Snail在 前列腺癌中的研究进展

刘妍，徐勇

Snail是近年发现的锌指转录因子，在果蝇中胚层形成中起重要作用，并且与许多肿瘤的发生密切相关。上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是肿瘤侵袭和转移的关键步骤。转录因子能够诱导EMT的发生，调控EMT相关基因的表达。近年来研究发现，snail在前列腺癌（prostate cancer，PCa）中高表达，并在 PCa发生发展和侵袭转移中发挥重要作用。本文就snail调控PCa一系列信号通路以及对PCa的预后评估及治疗作一综述。

1 Snail的结构

Snail基因定位于人类第20号染色体20q12.3，全长5 882 bp，含有3个外显子。Snail为snail超家族成员之一，snail超家族成员中包括snail1（snail）、snail2（slug）和 snail3（smuc）［1］，由高度保守的锌指结构羧基末端DNA结合区和多变的氨基酸末端调控区组成。锌指是C2H2型，由2个β-折叠紧密连接1个α-螺旋组成，其氨基末端包含SNAG反式激活区域，与DNA大沟接触，2个保守的cys和his（C2H2）与Zn离子相连，并与以6个碱基CAGGTG为核心的位置相连，发挥转录功能［2-3］。Snail基因上具有糖原合成激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）结合位点，GSK-3β 与 snail结合后发生磷酸化［4］，并且可以与特异核心碱基序列基因上的E-box盒连接调节其表达，发挥转录抑制因子的作用［5］。

DNA甲基化是表观遗传学基因表达调节的重要途径之一。DNA甲基化可以调节snail基因的表达。Snail在EMT和间质-上皮转化（mesenchymalepithelial transition，MET）过程中具有重要的作用，并且维持间充质细胞的形态。据文献报道，snail的转录水平与其DNA甲基化水平呈负相关［6］。Snail基因DNA甲基化后，snail启动子区域的活性显著降低，组蛋白去乙酰酶促使组蛋白去乙酰化，抑制snail基因的表达。在小鼠的癌症研究中，snail转录与其最接近的启动子DNA甲基化密切相关，但是在人类snail基因的DNA甲基化作用尚鲜见文献报道。

2 Snail的功能

2.1 Snail在胚胎发育和伤口愈合中的作用 Ma等［7］研究发现，snail在妊娠小鼠子宫上皮细胞基质部位过表达，但在胚胎未形成的小鼠体内没有检测到。胚胎发育过程中snail可以抑制紧密连接蛋白表达［8］，促进胚胎穿过内膜与周围血管建立联系，促进胚胎发育。Aomatsu等［9］通过对成年雄性BALB/c小鼠的研究表明，snail和slug可以促进人角膜上皮细胞基底层的生长，在角膜损伤的愈合方面具有重要的作用。

2.2 Snail对细胞周期和细胞生长的调控作用 在胚胎发育过程中，snail通过抑制细胞周期蛋白D2（cyclin D2）基因的表达和增加p21 Waf1/Cip1的表达，调控G1期和G1/S控制点，抑制细胞凋亡［10］。另外，在培养经转化生长因子β（transforming growth factor β，TGF-β）处理的大鼠肝细胞中，伴随 snail的高表达，只有少数经EMT过程的细胞能够存活［11］。因此，snail在胚胎发育过程中发挥重要作用。

2.3 Snail在肿瘤干细胞EMT的发生和机体免疫调节中的作用 高表达的snail促进肿瘤干细胞在基质微环境中发生EMT，使肿瘤干细胞向远处转移。Snail通过调控免疫细胞因子和调节性T细胞，导致树突状细胞损伤，发生免疫抑制，促进肿瘤的进展。Mani等［12］发 现 ，人 类 乳 腺 上 皮 细 胞（human mammary epithelial cells，HMLE）中异常表达的 snail可以引起HMLE聚集成团，促进EMT的发生。这些HMLE具有间充质表型，大量存在于肿瘤形成初期，类似于乳腺肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）。Kurrey等［13］在卵巢癌的研究中也有相似的发现，snail能有效调节卵巢癌细胞的生长并且参与CSC的自我更新和无限增殖作用，间接地提升肿瘤细胞的自我更新能力，增加富含CD44+/CD24-标志物的卵巢CSC的数量。

