上皮间质细胞转化在肿瘤侵袭转移及化疗耐药中的作用

彭凯丽，陈宏辉

上皮间质转化（epithelial to mesenchymal transition，EMT）是指在某些特定的生理条件及病理状态，上皮细胞失去上皮表型而向间质细胞转变，在这一过程中上皮细胞失去极性，细胞间以及细胞与基底膜的连接减弱，细胞外基质重塑，从而使上皮细胞转变为迁移、侵袭、抗凋亡能力更强的间质细胞［1］。在演变过程中伴随着上皮黏附分子（如E-cadherin、β-catenin）的表达缺失或下调及间质表型蛋白（如vimentin、N-cadherin）的表达或上调。1968年，ELizabeth在鸡胚原条形成模型中首次提出 “上皮间质转变”这一概念，但随后研究中发现EMT具有可逆性及参与肿瘤的恶性转移，逐渐将“上皮间质转化”替代“转变”。2003年，国际EMT第一次会议则将“上皮间质转分化”及“上皮间质转变”通称为“上皮间质转化”。EMT根据不同的生物学环境可分为三型：1型EMT与胚胎形成及器官的发育相关；2型EMT与组织的损伤修复及再生和器官的纤维化相关；3型EMT与肿瘤的发生、发展及转移相关。原发性肿瘤通过3型EMT使其形成具有迁移及侵袭能力的间质细胞。目前研究发现EMT对肿瘤的发生、发展及转移、耐药具有重要意义［2，3］。

1 参与诱导或调控细胞发生EMT的因素

目前认为EMT的发生包含一系列的过程，上皮细胞与周围组织细胞-细胞和细胞-细胞外基质ECM的相互作用改变及细胞骨架重组，赋予其有移动能力的三维的ECM并且具有一个新的转录程序维持的间充质的表型。在EMT进程中，参与诱导细胞发生EMT的因素众多，涉及多条信号通路、转录因子及相关基因。多种生长因子、激酶类蛋白、转录因子等通过信号通路或直接调控细胞发生EMT，比如常见生长因子转化生长因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）［4］可通过整合素 B1 信号传导途径促进Smad3分子依赖的基因转录，或通过有丝分裂原活化蛋白激酶途径（p38/MAPK）介导的信号转导途径影响基因表达，促进EMT的发生［5］；血 管内皮生长因子［6］（vascular endothelial growth factor，VEGF）也可通过自分泌促进细胞发生EMT。目前发现 Snail、Slug、ZEB1、Twist、Smad、 核转入因子-κb（NF-κb）等转录因子与 EMT密切相关。 如snail可抑制E-cad的表达以及上调波形蛋白的表达，也可通过B-cat/T细胞因子-4信号通路促进EMT发生，NF-kb可通过蛋白激酶 B（PKB）上调snail表达，也可通过抑制E-cad蛋白表达并上调ZEB2、ZEB1 因子而加快 EMT 的发生［7］。 目前研究比较热门的MicroRNA在EMT调控中也发挥重要的作用，研究显示，MicroRNA主要通过上调ZEB1、ZEB2 因子诱导 EMT 发生［8，9］。 关于蛋白激酶，目前研究较多的是G-蛋白偶联受体酪氨酸可通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路将胞外信号转入核内，影响相关基因表达，介导EMT发生。

通过一系列改变，细胞发生EMT，获得间质细胞特性，增强其迁移性、侵袭性、耐受凋亡能力。大量研究［10］发现在肝癌、胰腺癌、直肠癌、乳腺癌均有EMT 的发生。 而 Snail［7］、Twist［11］、E-cadherin［12］等指标与几乎所有肿瘤有关，因此对EMT经典指标的进一步探讨可能为临床治疗提供新的突破点。

2 EMT在肿瘤侵袭与转移中的作用

转移是90%癌症患者的死因［13］，EMT赋予细胞的迁徙和侵袭特性，肿瘤在发生EMT过程中可获得抗凋亡和衰老、免疫耐受及肿瘤干细胞的特征。Toh［14］研究发现将黑色素瘤细胞株暴露于TGF-β中，可以观察到细胞出现抗凋亡特性及持续的EMT，EMT诱导剂持续作用可维持细胞的间质性诱导免疫耐受。

