β-catenin与食管鳞癌发生发展的关系

纪晓花，王玲，高占海，单保恩

(1河北医科大学第四医院科研中心，石家庄050011；2廊坊卫生职业学院微生物检验教研室；3河北医科大学第四医院肿瘤研究所；4廊坊市中心血站)



β-catenin与食管鳞癌发生发展的关系

纪晓花1,2，王玲1,3，高占海4，单保恩1,3

(1河北医科大学第四医院科研中心，石家庄050011；2廊坊卫生职业学院微生物检验教研室；3河北医科大学第四医院肿瘤研究所；4廊坊市中心血站)

β-连环蛋白(β-catenin)参与E-钙黏蛋白(E-cadherin)介导的细胞间黏附作用，并作为Wnt信号通路的重要成员发挥信号转导作用。β-catenin mRNA及蛋白在食管鳞癌组织中高表达，并与肿瘤的分期、分化程度、侵袭转移有关。β-catenin异常表达激活下游靶基因c-myc、Cyclin D1的转录，导致细胞增殖分化异常而形成肿瘤。同时CD44v6、 MMP-2、MMP-7、MMP-9基因转录被激活，降解细胞外基质和基底膜，促进肿瘤新生血管形成，参与食管鳞癌的侵袭转移。

食管癌；食管鳞状细胞癌；β-连环蛋白；Wnt信号通路

食管癌是消化道最常见的恶性肿瘤之一[1]，其病死率高，严重影响患者生活质量。食管癌从组织学上主要分为鳞癌和腺癌，我国90%以上为鳞癌。近年来研究[2]表明，Wnt信号通路异常可引起人类多种恶性肿瘤，如黑色素瘤、胰腺癌、肝癌、乳腺癌、白血病等。β-连环蛋白(β-catenin)是Wnt信号通路中的关键分子，当Wnt信号激活时，β-catenin蛋白胞质聚积、发生核移位，激活下游靶基因转录，导致肿瘤发生。现就β-catenin与食管鳞癌发生发展的关系作一综述。

1　β-catenin结构、功能及表达调节

1.1β-catenin的结构β-catenin是由一条多肽链组成的胞质糖蛋白，相对分子量为92～95 kD，其基因CTNNB1定位于染色体3p21.3～p22，全长23.2 kb[3]。β-catenin蛋白的氨基末端约130个氨基酸，含有外显子3编码的数个酪蛋白激酶1(CK1)和糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)的磷酸化位点，能够通过磷酸化、去磷酸化过程调节β-catenin蛋白降解，控制分子稳定性；羧基末端约100个氨基酸，负责激活相应靶基因转录；中间区域含550个氨基酸，由42个氨基酸的12～14个重复序列的基本肽链单位组成(即Arm区域)，相邻Arm区域旋转形成棒状的超螺旋结构，可与结肠腺瘤样息肉蛋白(APC)、T细胞因子(TCF)等结合[4]。

1.2β-catenin的功能①参与E-钙黏蛋白(E-cadherin)介导的细胞间黏附作用：β-catenin的一端直接与E-cadherin的胞内区C端结合，另一端与α-catenin结合形成复合体，而α-catenin与肌动蛋白肌丝相连接，使E-cadherin锚定于细胞骨架上，与相邻细胞形成稳定连接。②作为Wnt信号通路的重要成员传导信号：正常情况下，β-catenin与由轴蛋白(Axin)、GSK-3β、APC、CK1形成的降解复合体结合，导致β-catenin蛋白磷酸化、泛素化降解，Wnt信号途径处于关闭状态；当Wnt信号存在时，β-catenin/Axin/GSK-3β/APC复合体形成受阻，导致β-catenin蛋白在胞质聚积并进入细胞核，与T细胞因子/淋巴样增强因子(TCF/LEF)结合形成β-catenin/TCF/LEF复合体，激活下游靶基因如c-myc、细胞周期素蛋白D1(Cyclin D1)等转录，导致细胞增殖[5]。

1.3β-catenin的表达调节胞质内游离β-catenin表达水平升高是肿瘤发生过程的中心事件，其主要机制包括两方面：①β-catenin自身基因突变及结构改变导致β-catenin在细胞内不能有效降解而聚积；②参与β-catenin降解调节过程的分子发生改变导致β-catenin在胞质内积累。后者是导致β-catenin表达水平升高的主要因素。Wnt蛋白是Wnt信号通路的起始信号，Wnt蛋白表达上调，激活Wnt/β-catenin途径，促进β-catenin在胞质内聚积。细胞膜上的E-cadherin是Wnt信号通路的负向调节因子，当E-cadherin膜表达减少或缺失时，β-catenin可被释放入胞质而聚积[6]。由Axin、APC、GSK-3β组成的降解复合体可对β-catenin进行丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化，启动β-catenin蛋白泛素化降解过程，当Axin、APC基因失活、突变或GSK-3β失活时，降解复合体发生功能障碍，使β-catenin免于降解。Dsh基因可抑制GSK-3β活性，阻断β-catenin磷酸化、泛素化降解，引起β-catenin聚积。

