卵巢癌Hedgehog通路研究进展

刘静波综述 马 玲审校

长期以来，卵巢癌的治疗模式是以手术为主，辅以化疗、放疗及中医药等治疗，但效果并不显著。因此卵巢癌的治疗是当前肿瘤妇科医生攻克的重点、难点。现就近年来卵巢癌Hedgehog通路做一综述。

1 Hedgehog通路的研究现状

目前，在脊柱动物体内发现了至少3种Hh的家族成员，包括：Sonic hedgehog(Shh)、Desert hedgehog(Dhh)和Indian hedgehog(Ihh)。现阶段的研究表明，Dhh 更接近于果蝇的染色体组的类型，而 Shh 和 Ihh 更接近于人的染色体组。而目前，研究最多且最深入的是Shh信号通路[1]。

Shh 信号通路是 Hedgehog 信号家族的关键组成部分，具有高度的保守性[2]。Ruiz 等的研究表明[3]，Hedgehog信号通路在胚胎发育过程中起着至关重要的作用，它控制着细胞的增殖，并决定了细胞最终的命运。近年来国内外学者经过大量研究发现，该通路的异常激活与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关[4]。因此Shh 信号通路将有可能成为未来肿瘤治疗的靶向之一[5]，并为恶性肿瘤的靶向治疗提供行之有效的靶点。

2 hedgehog通路的构成及功能

经典的Shh信号通路由4 个重要基因，即 Shh、Patched、Smo 和Gli[6]，以及这4种基因分别编码的Shh 配体、2个跨膜蛋白受体Patch、Smoothened(Smo)组成的复合体以及下游的转录因子Gli蛋白家族组成[7]。

2.1 Ptch蛋白

脊柱动物的Shh，dhh，ihh等3个同源基因均可以编码本身无活性但经过加工修饰以后产生活性的Hh配体。Hh 配体活化后可以与细胞膜上的受体 Ptch(patched)和 Smo(smoothened)发挥信号转导作用。PTCH 作为1种抑癌基因，是1种12 次跨膜蛋白，有2个细胞外结合域和1个细胞内结合域。在人类的PTCH基因中，包含PTCH1和PTCH2 2个同源基因，两者同源性达56%，分别编码Ptch1和Ptch2 2种蛋白，这两者结构区域的差异主要位于C端。Ptch蛋白的主要功能是在没有Shh配体激活的情况下，通过VitD3抑制它下游的Smo的活性[8]，从而发挥其生物学特性。

2.2 Smo蛋白

Smo 蛋白是Smo基因编码的1个由1024个氨基酸组成的、具有7个疏水跨膜区、1个细胞外氨基端区和1个细胞内羧基端区的信号转导蛋白，被认为是Shh信号通路的转换器。当无Shh蛋白表达时，Ptch通过下游抑制Smo，但当Shh蛋白与其配体Ptch结合时，Smo则上调下游基因表达。Han等[9]的研究表明Smo突变与肿瘤的发生密切相关。

2.3 GLI蛋白

Gli基因家族包括 Gli1、Gli2 和 Gli3，其中Glil、Gli2 是转录促进因子，Gli3 是转录抑制因子[10]，它们在相互作用下引起细胞过度增殖，并最终将导致肿瘤的发生。在Nybakken的研究中发现，Ptch与Shh蛋白结合则失去其对Smo的抑制作用，Smo促使Gli进入细胞核启动下游基因转录；相反，如Smo受到抑制，则无法调控下游基因的转录，Gli在细胞核中阻止基因转录。

