上皮间质转化参与口腔鳞状细胞癌侵袭转移机制的研究进展*

杨惠铃 李继功 温 宁

口腔癌是头颈部最常见的恶性肿瘤之一，占全身肿瘤的3%。口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是具有不同程度鳞状分化的上皮性侵袭性的肿瘤，是最常见的口腔恶性肿瘤，约占口腔癌总数的90%，尽管癌症治疗已经取得了许多重要进展，但其5 年生存率仍为50%，尤其是OSCC 晚期，肿瘤向肺部、纵膈等远处转移，常规的手术治疗、放疗、化疗效果均不佳。越来越多的研究表明上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)在肿瘤侵袭转移中发挥重要作用，EMT 的发生导致上皮细胞失去细胞极性，使细胞具有迁移和侵袭的能力，肿瘤细胞具有迁移和侵袭能力是肿瘤发生转移的前提。EMT 在OSCC 和其他上皮来源的恶性肿瘤获得侵袭迁移的过程中无差异。本文从EMT 的概念、分型及EMT参与OSCC 侵袭转移的机制研究做以综述。

1. EMT 的概念、分型、发生发展及相关蛋白

1.1 EMT 的概念 EMT 是在某些生理、病理等条件下细胞失去上皮细胞特性并获得间质细胞特性的一种复杂生物过程。细胞发生EMT 会引起一系列生物学变化，如细胞间连接丧失，细胞极性消失，细胞骨架改变，上皮标记分子缺失而间质标记分子表达[1]。在胚胎发育，伤口愈合及肿瘤转移等都会发生EMT。EMT 并不是不可逆的，间质细胞也可以转化为上皮细胞即发生间质-上皮转化(mesenchymal-epithelial transition，MET)。上皮细胞可塑性的一个重要表现是细胞在EMT 和MET 间转换。EMT 和MET 过程还可调节胚胎干细胞分化，诱导肿瘤干细胞行为[2]。

1.2 EMT 的分型 根据生理环境的不同，EMT 可以分为三种类型[3-5]。Ⅰ型：胚胎发生和器官发育；Ⅱ型：组织再生和器官纤维化；Ⅲ型：肿瘤细胞侵袭转移。上皮细胞间存在极性，通过特殊的细胞连接粘附在一起并保证了上皮的完整。发生EMT 后，细胞极性消失，细胞骨架重建，细胞形态发生变化，细胞的运动性增强[6]。EMT 会使细胞外基质蛋白降解从而促进细胞运动迁移，并且经历了EMT 的细胞能够抵抗细胞衰老和凋亡[3]。

1.3 EMT 的发生发展 在EMT 的启动阶段，位于细胞侧面的特殊连接如粘着连接，桥粒等与分散在侧面的间隙连接会解构，这些蛋白会重新定位和/ 或降解。E-钙粘素从膜上内化而后降解。维持细胞极性的蛋白也会表达抑制从而进一步破坏细胞极性。上皮蛋白下调的同时间质蛋白的表达上调，如N-钙粘素的表达上升。细胞发生EMT 时会重组肌动蛋白细胞骨架使细胞伸长并具有运动转移和抵抗细胞凋亡的能力[7]。细胞间的连接破坏并具有运动能力，使得单个细胞或细胞团发生侵袭转移，经血液循环或淋巴结到达周围的组织，促进肿瘤进一步发展[8]。

1.4 EMT 相关蛋白变化 在EMT 过程中，上皮细胞的特异蛋白包括细胞连接复合物的下调减弱细胞和细胞外基质的粘附[6]。发生EMT 的标志之一是E-钙粘素的下调，这增强了粘着连接的不稳定性，同时N-钙粘素表达升高，这种钙粘素间的转换也会引起细胞粘附改变[9]。闭合蛋白，桥粒蛋白的表达下降这些变化能够阻止上皮细胞间的连接从而导致上皮屏障功能丧失。N-钙粘素通过α-连环蛋白和β-连环蛋白与细胞骨架相连，并与P120 连环蛋白相互作用[10-11]。中间纤维的组成发生变化，波形蛋白表达被激活。细胞外基质也受到EMT 的影响而重组。总之在EMT 过程中，与之相关的蛋白和基因都会发生显著变化。

