK信號通路在細胞的生長，增殖，腫瘤發(fā)生，轉(zhuǎn)移有很重要的作用[29]。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）是廣泛存在細胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶超激酶，亞族包括4個，細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellularregulated protein kinases，ERK）、P38MAPK和c-jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal k inases，JNK）/應(yīng)激激活蛋白激酶（stress-activated p rotein kinase，SAPK）、ERK5/大絲裂素活化蛋白激酶（big mitogen-activated protein kinase 1,BMK1)，能將細胞外的信號傳遞到細胞內(nèi)，調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、凋亡。P38MAPK是MAPK家族一種重要的信號通路，是一種細胞內(nèi)激酶[30]。研究發(fā)現(xiàn)[31]，在前列腺高級別上皮內(nèi)瘤變中，運用免疫組化和原位熒光等方法檢測，ERK、JUN、P38均表達增加，結(jié)果提示，從正常前列腺上皮到高級別上皮內(nèi)瘤變，提示MAPK信號通路過度激活介導(dǎo)的細胞增殖參與了前列腺癌的發(fā)生。李慧等[32]研究發(fā)現(xiàn)，運用免疫組化方法，使用抗磷酸化MAPK抗體檢測前列腺癌組織標(biāo)本和癌旁組織的磷酸化MAPK抗原，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，檢測的前列腺癌組織標(biāo)本都有磷酸化MAPK表達，前列腺癌旁組織都沒有磷酸化MAPK表達，癌灶中癌細胞陽性率大于30%為強陽性，磷酸化MAPK表達強陽性的比率在Gleason評分8-10分明顯大于Gleason評分＜7分，局部浸潤性腫瘤T3期強陽性比率明顯大于局限性腫瘤T1、T2期，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。MAPK磷酸化激活與前列腺癌生長、進展有密切關(guān)系。Song Park等研究發(fā)現(xiàn)[33]，組織蛋白酶A通過抑制前列腺癌中的P38MAPK蛋白磷酸化，P38MAPK信號通路失活，而抑制前列腺癌生長、增殖、侵襲。研究發(fā)現(xiàn)[34]，PD0325901是一種MAPK激酶1抑制劑，單獨使用雷帕霉素（m TOR抑制劑）和PD0325901或者聯(lián)合使用，抑制PI3K/AKT/m TOR和MAPK/ERK信號通路，抑制了前列腺癌細胞的生長和前列腺癌荷瘤小鼠腫瘤生長，聯(lián)合應(yīng)用兩種藥物，可以最佳抑制腫瘤生長，導(dǎo)致腫瘤細胞凋亡。結(jié)果提示，MAPK信號通路參與了體內(nèi)外前列腺癌的增殖，抑制MAPK信號通路可以抑制體內(nèi)外前列腺癌的生長。

5 SHH信號通路介導(dǎo)前列腺癌增殖

音謂因子（Hed gehog，HH）信號通路是調(diào)控脊椎動物發(fā)育過程中的關(guān)鍵信號，調(diào)控正常的細胞模式，生長，存活，分化[35]。在前列腺癌中，HH信號通路與其腫瘤增殖，浸潤，轉(zhuǎn)移有關(guān)[36]。HH信號通路有3個HH配體，包括SHH，IHH，DHH[37]。HH途徑有兩個受體[38]：負性調(diào)節(jié)受體PTCH和正性調(diào)節(jié)受體SMO，如果SHH配體與膜受體（Patched）PTCH結(jié)合，PTCH減弱對SMO的抑制，SMO激活GLI1[39]，調(diào)控下游通路，例如細胞抑制凋亡因子（BCL-2）、細胞增殖（細胞周期蛋白-D1、MYC）、干細胞自我更新（NANOG，SOX2）、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（SNAIL）等。在缺乏HH配體的情況下，PTCH抑制SMO的活性，抑制SHH信號途徑[40]。朱安義等[41]對前列腺癌組織標(biāo)本和癌旁組織標(biāo)本用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-PCR）檢測SHH、PTCH、GLI1 m RNA的表達，結(jié)果表明，SHH、PTCH、GLI1 mRNA在前列腺癌組織標(biāo)本中的含量表達都高于前列腺癌旁組織標(biāo)本，在前列腺癌組織標(biāo)本中，SHH、GLI1的表達與病理分化程度、Gleason評分、臨床分期呈相關(guān)性（P＞0.5)，病理分化程度越低、Gleason評分越高、臨床分期越高，SHH、GLI1的表達越高，GLI1較SHH相關(guān)性更顯著。由此，可以得出，在前列腺癌中，SHH信號通路的SHH、PTCH、GLI1 mRNA存在過度表達，SHH信號通路過度激活的現(xiàn)象，上調(diào)GLI1表達促進前列腺癌的增殖和生長。SHH信號通路通過上調(diào)Cyclin D/E、N-Myc和FOXM 1來誘導(dǎo)細胞增殖[42]。SMO抑制劑可以抑制GLI轉(zhuǎn)錄因子下游基因的激活。R Nanta[18]等研究發(fā)現(xiàn)，NVP-LDE-225/Erismodegib是一種SMO抑制劑，使用NVP-LDE-225/Erismodegib處理前列腺癌干細胞，抑制了前列腺癌干細胞球體形成，隨著NVP-LDE-225/Erismodegib劑量增加，CSC凋亡蛋白caspase-3和PARP的表達增加，提示SMO抑制劑劑量依賴性方式誘導(dǎo)前列腺癌干細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，NVPLDE-225抑制前列腺癌干細胞SHH信號通路的激活，抑制Gli1和Gli2的轉(zhuǎn)錄活性和Gli1/Gli2易位到細胞核。研究發(fā)現(xiàn)[39,42]，環(huán)巴胺是一種SMO抑制劑，使用環(huán)巴胺抑制SHH/SMO/GLI1，可以抑制前列腺癌增殖，GANT-61是一種GLI抑制劑，在小鼠的前列腺癌模型中，GANT-61減少了前列腺癌生長、增殖，并且顯著降低了PTCH 1m RNA的表達[39,43]。上述研究結(jié)果提示，SHH信號通路的異?；罨c前列腺癌的增殖有關(guān)，抑制SHH信號通路可以抑制前列腺癌的增殖。

6 討論與展望

綜上所述，前列腺癌衍生的外泌體，腫瘤干細胞的介導(dǎo)，脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（PKB/A KT）/雷帕霉素受體（m TOR）信號通路的過度活化，MAPK信號通路的異常激活，SHH信號通路異常活化等方面在前列腺癌增殖過程發(fā)揮作用（圖1），使我們更加清楚前列腺癌增殖的機制，對不久的將來戰(zhàn)勝前列腺癌增加了信心。

圖1 前列腺癌增殖機制研究進展示意圖