2　β-catenin与食管鳞癌发病的关系

β-catenin分子参与了多种肿瘤的发生过程。研究[7,8]表明，在结直肠癌、肝细胞癌等多种消化道肿瘤中普遍存在β-catenin基因外显子3突变和β-catenin蛋白异常积聚。De Castro等[9]发现，18%的食管鳞癌患者肿瘤细胞胞质和(或)胞核内有β-catenin过度表达，但未发现β-catenin基因突变。Kudo等[10]用免疫组化法检测50例食管鳞癌组织，结果显示17例存在β-catenin蛋白异常表达，并发现食管鳞癌组织中β-catenin的过度表达与β-catenin基因突变无关。以上研究结果提示，食管鳞癌患者较少发生β-catenin基因突变，但普遍存在β-catenin蛋白在胞质和(或)胞核异常累积。周晓波等[11]的研究结果显示，正常食管组织中β-catenin表达于细胞膜，少见于胞质；而在食管癌组织中β-catenin在胞质表达，部分肿瘤组织中有β-catenin核表达同时伴随细胞膜表达减少或缺失。王金胜等[12]研究了β-catenin的表达和定位，结果显示，食管鳞癌组织中β-catenin蛋白胞质阳性表达率为63.1%(41/65)，胞核表达阳性率为30.8%(20/65)；食管鳞癌组织中β-catenin mRNA表达水平明显高于正常食管黏膜组织，这与Lv 等[13]的研究结果一致。上述研究结果表明，食管鳞癌组织中普遍存在β-catenin蛋白的胞质和(或)胞核异位表达，且表达水平显著升高。国内学者[14～17]认为，β-catenin在组织中的异常表达始于食管癌前病变阶段，可能是食管黏膜癌变的早期事件，提示β-catenin可能在食管鳞癌发生过程中发挥重要作用。c-myc和Cyclin D1是Wnt信号通路下游的两个关键靶基因，在食管癌变过程中，c-myc mRNA 和Cyclin D1的过度表达始于不典型增生阶段[14,16,18,19]，并且二者的过度表达与β-catenin的异常表达呈正相关。以上结果提示，β-catenin的异常聚集激活了癌基因c-myc和Cyclin D1的转录，导致细胞脱离正常生长调节的限制而过度增殖，开始向恶性转化，促进肿瘤发生。

有学者[10,20,21]发现，食管鳞癌中很少存在APC、Axin、CTNNB1基因突变，提示可能存在其他机制导致β-catenin表达水平上调。Wang等[22]研究发现，进展期T细胞淋巴瘤常见重排蛋白1(Frat-1)可促进食管癌细胞增殖和生长，这种作用可能是通过影响GSK-3β功能、激活Wnt/β-catenin信号转导通路来实现的；检测食管鳞癌组织中Frat-1和β-catenin的表达和定位，发现β-catenin膜定位的肿瘤组织中Frat-1表达水平较低，且β-catenin在肿瘤组织中的异常聚积与Frat-1高表达有关，推测Frat-1通过与GSK-3结合，抑制GSK-3β对β-catenin的磷酸化，阻断β-catenin降解，从而使β-catenin水平升高继而进入细胞核。郭艳丽等[23]发现，在发生甲基化的食管癌组织中分泌型卷曲相关蛋白家族SFRP1、2、4、5基因的阳性表达率低于未发生甲基化的肿瘤组织，而β-catenin的表达趋势与之相反；SFRP基因家族启动子区的高甲基化状态与该基因在mRNA水平表达缺失及β-catenin的异常表达有明显相关性，SFRP基因的高甲基化状态可引起β-catenin蛋白积聚，激活Wnt信号通路，从而导致食管癌发病。Zhang等[6]发现，β-catenin的胞质聚积与E-cadherin、β-catenin膜表达减少有关，与P-Akt表达无关，β-catenin从胞膜转移到胞质的过程受E-cadherin表达影响。

