β-连环素及其信号通路在肝癌中的研究进展

朱 鹏，龙 爽，宋旭彤，邓绍平，3△

(1.西南医科大学，四川 泸州 646000；2.川北医学院，四川 南充 637000；3.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072)

*通讯作者

β-连环素及其信号通路在肝癌中的研究进展

朱 鹏1，龙 爽1，宋旭彤2，邓绍平1，3△

(1.西南医科大学，四川 泸州 646000；2.川北医学院，四川 南充 637000；3.四川省医学科学院·四川省人民医院，四川 成都 610072)

β-连环素(β-catenin)是一种由CTNNB1 基因编码的具有介导细胞间黏附及信号转导等多重功能的重要分子，其通过Wnt/β-catenin信号通路在肿瘤的发生发展中发挥关键作用。近年来，大量的研究证实经典Wnt/β-catenin信号通路的异常激活在肝癌中具有重要作用，而作为Wnt 信号通路关键分子的β-catenin 的异常表达与肝癌的发生、发展及预后密切相关。现对β-catenin和Wnt/β-catenin信号通路在肝癌中的作用及目前研究状况作一简要综述，为进一步阐明肝癌中β-catenin及信号通路的作用机制及以Wnt/β-catenin信号通路为靶点的临床治疗提供理论依据。

β-连环素；Wnt/β-catenin信号通路；肝细胞癌

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球范围内广泛发生的恶性肿瘤之一。据统计，近几年HCC在我国发病率居第四位，死亡率居第三位[1]。HCC的恶性程度高，多数情况下确诊时已是晚期，其手术切除率仅为20%～30%，术后5年生存率为30%～50%，复发转移率超过60%[2]。HCC的发生发展是一个多因素参与、多基因相互作用和多条细胞信号通路交叉调控的结果，其中Wnt/β-catenin信号通路的异常激活具有重要作用。β-连环素(β-catenin)是由CTNNB1基因编码的一种具有介导细胞粘附及信号转导活性的多功能蛋白，其参与Wnt/β-catenin细胞信号转导通路。近年来相关研究发现，HCC中多种原因导致的β-catenin活化可激活Wnt/β-catenin信号通路，引起下游靶基因的异常表达，影响HCC的发生、发展及预后。本文系统地阐述了β-catenin及Wnt信号转导通路的作用机制，并结合目前文献，对HCC中引起β-catenin活化的因素、Wnt信号转导通路异常活化及其与其他信号通路相互作用机制等问题的目前研究进展进行了综述。

1 β-catenin及Wnt信号转导通路的作用机制

1.1 β-catenin的结构与功能 β-catenin是一个由CTNNB1基因编码的定位于胞质的可溶性蛋白，其是Wnt信号通路的一个至关重要的分子[3]。β-catenin蛋白的一级结构包括3个重要功能性区域:N端(氨基端)含有多个保守的丝、苏氨酸残基，可被糖原合成酶激酶(glycogen synthase kinase 3β，GSK3β)磷酸化，介导蛋白的降解；其C端(羧基端)酸性较强，参与β-catenin与转录活化因子TCF的结合；β-catenin蛋白的中间区是由多个arm重复序列构成一超螺旋结构，负责与包括上皮细胞钙黏蛋白(E- cadherin)、T细胞转录因子(TCF)、结肠腺息肉蛋白(APC)、Factin、轴蛋白(Axin)等重要分子结合，共同参与Wnt信号转导通路。

1.2 Wnt/β-catenin 信号通路 Wnt是一个分泌蛋白家族，其通过自分泌或旁分泌作用与位于细胞膜上的受体相结合，激活细胞内信号通路调节靶基因的表达，对细胞的增殖、分化、迁移、极性化和凋亡起到重要作用[4]。Wnt信号通路主要涉及的细胞内径有:①Wnt/β-catenin信号通路；②Wnt-Ca2+通路；③JNK信号通路；④调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的细胞途径。其中Wnt/β-catenin信号通路被称为经典信号通路，而其他通路被称之为非经典Wnt信号通路。

