不同信號(hào)通路對(duì)于E鈣黏蛋白參與甲狀腺癌上皮間充質(zhì)化作用的研究進(jìn)展

吳沛龍，張景斌

(1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000；2.吉林省人民醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

甲狀腺癌(TC)是一種常見的內(nèi)分泌惡性腫瘤，在世界范圍內(nèi)發(fā)病率迅速上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，女性的新發(fā)病例和死亡人數(shù)明顯高于男性的相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。根據(jù)北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院流行病學(xué)研究室估計(jì)，2022年，TC將成為我國(guó)新增癌癥發(fā)病率排名第7的癌癥類型，占據(jù)年度新增癌癥患者總?cè)藬?shù)的4.7%，同時(shí)為女性新增癌癥發(fā)病率排名第4的癌癥類型，占據(jù)年度新增癌癥患者總數(shù)的7.8%[2]。TC病理分型包括分化型TC(DTC)和未分化型TC(UTC)。兩者均可發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、肺轉(zhuǎn)移，同樣容易發(fā)生遠(yuǎn)處骨轉(zhuǎn)移，影響患者的預(yù)后和生存預(yù)期[3]。TC的轉(zhuǎn)移和侵襲性均與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)[4]。

EMT是指上皮細(xì)胞在某些因子的調(diào)控下失去作用，破壞穩(wěn)定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，重組細(xì)胞骨架，導(dǎo)致細(xì)胞間連接減弱或消失。最終導(dǎo)致細(xì)胞表達(dá)較強(qiáng)的間質(zhì)性[5]。惡性腫瘤中的EMT是腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲的一個(gè)必要過(guò)程，其參與細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，調(diào)節(jié)細(xì)胞的黏附[6-9]。EMT的特征是上皮標(biāo)志物E鈣黏蛋白，及間質(zhì)標(biāo)志物N鈣黏蛋白的低水平表達(dá)和波形蛋白(Vimentin)的高水平表達(dá)[5]。

E鈣黏蛋白又稱上皮細(xì)胞黏附分子Cadherin-1(Cadherin1,Cdh1)，是鈣黏附蛋白超家族中的經(jīng)典黏附蛋白之一，主要表達(dá)于上皮細(xì)胞[6,10]。E鈣黏蛋白的功能是維持細(xì)胞黏附和上皮結(jié)構(gòu)的完整性，是 EMT發(fā)生的關(guān)鍵標(biāo)志物[9,11]。根據(jù)上皮性腫瘤的生理特點(diǎn)，其侵襲性增加與E鈣黏蛋白的低表達(dá)有關(guān)[6,10]。如在結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌等癌癥中，E鈣黏蛋白已被鑒定為影響EMT的抑癌基因，與TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、囊外浸潤(rùn)及遠(yuǎn)期生存率密切相關(guān)[12]。此外，近年來(lái)，關(guān)于抑制EMT和E鈣黏蛋白的表達(dá)調(diào)控TC的轉(zhuǎn)移的研究也越來(lái)越多[13,14]。研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺腫瘤中的E鈣黏蛋白受多種信號(hào)通路的影響，如：Wnt、PI3K/AKT,ERK1/2和核因子(NF)-κB。因此，對(duì)E鈣黏蛋白在甲狀腺腫瘤中的表達(dá)及甲狀腺腫瘤中各種信號(hào)通路對(duì)于E鈣黏蛋白的表達(dá)的調(diào)控機(jī)制做一綜述，為甲狀腺腫瘤的早期診斷和治療提供靶點(diǎn)和新思路。

1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路對(duì)E鈣黏蛋白的調(diào)控

Wnt信號(hào)通路包括經(jīng)典的Wnt通路(Wnt/β-catenin)、非經(jīng)典Wnt通路和Wnt/Ca2+通路，其中Wnt/β-catenin信號(hào)通路是研究最廣泛、最充分的通路。Wnt/β-catenin信號(hào)通路的活性取決于細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin含量[15]。當(dāng)Wnt信號(hào)被激活時(shí)，Wnt配體與相關(guān)受體結(jié)合，形成復(fù)合物，從而抑制β-catenin的磷酸化，導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中的富集和細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)移，調(diào)控下游靶基因，影響細(xì)胞凋亡和增殖[16]。