3　β-catenin与食管鳞癌进展的关系

大量研究证实，食管鳞癌组织中β-catenin蛋白异常表达与肿瘤分期、分化程度、浸润程度、淋巴结转移情况、患者预后等密切相关。Lv 等[13]的研究结果显示，β-catenin mRNA表达及其蛋白表达变化趋势一致，与食管鳞癌患者临床病理分期和预后有关，病理分期Ⅲ、Ⅳ期者表达水平高于Ⅰ、Ⅱ期者，有淋巴结转移者表达水平高于无淋巴结转移者，且高表达者较低表达者预后更差，多位学者也得出了类似结论[24～28]。申思宁等[29,30]研究发现，β-catenin的异常表达率与食管鳞癌的浸润深度、分化程度密切相关，分化程度越低的肿瘤组织中β-catenin的异常表达率越高。上述结果均提示，β-catenin可能参与了食管鳞癌的侵袭、转移过程。肿瘤的侵袭和转移涉及到细胞黏附性改变、细胞外基质降解、细胞增殖改变及肿瘤血管形成等过程。β-catenin作为黏附分子，与E-cadherin结合形成复合物定位于细胞膜，维持细胞间的黏附。β-catenin的异位表达可使肿瘤细胞间的黏附功能减弱或消失，从而导致肿瘤细胞从原发灶脱落并转移[31]。β-catenin的靶基因CD44v6是一种肿瘤转移相关基因，其编码产物CD44v6在食管鳞癌组织中高表达，从而促进肿瘤细胞与血管内皮细胞和细胞外基质的黏附，利于肿瘤细胞向基质侵袭[32,33]。MMP-2、MMP-7、MMP-9是Wnt/β-catenin信号通路的靶基因[34]，β-catenin异位表达时，MMP-2、MMP-7、MMP-9过度表达，降解细胞外基质，破坏基底膜完整性，促进瘤细胞穿越基底膜结构、血管内皮细胞侵袭血管周围基质和肿瘤新生血管形成[35～37]。

总之，β-catenin的异常表达可导致Wnt/β-catenin信号通路高度激活，可能是食管癌发生发展的重要环节。β-catenin检测或许有助于食管癌的早期诊断，β-catenin有望成为食管癌新的治疗靶点。

[1] Torre LA,Bray F,Siegel RL,et al.Global cancer statistics,2012[J].CA Cancer J Clin,2015,65(2):87-108.

[2] Herr P,Hausmann G,Basler K.Wnt secretion and signaling in human disease[J].Trends Mol Med,2012,18(8):483-493.

[3] Valenta T,Hansmann G,Basler K.The many face and functions of β-catenin[J].EMBO J,2012,31(12):2714-2736.

[4] Lustig B,Behrens J.The Wnt signaling pathway and its role in tumor development[J].J Cancer Res Clin Oncol,2003,129(4):199-221.

[5] Anastas JN,Moon RT.WNT signalling pathways as therapeutic targets in cancer[J].Nat Rev Cancer,2013,13(1):11-26.

[6] Zhang G,Zhou XB,Xue LY,et al.Accumulation of cytoplasmic β-catenin correlates with reduced expression of E-cadherin,but not with phosphorylated Akt in esophageal squamous cell carcinoma: Immunohistochemical study[J].Pathol Int,2005,55(6):310-317.

[7] Khiari M,Arfaoui A,Kriaa L,et al.The prognostic value of the immunohistochemical expression and mutational pattern of the key mediator of Wnt signaling: beta-catenin in Tunisian patients with colorectal carcinoma[J].Appl Immunohistochem Mol Morphol,2012,20(1):62-70.

[8] Tornesello ML,Buonaguro L,Tatangelo F,et al.Mutations in TP53,CTNNB1 and PIK3CA genes in hepatocellular carcinoma associated with hepatitis B and hepatitis C virus infections[J].Genomics,2013,102(2):74-83.

[9] De Castro J,Gamallo C,Palacios J,et al.Beta-catenin expression pattern in primary oesophageal squamous cell carcinoma: Relationship with clinicopathologic features and clinical outcome[J].Virchows Arch,2000,437(6): 599-604.

[10] Kudo J,Nishiwak T,Haruki N,et al.Aberrant nuclear localization of β-catenin without genetic alterations in β-catenin or Axin genes in esophageal cancer[J].World J Surg Oncol,2007,5:21-30.

[11] 周晓波,吕宁,张维,等.β-连环蛋白在食管癌组织中的表达及意义[J].癌症,2002,21(8):877-880.

[12] 王金胜,魏武,纪爱芳,等.β-catenin在食管鳞癌中的异常表达及临床意义[J].中国组织化学与细胞化学杂志,2011,20(2):124-129.

[13] Lv J,Cao XF,Ji L,et al.Association of β-catenin,Wnt1,Smad4,Hoxa9,and Bmi-1 with the prognosis of esophageal squamous cell carcinoma[J].Med Oncol,2012,29(1):151-160.

[14] 彭辉,钟雪云,刘坤平,等.应用组织芯片检测食管鳞状细胞癌中APC、β-catenin、E-cadherin与cyclinD1的表达及其意义[J].癌症,2009,28(1):49-53.

[15] Wang LF,Lu A,Meng FR,et al.Inhibitory effects of lupeal acetate of Cortex periplocae on N-nitrosomethylbenzylamine-induced rat esophageal tumorigenesis[J].Oncology Letters,2012,4(2):231-236.