2. EMT 参与OSCC侵袭转移的机制

头颈部鳞癌是世界第六大最常见肿瘤，复发和转移是其预后较差的主要原因，并且有早期广泛淋巴结转移的倾向。EMT 是上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程。EMT 已经被证明在恶性肿瘤的侵袭转移中发挥至关重要作用，包括OSCC。文章主要从以下方面进行综述阐明EMT 参与OSCC 侵袭转移的分子机制。

2.1 转录因子 主要包括Snail、zinc finger E-box-binding protein (ZEB)和Twist 等[2-4，12]，这些转录因子在EMT 的早期被激活，对于EMT的发展和肿瘤侵袭转移发挥重要作用。Snail 超家族包括Snail1(即Snail)和Snail2(即Slug)。第一次报道Snail 是在突变的果蝇中，并发现其与E-钙粘素下调相关。E-钙粘素被认为是Snail 直接作用的靶基因。转录因子Snail 主要通过羧基末端锌指状结构来结合E-钙粘素启动子区域的E-box序列来抑制E-钙粘素、角蛋白等的转录。Snail通过抑制E-钙粘素不仅使上皮细胞标记蛋白下调，同时促进间质细胞标记蛋白上调[13-15]。Zheng等[13]报道了Snail 和Slug 一起通过miR-101 来调控口腔舌鳞癌的EMT 和肿瘤转移。ZEB 即E 盒结合锌指蛋白，包括ZEB1 和ZEB2(SIP1)，是EMT的重要调节因子。与Snail 相同的是ZEB 也能直接结合E-钙粘素启动子区域的E-box 而抑制其转录，导致E-钙粘素下调。ZEB2 能抑制细胞桥粒和连接蛋白进而抑制细胞间的连接[16]。ZEB 的表达常与Snail 相关，因为在Snail 诱导EMT 时，Snail 可直接作用于ZEB1。Takkunen 等[17]报道了在OSCC 中，UT-SCC-43A 细胞转染Snail 能使E-钙粘素、半桥粒、CKs 表达下调及N-钙粘素、波形蛋白的表达上调并且转染了Snail 的肿瘤细胞ZEB-1 和ZEB-2 表达水平升高。Twist 是另一个调控EMT 的重要转录因子，它在不同种属之具有高度保守性，能编码碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)来调节E-box的基因序列进而发挥作用[18]。在肿瘤细胞中，Twist1 可以和Snail 共同抑制E-钙粘素而诱导N-钙粘素。Sabrina 等[19]也报道了Twist 是OSCC 不良预后的标记分子。除了上述的转录因子，一些新的转录因子也被证明可以调控EMT 过程。如FoxM1 等[20-22]。

2.2 生长因子 越来越多的研究表明生长因子与肿瘤的EMT 发生有关。转化生长因子β(transforming growth factor，TGF-β)家族是由一类结构、功能相关的多肽生长因子亚家族组成。目前认为TGF-β 主要通过Smad 经典通路和非Smad 通路来诱导EMT 过程，并且这些通路之间存在互相交通。Qiao 等[23]发现用重组TGFβ1 刺激OSCC 细胞后，Slug 和MMP-9 表达上调，而Snail 的表达上升和下降与OSCC 细胞MMP-2 表达一致。与TGF-β 蛋白家族相比，转录因子酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinases， RTKs)通过对其配体起作用来刺激细胞增殖，也可诱导PI3K/ AKT、ERK MAPK、JNK 等信号通路来发生EMT。RTKs 是一种跨膜蛋白，可与配体结合导致受体二聚化，激活它们的蛋白激酶功能，发生磷酸化反应，进而激活细胞内一系列的生化反应。目前已发现50 多种不同的RTKs。包括表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)受体，肝细胞生长因子(Hepatocyte growth factor，HGF)，成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)等[3，24-25]HGF 参与细胞增殖、迁移、分化，通过活化其受体c-Met 发挥作用[24]。Richter 等[26]报道EGF 和TGF-β1 处理OSCC 细胞发现E-钙粘素下调，波形蛋白上调，诱导EMT 的发生，并促进OSCC 的发展。用EGF 处理高表达的头颈部肿瘤细胞发现细胞侵袭速度变快[27]。此外，生长因子在体外能增强细胞活性进而帮助重建受损的组织[28]。