Wnt/β-catenin信号通路主要组成成员包括:Wnt蛋白、跨膜受体卷曲蛋白(Frizzled，FZL)、辅助性受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LDL-receptor-related protein，LRP5/6)、松散蛋白(Dishevelled，Dsh)、CK1α、GSK-3β、APC、Axin、β-catenin、TCF/淋巴样增强因子(LEF)家族等。其作用机制为在正常无Wnt信号刺激时，细胞内仅有少量的β-catenin 表达且多位于胞膜以cadherin-actin 复合体形式存在，游离于胞质的极少量β-catenin 很快被泛素化降解。在有Wnt信号刺激时，胞膜外Wnt蛋白同时与细胞膜跨膜受体卷曲蛋白Frezzled 受体和辅助性受体LRP5/6 结合后开启Wnt/β-catenin 信号通路的传导，并活化胞质内Dsh 蛋白，活化的Dsh 蛋白能抑制由APC 蛋白、GSK-3β、Axin、β-catenin 等形成的降解复合体中关键成分GSK-3β的活性，使β-catenin不被GSK-3β磷酸化从而避免了泛素蛋白酶体对其识别和降解，进而在胞质中逐渐积聚。在胞质内聚集到一定量后β-catenin可转位进入细胞核，通过其C 端的转录活化因子结合位点与TCF/LEF 形成转录因子复合体，激活一系列Wnt 信号通路下游靶基因的转录，包括c-myc、cyclinD1、MMP-7、E-cadherin 等，从而加快细胞周期、促进细胞增殖，同时也导致异常蛋白质产生，进而导致肿瘤发生[5]。显然，β-catenin在此信号通路中扮演着极其重要的的作用，是整条通路的关键枢纽分子，其在胞质中的浓度直接决定了Wnt 信号通路的开放或关闭[6]。

2 CTNNB1基因突变引起的β-catenin活化

大量研究发现，包括HCC在内的人类不同类型的癌症中检测到了CTNNB1 基因突变，这种突变致使β-catenin 在胞质内聚集进而转位入核导致Wnt信号通路异常活化[7]。以往研究发现有8%～42%的HCC 中可检测到CTNNB1 的突变[8]，大多数CTNNB1基因突变发生在外显子3。相关研究表明，β-catenin 在细胞核内的聚集与肝细胞去分化及恶性程度增加密切相关。Zulehner 等[9]报道在133 例原发性HCC患者中有58.6% 具有β-catenin 核内聚集的现象，并且发现这部分患者的肿瘤有血管侵袭和转移，且患者生存时间缩短。Liu 等[10]发现在缺氧的肿瘤微环境中，β-catenin 的活化有助于激活缺氧引起的、HIF-1a 介导的肿瘤转移，并且β-catenin 与HIF-1a 共同高表达的原发性HCC患者，其总体生存时间和术后复发时间明显减少。在最新的研究中，Hirohisa 等[11]发现CTNNB1基因外显子3突变能诱导HCC细胞Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因的表达上调，且传统的和非磷酸化位点的突变都能引起β-catenin的靶基因的上调，β-catenin的核内聚集与β-catenin的靶基因表达上调造成患者总生存期显著降低。因此，β-catenin基因突变在HCC的发生过程中起重要作用。

3 肝炎病毒对β-catenin活化的促进作用

我国95%的HCC患者具有HBV 感染的背景，10%有HCV感染背景，还有部分患者HBV和HCV重叠感染[12]，肝炎病毒在HCC的发生过程中起重要作用。Guichard等[13]分析了法国的一组HCC样本发现HCV相关原发性HCC CTNNB1基因突变率为33.3%，而HBV相关原发性HCC CTNNB1基因突变率为11.4%。对HBV相关HCC的研究中发现，HBV 病毒编码的HBV 病毒调节蛋白(HBX)可以在胞质内与APC竞争性结合，导致β-catenin 在胞质内不能被泛素化降解，从而转位入核诱导肝细胞恶性转化[14]。Srisuttee等[15]研究发现，HBX通过减少SIRT1对β-catenin的抑制作用，可以实现上调β-catenin。同时也表明上调SIRT1可能是一个治疗乙肝相关性HCC的重要策略。申利红等[16]在肝前体(hepatic progenitor，HP)14-19细胞的研究中，发现HBx可通过促进HP 14-19细胞中GSK3β磷酸，抑制β-catenin的降解，导致β-catenin在胞质中大量积聚并向核内转移，从而激活Wnt信号通路。显然，HBx引起的β-catenin转位入核与HCC发生有密切关系。而相关研究表明β-catenin 突变在HCV 相关的HCC 中发生的频率比HBV相关HCC 更高，HCV核心蛋白能激活Wnt信号通路，并且在转录水平减少E-cadherin的表达[17]。因此，在HCC发生过程中HBV、HCV能够促进β-catenin活化，从而激活Wnt/β-catenin 信号通路。