[16] 王丽芳,卢安,孟凡茹,等.香加皮三萜类化合物对实验性大鼠食管癌的阻断作用及机制[J].肿瘤防治研究,2012,39(1):23-27.

[17] 张欣,高远,邢荣格,等.SALL4、Bim-1和β-catenin在食管鳞癌中的表达及其意义[J].第二军医大学学报,2014,35(4):406-412.

[18] 段秀芳,芦晓红,柳芳芸.p16及CyclinD1在食管癌前病变中的表达及其意义[J].宁夏医科大学学报,2010,32(1):99-101.

[19] 孙秀静,朱圣韬,王文海,等.实时荧光定量PCR技术检测食管鳞癌c-myc mRNA的表达[J].山东医药,2008,48(19):16-18.

[20] Powell SM,Papadopoulos N,Kinzler KW,et al.APC gene mutations in the mutation cluster region are rare in esophageal cancers[J].Gastroenterolog,1994,107(6):1759-1763.

[21] Nakajima M,Fukuchi M,Miyazaki T,et al.Reduced expression of Axin correlates with tumour progression of oesophageal squamous cell carcinoma[J].Br J Cancer,2003,88(11):1734-1739.

[22] Wang YH,Liu S,Zhu HX,et al.FRAT1 overexpression leads to aberrant activation of β-catenin/TCF pathway in esophageal squamous cell carcinoma[J].Int J Cancer,2008,123(3):561-568.

[23] 郭艳丽,郭炜,邝钢,等.食管鳞状细胞癌中SFRP基因家族启动子区甲基化状态的检测[J].中国病理生理杂志,2011,27(2):278-283.

[24]Deng FY,Zhou KM,Cui WL,et al.Clinicopathological significance of wnt/β-catenin signaling pathway in esophageal squamous cell carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol,2015,8(3):3045-3053.

[25] 王晓彦,吴继峰.食管鳞状细胞癌中Sox2和β-catenin的表达及其临床意义[J].中国组织化学与细胞化学杂志,2014,23(2):142-147.

[26] 李秀娟,李明霞,刘军超,等.食管鳞癌组织β-catenin表达与淋巴管生成的关系[J].中国老年学杂志,2014,34(18):5161-5162.

[27] 陈玮,索靖,史记,等.人食管鳞癌组织β-catenin的表达和预后分析[J].中华肿瘤防治杂志,2011,18(9):672-675.

[28] Hsu PK,Li AF,Wang YC,et al.Reduced membranous β-catenin protein expression is associated with metastasis and poor prognosis in squamous cell carcinoma of the esophagus[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2008,135(5):1029-1035.

[29] 申思宁,李印,王家祥,等.E-cadherin和β-catenin在食管鳞癌组织中的表达及其临床病理学意义[J].中国癌症杂志,2010,20(6):427-430.

[30] Tang X,Fan Z,Wang Y,et al.Expression of klotho and β-catenin in esophageal squamous cellcarcinoma,and their clinicopathological and prognostic significance[J].Dis Esophagus,2016,29(3):207-214.

[31] Tolwinski NS,Wieschaus E.Rethinking WNT signaling[J].Trends Genet,2004,20(4):177-181.

[32] 樊琳蕊,徐志巧,陈芙蓉,等.CD44v6和MMP-9蛋白在食管鳞癌组织中的表达和在侵袭转移中的作用[J].肿瘤基础与临床,2010,23(3):195-198.

[33] 何赢,张军,王书奎,等.食管鳞癌组织中CD44v6与E-钙黏蛋白表达及其临床意义[J].江苏医药,2013,39(5):511-513.

[34] Wu B,Crampton SP,Hughes CC.Wnt signaling induces matrix metalloproteinase expression and regulates T cell transmigration[J].Immunity,2007,26(2):227-239.

[35] 李真,郝小军,陈静.食管鳞状细胞癌中β-catenin和MMP-7的表达及意义[J].河北医药,2012,34(7):979-981.

[36] 韩聚强,杨江霞,傅天,等.Smad-4、MMP-2在食管鳞癌中的表达及其与侵袭转移的关系[J].中国老年学杂志,2013,33(9):2025-2027.

[37] 赵光磊,谭辉,田茂松,等.食管鳞癌组织中巨噬细胞移动抑制因子、金属蛋白酶-9和血管内皮生长因子的表达意义[J].中国老年学杂志,2015,35(24):7096-7098.

国家自然科学基金面上项目(81173611)；国家自然基金青年基金项目(81402228)；河北省卫生厅医学课题(ZL20140334)；河北省重大医学科研课题(Zd2013045)；河北省高等学校科学研究青年基金项目(QN2014049)。

单保恩(E-mail: shanbaoen_1962@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.19.038

R735.1

A

1002-266X(2016)19-0103-03

2015-11-25)