NF2/Merlin抑制消化系统恶性肿瘤的机制研究

吴杏黎 任建琳 靖 琳 陶灵佳 黄人可 陆鑫熠 张莹瑄 毛发江

消化系统肿瘤(如肝细胞癌、胃癌、胰腺癌、结直肠癌等)的发病率和病死率一直居高不下。根据世界范围内的统计分析，预估2020年消化系统肿瘤的发病率和病死率将位居所有恶性肿瘤的第2位，其中结直肠癌的发病率和病死率在消化系统肿瘤中将位居首位[1]。肿瘤的发生是由多种因素引起的抑癌基因或促癌基因发生突变所导致的。近年来研究发现，NF2基因是一种抑癌因子，编码Merlin蛋白，在消化系统肿瘤中具有抑癌作用[2-10]。本文主要对NF2/Merlin抑制消化系统肿瘤的发生、发展机制及作用途径作一综述，为消化系统肿瘤的发病机制和诊断防治研究提供新思路。

1 NF2/Merlin的生物学特性及对肿瘤的抑制作用

NF2基因在生理状态下可抑制细胞过度增殖，并促进细胞凋亡。Merlin蛋白的活性及生物学作用的发挥与部分蛋白酶关系密切。Merlin蛋白位于细胞膜内表面时与黏附连接组件关联，将膜结合蛋白与肌动蛋白细胞骨架连接起来，是接触依赖性抑制增殖的重要介质[11-12]。透明质酸酶在细胞融合生长达到一定密度时可激活Merlin蛋白，使Merlin蛋白去磷酸化而抑制细胞生长；细胞密度较低时，Merlin蛋白发生磷酸化，与CD44和细胞骨架相关蛋白Ezrin、Moesin形成复合物，解除细胞间的生长抑制作用[13]。

NF2基因对肿瘤细胞的调控作用是通过表达Merlin蛋白实现的。Merlin蛋白有Merlin-1和Merlin-2两种亚型，决定Merlin蛋白活性的因素是封闭和开放两种构象，封闭的Merlin蛋白具有活性，可以抑制肿瘤生长，而开放的Merlin蛋白处于磷酸化状态，对肿瘤生长无抑制作用。Merlin-1具有封闭和开放两种构象，而Merlin-2由于缺乏第17外显子，只有开放的构象，不能抑制肿瘤生长[14-15]。

2 NF2/Merlin抑制消化系统肿瘤发生发展

NF2基因突变可导致编码Merlin蛋白的功能缺失，Merlin蛋白磷酸化而失活，促进了肿瘤的发展。消化系统肿瘤组织样本中NF2基因突变及编码Merlin蛋白功能缺失与肿瘤发生、淋巴结转移、肿瘤分化程度等关系密切。因此，研究NF2/Merlin是今后探究消化系统肿瘤发生机制及防治的重要方向。

NF2/Merlin在消化道恶性肿瘤中往往低表达或表达缺失。李张维等[16]检测了Merlin蛋白在舌鳞状细胞癌组织及正常舌黏膜组织中的表达水平，发现其阳性表达率分别为53.3%和87.5%，且与病理分化程度相关，提示Merlin蛋白可能在舌鳞状细胞癌的发生、发展中发挥重要作用。李伟健等[2]选取47例胃癌组织与41例正常胃黏膜组织进行对比研究，发现Merlin蛋白在胃癌组织中低表达，且其表达水平与年龄、性别无关，与淋巴结转移和肿瘤分化程度相关。Wu等[3]进行的基因富集分析(GSEA)结果提示NF2基因与结直肠癌发生密切相关；该研究进一步应用癌症基因组图谱(TCGA)-结直肠癌数据库分析评估了NF2基因与患者预后的相关性，发现高表达NF2基因的结直肠癌患者的预后较好。另一项研究通过分析185个结直肠癌临床样本，发现有113个样本缺乏功能性NF2基因拷贝，20%样本中NF2基因杂合子丢失，且这种现象在瘤体较大和分化程度较低的结直肠癌组织中更常见[4]。

