Notch信号通路与肿瘤微环境的关系

王晓孜，李 杰，薛丽英

Notch信号通路是一条高度保守的信号传导途径，参与细胞增殖及分化的调控。Notch通路的异常与多种肿瘤的发生发展、侵袭及转移密切相关，在不同的肿瘤中起促癌或抑癌作用，其效应依赖于肿瘤细胞与肿瘤微环境(tumor microenvironment， TME)间的相互作用，并在调节TME各成分的生物学功能中发挥着关键作用[1]。本综述就Notch信号通路与TME各成分间的关系进行讨论。

1 Notch信号通路及功能

Notch信号通路是哺乳动物进化过程中高度保守的信号传导途径，参与调节细胞分化、增殖及血管生成，在胚胎发育及组织稳态中发挥重要作用。Notch信号通路的异常与肿瘤的发生发展、侵袭及转移密切相关。

1.1Notch信号通路 Notch信号通路由Notch配体、Notch受体、细胞内效应分子和Notch的下游靶基因等组成。典型的Notch信号通路是通过Notch受体的胞外区域和邻近细胞的Notch配体相结合而发挥作用。在哺乳动物中有5种Notch信号通路配体：Jagged1、Jagged2、Delta-like1(DLL1)、Delta-like3及Delta-like4，其对应的受体共有4种，即Notch1～4。Notch受体以异二聚体形式存在于细胞膜上，由胞内区(NICD)、Notch跨膜区及Notch胞外区组成。Notch受体的胞外区与配体区结合并激活Notch信号通路。细胞内效应分子在哺乳动物中被称为RBP-Jκ，是Notch信号通路中起重要作用的转录调节因子。典型Notch信号通路下游主要靶基因为碱性螺旋-环-螺旋转录抑制因子家族Hes/Hey成员。在哺乳动物中，Hes/Hey家族包括Hey1/2/L、Hes1-7、HesL和Dec1/2 13个成员，但只有Hes1/5/7以及Hey1/2/L受Notch信号通路调控。Notch通路活化后激活下游Hes和Hey基因，影响细胞增殖、分化及血管形成。

1.2Notch信号通路的特点 典型Notch信号通路由邻近细胞以旁分泌的方式被激活，其信号传导主要由CBF-1/RBP-Jκ介导，在细胞相互接触时被诱导，无需蛋白激酶和第二信使参与。典型Notch信号通路的活化经过3次裂解：在相邻细胞释放的配体作用下，Notch受体在S1裂解点发生第一次裂解，形成活化的异二聚体；受体配体结合后在裂解点S2、S3发生第二、三次裂解，释放NICD；NICD转入细胞核，与细胞内效应分子结合并募集MAML家族蛋白进一步形成转录复合物，激活下游靶基因。

1.3Notch信号通路的功能 Notch信号通路参与细胞的增殖、凋亡、分化以及上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)，在肿瘤发生发展及侵袭转移中发挥重要作用[2-3]。研究认为，Notch是新生血管的主要调控因子，内皮细胞中Jagged1过表达可导致肿瘤血管增生，而Jagged1失活导致血管生成减少及肿瘤生长速度减慢[4]。Notch信号通路在胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌和胃癌等实体瘤的发病中起重要作用。在前列腺癌中发现，Notch1的过表达增强了PC-3细胞的迁移、侵袭及EMT，而其下调则减缓细胞的迁移和侵袭[5]。Notch信号通路激活可促进人和鼠胃癌细胞的增殖[6-7]。在乳腺癌细胞中，Notch信号通路可促进干细胞的生存和自我更新[8]，配体DLL1发挥致癌作用[9]。因此，Notch信号通路的激活可能促进癌细胞的增殖，是肿瘤发生的必要条件。

2 Notch信号通路与TME的关系

TME主要包括血管、免疫细胞、成纤维细胞和细胞外基质等[10]，在肿瘤发生发展中起着重要作用。肿瘤细胞可通过自分泌或旁分泌，改变和维持自身生存和发展的条件，促进肿瘤的生长；而TME可通过调节肿瘤细胞基因表达、表观遗传学，以及肿瘤细胞与其周围环境相互作用，进而影响肿瘤的生物学行为。TME中的免疫细胞包括髓源性抑制细胞(MDSCs)、调节性T细胞(Treg)和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等，被认为是肿瘤发展主要调控因子。

2.1Notch信号通路对肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)的调控 CAFs由成纤维细胞激活后形成，维持肿瘤细胞生存和增殖的最佳微环境，在促进肿瘤的发生、转移及血管生成中发挥重要作用[11-13]。研究发现，CAFs可分泌白细胞介素-6，激活Notch信号通路，促进肝癌细胞的干细胞样特性，进而促进肝癌的发展[14]。而在乳腺癌中，Notch信号通路参与介导雌激素GPER信号在癌细胞和CAFs中的作用[15]。Zhang等[16]研究认为，人乳头状甲状腺癌组织中转化生长因子-β1的表达随着Notch1和p-Smad3水平升高而升高，与CAFs中α-平滑肌肌动蛋白表达明显相关。可见Notch和转化生长因子-β(TGF-β)/Smad3通路参与肿瘤细胞与CAFs间的相互作用。而在口腔鳞状细胞癌和肺癌中，CAFs中Notch3的表达可促进血管生成，参与肿瘤的生长[17]。