2.4 Shh信号通路的作用形式

Shh作为Hedgehog通路的启动因子，通过其受体Ptch、Smo向邻近细胞传递信号，激活下游转录因子Gli进而激活目的基因发挥作用[11]。该信号通路具有2种作用形式，其中当缺少 Shh蛋白时，细胞膜上的 Ptc 受体与 Smo 蛋白结合而抑制 Smo 的活性，这种抑制最终使 Gli 蛋白被蛋白酶水解使 Gli 受抑制，并释放出转录抑制蛋白，该蛋白进入细胞核内从而实现抑制目标基因的转录作用。而当 Shh 信号存在时，Shh 蛋白作为配体的形式与 Ptc 蛋白结合，Ptc 受体就会与 Smo 蛋白分离，从而解除对 Smo 的抑制，进而激活下游的 Gli，诱导细胞核内目标基因的转录表达。结合以上可见，在 Shh 信号通路中，Shh 蛋白以配体的形式作为Hedgehog信号通路的起点，而 Gli 蛋白则以转录因子的形式成为该信号通路的终点。Shh 蛋白与 Smo蛋白对该信号通路均有激动作用，而 Ptc 蛋白以受体的形式抑制并调控着信号通路的活性。目前发现Shh通路激活的方式有2种，第一，配体非依赖性激活方式：Shh信号通路的成员基因Ptch、Som等发生功能性缺失或者突变，导致下游基因激活、转录，表达，该激活方式见于部分脑、皮肤和肌肉的恶性肿瘤；第二，配体依赖性激活方式：即Shh配体过度表达，导致下游基因转录、高表达，最终导致肿瘤的发生发展，此激活方式在肺癌[12]、消化道肿瘤[13]及前列腺癌[14]中被发现。

3 Hedgehog通路在卵巢癌中的作用

3.1 卵巢癌Hedgehog通路的研究现状

Shh信号通路在妇科肿瘤如宫颈癌、子宫内膜癌等中的作用已有较为成熟的研究，卵巢癌组织中也明显存在 Hedgehog 信号通路的异常活化[15]，Shh 的过表达与 HPV16 型感染密切相关。在2000年以前，国内外均无关于Shh通路在卵巢上皮性癌中作用的报道，2000年复旦大学妇产科医院通过免疫组化法发现Shh信号通路Shh，Dhh，Ptch、Smo和Gli-1在正常卵巢上皮组织中不表达或者低表达，在卵巢上皮性癌中的表达高于卵巢良性上皮肿瘤。环靶明cyclopamuine是Shh信号通路阻断剂，有实验利用cyclopamuine干扰Gli-1的表达，抑制癌细胞增生能力[16-17]。此项研究首次揭示了Shh信号通路与卵巢癌发生的关系，即：Shh信号通路在卵巢上皮癌中过度表达，提示该通路的激活可能与卵巢上皮性肿瘤的过度增殖有关。大量研究证实了卵巢癌的发生发展与该通路密切相关。2007年日本学者Horiuchi等[18]通过研究证实了hedgehog信号通路的激活与卵巢癌的发生有关，2011年南阿拉巴马大学米歇尔癌症研究所Ray等通过实验验证Hedgehog通路在调节卵巢癌球体形成细胞中起重要作用[19]。

3.2 关于Hedgehog信号通路抑制剂的相关研究

Hedgehog信号通路的抑制剂cyclopamine是藜芦派生的甾族生物碱，其对hedgehog通路的作用是：作用于Smo，使Smo的空间构象发生改变，从而通过抑制Smo的活性而抑制hedgehog信号通路及下游基因的表达，通过下调cyclinA、cyclinD1和上调p21、p27阻断卵巢癌细胞于G1-s期，并诱导细胞凋亡。研究结果表明，cyclopamine对哺乳动物的正常组织无副作用，用cyclopamine处理卵巢癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、口腔鳞癌、小细胞肺癌、前列腺癌和肝癌等肿瘤细胞后发现Gli-1和Ptch-1的表达减少，细胞生长受到抑制，并且细胞凋亡加速[20-21]。

总而言之，肿瘤的发生发展是复杂、贯续、多因素调节作用的动态过程，在妇科肿瘤的临床工作中，卵巢癌的诊断、治疗是最为困难且难以解决的问题。卵巢癌化疗的耐药性及高复发率，寻找卵巢癌的早期诊断策略及有效的治疗方法变得更为意义重大。肿瘤相关基因例如Her-2、p21、p53等对卵巢癌作用的研究日趋重要，研究Hedgehog信号通路在卵巢癌发展中的作用，为卵巢癌的早期诊断及靶向治疗提供了新的帮助。

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