目前研究发现，不是所有肿瘤细胞都具有再生肿瘤能力，其中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞称为肿瘤干细胞，肿瘤干细胞是肿瘤细胞侵袭转移主要原因之一。而EMT可诱导肿瘤产生肿瘤干细胞。Mani等［15］研究报告EMT诱导永化生人乳腺上皮细胞（hmles）对骨髓间充质干细胞特征的采集和标记物的表达结果，发现这些细胞有能力增加形成微球体，与乳腺上皮干细胞具有相关性，转化人乳腺上皮细胞发生EMT细胞形成软琼脂集落、肿瘤。这些结果说明，EMT能诱导肿瘤细胞出现干细胞特征。而Beug［16］的研究也发现乳腺癌细胞可以经过EMT发生乳腺癌干细胞。上述发现表明，分化成熟的上皮细胞和癌细胞均能通过EMT获得干细胞特征，为肿瘤化疗、转移等研究开辟了新方向。越来越多的研究表明，EMT在肿瘤的侵袭及转移中扮演重要的角色，这些不同肿瘤之间的共性揭示EMT在肿瘤的迁移及转移中有着无法取代的地位。

3 EMT促进肿瘤化疗耐药形成

肿瘤细胞的分化状态与化疗敏感性密切相关。近年研究显示，EMT可能参与肺癌、胰腺癌、乳腺癌、肝癌等肿瘤细胞耐药形成。研究表明，EMT会降低肝癌细胞对化疗的敏感性，如表皮生长因子受体靶向治疗中，上皮细胞比间质细胞更敏感［17］。基底型的膀胱癌表现为明显的间质细胞特点，它不仅有复发转移的特点，耐药性也更高［18］，这说明EMT涉及原发性肿瘤耐药的机制。但有学者发现，EMT也与获得性耐药有关，Chung等［19］发现在肺癌细胞临床标本中，经厄洛替尼治疗后，残留的肿瘤细胞发生了EMT现象，主要表现为波形蛋白等间质表型的升高，他们提出EMT是获得性耐药及肿瘤复发的重要原因之一。Maseki等［20］通过逐步提高吉非替尼浓度建立头颈部鳞癌细胞耐药株，然后检测发现E-钙黏蛋白的损失，取得波形蛋白等间质表型的表达。Jia等［21］用类似的研究策略获得紫杉醇耐药性的NOS2卵巢癌细胞株，同样表现出snail、MTI-MMP表达水平升高。事实上研究发现很多调控EMT相关的调控因子zebl，zeb2，snail等均发现与不同肿瘤的耐药有关。

4 调控EMT降低肿瘤侵袭转移及化疗耐药的策略

目前手术与化疗是治疗恶性肿瘤最常用的手段，但肿瘤的侵袭转移及耐药性往往是化疗失败及预后不良的重要因素。肿瘤EMT发生受复杂的信号通路、转录因子及相关基因调控，这些信号通路、转录因子及相关基因也诱导着肿瘤侵袭转移和细胞耐药，目前可通过靶向EMT减少肿瘤侵袭转移及降低化疗耐药，EGFR-TKI药物已被证实是有效杀害肿瘤细胞的药物之一，不但能抑制肿瘤的侵袭转移，还能促进细胞间质表型转化为上皮表型。另外，通过药物或基因干扰技术降低相关转录因子的表达进而抑制EMT过程，也是降低肿瘤侵袭转移及降低化疗耐药的策略之一，如Lim等［22］通过基因检测发现 ARID2通过下调 cyclinD1、cylinE1和CD44表达，能显著控制癌细胞的侵袭和转移能力，为寻找抗肿瘤治疗的新靶位奠定基础。研究发现HDACs、twist、AXL等能够独立抑制E钙黏蛋白表达，进而导致EMT，据此开发一些该基因抑制药物或许也可达到此效果，目前仍是研究热点。

综上可见，EMT在肿瘤发生侵袭转移及肿瘤耐药中的重要作用逐渐被人们所认识，以EMT为靶点的新型抗肿瘤药物和治疗途径的研究已经成为该领域的研究热点。但肿瘤细胞发生EMT和耐药机制复杂，涉及信号通路及基因之间有交叉但又有个性化差异，未来可通过基因检测和分析或许可有效实现肿瘤患者的个性化治疗，降低肿瘤侵袭转移及化疗耐药。但未来以EMT为靶点的个性化治疗，将需要予以更多精力去探索。

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