前列腺癌增殖机制的研究进展

王慧，相龙全，张祥宇

（1.山东省济宁医学院临床医学院，山东 济宁 272000；2.山东省济宁市第一人民医院病理科，山东 济宁 272000）

0 引言

癌细胞基本的特征在于维持增殖信号的能力。正常组织控制增殖信号有序释放，调节细胞生长和分裂周期，保证细胞数量稳态生长。而肿瘤细胞通过多种替代方式维持增殖信号，逃避增殖抑制因素，抵抗细胞死亡，实现永生复制[1]。前列腺肿瘤的生长、增殖问题日益受到关注，本文从外泌体介导的增殖，肿瘤干细胞介导的增殖，磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（proteink inaseB/PKB/AKT）/雷帕霉素受体（mammalian target to frapamycin，mTOR）信号通路，丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）信号通路，SHH/SMO/GLI信号通路等几个部分，对前列腺癌增殖机制进行综述。

1 外泌体介导增殖

外泌体是由细胞胞吐生成的纳米大小脂质膜状体，所有正常细胞和病理细胞都可以分泌[2]。前列腺癌细胞产生的外泌体，可以携带各种生物大分子[3]，包括遗传物质DNA，蛋白质，脂质等[4]。吴维等[5]分别提取前列腺癌患者和正常人外周血的外泌体，结果发现前列腺癌患者外周血外泌体的含量高于正常人，然后用不同浓度的前列腺癌患者外周血的外泌体与前列腺癌细胞共培养，发现外泌体的浓度越高，细胞增殖活性越高，提示我们，前列腺癌患者外周血的外泌体浓度与前列腺癌细胞的增殖有关。研究发现[6]，Circ_0044516是一种环状RNA，是肿瘤生长过程中的调节因子。在来自前列腺癌患者血液和前列腺癌细胞PC3、DU145、2B4、22RV1的外泌体中，cir c_0044516显著上调。进一步研究发现，下调Circ_0044516可以抑制前列腺癌细胞系2B4、PC3、22RV 1增殖。与前列腺癌相关的成纤维细胞来源的外泌体可以携带氨基酸和三羧酸循环过程的中间产物，使肿瘤细胞在缺乏营养、缺氧的情况更适宜生存[7]。Rid w ana Chow d hury等[8]研究表明，来自前列腺癌细胞的外泌体促进间充质干细胞分化成肌成纤维细胞，促进肿瘤新生血管生成和肿瘤增殖。Rad en Danarto等[9]提取前列腺癌患者和前列腺增生患者的尿液外泌体，与前列腺增生组相比，前列腺癌患者组外泌体miR-21的表达增加了，提示我们，外泌体miR-21可能参与了前列腺癌的增殖。上述结果提示，外泌体介导了前列腺癌的增殖。

2 肿瘤干细胞介导前列腺癌增殖

在前列腺癌侵袭迁移过程中，肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）包括成纤维细胞，内皮细胞，免疫细胞，癌细胞，肿瘤干细胞等，是当今肿瘤研究的热点。前列腺癌干细胞（cancer stem cells，CSC）具有显著的增殖特性，具有多向分化和自我更新的特性[10-11]。研究发现，CD44被认为是包括前列腺干细胞在内的多种干细胞的标志物[12]，CD44阳性的前列腺癌细胞比CD 44阴性的前列腺癌细胞具有更大的增殖能力[13]，CD44同工型CD44v7-10在前列腺癌中过表达，通过RNAi敲低CD44v7-10会显降低前列腺癌细胞的生长和侵袭[14]。研究发现，ALDH 1被建议作为前列腺癌的干细胞标志物[15-16]，ALDH 1是一种细胞质酶，参与细胞内毒性物质的降解[17]。据报道[18]，ALDH 1表达与PCa患者的肿瘤分级和预后相关，发现具有高ALDH酶活性的细胞比具有低ALDH活性的细胞具有更大的体外增殖潜力，在体内前列腺重建试验中观察到类似的结果[15]。研究发现[18]，多梳组基因Bim-1高表达在前列腺干细胞中，Bim-1表达降低，降低了体外前列腺肿瘤形成的能力。NVP-LDE-22是一种SMO抑制剂，NVP-LDE-22通过上调miR-128抑制Bmi-1，抑制前列腺癌干细胞运动、迁移，从而抑制了小鼠前列腺癌的生长。上述结果提示，前列腺癌干细胞参与了前列腺癌的增殖，迁移。