2.3 信号通路 目前已知的调控EMT 的信号通路有TGF、Notch、PI3K、Wnt 等。不同程度的上皮间质转化由不同的信号通路调控，并且不同信号通路相互协作，TGF-β/ Smad 通路调节EMT 受不同的组织细胞及环境影响而调控不同靶基因。TGF-β 刺激上皮细胞后与膜上的受体形成复合物，进而结合并磷酸化Smad 蛋白进入细胞核内来调控EMT 相关靶基因。除了Smad 经典通路外，多种非Smad 通路也参与TGF-β 诱导的EMT，包括PI3K，MAPK 等。此外TGF-β 还能诱导Snail1/ 2、ZEB1/ 2 和HMGA2 等转录因子的表达，促进EMT。PI3K 通路信号能启动2 型EMT，即炎症反应造成的损伤由其募集的多种类型细胞所介导，主要包括巨噬细胞和成纤维细胞。以Wnt 信号通路为例，Wnt 与TGF-β 信号通路一起调控EMT 中的基因表达，Notch 和TGF-β通路的相互合作也被报道[2]。正常情况下，Wnt 通路中的β-连环蛋白与E-钙粘素结合，再与肌动蛋白骨架相接来诱导细胞间的粘附。Iwai 等[29]报道了在OSCC 中，Wnt 信号通路中β-连环蛋白在细胞质的异常积累使MMP-7 上调，诱导发生EMT，促进肿瘤侵袭和转移。

2.4 MicroRNA MicroRNA 调控EMT 过程的研究近年来引起广泛地关注。microRNA 是一种内源性非编码小RNA，是许多生理和病理过程的基因表达的重要调控者。有报道称一些microRNA 可能通过影响细胞表型来调控EMT 过程中的细胞状态，此外miR-200 家族在EMT 过程中显著下调。崔婧[30]报道了miR-375 可能是OSCC 的分子标志物，miR-21、miR-101 等表达异常为研究OSCC 的EMT 提供了生物信息学证据。

3. 小结

综上所述，EMT 是在某些生理、病理条件下发生的一种复杂生物过程。目前我们对EMT 参与OSCC 侵袭转移分子机制的研究已经有了一定基础，EMT 的发生受多因素，多基因，多条信号通路参与的复杂过程，尤其还受肿瘤微环境的影响，这对于我们更好地理解EMT 在OSCC 中的相关性提供理论依据。因此进一步的探寻目前已知的诱导分子机制在体内的相互影响，明确其中EMT 对于OSCC 发生、发展、转移的作用对于OSCC 的诊断及治疗有重大意义，并且有助于更好地了解EMT 参与OSCC 侵袭转移，并为临床防治OSCC提供新的思路和疗法。

[1] Yu J，Xie F，Bao X，et al. MiR-300 inhibits epithelial to mesenchymaltransition and metastasis by targeting Twist in human epithelial cancer[J]. MolCancer，2014，24(13):121

[2] Lamouille S，Xu J，Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymaltransition[J]. Nat Rev Mol Cell Biol，2014，15(3):178-196

[3] Thiery JP，Acloque H，Huang RY，et al. Epithelial-mesenchymaltransitionsin development and disease [J]. Cell，2009，139(5):871-890

[4] Kalluri R，Weinberg RA. The basics of epithelial-mesenchymaltransition[J]. J Clin Invest，2009，119(6):1420-1428

[5] Chapman HA. Epithelial-mesenchymal interactions in pulmonary fibrosis[J]. AnnuRev Physiol，2011，73:413-435

[6] Huang RY，Guilford P，Thiery JP. Early events in cell adhesion and polarityduring epithelial-mesenchymaltransition[J]. J Cell Sci，2012，125(19):4417-4422

[7] Yilmaz M，Christofori G. Mechanisms of motility in metastasizing cells[J]. MolCancer Res，2010，8(5):629-642

[8] Friedl P，Wolf K. Plasticity of cell migration: a multiscale tuning model[J]. JCell Biol，2010，188(1):11-19

[9] Kang HG，Jenabi JM，Zhang J，et al. E-cadherin cell-cell adhesion in ewing tumor cells mediates suppression of anoikis through activation of the ErbB4 tyrosine kinase[J]. Cancer Res，2007，67(7):3094-3105

[10] Thiery JP，Lim CT. Tumor dissemination: an EMT affair[J].Cancer Cell，2013，23(3):272-273