2.2Notch信号通路对MDSCs的调控 MDSCs来源于骨髓祖细胞和未成熟髓细胞，是树突状细胞、巨噬细胞和(或)粒细胞的前体，在肿瘤免疫逃逸中起重要作用。肿瘤细胞分泌细胞因子或趋化因子，将MDSCs募集至靶器官，而MDSCs可通过分泌精氨酸酶-1、诱导型一氧化氮合酶、活性氧等抑制CD4+和CD8+ T细胞增殖，并分泌白细胞介素-10和TGF-β促进Treg的募集[18-19]，从而诱导免疫抑制，使肿瘤细胞逃避免疫系统的监视，最终促进肿瘤发展及转移。研究表明，在黑色素瘤中，抑制Notch1可减少MDSCs和Treg的募集，促进CD8+ T细胞的募集[18]。

2.3Notch信号通路对Treg的调控 Treg是CD4+ T细胞亚群，参与稳态调节和肿瘤免疫逃逸，具有免疫负调节作用，在肿瘤的发生中发挥重要作用。FOXP3是Treg的主调节因子，在Treg的发育和生物学功能方面起重要作用[20]。

Notch信号通路可调节FOXP3的转录及Treg的分化。既往研究显示，Notch通路mRNA表达与肿瘤组织中Treg数目及其FOXP3 mRNA表达呈反比，Notch的下调促进Treg的浸润和三阴性/基底样乳腺癌表型[21]。但Mao等[22]研究认为，在人头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma， HNSCC)组织中FOXP3的表达与Notch1无明显相关，但FOXP3的表达与Notch1下游Hes1的表达呈正相关。Ikemoto等[23]发现，胰腺导管内乳头状粘液癌组织中Jagged1的表达、外周血中Treg的数量均高于腺瘤，且Treg数目与Jagged1明显相关，表明Notch信号通路与Treg的浸润及侵袭可能相关。

2.4Notch信号通路对自然杀伤(NK)细胞的调控 NK细胞是固有的免疫细胞，可通过细胞毒性作用直接杀伤肿瘤细胞，也可分泌促炎因子和趋化因子调节其他免疫细胞的功能和适应性免疫反应，从而发挥抗肿瘤作用。Notch信号通路在NK细胞的发育及生物学功能中起重要作用，参与NK细胞早期发育阶段和晚期成熟阶段的调控。在Notch1细胞内效应分子RBP-Jκ缺失的小鼠模型中，NK细胞晚期成熟延迟，表型改变[24]。Dongdong等[25]研究表明，在急性髓系白血病(acute myeloid leukemia， AML)中，壬二酸通过激活Notch信号通路促进NK细胞和T细胞增殖以及肿瘤坏死因子-α、γ干扰素的分泌，从而更有效地杀伤AML细胞。在乳腺癌中，Notch3是肿瘤干细胞(CSCs)中PD-L1过表达的调节因子，通过mTOR信号通路上调PD-L1，并维持CSCs特性[26]。

2.5Notch信号通路对TAMs的调控 巨噬细胞主要来源于骨髓单核细胞，主要包括M1和M2两种表型，不仅参与免疫应答，而且在肿瘤的生长和转移中起关键作用。典型的M1型巨噬细胞分泌白细胞介素-12，促进杀灭肿瘤细胞；而M2型巨噬细胞分泌白细胞介素-10，可促进肿瘤发生[27]。TAMs作为TME中的主要细胞类型，在肿瘤的发展和转移中起着关键作用，与大部分癌症的不良预后有关。

Notch信号通路在TAMs的极化中发挥重要作用。Notch信号通路激活后，使巨噬细胞表现为M1型[27-28]。有研究表明，Notch信号通路通过DLL4阻止M2型巨噬细胞极化[29]。另有研究表明Notch信号通路可通过其下游信号分子miR-125a、miR-148a-3p的表达促进巨噬细胞向M1型极化[28,30]。Notch信号通路通过其下游信号分子SOCS3调节巨噬细胞的极化，Notch信号通路激活可促进巨噬细胞极化为M1型，增加其抗肿瘤活性，从而抑制肿瘤生长[27-28]。NF-κB激活蛋白在胶质瘤中通过靶向Notch1调节基质细胞衍生因子1和巨噬细胞集落刺激因子的分泌来改变TAMs的募集和极化[31]。

而阻滞Notch信号通路可诱导巨噬细胞形成M2型TAMs[27]。在多种肿瘤间质中，TAMs主要表现为M2型，与肿瘤转移相关[32-34]。有研究表明，结直肠癌中Notch2通过miR-195-5p下调促进肿瘤细胞发生EMT，并分泌白细胞介素-4，进而激活巨噬细胞，使其呈现M2表型，从而促进肿瘤的发展和转移[35]。乳腺干细胞产生的DLL1激活邻近巨噬细胞中的Notch信号通路，增强Wnt配体的表达并作用于乳腺干细胞，促进乳腺干细胞的生长[36]。在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)中，由TAMs产生的白细胞介素-10通过JAK1/STAT1/NF-κB/Notch1信号通路促进NSCLC的CSCs样特性，从而促进NSCLC的发展[37]。然而，Mao等[22]认为在HNSCC中抑制Notch1通路，能减少TME中MDSCs、TAMs、Treg亚群以及免疫检查点分子的表达从而抑制HNSCC的发展。可见，Notch信号通路可调控TAMs极化，进而影响肿瘤的发生发展。

3 小结

Notch信号通路在调节肿瘤细胞生长及TME中各免疫细胞功能中发挥重要作用，针对Notch信号通路进行干预可能对肿瘤的治疗有重要意义，其受体或配体可能成为抗肿瘤治疗的靶点。但TME中免疫细胞存在多样性，并且Notch信号传导调控极其复杂，仍需深入研究Notch信号通路在不同TME中所起的作用及其机制。