Bcl—2与肿瘤转移的研究进展

刘蕾 李砚 王莎莎

[摘要] 转移是恶性肿瘤最主要的生物学特性之一，是危及患者生命的主要原因。Bcl-2分子一直以来被认为是抗凋亡的关键因子，但近期研究表明Bcl-2分子在促进肿瘤转移中也发挥重要作用。本文从细胞水平、动物模型和临床样本三个方面，针对Bcl-2分子在调节细胞迁移、侵袭和肿瘤转移中的作用及相关分子机制进行论述，并对以Bcl-2分子为靶标的治疗策略进行展望，期望为抑制肿瘤转移提供依据。

[关键词] Bcl-2；肿瘤转移；MicroRNA

[中图分类号] R736.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）03（a）-0040-04

[Abstract] Metastasis is one of the most important biological characteristics of malignant tumor， and it is the main risk factor to the patient's life. Bcl-2 is considered as a key factor in anti-apoptosis， but recent studies show that Bcl-2 may play an important role in promoting tumor metastasis. In this paper， review the function of bcl-2 in regulating cell migration， invasion and tumor metastasis and discuss associated molecular mechanism in cellular， animal models and patients levels， and also make a prospect for the therapeutic strategy to target Bcl-2， in order to provide a basis for the inhibition of tumor metastasis.

[Key words] Bcl-2； Tumor metastasis； MicroRNA

转移是恶性肿瘤最主要的生物学特性之一，是危及患者生命的主要原因。有研究发现，超过90%的癌症患者死于肿瘤转移[1]。肿瘤转移是一个复杂的、多步骤的过程，涉及到肿瘤细胞的增殖，对细胞外基质的消化，与间质微环境的相互作用，随血液或淋巴系统的播散以及在靶器官重新定植等，因此肿瘤转移成为肿瘤治疗的重点和难点。

Bcl-2家族蛋白是一类膜整合蛋白，主要定位于线粒体外膜，通过调节膜通透性调控细胞命运。根据Bcl-2家族蛋白在调控细胞命运中的作用可以将其分为两类，一类是抗凋亡成员，如：Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、Mcl-1、Bfl-1/A1等；另一类是促凋亡成员，如：Bax、Bak、Bok、Bad、Bid、Bik、Bim、Bmf、Hrk、Noxa、Puma等[2]。在多种类型肿瘤细胞中，Bcl-2家族抗凋亡成员的表达常上调，而促凋亡成员的表达常下调。

虽然Bcl-2家族蛋白一直以来被认为是调节细胞凋亡的关键因子，但从上个世纪90年代末开始，Sierra等[3]发现Bcl-2家族中的抗凋亡重要成员Bcl-2蛋白的功能不仅局限于调控细胞死亡，其在调节细胞迁移、侵袭和肿瘤转移中也发挥着重要作用，随后的一系列研究也证实了这一观点。本文针对Bcl-2分子在肿瘤转移中的作用，从细胞水平、动物模型以及临床样本三个方面进行论述，并对以Bcl-2分子为靶标的治疗策略进行展望。

1 Bcl-2分子促进肿瘤转移的细胞水平研究

Bcl-2在多种肿瘤细胞中高表达，包括乳腺癌[4]、胶质瘤[5]、神经母细胞瘤[6]、黑色素瘤[7]、鳞状细胞癌[8]、肺癌[9]、结直肠癌[10]等，Bcl-2高表达能增强这些细胞的迁移和侵袭潜能。当Bcl-2表达水平降低，细胞侵袭能力也一致降低[10]，说明Bcl-2在促进细胞侵袭中发挥作用。Bcl-2促进细胞迁移和侵袭的功能在正常细胞中也被证实，在血管平滑肌细胞中过表达Bcl-2能提高细胞侵袭能力[11]，在内皮细胞中过表达Bcl-2显著提高黏附分子的表达和结合肿瘤细胞的能力[12]。然而，在某些细胞类型中，Bcl-2高表达并不是诱导侵袭的充分条件，还需和其他分子共表达促进细胞迁移和侵袭，例如在神经母细胞瘤中Bcl-2与N-Myc共表达[6]，在血管平滑肌细胞中Bcl-2与C-Myc共表达[11]，在肝细胞癌中Bcl-2与Twist-1共表达[13]从而促进细胞迁移和侵袭。同时，一些特殊的环境也是Bcl-2促进细胞侵袭必需的，例如黑色素瘤细胞中Bcl-2高表达并暴露于缺氧条件下可提高细胞侵袭能力[7]，说明Bcl-2促进细胞迁移和侵袭的活性依赖于不同的细胞类型和环境。

