上皮-间质转化相关信号通路干预癌细胞侵袭和迁移的研究进展

刘硕 熊壮 舒遵华

(1长春中医药大学，吉林 长春 130000；2长春中医药大学附属医院肝脾胃病科；3长春中医药大学附属第三临床医院)

近几年来，我国因癌症死亡的人数接连不断上涨。现已是我国各种死因中的首位〔1〕。癌症如此令人束手无策的原因之一就是癌细胞的侵袭和迁移。在大部分癌病的初始阶段，病灶往往只局限于一个部位。随着病程的进展，癌细胞会不断地向患者全身部位进行侵袭和迁移，对身体的各个重要器官进行侵犯，导致患者的身体状况迅速恶化。关于恶性肿瘤细胞侵袭和迁移的机制，向来是研究的热点。近年来，上皮-间质转化(EMT)对恶性肿瘤细胞侵袭和迁移的作用，渐渐引起了科研人员的注意。在通常情况下，EMT的本质是令细胞形态发生改变，使细胞失去上皮表型分化特性，从而获得间质表型。此时细胞失去极性，与基底膜的连接丧失，但在恶性肿瘤细胞中EMT的这种特性往往会促进癌细胞的侵袭和迁移〔2,3〕。不利于恶性肿瘤患者的预后，使恶性肿瘤的病情快速发展，导致患者的寿命缩短。本文归纳了膜连蛋白(Annexin)1/波形蛋白(Vimentin)/钙联蛋白(S100)A9，Notch1，Wnt/β-catenin，转化生长因子(TGF)-β1/Smad2/基质金属蛋白酶(MMP)-9，趋化因子(CXCL)/黏着斑激酶(FAK)等与EMT相关的信号通路。从而进一步分析EMT在癌细胞中的作用机制，为今后相关的科研工作做参考。

1 Annexin1/Vimentin/S100A9信号通路

Annexin1属于可以附着于细胞膜磷脂上的膜联蛋白超家族成员中的一员〔4〕。Annexin1可以结合在细胞骨架和细胞基质上，使骨架和基质更加稳定〔5〕。Annexin1的含量越多，恶性肿瘤侵袭和迁移的程度越低，反之则程度越高〔6〕。S100A9相较于在正常细胞内的含量，在癌细胞中所表达的更多〔7〕。鲍玲娜等〔8〕发现S100A9可以通过影响MMP-2、MMP-9的含量进而影响人舌鳞癌细胞EMT的能力。Vimentin在恶性肿瘤中的含量要高于正常细胞，属于EMT的标志物之一，两者呈正相关〔9〕。Vimentin可以令恶性肿瘤细胞获得间质细胞的特点，从而使恶性肿瘤侵袭和迁移发生的程度提高〔10〕。在这个信号通路中，Annexin1、Vimentin与S100A9通常呈负相关，Vimentin与S100A9呈正相关〔11〕。因此，当这个信号通路在肿瘤细胞中时，Annexin1在机体内含量下降，Vimentin与S100A9相应上升，从而使恶性肿瘤产生间质细胞的特点，并导致MMP-2、MMP-9的含量在恶性肿瘤细胞中增多，进一步加大恶性肿瘤细胞在机体内向其他部位进行侵袭和迁移的程度。

2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin通路与肿瘤细胞的EMT及侵袭、迁移的程度相关，在干细胞和癌细胞中的Wnt/β-catenin信号通路会变得异常活跃〔12〕。当这种信号通路处于活跃状态时，Wnt配体与低密度脂蛋白受体蛋白(LRP5/6)及跨膜卷曲受体(FZD)三者之间相互结合，使β-catenin不会被无效化。没有被无效化的β-catenin会进入到细胞核内部，与位于细胞核内部的细胞因子形成转录复合物，启动与EMT相关靶基因的转录，并对EMT及肿瘤细胞的侵袭、迁移产生促进作用〔13～17〕。夏秀莲〔18〕通过对宫颈癌的研究表明，Wnt/β-catenin信号通路的一些相关蛋白在肿瘤旁组织的含量要远远低于这些蛋白在肿瘤内组织的含量，并得出Wnt/β-catenin通路在肿瘤细胞中被激活时，可以通过增加细胞周期素(CCN)D1、MMP-9、质内蓬乱蛋白(Dsh)，降低丝氨酸蛋白激酶(GSK)3、肿瘤抑制基因(APC)来提高恶性肿瘤的侵袭和迁移的程度的结论。另有一组研究〔19〕发现通过沉默基因瞬时受体电位(TRP)M3，恶性肿瘤细胞EMT的程度和侵袭、迁移的趋势较正常情况下下降，并且与Wnt/β-catenin信号通路相关的蛋白〔E-钙黏连接蛋白(cadherin)、N-cadherin、snail、β-catenin、细胞周期蛋白(Cyclin)D1、Snail〕的含量也变得与之前不同，这表明Wnt/β-catenin通路处于不活跃状态时，EMT的程度降低，与这五种相关蛋白含量变化有关。

3 CXCL8/FAK信号通路

CXCL8/FAK信号通路与肿瘤细胞的EMT及侵袭和迁移呈正相关〔20,21〕。马玉泽〔22〕通过将敲除过FAK基因和没有敲除过FAK基因的同一种胃癌细胞进行检测，发现CXCL8/FAK信号通路对肿瘤细胞的EMT及侵袭和迁移有促进作用，在敲除过FAK基因的胃癌细胞中，CXCL8的含量明显减少，EMT和侵袭、迁移的程度也随之降低。FAK不但与肿瘤细胞EMT和侵袭、迁移的程度呈正相关，而且其自身还可以对CXCL8的含量进行调节。FAK的含量在增高和降低时，CXCL8的含量也随之增高和降低〔23〕。在CXCL8/FAK信号通路中，FAK和CXCL8两者在恶性肿瘤的EMT及侵袭和迁移中往往起到相互叠加的促进作用。