已有相關(guān)研究表明，Wnt/β-catenin信號(hào)通路的激活可以促進(jìn)TC干細(xì)胞的增殖特性[15]。FOXN3在TC細(xì)胞中具有抗腫瘤作用，可通過(guò)下調(diào)β-catenin蛋白表達(dá)，上調(diào)E鈣黏蛋白表達(dá)，抑制EMT的發(fā)生[17]。而激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路后，F(xiàn)OXN3表帶受一直，E鈣黏蛋白表達(dá)水平下降，促進(jìn)了侵襲遷移和EMT的發(fā)生[18]。β-catenin除了作為Wnt信號(hào)通路的中介參與基因調(diào)控這一機(jī)制外，還在Wnt信號(hào)缺失的情況下與E鈣黏蛋白形成復(fù)合物，該復(fù)合物與α-catenin和γ-catenin連接形成黏附連接，從而發(fā)揮黏附作用，維持細(xì)胞間的穩(wěn)定[19-20]。β-catenin和E鈣黏蛋白形成的復(fù)合物的表達(dá)異常與甲狀腺腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)密切相關(guān)。臨床研究表明β-catenin的異常表達(dá)和甲狀腺乳頭狀癌患者細(xì)胞膜上E鈣黏蛋白的表達(dá)缺失，可能導(dǎo)致患者遠(yuǎn)期生存率降低。但當(dāng)上述異常條件改善后，腫瘤生長(zhǎng)趨勢(shì)減緩[21]。使用Wnt抑制劑(DKK-1)可引起β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中積累，促進(jìn)其與E鈣黏蛋白形成復(fù)合物，維持細(xì)胞穩(wěn)定性及細(xì)胞間的黏附性，抑制EMT的發(fā)生，從而減少腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲[22]。另一方面，它們的異常表達(dá)與甲狀腺腫瘤的惡性程度有關(guān)。研究表明，隨著分化程度的增加，E鈣黏蛋白在細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)水平上升，而β-catenin則表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)中，E鈣黏蛋白和β-catenin在分化程度低時(shí)幾乎消失。其表達(dá)水平與TNM分期呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，既TNM分期程度越高，表達(dá)水平越低[23]。

2 TGF-β參與了E 鈣黏蛋白的調(diào)節(jié)

在腫瘤中，由于腫瘤的分級(jí)和分期不同，TGF-β的功能復(fù)雜多樣，其不僅可以在早期作為一種抑制因子，抑制腫瘤細(xì)胞的發(fā)生和發(fā)展，而且能夠在晚期抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲[24-25]。TGF-β途徑包括經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑，其中TGF-β經(jīng)典途徑在EMT的發(fā)生中起主要作用。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，在腫瘤進(jìn)展后期，TGF-β通過(guò)下調(diào)E鈣黏蛋白的表達(dá)水平影響腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[26-27]。例如，在甲狀腺濾泡膜性癌小鼠模型(TrbPV/PV小鼠)中，TGF-β/Smad2/3信號(hào)通路的持續(xù)激活可導(dǎo)致E鈣黏蛋白的表達(dá)水平降低，從而促進(jìn)EMT的發(fā)生[28-29]。