3 PI3K-PKB/AKT-mTOR信号通路过度激活介导增殖

在前列腺癌细胞增殖过程中，PI3K/AKT/m TOR途径是很重要的一个信号传导通路。研究表明[19]，该信号通路调控前列腺癌的增殖，生长，侵袭等生物学行为。PI3K途径通过不同的机制被激活。AKT是细胞周期重要的调节因子，可转录翻译凋亡相关基因叉头转录因子FOXO3A（肿瘤抑制因子）,使其在细胞质含量增加，细胞核结合DNA减少，导致肿瘤细胞存活[20]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（m TOR）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，也是PI3K/AKT/m TOR的下游底物。有研究[21]报道了42%的原发性前列腺癌和100%的转移性前列腺癌的PI3K/AKT/m TOR信号通路发生了改变，例如PTEN突变等导致PI3K磷酸化，我们可以推测，PI3K信号通路的激活促进了前列腺癌的生长，增殖。研究发现[22]，AKT水平升高的前列腺癌患者比AKT水平不升高的前列腺癌患者，预后较差，AKT的过度表达与不良预后相关。磷酸化的AKT上调去势抵抗性前列腺癌血管紧张Ⅱ1型受体的表达，促进前列腺癌肿瘤血管生成[23]。研究发现[24]在限制AKT激酶过渡激活转基因小鼠前列腺模型中，AKT过度激活诱导了前列腺高级别上皮内瘤变。

抑制PI3K信号通路可以抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞凋亡。因此PI3K信号通路抑制剂越来越受到关注。其大致分为四类：PI3K抑制剂、AKT抑制剂、m TOR抑制剂、双重抑制剂。雷帕霉素受体（m TOR）有两种多蛋白复合物，m TORC1和m TORC2。[25-27]变构型m TORC1抑制剂雷帕霉素及其类似物西罗莫司，依维莫司结合FK 506结合蛋白，继而结合m TORC，抑制下游信号通路，阻断PI3K信号通路。研究发现[28]，m TOR抑制剂可以促进细胞凋亡和HIF-1依赖性途径，逆转小鼠AKT激活导致的前列腺高级别上皮内瘤变。上述结果提示，PI3K/AKT/m TOR信号通路参与了前列腺癌的增殖，抑制PI3K/AKT/m TOR信号通路可以抑制体内外前列腺癌的增殖，该通路抑制剂对我们战胜前列腺癌增加了信心。

4 MAPK介导前列腺癌增殖

M APK信号通路在细胞的生长，增殖，肿瘤发生，转移有很重要的作用[29]。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）是广泛存在细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶超激酶，亚族包括4个，细胞外信号调节激酶（extracellularregulated protein kinases，ERK）、P38MAPK和c-jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal k inases，JNK）/应激激活蛋白激酶（stress-activated p rotein kinase，SAPK）、ERK5/大丝裂素活化蛋白激酶（big mitogen-activated protein kinase 1,BMK1)，能将细胞外的信号传递到细胞内，调节细胞生长、增殖、凋亡。P38MAPK是MAPK家族一种重要的信号通路，是一种细胞内激酶[30]。研究发现[31]，在前列腺高级别上皮内瘤变中，运用免疫组化和原位荧光等方法检测，ERK、JUN、P38均表达增加，结果提示，从正常前列腺上皮到高级别上皮内瘤变，提示MAPK信号通路过度激活介导的细胞增殖参与了前列腺癌的发生。李慧等[32]研究发现，运用免疫组化方法，使用抗磷酸化MAPK抗体检测前列腺癌组织标本和癌旁组织的磷酸化MAPK抗原，结果发现，检测的前列腺癌组织标本都有磷酸化MAPK表达，前列腺癌旁组织都没有磷酸化MAPK表达，癌灶中癌细胞阳性率大于30%为强阳性，磷酸化MAPK表达强阳性的比率在Gleason评分8-10分明显大于Gleason评分＜7分，局部浸润性肿瘤T3期强阳性比率明显大于局限性肿瘤T1、T2期，差异有统计学意义。MAPK磷酸化激活与前列腺癌生长、进展有密切关系。Song Park等研究发现[33]，组织蛋白酶A通过抑制前列腺癌中的P38MAPK蛋白磷酸化，P38MAPK信号通路失活，而抑制前列腺癌生长、增殖、侵袭。研究发现[34]，PD0325901是一种MAPK激酶1抑制剂，单独使用雷帕霉素（m TOR抑制剂）和PD0325901或者联合使用，抑制PI3K/AKT/m TOR和MAPK/ERK信号通路，抑制了前列腺癌细胞的生长和前列腺癌荷瘤小鼠肿瘤生长，联合应用两种药物，可以最佳抑制肿瘤生长，导致肿瘤细胞凋亡。结果提示，MAPK信号通路参与了体内外前列腺癌的增殖，抑制MAPK信号通路可以抑制体内外前列腺癌的生长。