4 TGF-β1/Smad2/MMP-9信号通路

MMP-9隶属于MMPs家族，是一种能够破坏细胞外基质的含锌蛋白酶类。MMP-9可以通过对细胞外间质的降解，从而破坏细胞基底膜与外基质之间的结构，促使细胞发生EMT及侵袭和迁移〔24〕。MMP-9与恶性肿瘤的EMT呈正相关〔25〕。曹伟红〔26〕通过对TGF-β1和Smad2分别进行基因沉默，发现Smad2基因沉默后，MMP-9的含量与空白对照组相比也会随之下降，当TGF-β1基因沉默后，Smad2和MMP-9的含量均随之下降。可知TGF-β1/Smad2/MMP-9通路处于激活状态时，TGF-β1、Smad2的含量在激活状态下增多，并对MMP-9的表达形成正反馈，进而使EMT的程度和肿瘤细胞的侵袭、迁移得到提高。

5 Notch1信号通路

Notch1信号通路在肿瘤细胞中的活跃可以增加Vimentin、降低E-cadherin的含量，对肿瘤细胞的EMT以及侵袭和迁移具有促进作用，两者呈正相关〔27〕。Notch1信号通路可以通过增加Notch受体数量使Notch在机体内的利用率增加，从而加重肿瘤细胞EMT的程度〔28〕。Notch1信号通路与胸腺细胞分化抗原(Thy)-1基因相互关联，Thy-1基因可以对Notch1信号通路进行激活，两者呈正相关〔29〕。胡伟国〔30〕通过研究发现Thy-1基因同样可以促进肿瘤细胞的EMT及侵袭和迁移，并且在极大程度上是通过锌指转录因子Snail(Slug)蛋白间接进行调控。Slug蛋白可以通过调控E-cadherin来促进EMT和肿瘤细胞侵袭和迁移的进程〔31,32〕，其作用机制是由于Slug可以结合在E-cadherin启动子的序列上，减少E-cadherin的表达，类似于Slug的还有锌指E盒同源结合蛋白(Zeb)1、Snail及Twist〔33～36〕。

6 酪氨酸激酶(JAK)2/信号转导与转录激活因子(STAT)3信号通路

恶性肿瘤细胞可以激活JAK2/STAT3信号通路，加快EMT的发展〔37〕。表皮调节素(EREG)可以通过激活癌成纤维细胞(CAF)中的JAK2/STAT3信号通路，促进白介素(IL)-6分泌，激活TGF-β，进一步提高恶性肿瘤EMT和侵袭、迁移的程度，与此同时，由CAP产生出来的IL-6又可以对JAK2/STAT3信号通路产生促进作用，进一步激发肿瘤细胞EMT和侵袭、迁移的程度〔38,39〕。庄妍等〔40〕发现鼻咽癌中的JAK2的mRNA比鼻咽癌癌旁组织中要多，并且JAK2的mRNA与STAT3的mRNA呈正相关增长，促进肿瘤细胞发生EMT。

7 其他信号通路

如PI3K(磷脂酰肌醇-3-激酶)/AKT(蛋白激酶B)信号通路与恶性肿瘤细胞的EMT及侵袭、迁移呈正相关〔41〕。在PI3K/AKT信号通路中，PI3K能够激活AKT，并促进NF-κB的亚基p65的表达，加大肿瘤细胞EMT的程度〔42〕。而核因子(NF)-κB本身则可以通过诱导Snail对EMT产生调控〔43〕。除此之外，表皮生长因子受体(FGFR)信号通路也与肿瘤细胞的EMT有关，有研究表明N-cadherin可以提高FGFR在恶性肿瘤细胞中的含量，从而促进EMT〔44〕。张亚辉〔45〕研究发现miRNA-451能够通过减少胶质瘤细胞中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化AKT、靶标钙结合蛋白(CAB)39、PI3K对EMT进行调控〔45〕。FOXM1是一种转录因子，这种转录因子具备3种剪切异构体，包括FOXM1A、FOXM1B、FOXM1C，谭拥军等〔46〕通过研究发现不同的FOXM1剪切异构体对EMT的调控具有不同的作用，FOXM1B与乳腺癌细胞发生EMT的程度呈正相关，与之相反，FOXM1C可以提高乳腺癌细胞中E-cadherin的表达，抑制Vimentin的表达，并对乳腺癌细胞的EMT程度产生抑制效果。袁春雷〔47〕研究发现circSCYL2在乳腺癌EMT模型中表达量显著减少，OSR1与TGE-β两者也呈现下降趋势，并得出circSCYL2可以调节OSR1与TGE-β两者在乳腺癌细胞中的表达量并降低乳腺癌细胞EMT的趋势的结论。于志红等〔48〕发现miR-107与胃癌细胞的EMT程度呈正相关，原钙黏蛋白(PCDH)17与胃癌细胞的EMT程度呈负相关，miR-107与PCDH17两者之间呈负相关，当miR-107或PCDH17在胃癌细胞中的表达量增高或降低时，作为EMT的标志性蛋白，Vimentin与E-cadherin也随之变化。

综上，肿瘤细胞的EMT本身就是一种由多个信号通路，蛋白质以及各种转录因子等相互作用的过程。这些因素并非处于绝对独立的状态。而是彼此之间产生相互促进或抑制的叠加作用。要想对恶性肿瘤的EMT有更多的了解，还需要有更多的实验积累。深入研究EMT对阐明恶性肿瘤的侵袭和迁移机制具有重要意义，并以此拓展抗肿瘤治疗的新方式。