TGF-β經(jīng)典信號(hào)通路，又稱為Smad信號(hào)通路，在Smad信號(hào)通路中，TGF-β配體特異性結(jié)合T-β RⅠ和T-β-RⅡ受體，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，誘導(dǎo)Smad2磷酸化，而Smad6和Smad7通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合T-β-R到Smad2和Smad3，抑制TGF-β經(jīng)典途徑的發(fā)生[24]。已發(fā)現(xiàn)TGF-β通過(guò)多種途徑調(diào)控TC中E鈣黏蛋白的表達(dá)，從而參與TC的侵襲轉(zhuǎn)移。例如，有實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)下調(diào)Smad3的泛素連接酶Smurf，可以影響甲狀腺癌中TFG-β/Smad通路，從而下調(diào)EMT標(biāo)志物E鈣黏蛋白的表達(dá)[30]。其他研究發(fā)現(xiàn)TGF-β/Smad2/3通路同樣能夠抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)[31-32]。這可能與轉(zhuǎn)錄因子Snail和抑癌基因BRAFV600E的調(diào)控有關(guān)。有研究表明，甲狀腺腫瘤中BRAFV600E基因突變可抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，其在甲狀腺腫瘤中的異常表達(dá)增加TGF-β的分泌，表現(xiàn)為E鈣黏蛋白表達(dá)下降，進(jìn)而同樣誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[29,33]。然而，TGF-β的作用是極其復(fù)雜的。與之前的研究不同,一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn),TC的轉(zhuǎn)移與TGF-β無(wú)關(guān)，但可能與BRAFV600E在甲狀腺腫瘤的過(guò)表達(dá)和轉(zhuǎn)錄因子Snail的激活有關(guān),抑制了鈣黏蛋白的表達(dá),最終促進(jìn)了EMT的發(fā)生[33]。這進(jìn)一步表明TGF-β相關(guān)通路可調(diào)控E鈣黏蛋白的表達(dá)并影響EMT的發(fā)生，進(jìn)而影響TC的轉(zhuǎn)移。

3 PI3K/AKT和MAPK信號(hào)通路參與E鈣黏蛋白的調(diào)控

PI3K/AKT是一種常見的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路。已有研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT信號(hào)通路不僅參與細(xì)胞增殖和凋亡，而且在腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和腫瘤血管生成中發(fā)揮重要作用[34-35]。研究發(fā)現(xiàn)TC中E鈣黏蛋白的低表達(dá)與P13K/AKT信號(hào)通路的激活有關(guān)。TC中的PI3K/AKT信號(hào)通路與原癌基因過(guò)表達(dá)、抑癌基因低表達(dá)密切相關(guān)。如TC中過(guò)表達(dá)的原癌基因HPIP、CUX2、miR107和miR-144-3p可激活PI3K/AKT信號(hào)通路，抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)，從而誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[36-39]。然而，抑癌基因miR-146b和ING5在TC中的低表達(dá)并不能通過(guò)抑制PI3K/AKT的表達(dá)，從而導(dǎo)致E鈣黏蛋白的低表達(dá)，誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[40-41]。

從以上可以看出，在TC中激活PI3K/AKT信號(hào)通路的基因很多。有研究發(fā)現(xiàn)，激活A(yù)KT可以降低相關(guān)蛋白的表達(dá)，破壞腫瘤細(xì)胞間的黏著連接結(jié)構(gòu)(由E鈣黏蛋白、α-catenin、β-catenin和p130Cas蛋白組成)。AKT的激活可直接誘導(dǎo)Snail的表達(dá)，進(jìn)而抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)，促進(jìn)EMT的發(fā)生。AKT的活化也存在于TC中，AKT的活化可導(dǎo)致E鈣黏蛋白低表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[42]。從基因到PI3K/AKT信號(hào)通路的激活似乎與PTEN和BRAFV600E相關(guān)。PTEN和BRAFV600E是TC中被證實(shí)的突變基因，它們與甲狀腺癌惡性腫瘤的臨床表現(xiàn)密切相關(guān)[43-45]。PI3K分子分為三類，其中PI3K Ⅰ與癌變密切相關(guān)[46]。位于脂膜內(nèi)部的PIP2的磷酸化，促進(jìn)PIP3的磷酸化，在AKT被募集到膜上后，與之結(jié)合形成p-AKT，最終激活PI3K/AKT信號(hào)通路[34]。

PTEN作為一種腫瘤抑制因子，可以通過(guò)終止PI3K/AKT通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，逆轉(zhuǎn)PIP3的磷酸化和AKT向內(nèi)膜的募集[47-48]。如抑制miR-146b在TC中的表達(dá)可以促進(jìn)PTEN的表達(dá)，進(jìn)而抑制AKT的激活，通過(guò)促進(jìn)E鈣黏蛋白的表達(dá)，抑制EMT進(jìn)程[40]。此外，F(xiàn)-box11、HPIP、DTX等基因也可通過(guò)PI3K/AKT通路調(diào)控E鈣黏蛋白，但其機(jī)制尚不清楚[49-50]。