此外，NF2/Merlin对消化腺肿瘤的发生、发展也具有抑制作用。胡宽等[5]研究分析了27例患者的肝细胞癌组织，发现miR-342-5p表达明显升高，而Merlin蛋白表达下降，两者表达呈负相关；进一步研究发现，miR-342-5p可抑制Merlin蛋白的表达，从而调控肝细胞癌进展。欧阳锡武等[6]对116例肝细胞癌患者的病理组织样本进行研究，发现低表达Merlin蛋白的肝细胞癌患者有92例，提示Merlin蛋白可作为判断肝细胞癌恶性程度的指标。Cocciadiferro等[7]研究发现，高表达芳香化酶能促进局部雌激素升高，这一过程可激活表皮生长因子受体(EGFR)和双调蛋白(AREG)介导的信号通路，从而参与肝细胞癌的发展；进一步研究表明，Merlin蛋白在肝细胞癌进展中与芳香化酶和AREG相关。Benhamouche-Trouillet等[8]发现NF2基因正常表达时可调节胆管管腔扩张，达到抑制胆汁分泌的目的，NF2基因缺失会导致胆管新血管大量生成，而肿瘤的发生与新血管生成有关。另有研究发现，Merlin蛋白表达水平在胰腺癌组织中明显降低，与TNM分期、肿瘤分化程度和区域淋巴结转移呈负相关，且Merlin蛋白通过作用于Foxm1/β-catenin信号通路抑制胰腺癌的侵袭转移[9]。Malinda等[10]发现，胰腺癌Panc-1细胞经转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导可发生上皮-间质转化(EMT)，且侵袭、迁移能力较强，而磷酸化失活的Merlin蛋白高表达可增强胰腺癌细胞的侵袭作用。黄月容等[17]检测了40例胰腺癌组织和20例正常胰腺组织，发现Merlin蛋白在胰腺癌组织中的表达水平显著高于正常胰腺组织。

3 NF2/Merlin通过多条信号通路抑制肿瘤

3.1 Hippo/Yap信号通路

肿瘤抑制因子Merlin蛋白是Hippo信号通路中激酶 Mst/Lats/Yap及核E3泛素连接酶CRL4DCAF1途径上游的靶蛋白。Merlin蛋白既可以在细胞质中发挥抗肿瘤作用，也可以直接进入细胞核发挥抗肿瘤作用。

Merlin蛋白以封闭构象状态迁移至细胞核，直接抑制CRL4DCAF1对Lats1/2的泛素化降解，促进Lats1/2对Yap的磷酸化作用，抑制Yap的活性，从而抑制肿瘤的发生、发展[18-19]。在果蝇和哺乳动物中，Merlin蛋白募集Wts/Lats到细胞膜上并与其相结合，活化Wts/Lats而不激活Hippo/Mst的内在激酶活性，活化的Lats可抑制Yap及其类似物TAZ从细胞质转移至细胞核，促进Hippo信号通路发挥抗肿瘤作用[20]。而Hippo通路失活会促进Yap/TAZ积累并进入细胞核，与细胞核中的DNA结合蛋白——TEAD相结合，促进致癌基因转录[21]。Merlin蛋白在细胞质中直接结合p21蛋白激活激酶1(PAK1)的CDC42/RAC结合域(PAK1 PBD)，抑制PAK1活化，同时抑制了PAK1与RAC的结合[22]。Yuan等[23]通过体内外研究发现，Hippo信号通路中Mst1可通过调控JNK、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)等多个下游靶点，调节胰腺β细胞的凋亡和功能障碍，沉默NF2基因可以保护β细胞免受凋亡。NF2基因缺失条件下，胰腺β细胞中的Mst1无显著变化，而Lats2的磷酸化显著降低。