2.4 Snail在肿瘤细胞侵袭和迁移中的作用 Snail可以抑制上皮细胞的黏附，促使上皮细胞与间质细胞转换，增强细胞侵袭能力，导致EMT的发生。在EMT过程中，EMT标志性蛋白——上皮细胞钙黏蛋白（E-cadherin）下调［14］，snail和神经钙黏素（N-cadherin）上调。在多数肿瘤和胚胎发育过程中，转换的上皮细胞分离出来，极性发生改变，迁移到机体其他部位，逐渐转换成为具有侵袭能力的间质细胞。Snail可以通过多条信号通路启动EMT的发生，发挥重要作用［15-17］。

2.5 Snail通过多条信号通路在EMT发生中的作用 信号通路主要包括TGF-β/表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、肿瘤坏死因子-β（tumor necrosis factor β，TNF-β）、受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTK）、Notch、骨成型蛋白质（bone morphogenetic protein，BMP）以及 Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）等。Snail通过多条信号通路能够降低E-cadherin和上皮细胞标志蛋白表达，并且可以促进间质细胞标志蛋白表达；而小干扰RNA沉默表达 snail时，低表达的 snail能够促进 E-cadherin过表达，并且降低间质细胞标志蛋白表达［18］。在snail蛋白的中央区域有许多磷酸化位点，snail可以通过这些磷酸化位点来调节其活性［19］。

3 Snail与PCa的关系

3.1 Snail在PCa中的作用 研究发现，snail在PCa组织中高表达，并与PCa的Gleason评分密切相关，由于snail在PCa发展进程中起着重要的作用，snail的表达水平可以用于PCa患者病情的预测，并可为 PCa患者 Gleason评分提供参考［20］。Huang等［21］利用构建荧光素酶报告基因及染色质免疫沉淀技术检测到PCa组织中转录因子snail高表达，通过抑制糖基转移酶LARGE2的表达，导致α-肌营养不良蛋白聚糖（α-dystroglycan，α-DG）亚糖基化，从而影响PCa的进程。有报道显示，snail在PCa细胞系PC-3中高表达［22］。PCa细胞系DU145中snail也可以异常高表达［23］。此外，PCa细胞系ARCaP中snail的高表达还可以通过调节氧化应激酶提升活性氧（reactive oxygen species，ROS）的表达水平，促进肿瘤的进展［24］。Emadi等［25］发现 PCa 的8个细胞系中，LNCaP和PC-3细胞中的snail基因表达水平是最高的，沉默snail表达后LNCaP和PC-3细胞大量减少，细胞凋亡显著增加，低表达的snail可以促进E-cadherin蛋白的表达，降低波形蛋白（vimentin）和N-cadherin蛋白的表达并抑制细胞浸润，诱导一个完整的MET发生。因此，snail是PCa细胞重要的生存因子和细胞衰老的抑制因子，影响PCa发展的进程。

3.2 Snail通过多条信号通路在PCa中的激活机制 Chen等［26］发现，伴随 snail的上调，TGF-β 和EGF表达也升高，导致人白细胞抗原Ⅰ类分子（human leucocyte antigenⅠ，HLA-Ⅰ）在 PCa中低表达。Snail和HLA-Ⅰ呈负相关表达，这有利于PCa细胞逃离免疫监视。Smith等［20］得出了相似的研究结论，认为snail在EMT过程中作为一个关键的转录因子，能促进PCa的发生发展。Liu等［27］发现，PCa细胞能通过RTK-磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）-蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB）/GSK-3β信号通路表达较高水平的snail和成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF），而 E-cadherin呈低表达。bFGF通过稳定snail蛋白并且增强其转录活性，促进PC-3的EMT和肿瘤转移，提示PCa细胞的EMT表型转化。而用RNA干扰技术沉默snail基因表达后，PCa中snail基因表达降低，E-cadherin表达升高，提示PCa细胞的EMT表型逆转。沉默的snail表达也使PCa细胞大量减少，证明snail可以介导PCa细胞发生EMT。Ju等［28］发现，TGF-β可以通过BMP-SMAD4信号通路上调PCa细胞中snail的表达水平，促进PCa细胞增殖。Wang等［29］也报道了snail通过Notch信号通路促进PCa细胞发生EMT，提高癌细胞的侵袭能力。Tao等［30］发现，snail通过 miR-128调控的核糖体 S6蛋白激酶抗体（RPS6KB1）/缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）/丙 酮 酸 激 酶 M2（PKM2）信号通路调节PCa细胞的生长和能量代谢。此外，snail在去势抵抗性前列腺癌（castrationresistant prostate cancer，CRPC）中的表达明显低于激素依赖性PCa［31］。当PCa细胞中snail水平下降时，miR-128水平会增高，减少糖代谢和乳酸生成，抑制RPS6KB1、HIF-1α 和 PKM2 的表达。Santiago等［32］报道称，淋巴样增强子结合因子 1（lymphoid enhancer binding factor 1，LEF1）作为 T 细胞因子（T-cell factor，TCF）家族成员之一，通过 Wnt/β-catenin信号通路激活EMT相关基因以及转录因子snail，促进 PCa细胞增殖、侵袭、迁移。Hao等［33］对 YKL-40基因的研究也获得了相似的结论，见图1。

