Notch4通路与肿瘤

许朱镕 ，陈璐彦 ，孙 耀 ，王毅超 ，姚 军 ，3*，钱翠娟 ，，3*

（1.台州学院 医学院，浙江 台州 318000；2.台州学院 临床医学院，浙江 台州 318000；3.台州学院 肿瘤研究所，浙江 台州 318000）

Notch家族在人类中含有四个跨膜受体（Notch1-Notch4）和五个配体（Jagged1，Jagged2和Delta样1，3和4）［1］。Notch是一种进化上保守的膜受体，它与其相应的配体结合后可相互作用并介导细胞内信号转导［2］。Notch 胞内段（Notch intracellular domain，NICD）是 Notch 通路的活性片段，在 Notch受体与配体结合时，由γ-分泌酶从细胞膜水解出来，并迁移到细胞核内，与Notch的下游效应蛋白CSL（CBF-1，Suppressor of hairless和 Lag的合称）结合，从而激活 HES（hairy/enhancer of split）和 HEY（Hey-hairy/enhancer--of-split related with YRPW motif family members）家族等Notch通路下游靶基因的转录［3］。

Notch通路家族不仅在细胞增殖、凋亡和分化等细胞生物学行为中发挥着重要作用，还在肿瘤的血管生成和侵袭转移等过程中发挥重要作用［4］。哺乳动物的Notch受体有4种，分别为Notch1-Notch4［5］。研究发现，Notch1-Notch3对肿瘤有抑制或促进的作用［6］。作为同一家族的Notch4在结构上与Notch1-Notch3相似（如图1所示），但目前关于Notch4通路在肿瘤中的研究相对较少，Notch4通路在各系统肿瘤的发生发展中的作用及其机制尚未得到很好的理解。因此，我们将Notch4通路在各系统肿瘤中的研究综述如下，以便了解Notch4通路在各系统肿瘤的发生发展中的作用和机制，可继续深入研究的方向。

1 Notch4通路的概况

通过小鼠乳腺肿瘤病毒（mouse mammary tumor virus，MMTV）诱导的乳腺肿瘤中的逆转录病毒插入实验，首次证实了Notch4的致癌功能［7］。Notch4是Notch通路家族的四种跨膜受体之一，参与胚胎发育、肿瘤血管生成等过程的调控［8］。Notch1、Notch2 和 Notch4 及其配体（Jagged1、Jagged2、Dll1 和Dll4）在血管内皮中表达，而Notch3在血管平滑肌细胞中表达［9］。越来越多的证据表明，Notch4通路异常活化与乳腺癌等肿瘤的生物学行为、发生发展和预后有关［10］。

图1 Notch通路家族成员蛋白结构示意图①目前，在哺乳动物中共发现了 4种 Notch基因（Notch l、2、3、4）。成熟的 Notch受体分子是由跨膜区（Notch Transmembrane,NTM）、胞内段（Notch Intracellular Domain,NICD）和胞外段（Extracellular Notch,ECN）组成的异二聚体，ECN与NTM通过非共价键结合。ECN和NTM都有其保守特质，ECN包含表皮生长因子样重复序列（Epidermal Growth Factor-like Repeats,EGFR）和3个串联的Lin/Notch重复序列（Lin/Notch repeats,LNR）。NTM主要由RAM（RBP-J kappa associated molecular）结构域，锚蛋白重复序列（Ankyrinrepeat,ANK）、Notch细胞因子反应区域（Notch Cytokine Response region,NCR）、转录激活区（Transcriptional Activator Domain,TAD）、PEST 结构域（Proline-Glutamate-Serine-Threonine-Rich Domain,P）等构成。

2 Notch4与各种肿瘤

2.1 Notch4与肝癌

四种Notch受体在肝细胞系中均有表达，但具有不同的亚细胞分布状态，即Notch1和Notch4在细胞质和细胞核中均有表达，而Notch2和Notch3仅在细胞质中表达［11］，细胞质Notch1或核Notch4的表达与HBV相关的肝细胞癌（hepatocellular carcinoman，HCC）组织中的HBx的表达相关。在肝癌细胞HepG2中，HBx可上调细胞质Notch1或核Notch4的表达，但在HepG2中HBx通过与Notch1直接相互作用，而在HepG2x细胞中，HBx不与Notch4相互作用［12］。

