FOXK1 在肿瘤性疾病中的研究进展

高艳松 张志华 徐凯伦

1.河北北方学院研究生学院，张家口，075000，中国

2.河北北方学院附属第一医院呼吸与危重症医学科，张家口，075000，中国

叉头框家族（forkhead box，FOX）是参与人体各个器官发育并且调节人体免疫代谢的蛋白质转录因子［1］，其结构“叉头”DNA 结构域的相对保守，显著区别于其他转录因子，正是因为这一特点，FOX 可调节细胞的代谢、分裂和分化等过程，其与癌变的发生有着密切的联系［2-4］。本文主要介绍叉头框家族中的一个小成员叉头框K1（forkhead box K1，FOXK1）。FOXK1在人体中约由七百三十多个氨基酸排列组成的，参与了各种肿瘤的进展，尤其是癌细胞的上皮-间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）过程，二者联系十分密切。根据目前已有的研究数据显示，FOXK1 的表达与肝癌、胃癌和肺癌等多种肿瘤疾病有着十分密切的联系，但其在国外文献中报道的较多，国内报道的较少。本文主要是介绍FOXK1 在肿瘤性疾病中的表达情况，并了解其在肿瘤疾病中的意义。

1 FOXK1 与神经胶质瘤

Xu 等［5］研究者用RT-qPCR 检测到FOXK1 在人神经胶质瘤组织中过表达，且和转移、分期呈正相关，并影响患者的生存。其机制为FOXK1 的转录激活了Snail 基因启动子，Snail 是促进EMT 进程的重要转录因子，此外，FOXK1 的表达还可调节细胞周期促进细胞的增殖，但不影响细胞的凋亡。大多数研究表明，miRNA 会在肿瘤中异常表达，从而发挥重要作用。例如，miR-137 作为一种抑癌因子，其他肿瘤中被证实下调［6-8］。Ji 等［9］通过实验证明了抑制miR-137 促进了神经胶质瘤细胞的肿瘤进展，而FOXK1 作为miR-137 在神经胶质瘤中的新靶标，二者的表达呈负相关，FOXK1 过表达消除了miR-137 的抑制作用，并激活wnt/β-catenin 途径促进细胞生长。此外还得出一个新观点：FOXK1 的表达，不仅促进细胞的增殖，也降低肿瘤细胞的凋亡。FOXK1 还可以通过Akt/mTOR 传导通路发挥作用，FOXK1 的表达受到miR-652（抑癌因子）抑制，减弱了Akt/mTOR 信号通路的传导，从而减弱肿瘤细胞的增殖和侵袭［10］。上述两篇报道，均通过miRNA 证实了FOXK1 在胶质瘤进展中的重要作用。

2 FOXK1 与喉癌

在喉癌细胞中，FOXK1 和MALAT1 均明显表达，FOXK1 作为miR-503-5p 靶基因，抑制miR-503-5p 的表达能够上调FOXK1，MALAT1 的表达通过靶向抑制miR-503-5p 促进FOXK1 的表达，诱导喉癌细胞的增殖和侵袭［11］。

3 FOXK1 与食管癌

通过对食管癌变组织的实验，研究者［12］发现正常组织中的FOXK1 的表达量显著低于癌组织，且FOXK1 的过表达会抑制食管癌细胞的凋亡并促进细胞的增殖和迁移，同时结合患者的病理参数发现，食管癌组织中的FOXK1 表达量越高，分化越差，患者的预后越不佳。这一发现表明FOXK1 起致癌作用，为食管癌患者的治疗提供新思路。

4 FOXK1 与乳腺癌

邓素华［13］通过用qRT-PCR 和免疫组织化学方法发现在癌变的乳腺组织中FOXK1 过表达，并且结合患者的临床资料分析，表明FOXK1 的表达量和患者的预后呈负相关，但对FOXK1 在乳腺癌中的作用机制未做说明。而Li［14］的研究则为FOXK1 在乳腺癌中的作用机制提出了一种可能，PI3K-Akt-mTOR 传导途径的激活是受到高表达的FOXK1 影响的，这一改变可促使细胞增殖能力变强，而凋亡能力减弱，促进肿瘤的发展。后来为了进一步研究FOXK1 在乳腺癌中的确切作用，Gao 等［15］发现FOXK1 是miR-365-3p 在乳腺癌中的下游靶标，miR-365-3p 在乳腺癌中被下调，会靶向诱导FOXK1 的表达，FOXK1 一方面调节细胞周期中的G期和S 期的变化来引起癌细胞的增殖；另一方面增加侵袭和转移的关键酶基质金属蛋白酶，主要是MMP-2和MMP-9（matrix metalloproteinases，MMPs）的分泌，其中FOXK1 与MMPs 的关系在黑色素瘤中也得到了证实［16］，同时也使上皮标志蛋白E-钙黏蛋白降低及间质标志蛋白N-钙黏蛋白和波形蛋白升高，调节EMT，最后促进癌细胞的增殖与侵袭，影响患者预后。