Fig.1 Schematic diagram of the signaling pathways associated with snail-induced EMT in prostate cancer图1 Snail调控PCa发生EMT的信号通路示意图

3.3 Snail在PCa细胞侵袭和转移中的作用 Snail能够下调细胞与细胞之间的黏附蛋白E-cadherin，上调间质细胞蛋白vimentin，增强癌细胞的侵袭和转移能力。Snail还可以通过MAPK信号通路对整合素蛋白进行调控，减少PCa细胞与纤连蛋白和Ⅰ型胶原蛋白等细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的黏附能力，促进癌细胞与之分离并转移，增强PCa细胞的侵袭能力，在细胞解离和代谢方面发挥重要的作用［34］。Lv 等［35］也报道称，低氧环境能提高PCa细胞的侵袭能力，高表达的snail通过调节侵袭相关基因，在PCa细胞侵袭方面发挥作用；同时，低氧环境还可以上调HIF-1α和肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）；更重要的是，TNF-α与HIF-1α共同增强snail的稳定性。Snail在PCa中高度表达，抑制E-cadherin的表达并且促进侵袭相关基因基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP-9）、纤连蛋白以及波形蛋白表达增高，最终影响PCa细胞侵袭和转移。Osorio等［36］在snail增加PCa细胞侵袭力方面也得到了相同的结论。

3.4 Snail在PCa预后评价和治疗中的作用 Wen等［37］研究证实，snail高表达的PCa患者生化复发可能会较早出现，患者需要早期进行辅助性治疗。Poblete等［38］发现，Gleason 评分高的 PCa患者体内snail基因的表达水平更高，可以通过snail表达水平对PCa的进展进行评估。这一发现为PCa患者的早期诊断及个体化治疗等方面提供了广阔的应用前景。

Neal等［39］研究显示，snail可以通过抑制乳腺丝抑蛋白（maspin）启动子区域的活性而抑制其蛋白的表达，导致PCa细胞间黏附降低，促进PCa细胞的转移以及EMT的发生。因此，snail可以作为PCa治疗的靶向基因，通过促进乳腺丝抑蛋白在PCa细胞中重新表达，阻止PCa的进程。Barnett等［24］研究证实，snail调控氧化应激酶并激活细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK），增加ROS，调节EMT的发生。因此，snail将可能成为阻止PCa进程的靶向基因。

值得注意的是，Tang等［40］研究发现，牛磺酸对EMT相关基因以及snail具有抑制作用，在PCa细胞中作为EMT的抑制剂发挥作用，从而应用于PCa的靶向治疗。此外，藤黄酸也可以起到相同的作用，降低 PCa细胞的侵袭能力［41］。

恩杂鲁胺作为雄激素受体抑制剂，能够竞争性地抑制雄激素（androgen）与雄激素受体（androgen receptor，AR）的结合，抑制PCa细胞的增殖并导致其死亡。在恩杂鲁胺作用下，PCa细胞中的snail基因表达降低，临床广泛地将恩杂鲁胺用于PCa的雄激素阻断治疗。但是近年来，Miao等［31］通过对C42细胞和CRPC组织的研究表明，恩杂鲁胺能够增强PCa细胞上皮细胞-间质转化可塑性（epithelial-tomesenchymal plasticity，EMP），同时伴随 AR 的降低、snail的激活以及间质细胞标志物的表达，促进PCa细胞的转移，认为采用恩杂鲁胺治疗PCa可能存在治疗抵抗。因此snail对于长期使用恩杂鲁胺的CRPC患者的疗效仍有待于进一步持续监测［42］。

综上所述，目前研究表明转录因子snail在PCa中高度表达，在PCa的发生发展中起重要的作用。因此，snail有望成为PCa新的临床诊断指标，为PCa的早期诊断、预后判断提供帮助，为建立PCa个性化基因治疗提供新的基因靶点。

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