肿瘤转移机制与多条分子途径相关，其中自分泌细胞基质降解相关蛋白，如基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的异常表达与肿瘤转移密切相关。Bcl-2在乳腺癌[4]、胶质瘤[5]、神经母细胞瘤[6]、黑色素瘤[7]、鳞状细胞癌[8]、肺癌[9]和血管平滑肌细胞[11]中高表达，可增强MMP-2、MMP-9和uPA的表达和活性。Bcl-2诱导的MMP-2和MMP-9过表达在胶质瘤细胞中由Furin和TGF-β介导[5]，在鳞状细胞癌中由N-cadherin/FGF受体/ERK信号通路介导[8]，在肺癌细胞中由AP-1介导[9]。

上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）也是肿瘤转移中的重要环节，被多条信号转导通路调节，而Twist-1是这些通路中最重要的转录因子之一。Sun等[13]发现Bcl-2可结合在转录因子Twist-1上，促进Twsit-1入核，增强Twist-1在EMT中的作用，从而启动一系列促进细胞迁移、侵袭和肿瘤转移的基因转录激活。同时，共表达Bcl-2和Twist-1可通过调节EMT在血管生成拟态中的作用发挥促转移功能。本文前期研究發现，Bcl-2通过促进EMT提高胃癌细胞的体外迁移和侵袭能力，并且Bcl-2的表达受到核转录因子Nr5a2的调控。

2 Bcl-2分子促进肿瘤转移的动物模型研究

与细胞水平的研究结果一致，研究者还在一系列动物模型中证实了Bcl-2促进肿瘤转移的作用。当过表达Bcl-2的乳腺癌细胞通过尾静脉或腿肌注射裸鼠，其肺转移能力显著高于对照组乳腺癌细胞[4]。而且，在BALB/c小鼠乳腺癌模型中，过表达Bcl-2能加速肿瘤肺转移[14]。在鳞癌细胞中过表达Bcl-2并尾静脉注射BALB/c雌鼠，6周后肺转移灶的数量和面积显著高于注射对照组细胞的小鼠[8]。Duan等[15]利用人舌鳞癌细胞构建小鼠原位瘤模型，验证Bcl-2/Twist1缺失在抑制肿瘤生长和EMT进程中的作用，发现敲降Bcl-2/Twist1可抑制细胞迁移，降低细胞侵袭能力，并且逆转细胞EMT进程。在非小细胞肺癌细胞系中过表达Bcl-2，通过足垫注射BALB/c裸鼠构建自发转移模型，3个月后注射Bcl-2高表达细胞的小鼠肺转移灶数量显著高于注射对照细胞的小鼠[9]。Qian等[16]利用兔恶性骨肿瘤模型探索Bcl-2与原发性骨肿瘤发生与转移的关系，发现与正常对照相比，随着肿瘤细胞接种时间延长，Bcl-2在接种部位周围组织的表达水平显著增加。并且接种2、4、6周后，Bcl-2在肺、肾和膀胱内出现明显的阳性表达，提示Bcl-2可能直接参与原发性骨肿瘤转移。与健康对照相比，头颈部肿瘤患者血样中含有更多Bcl-2阳性表达的循环内皮细胞（circulating endothelial cells，CECs），为探明患者血样中CECs的来源，Yadav等[12]利用SCID小鼠原位癌模型，同时接种GFP标记的内皮细胞，发现激活的CECs（Bcl-2阳性表达的CECs）从肿瘤原发部位释放并与肿瘤细胞一起向远端部位迁移，并且将肿瘤细胞与过表达Bcl-2的内皮细胞共同注射小鼠，肿瘤肺转移能力显著高于肿瘤细胞与对照内皮细胞共同注射小鼠，而且过表达Bcl-2的内皮细胞介导的肿瘤转移与肿瘤血管生成增加直接相关[17]。

3 Bcl-2分子促进肿瘤转移的临床样本分析

近年来，越来越多基于临床样本的分析结果提示Bcl-2在肿瘤转移中发挥重要作用。在结直肠癌中，Bcl-2的表达水平与肿瘤转移密切相关。Bcl-2在结直肠癌患者肿瘤组织中的表达高于正常对照组织[18]，其表达与结直肠癌的分化程度、淋巴结转移和浸润深度密切相关[19]。并且，Bcl-2在结直肠癌组织中的表达与结直肠癌的肝转移情况正相关[20]。Huang等[21]在结直肠癌患者外周血DNA中分析Bcl-2基因编码区单核苷酸多态性与结直肠癌发生与预后的关系，发现Bcl-2 rs1800477A/G多态性与结直肠癌的发生相关，而且GG基因型可能是结直肠癌复发与转移的危险因素。

在乳腺癌中，Bcl-2在肿瘤组织中的表达水平与乳腺癌淋巴管浸润相关[22]。在激素非依赖型乳腺浸润性导管癌中，Bcl-2表达阳性组病例比阴性组具有更大的腋窝淋巴结，更多的转移淋巴结数量，也具有更高的死亡率[23]。然而，在LuminalA型乳腺浸润性导管癌组织中，单独的Bcl-2表达水平对淋巴结转移无影响，联合细胞核分级、淋巴管浸润、Bcl-2表达升高、Caspase-3和SIRT1表达降低这5个变量，对于淋巴结转移才具有较准确的预测性[24]。