Notch4被发现也可以增强HCC的侵袭性和转移性，Notch4表达与HCC组织中血管生成拟态（vasculogenic mimicry，VM）形成之间存在正相关；Notch4在转录水平上调MT1-MMP、MMP-9和MMP-2的表达，同时它还通过诱导MT1-MMP的表达增加MMP-2和MMP-9的活性，而Notch4抑制可通过下调MMP的表达和活性来抑制细胞侵袭并破坏VM网络，进而抑制肿瘤血管生成和侵袭转移［13］。在HCC的临床组织标本中观察到细胞质中Notch4的过表达，Notch4过表达可能是疾病特异性生存期较短的独立预测因子，因此Notch4可用作免疫组织化学生物标志物，用于预测疾病特异性存活时间较短的肝癌患者［14］。与邻近的非肿瘤肝组织相比，Notch1和 Notch4在肝内胆管细胞癌（intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC）组织中表达上调，而Notch2和Notch3表达相对较弱［15］。

2.2 Notch4与胃癌

我们课题组之前的研究发现，Notch4活化可通过诱导胃癌（gastric cancer，GC）细胞中Wnt1、β-连环蛋白和下游靶基因c-Myc和细胞周期蛋白D1的表达和活化，来促进体外和体内GC细胞生长，提示Notch4可能是胃癌发生发展中的致癌基因［16］165。Notch4的高mRNA表达也被发现与所有胃癌患者、肠型癌症患者和弥漫型癌症患者的恶化的总存活期（overall survival，OS）显著相关［17］。而且，ZNF382（KRAB zinc finger protein 382，KRAB锌指蛋白382）作为胃癌中一个抑癌基因，可通过下调Notch4通路来逆转胃癌上皮间质转化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）进程［18］。

2.3 Notch4与结直肠癌

与Notch4低表达的结直肠癌（colorectal cancer，CRC）患者比较，Notch4的高表达水平与CRC组织的N分期、M分期、淋巴血管侵犯和癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）表达状态显著相关，而Notch4高表达的患者有着较短的5年无病生存期（disease free survival，DFS）和OS［19］。然而又有研究表明，与对照组相比，CRC组织标本中Notch4 mRNA表达水平显著降低，并发现CRC组织中的Notch4水平与肿瘤分化、侵袭和淋巴结转移有关，而过表达Notch4可抑制CRC细胞系的细胞增殖、迁移和侵袭，同时诱导细胞凋亡。Notch4沉默则增强了CRC的细胞恶性生物学行为，而Notch4在CRC组织中表达降低可作为肿瘤增殖、复发和预后的检测指标之一［20］。

2.4 Notch4与乳腺癌

Notch4通路在乳腺生长和发育的调节中起重要作用，Notch4参与促进体外乳腺上皮细胞（乳腺球）的干细胞更新，Notch4的异常表达可抑制乳腺干细胞的分化，而Notch4的基因突变可增强乳腺上皮细胞的增殖能力，从而导致乳腺癌的发生［21］。与管腔乳腺癌患者相比，三阴乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）和Her-2过表达乳腺癌患者中Notch4的表达显著升高，Notch4表达与雌激素受体（estrogen receptor，ER）和/或孕酮受体阳性呈负相关，与肿瘤体积、淋巴结受累及肿瘤淋巴结转移晚期呈正相关，并提示Notch4表达与乳腺癌的临床病理学特点及生物学行为相关，且可预测管腔乳腺癌患者的不良预后［22］。McClements等发现 FK506结合蛋白样蛋白（FK506 binding protein like protein，FKBPL）及其肽衍生物通过下调DLL4和Notch4抑制内分泌治疗耐药的癌症干细胞和乳腺癌转移［23］。Yao等也证实细胞质和细胞膜的Notch4表达与Ki67表达相关，并且Notch4高表达的肿瘤组织具有更高的增殖率［24］。Notch4高表达可增强内分泌治疗抵抗（endocrine therapies resistant，ETR）乳腺癌细胞的侵袭能力［25］。Notch4活化可通过增强STAT3的活化及EMT而增强乳腺癌TAMR-MCF-7 细胞的侵袭能力［26］115。

2.5 Notch4与胰腺癌

我们课题组之前的研究发现，与未转化的胰腺上皮细胞系HPDE6c-7相比，Notch4在胰腺癌（pancreatic cancer，PC）细胞系中的表达显著上调，而靶向Notch4的小干扰RNA（siRNA）显著抑制了PC细胞的迁移和侵袭能力，并通过上调Akt活化和肌成束蛋白（fascin）表达而增强PC细胞对多西紫杉醇的敏感性［27］3499。而胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）肿瘤组织中 Notch1、Notch2和Notch4的蛋白水平显著高于具有良性病变的胰腺组织［28］。