另外，有研究發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT信號(hào)通路的激活可能與m2樣巨噬細(xì)胞有關(guān)。已有研究證明當(dāng)m2樣巨噬細(xì)胞與TC細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)， m2樣巨噬細(xì)胞可分泌胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)-1和IGF-2，激活PI3K/AKT信號(hào)通路，抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)，從而誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[29]。絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路是一種通過(guò)磷酸級(jí)聯(lián)信號(hào)(Ras/RAF/ MEK/ERK)激活絲裂原活化蛋白(MAP)的通路，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)級(jí)聯(lián)蛋白最終向細(xì)胞核傳遞信號(hào)，參與胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化、增殖和死亡等過(guò)程[51]。研究發(fā)現(xiàn)TC中RET和TRK重排、BRAF和Ras突變以及MAPK通路中的B-Raf激酶可導(dǎo)致MAPK/ERK、JNK/SAPK和p38/MAPK信號(hào)通路的異常表達(dá)。沉默TC中的Kin17,DPP4基因片段可抑制ERK1/2、JNK1和P38，同時(shí)促進(jìn)E鈣黏蛋白的表達(dá)，這可能與沉默上述基因片段可抑制MAPK/ERK、JNK/SAPK和P38/MAP信號(hào)通路有關(guān)[52-53]。TC中MAPK/ERK信號(hào)通路通過(guò)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子Snail和slug的表達(dá)來(lái)抑制E鈣黏蛋白的表達(dá)[54]。

低表達(dá)的E鈣黏蛋白在TC中促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移，從而誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。調(diào)控這一過(guò)程的信號(hào)通路包括Wnt/β-catenin、PI3K/AKT、MAPK等。E鈣黏蛋白作為黏附在細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，當(dāng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，分解為可溶于細(xì)胞外基質(zhì)和血液中的分子，因此在患者血清中可以檢測(cè)到E鈣黏蛋白的變化。血清E鈣黏蛋白在甲狀腺乳頭狀癌中的表達(dá)高于良性結(jié)節(jié)和正常組織，而E鈣黏蛋白在甲狀腺乳頭狀癌中的表達(dá)低于癌旁組織，并與淋巴轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等惡性表型顯著相關(guān)[55]。已有研究發(fā)現(xiàn)，TC伴淋巴轉(zhuǎn)移更容易發(fā)生E鈣黏蛋白甲基化和E鈣黏蛋白低表達(dá)。隨著惡性程度的增加，E鈣黏蛋白陽(yáng)性表達(dá)率逐漸降低，與臨床分期高、遠(yuǎn)處淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、囊外浸潤(rùn)及無(wú)病生存率低呈負(fù)相關(guān)。而在胃癌、乳腺癌、卵巢癌等腫瘤中，E鈣黏蛋白誘導(dǎo)的EMT低表達(dá)也與腫瘤的侵襲性相關(guān)，成為腫瘤患者獨(dú)立的預(yù)后因素[56]。通過(guò)抑制E鈣黏蛋白，減少細(xì)胞之間的接觸，誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，導(dǎo)致甲狀腺腫瘤的轉(zhuǎn)移。從體外和體內(nèi)研究來(lái)看，E鈣黏蛋白可能是腫瘤侵襲性、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等惡性表型的一個(gè)有前景的生物標(biāo)志物，這可能使E鈣黏蛋白成為TC早期診斷和預(yù)后的一個(gè)指標(biāo)。提示E鈣黏蛋白可能為甲狀腺腫瘤的診斷提供依據(jù)，并有助于甲狀腺腫瘤的惡性程度和病理分型。通過(guò)對(duì)E-鈣黏蛋白調(diào)控機(jī)制的綜述，E鈣黏蛋白可能為TC的治療提供了一種新的思路，它為TC的治療提供了豐富的選擇，而不僅僅局限于傳統(tǒng)的手術(shù)、放射性碘療法和放化療。

綜上所述，TC的惡性表型與E鈣黏蛋白表達(dá)程度呈負(fù)相關(guān)，其復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制和廣泛參與的細(xì)胞因子可能為TC的早期診斷、預(yù)后和治療提供新的思路。