3.2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt信号通路在胚胎发育、代谢和EMT等多种生理过程中发挥着重要作用。上调经典Wnt信号通路可提高细胞质和细胞核中β-catenin蛋白水平，这一途径的功能障碍参与了肿瘤的病理过程[24]。低密度脂蛋白受体相关蛋白6(LRP6)磷酸化是激活Wnt信号通路的重要因子，Merlin蛋白与LRP6结合，阻断了LRP6磷酸化，促进β-catenin在细胞质中磷酸化并降解，使其无法进入细胞核发挥效应，从而抑制肿瘤的发展[25]。而Wnt信号通路中Wnt3a蛋白以磷酯酰肌醇二磷酸(PIP2)依赖的方式激活PAK1，增强Merlin蛋白磷酸化，磷酸化的Merlin蛋白与LRP6分离，促进LRP6磷酸化，进而促进肿瘤的发生、发展[25]。此外，Merlin蛋白可与细胞质中的β-catenin结合，使其黏附定位至细胞膜上，并与E-cadherin和α-catenin建立黏附连接，抑制β-catenin进入细胞核，进而抑制肿瘤发生[26]。此外，Merlin蛋白还可通过调节其他信号通路达到抑制Wnt/β-catenin信号通路的作用，进而发挥抗肿瘤效应，如Merlin蛋白可以通过调节RAC/PAK/JNK通路激活Wnt/β-catenin信号通路[27]。RAC调控Wnt通路的活性主要是通过激活JNK2激酶，使其磷酸化β-catenin，促进β-catenin进入细胞核，发挥促癌效应[28]。

3.3 TGF-β信号通路

肿瘤细胞中，TGF-β/Smad通路中Smad7表达降低与Merlin蛋白表达降低具有一致性[29]，提示Merlin蛋白调控肿瘤发生、发展的作用可能与TGF-β信号通路有关。Merlin蛋白可以激活非典型TGF-βRⅡ，而TGF-βRⅡ可抑制TGF-βRⅠ的活性，进而抑制肿瘤发生。当Merlin蛋白丢失时，TGF-βRⅡ表达降低，TGF-βRⅠ抑制解除而表达升高，可诱导肿瘤发生[30]。Malinda等[10]发现，TGF-β/Smad通路中TGF-βRⅠ可诱导胰腺癌细胞发生EMT并增强侵袭、迁移能力，且Merlin蛋白表达受到抑制可增强胰腺癌细胞的侵袭能力。张哲嘉[31]发现，肝癌细胞中TGF-β1的表达上调，Merlin蛋白表达缺失，而Merlin蛋白表达水平的恢复可以降低肝癌细胞中TGF-β1的表达水平。

4 结语

综上所述，体细胞抑癌基因或促癌基因突变是肿瘤发生的根本原因。消化系统肿瘤的发病率居高不下，从基因层面研究消化系统肿瘤的预防、诊断和治疗有着重大而深远的意义。NF2基因作为一种抑癌因子，表达抑癌蛋白Merlin。Merlin蛋白在生理状态下介导细胞接触抑制，抑制细胞过度增殖。当Merlin蛋白失活时，细胞间接触抑制丧失，导致细胞过度增殖。

目前研究发现，NF2/Merlin在多种恶性肿瘤尤其是消化系统肿瘤中抑癌功能丧失，这与NF2基因的突变缺失或Merlin蛋白的磷酸化失活有关。Merlin蛋白的磷酸化与其封闭和开放两种构象有关，构象的改变受多种蛋白酶调控。NF2基因表达水平的恢复或Merlin蛋白的去磷酸化可抑制消化系统肿瘤的发生及侵袭、转移。NF2/Merlin对肿瘤的抑制作用可通过调控Hippo/Yap、Wnt/β-catenin、TGF-β等多条信号通路实现。因此，诊断消化系统肿瘤时可以考虑检测NF2基因是否发生突变、缺失及其表达水平，可辅助诊断、评估肿瘤及肿瘤的分期和预后情况。今后在消化系统肿瘤的预防及治疗方面，可以探索抑制NF2基因表达及Merlin蛋白活性的新靶点或多靶点，研发针对特异性靶点的新药，为临床预防和治疗提供新方法。