2.6 Notch4与其他肿瘤

Notch4表达阳性的黑色素瘤癌干细胞样细胞（melanoma cancer stem-like cells，MCSLCs）可引发EMT并促进黑素瘤细胞的转移［29］；而另有研究表明，Notch4通路诱导黑色素瘤细胞EMT而抑制恶性行为［30］。Notch4 表达与非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）肿瘤大小、淋巴结转移（lymph node metastasis，LNM）、远处转移（distant metastasis，DM）和肿瘤-淋巴结-转移（tumorlymphnode-metastasis，TNM）分期呈正相关，而Notch4表达阳性的NSCLC患者的OS显著低于Notch4表达阴性的患者［31］。Notch4的异常激活通过神经周围扩散促进口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）的转移，而Notch4被明确可作为OSCC的重要预后标志物和潜在治疗靶标［32］。与正常组织相比，口腔鳞状细胞癌组织中Notch4的表达显著升高；但在口腔疣状癌（oral verrucous carcinoma，OVC）中，无论临床病理特征如何，Notch4均为低表达［33］。Notch4在头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）细胞中呈现显著的高表达，而Notch4高表达可促进HNSCC细胞增殖，增强顺铂耐药性，抑制细胞凋亡和细胞周期失调［34］。与非恶性前列腺上皮细胞系RWPE1相比，前列腺癌细胞系DU145、PC3和LnCAP中Notch4的表达显著增加，而Notch4敲减可抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移及侵袭，并促进细胞凋亡［35］877。

3 Notch4与其他信号通路的相互关系

有研究发现，Notch4是runt相关转录因子1（runt related transcription factor 1，RUNX1）在巨核细胞分化过程中的关键靶分子［36］。Sirtuin 6（SIRT6）通过抑制Notch4基因的转录来负调节Notch4通路信号转导［37］，而FKBPL过表达可通过下调DLL4和Notch4抑制内分泌治疗耐药的癌症干细胞增殖和乳腺癌转移［23］。上述研究表明，RUNX1、SIRT6、FKBPL等基因可在Notch4通路的上游发挥调控作用。

Notch4沉默通过抑制NF-κB通路活性，抑制前列腺癌细胞的细胞活力、增殖、迁移和侵袭能力，并上调 EMT标记物 E-cadherin的表达、下调 EMT标记物 Vimentin和 N-cadherin的表达［35］881。Notch4抑制通过下调乳腺癌 TAMR-MCF-7细胞中活化的STAT3的表达水平抑制EMT［26］120。Notch4通过激活Wnt1/β-连环蛋白信号通路促进胃癌细胞生长［16］168。Notch4抑制通过下调Akt /肌成束蛋白通路来减少胰腺癌细胞的迁移和侵袭并增强对多西紫杉醇的敏感性［27］3501，而Notch4通过诱导MMP9和MT1-MMP表达及MMP2活化调控血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）诱导的MMP活性，而MMP抑制剂可阻断Notch介导的内皮细胞形态发生［38］。上述研究表明，NF-κB、STAT3、Wnt1/β-连环蛋白、Akt/肌成束蛋白、MMP9、MT1-MMP 等基因可能在 Notch4通路的下游发挥调控作用。

有趣的是，在特异性敲除RBP-jk的小鼠中，Notch4 NICD的转基因介导的过表达可导致乳腺肿瘤的发生，这表明非经典Notch4通路可能参与Notch4的致癌机制［39］。然而迄今为止，对于非经典Notch4通路如何调控相关的上下游细胞信号通路及关键分子的相关研究文献较少，知之则更少。

4 结语

目前，各种研究都表明Notch4通路参与了多种肿瘤的发生发展机制，这可能为这些肿瘤的治疗提供了一个新的靶标或诊疗策略。Notch4在肝细胞癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、口腔鳞状细胞癌等肿瘤中表达增高，而在结直肠癌、口腔疣状癌等肿瘤中表达降低。Notch4可通过调控肿瘤细胞的生长、增殖、凋亡、迁移、侵袭及转移来促进或抑制肿瘤的发生发展，该促进或抑制肿瘤的作用可能与不同类型的肿瘤细胞对Notch4活化或其对EMT调控的反应差异有关。然而，Notch4影响肿瘤发生发展的具体作用及机制，以及Notch4与其他重要信号通路间的相互作用及调控机制等方面目前尚不清楚，其临床意义和预后价值亦未得到充分研究，需要继续深入研究。