5 SHH信号通路介导前列腺癌增殖

音谓因子（Hed gehog，HH）信号通路是调控脊椎动物发育过程中的关键信号，调控正常的细胞模式，生长，存活，分化[35]。在前列腺癌中，HH信号通路与其肿瘤增殖，浸润，转移有关[36]。HH信号通路有3个HH配体，包括SHH，IHH，DHH[37]。HH途径有两个受体[38]：负性调节受体PTCH和正性调节受体SMO，如果SHH配体与膜受体（Patched）PTCH结合，PTCH减弱对SMO的抑制，SMO激活GLI1[39]，调控下游通路，例如细胞抑制凋亡因子（BCL-2）、细胞增殖（细胞周期蛋白-D1、MYC）、干细胞自我更新（NANOG，SOX2）、上皮-间质转化（SNAIL）等。在缺乏HH配体的情况下，PTCH抑制SMO的活性，抑制SHH信号途径[40]。朱安义等[41]对前列腺癌组织标本和癌旁组织标本用逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测SHH、PTCH、GLI1 m RNA的表达，结果表明，SHH、PTCH、GLI1 mRNA在前列腺癌组织标本中的含量表达都高于前列腺癌旁组织标本，在前列腺癌组织标本中，SHH、GLI1的表达与病理分化程度、Gleason评分、临床分期呈相关性（P＞0.5)，病理分化程度越低、Gleason评分越高、临床分期越高，SHH、GLI1的表达越高，GLI1较SHH相关性更显著。由此，可以得出，在前列腺癌中，SHH信号通路的SHH、PTCH、GLI1 mRNA存在过度表达，SHH信号通路过度激活的现象，上调GLI1表达促进前列腺癌的增殖和生长。SHH信号通路通过上调Cyclin D/E、N-Myc和FOXM 1来诱导细胞增殖[42]。SMO抑制剂可以抑制GLI转录因子下游基因的激活。R Nanta[18]等研究发现，NVP-LDE-225/Erismodegib是一种SMO抑制剂，使用NVP-LDE-225/Erismodegib处理前列腺癌干细胞，抑制了前列腺癌干细胞球体形成，随着NVP-LDE-225/Erismodegib剂量增加，CSC凋亡蛋白caspase-3和PARP的表达增加，提示SMO抑制剂剂量依赖性方式诱导前列腺癌干细胞凋亡。进一步研究发现，NVPLDE-225抑制前列腺癌干细胞SHH信号通路的激活，抑制Gli1和Gli2的转录活性和Gli1/Gli2易位到细胞核。研究发现[39,42]，环巴胺是一种SMO抑制剂，使用环巴胺抑制SHH/SMO/GLI1，可以抑制前列腺癌增殖，GANT-61是一种GLI抑制剂，在小鼠的前列腺癌模型中，GANT-61减少了前列腺癌生长、增殖，并且显著降低了PTCH 1m RNA的表达[39,43]。上述研究结果提示，SHH信号通路的异常活化与前列腺癌的增殖有关，抑制SHH信号通路可以抑制前列腺癌的增殖。

6 讨论与展望

综上所述，前列腺癌衍生的外泌体，肿瘤干细胞的介导，脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（PKB/A KT）/雷帕霉素受体（m TOR）信号通路的过度活化，MAPK信号通路的异常激活，SHH信号通路异常活化等方面在前列腺癌增殖过程发挥作用（图1），使我们更加清楚前列腺癌增殖的机制，对不久的将来战胜前列腺癌增加了信心。

图1 前列腺癌增殖机制研究进展示意图