三阴性乳腺癌是乳腺癌的最恶性亚型，具有淋巴结转移的特性，研究［17］发现lncRNA HUMT 在启动子区域的低甲基化导致其在淋巴结转移的三阴性乳腺癌中高度表达，而lncRNA HUMT 通过募集Y-box 结合蛋白1 形成新的转录复合物来激活FOXK1，从而增强了血管内皮生长因子C 的表达，同时调节Akt/ mTOR传导通路，促进癌增殖和淋巴结转移。

5 FOXK1 与肺癌

曹莉旻等［18］通过免疫组化方案发现FOXK1 在肺癌组织中的表达程度明显高于正常组织，并与肺癌的分期和淋巴结转移有关。Ma 等［19］的研究发现circMAN2B2 在肺癌组织中高度表达，circMAN2B2 是通过抑制miR-1275 的表达发挥促进细胞增殖和侵袭的作用，而miR-1275 作为一种抑癌基因，它是通过靶向调节FOXK1 的表达发挥作用的，最终得出的结论是circMAN2B2 表达抑制miR-1275，进而促进FOXK1 的表达，促进肺癌细胞的增殖与侵袭。除此之外，在肺癌细胞中，FOXK1 还是miR-195-5p 的直接靶标［20］。肺癌组织中的miR-195-5p 表达明显下调，而miR-195-5p的过表达抑制了FOXK1 的表达，来抑制肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。这与Ma 等［19］得出来的结论具有一致性。

6 FOXK1 与肝癌

FOXK1 在肝癌中高度表达，Cui 等［21］通过敲低FOXK1，发现肝癌细胞中己糖激酶2 的表达减少，而二者的同时降低，则抑制了Akt-mTOR 途径的激活，从而抑制了肝癌细胞的活力及糖酵解过程，影响肝癌细胞能量的摄取，最终抑制肝癌细胞的增殖。这也从一定程度上说明了，FOXK1 的表达可以调节糖代谢过程促进肝癌细胞生存。另外敲除FOXK1 使Wnt/β-catenin 信号通路失活，抑制癌细胞的增殖与侵袭［22］。Guo 等［23］发现lncRNA TMPO-AS1 在肝癌中高度表达，参与肿瘤细胞的增殖、侵袭和EMT 过程。敲除lncRNA TMPOAS1 能够上调miR-329-3p 来抑制FOXK1 的表达，而miR-329-3p 被抑制时，能消除lncRNA TMPO-AS1 降低抑制癌细胞侵袭和EMT 的作用。FOXK1 的上调逆转了lncRNA TMPO-AS1 降低对细胞增殖的抑制和对细胞凋亡的促进作用，同时也抵消了敲低lncRNA TMPO-AS1 对肝癌细胞侵袭及EMT 的抑制作用。此外，还发现lncRNA TMPO-AS1 通过上调FOXK1 表达以刺激Akt/mTOR 途径促进肝癌的发展。lncRNA TMPO-AS1 是肝癌治疗的新靶点。

上述论述表明了FOXK1 能通过不同的途径影响肿瘤的发生与侵袭。

7 FOXK1 与胆囊癌

FOXK1 在胆囊癌组织中高度表达，并与患者的临床病理参数和不良预后相关［24］。FOXK1 的过表达可以调控细胞周期来促进细胞增殖，但不影响细胞凋亡；同时可诱导EMT 增强癌细胞的迁移和侵袭能力。此外，FOXK1 的促肿瘤作用可能与Akt/mTOR 轴的激活有部分相关性。因此，FOXK1 可以作为胆囊癌患者的潜在治疗靶点和预后指标。

8 FOXK1 与胰腺癌

胰腺癌细胞的生长侵袭与FOXK1 的表达有关［25］。人类MCM3AP 基因可以通过调控细胞周期的S 期，抑制肿瘤发展，lnc RNA MCM3AP-AS1 是MCM3AP的lncRNA 反义基因，它可靶向抑制miR-138-5p，促进FOXK1 表达，进而促进胰腺癌中的细胞增殖、迁移和侵袭。FOXK1 的过表达可以逆转lnc RNA MCM3APAS1 沉默和miR-138-5p 表达对肿瘤的抑制作用。因此MCM3AP-AS1/miR-138-5p/FOXK1 轴在胰腺癌中具有重要作用。