[11] Wheelock MJ， Shintani Y， Maeda M， et al. Cadherin switching[J]. J Cell Sci，2008，121(6):727-735

[12] Cong Ch Y，Li F Zh，Xiao H X. Membrane type 1 matrix metalloproteinase induces an epithelial to mesenchymal transition and cancer stem cell-like properties in SCC9 cells[J].BioMed central cancer，2013，13:171

[13] Zheng M，Jiang YP，Chen W，et al. Snail and Slug collaborate on EMT and tumor metastasis through miR-101-mediated EZH2 axis in oral tongue squamous cell carcinoma[J].Oncotarget，2015，6(9):6797-6810

[14] Higashikawa K，Yoneda S，Tobiume K，et al. Snail-induced down-regulation of DeltaNp3alpha acquires invasive phenotype of human squamous cell carcinoma [J]. Cancer Res，2007，67(19):9207-9213

[15] Gao Q，Zhang L，Zhang B，et al. Phosphatase andtensin homolog overexpression decreases proliferation and invasion and increases apoptosis in oral squamous cell carcinoma cells[J]. Oncol Lett，2014，8(3):1058-1064

[16] Vandewalle C，Comijn J，De Craene B，et al.SIP1/ ZEB2 induces EMT by repressing genes of different epithelial cell-cell junctions[J]. Nucleic Acids Res，2005，3(20):6566-6578

[17] Takkunen M，Grenman R，Hukkanen M，et al.VirtanenI.Snail-dependent and -independent epithelial-mesenchymal transition in oral squamous carcinoma cells[J]. J Histochem-Cytochem，2006，54(11):1263-1275

[18] Yang WH，Lan HY，Huang CH，et al.RAC1 activation mediates Twist1-induced cancer cell migration[J]. Nat Cell Biol，2012，4(4):366-374

[19] Da Silva SD， Alaoui-Jamali MA， Soares FA， et al.TWIST1 is a molecular marker for a poor prognosis inoral cancer and represents a potential therapeutic target[J]. Cancer，2014，120(3):352-362

[20] Chang CC，Hsu WH，Wang CC，et al. Connective tissue growth factor activates pluripotency genes and mesenchymal-epithelial transition in head and neck cancer cells[J].Cancer Res，2013，3(13):4147-4157

[21] Bella L，Zona S，Nestal de Moraes G，et al. FOXM1: A key oncofoetaltranscription factor in health and disease[J]. Semin Cancer Biol，2014，29:32-39

[22] Meng FD，Wei JC，Qu K，et al. FoxM1 overexpression promotes epithelial-mesenchymal transition and metastasis of hepatocellular carcinoma [J]. World J Gastroenterol，2015，21(1):196-213

[23] Qiao B， Johnson NW， Gao J. Epithelial-mesenchymal transition in oral squamous cell carcinoma triggered by transforming growth factor-beta1 is Snail family-dependent and correlates with matrix metalloproteinase-2 and -9 expressions[J]. Int J Oncol，2010，37(3):663-668

[24] Gao Y，Zeng F，Wu JY，et al.MiR-335 inhibits migration of breast cancer cells through targeting oncoprotein c-Met[J].Tumour Biol，2015，36(4):2875-2883

[25] Van Mater D，Añó L，Blum JM，Webster MT，et al.Acute tissue injury activates satellite cells and promotes sarcoma formation via the HGF/ c-MET signaling pathway[J]. Cancer Res，2015，75(3):605-14

[26] Richter P， Umbreit C， Franz M， et al. EGF/ TGFβ1 co-stimulation of oral squamous cell carcinoma cells causes an epithelial-mesenchymal transition cell phenotype expressing laminin 332[J]. J Oral Pathol Med，2011，40(1):46-54

[27] 侯 帅，席 庆.适配子在口腔肿瘤诊断和治疗中的应用[J].口腔颌面修复学学杂志，2015，16(2):108-110

[28] 邢 超，张志光.间充质干细胞治疗颞下颌骨关节病的研究进展[J].中华老年口腔医学杂志，2015，13(3):105-108

[29] Iwai S，Yonekawa A，Harada C，et al.Involvement of the Wnt-β-catenin pathway in invasion and migration of oral carcinoma cells[J]. Int J Oncol，2010，37(5):1095-103

[30] 崔 婧. 口腔鳞状细胞癌的生物信息学分析[D].2014