在鳞癌中，口腔鳞状细胞癌患者肿瘤组织中Bcl-2与Twist1相互作用，其高表达与病理分级和肿瘤不良预后相关，并且两者作为一个复合体发挥功能[15]。在喉鳞状细胞癌中，Bcl-2高表达与淋巴结转移和侵袭相关[25]。喉癌组织中Bcl-2和Hsp90β相互作用，其表达与肿瘤分化、临床分期和淋巴结转移密切相关，并且阻遏Bcl-2和Hsp90β的相互作用可抑制喉癌中Bcl-2抗凋亡活性，这对更好地理解由Bcl-2引起的肿瘤形成、肿瘤细胞存活以及肿瘤转移进展具有重要意义[26]。

在肺癌中，免疫组织化学染色发现Bcl-2在正常肺组织中的阳性率为0，而在肺腺癌组织中的阳性率为4.23%，Bcl-2蛋白在同样的部位表达模式不同，表现出显著的异质性，并且具有Bcl-2异质性的患者显示出更高的淋巴结转移率和临床分期[27]。而且，在肺癌样本从浸润前病变进展到浸润性癌的过程中，Bcl-2上调尤为明显[28]。

在其他肿瘤类型中，Bcl-2表达水平也与肿瘤转移正相关。膀胱尿路上皮癌组织中，Bcl-2在转移的淋巴结中高表达的频率显著大于在原发性肿瘤中的表达，Bcl-2在初治患者原发性膀胱癌中的高表达与化疗效果不佳有关[29]。在胃癌手术患者肿瘤组织中发现Bcl-2的阳性率为55.7%，其表达情况与浸润深度及局部淋巴结转移相关，Bcl-2表达阳性的病例中，T3期和T4期胃癌患者比例以及发生淋巴结转移患者的比例显著高于Bcl-2表达阴性的病例[30]。Bcl-2在宫颈癌组织中的表达显著高于正常宫颈、慢性宫颈炎及宫颈上皮内瘤样病变组织，Bcl-2表达水平与临床分期呈正相关，与分化程度呈负相关，Bcl-2高表达可促进宫颈癌进展与转移[31]。在转移型皮肤基底细胞癌组织中发现70%的患者Bcl-2着色阳性[32]。在头颈部肿瘤患者中，Bcl-2在肿瘤相关血管中高表达，肿瘤血管中Bcl-2表达水平升高与患者转移状态直接相关，提示Bcl-2在肿瘤相关内皮细胞中高表达可能通过促进肿瘤血管生成，血管渗漏以及肿瘤细胞侵袭能力，从而促进肿瘤转移[17]。

4 靶向Bcl-2抑制肿瘤转移的研究

由于Bcl-2在肿瘤转移中具有重要作用，靶向降低Bcl-2表达的手段受到广泛关注，目前针对抑制Bcl-2表达的研究主要集中在两方面，一方面是發现靶向抑制Bcl-2表达的microRNA，另一方面是针对Bcl-2的小分子药物研究。肿瘤的很多生物学过程都围绕着microRNA展开，Yang等[18]发现has-miR-195通过抑制Bcl-2表达抑制结肠癌细胞体外侵袭能力。在骨肉瘤细胞中外源性过表达miR-326可直接靶向抑制Bcl-2基因表达，抑制骨肉瘤细胞增殖、迁移与侵袭，并且miR-326在人原发骨肉瘤组织中的表达显著低于正常对照组织，miR-326低表达的患者更倾向于发生远端转移，具有更高的临床分期以及更短的生存期[33]。miR-219-5p在黑色素瘤组织和细胞系中的表达明显低于正常对照，并且与Bcl-2蛋白水平负相关，荧光素酶报告基因分析揭示Bcl-2 mRNA是miR-219-5p精确的结合靶标，上调miR-219-5p可通过靶向抑制Bcl-2表达从而抑制黑色素瘤生长、转移并提高黑色素瘤细胞的化疗敏感性[34]。Kamath等[35]设计了一系列与Bcl-2和Bcl-xL结合的小分子化合物，体外实验证明小分子化合物5 g可通过抑制Bcl-2和Bcl-xL从而诱导乳腺癌细胞凋亡并抑制细胞迁移，具有治疗乳腺癌的潜能。以Bcl-2为靶标的microRNA及小分子化合物的发现，有望为抑制肿瘤转移提供新的治疗策略。

Bcl-2分子一直以來被认为是关键的抗凋亡因子，随着Bcl-2在肿瘤转移中作用的发掘，有望为肿瘤治疗和抑制转移提供新的思路。但目前Bcl-2促进肿瘤转移的具体分子机制尚未完全明确，针对Bcl-2的靶向药物研发也有待突破，因此还需要研究者进行大量的工作。

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