9 FOXK1 与胃癌

在胃癌细胞中，FOXK1 与miR-646负相关［26］，miR-646通过直接与FOXK1 的3’-UTR结合来抑制FOXK1 的表达，减弱Akt 及mTOR 的磷酸化，同时也可抑制癌细胞增殖和EMT。同样的研究［27］还发现FOXK1是miR-593-3p 的下游目标，miR-593-3p 还受LINC02163负调控的作用，LINC02163 表达增强会抑制miR-593-3p，进而促进FOXK1 的表达。FOXK1 和c-jun 在胃癌均表达［28］，且二者呈正相关，c-jun 通过结合FOXK1 的启动子来提升FOXK1 的表达，但即使在FOXK1 过表达的肿瘤细胞中，将c-jun 敲除后，发现癌细胞的增殖与侵袭都会受到影响，推测c-jun 可能是FOXK1 诱导EMT 的关键。此外，FOXK1 与波形蛋白共同作用，波形蛋白是EMT 的重要标志物，与肿瘤的侵袭密切相关，二者的表达程度越高，患者的预后越差［29］。上述研究均证明了FOXK1 在胃癌中起促进发展的作用。

另外，从细胞自噬［30-31］方面研究，发现FOXK1 的过表达可通过上调I 类PI3K 和下调III 类PI3K，并可能通过激活PI3K/Akt/mTOR 途径，抑制胃癌细胞的自噬，诱导EMT，促进胃癌的进展，首次揭示了FOXK1通过抑制自噬促进了胃癌进展。随后进一步的研究证实在酸性条件下，抑制FOXK1 表达，可能会部分通过下调MAZ（Myc-associated Zinc-finger protein）来诱导细胞自噬进而阻止细胞EMT，实现抑制肿瘤细胞发展的目的。此外研究还发现了雷帕霉素和敲除FOXK1二者结合会使上述结果更加明显。上面两项研究均证实了FOXK1 在胃癌中的重要作用，但他们从FOXK1调节细胞自噬的方面对胃癌的治疗提供了新思路。

10 FOXK1 与肠道肿瘤

有相关研究报道，病灶的转移是结直肠癌相关死亡的主要原因，而上皮-间质转化则参与到癌细胞侵袭的过程中。生物信息学研究表明，CCDC43 基因在大肠癌中异常表达，FOXK1 通过结合CCDC43 启动子的功能区和激活ERK1/2 和Akt 途径来促进CCDC43的表达，二者共同调节TGF-β1（它可以激活EMT）信号传导过程，促进癌细胞的侵袭［32］。而FOXK1 激活TGF-β1，能降低E-钙黏着蛋白表达，同时增加波形蛋白表达，诱导EMT 促进肿瘤的侵袭［33］。此外，FOXK1与结直肠癌细胞中Cyr61p 启动子结合，并促进Cyr61p的表达，形成FOXK1-Cyr61p 轴；FOXK1 被Snail 反激活，形成Snail-FOXK1 轴，上述二者均可以促进上皮间质转化，导致肿瘤的转移［34］。

11 FOXK1 与卵巢癌

CCK-8 分析法发现，FOXK1 的表达可明显的增加卵巢癌细胞的增殖；流式细胞仪分析及蛋白印迹方法表明FOXK1 的转录过程抑制了细胞周期抑制蛋白p21，且FOXK1 可显着提高S 期细胞的百分比，但G0/G1期细胞的数量却减少，说明FOXK1 促进肿瘤细胞增殖，随后进一步检测FOXK1 对细胞凋亡是否存在影响，发现FOXK1 并不影响细胞凋亡，因此FOXK1 通过促进癌细胞增殖影响肿瘤进展［35］。

12 FOXK1 与前列腺癌

根据前人关于FOXK1 在其他肿瘤中的表达情况及作用的研究，有人同样发现FOXK1 在前列腺癌组织中的表达增强，而敲低FOXK1 会抑制前列腺癌的增殖和转移，其机制可能是FOXK1 的降低会部分抑制Wnt/β-catenin 信号传导［36］。

13 FOXK1 与骨肉瘤

双荧光素酶报告基因检测［37］证实FOXK1 的3’-非翻译区（3’-UTR）是miR-186-5p 的直接靶标。miR-186-5p 过表达会抑制FOXK1 的表达，一方面对体外细胞增殖、细胞周期和体内肿瘤生长具有抑制作用，另一方面还能抑制骨肉瘤细胞的EMT。所以miR-186-5p作为抑癌因子可能为骨肉瘤患者创造新的治疗方法。

综上所述，FOXK1 参与调控机体细胞生长、分化、胚胎发育及多种病理过程，其在肿瘤中的主要机制为通过调节细胞周期促进细胞增殖；调控不同途径诱导细胞EMT，促进肿瘤侵袭与转移。但在一些肿瘤中，FOXK1 的研究仅仅停留在表达水平上，并未说明具体作用机制，相信随着科学的不断进步，关于FOXK1 在不同肿瘤中的作用机制会更加明确，期望能够为患者的诊断、治疗及预后提供参考及思路。