4 动物模型中的β-catenin活化

在β-catenin 与HCC关系的研究中，转基因动物模型一直被广泛运用。在转基因小鼠研究中发现FXR 敲除小鼠肝脏会自发性癌变，而癌变过程中β-catenin 活性逐渐升高，提示FXR 缺失可激活Wnt/β-catenin 经典通路致癌[18]。Xie 等[19]发现，2-amino-3-methylimidazo[4、5-f]喹啉(简称IQ)通过激活TGF-β和Wnt/β-catenin信号通路抑制细胞粘附，促进小鼠HCC的发生。Li 等[20]研究表明Cyr61 是β-catenin 信号在HCC中的直接靶基因，并且Cyr61 可能在HCC的发展中发挥了重要作用。激活β-catenin信号可引起HepG2细胞中Cyr61的mRNA水平的升高，而抑制β-catenin信号会引起Cyr61的mRNA和蛋白表达的双重下降。进一步在动物实验研究中发现，HepG2细胞中Cyr61的过表达会促进HCC的发展。通过动物模型实验证明了CTNNB1 基因突变或其他原因导致的β-catenin 胞质集聚及活化在HCC发生发展中的作用，并拓宽了HCC中Wnt/β-catenin 信号通路靶基因研究的广度。

5 Wnt/β-catenin 信号通路与其他信号通路相互作用

近年来相关研究发现，Wnt/β-catenin 信号通路与转化生长因子β(TGF-β)，肝细胞生长因子(HGF)/c-Met通路[21]，PI3K/AKT/mTOR通路[22]和胰岛素/胰岛素样生长因子(IGF-1)通路等特定细胞信号通路的异常活化参与了HCC的发生发展。研究表明Wnt/β-catenin 信号通路活化可能是由TGF-β介导的[23]，而HCC中TGF-β和Wnt/β-catenin信号通路之间的相互作用对β-catenin靶基因的表达起关键作用[24]。据报道TGF-β的效应产物Smad3能够促进β-catenin的核转位。最近的研究显示，HCC细胞系中的Axin2在TGF-β处理后表达上调，从而导致了Wnt信号通路的激活[25]。Wnt/β-catenin 通路与HGF/c-Met通路之间存在“cross-talk”，并且可能促进HCC的进展。C-Met是HGF的酪氨酸激酶受体，其可以在肝细胞膜的内表面与β-catenin结合，参与HCC中的β-catenin的激活。近期的研究表明将C-Met和β-catenin结合形成的活化复合体转接到小鼠肝脏中能够快速诱导形成原发性肝肿瘤[26]。研究表明，胰岛素/IGF-1通路能够抑制GSK3β活性避免β-catenin被磷酸化，β-catenin与TCF/LEF结合后激活下游靶基因转录；而PI3K/Akt和Ras的激活可能介导了GSK3β的失活[23]。PI3K的激活产物PI(3，4，5) P3 与ILK 的磷脂酰肌醇结合结构域结合并充分激活整合素激酶ILK。ILK与β-catenin/Tcf 介导的靶基因表达有着协同作用[27]。

6 总结与展望

HCC的发生发展是一个多因素参与、多基因相互作用和多条细胞信号通路交叉调控的结果。其中，β-catenin基因突变引起的Wnt信号通路异常调节是导致各种致癌靶基因的异常转录的重要原因。而且，Wnt信号通路可通过“cross-talk”与几种不同信号通路进行级联反应，在HCC发生中起重要作用。然而，HCC背景下的β-catenin基因突变机制及Wnt信号通路“cross-talk”的分子机制仍需要进一步研究。对于HCC治疗中针对Wnt信号通路的靶向治疗目前仍处于初步探索阶段。Wang等[28]在近期的研究中发现，鞣花酸的肠道代谢物Urolithin A能够通过抑制经典Wnt信号通路在HepG2细胞中发挥抗增殖和抗氧化作用。Kim等[29]在肝肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSC)的研究中发现，小分子抑制剂CWP232228可拮抗β-catenin与细胞核中TCF结合从而抑制Wnt/β-catenin信号传导，最终减少肿瘤干细胞的自我更新能力并降低其致瘤性 。Ma等[30]研究发现端锚聚合酶(TNKS1和TNKS2)能降解AXIN增强β-catenin活性；端锚聚合酶抑制剂(XAV939)能稳定AXIN1和AXIN2，降低核β-catenin水平，从而减少β-catenin转录活性。虽然这方面的研究尚未进入临床实验阶段，但进一步了解突变型β-catenin的功能、识别β-catenin的下游靶基因以及发现新的Wnt信号通路阻断因子无疑会对我们深入了解HCC的发病机制及寻找新的治疗方法产生重大影响。

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Research progress of β-catenin and Wnt/β-catenin signaling pathway in hepatocellular carcinoma

ZHU Peng，LONG Shuang，SONG Xu-tong，DENG Shao-ping

R735.7

B

1672-6170(2017)03-0145-04

2016-09-23；

2016-11-24)