Wnt信号通路在口腔鳞癌发生发展中作用的研究进展

张美琴,乔春燕,高蕴波,刘 红

(1.吉林大学口腔医院 综合科;2.吉林省牙发育及颌骨重塑与再生重点实验室;3.吉林大学口腔医院 病理科,吉林 长春130021)

口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell cancer,OSCC)是口腔颌面部常见的高度恶性肿瘤之一。它具有局部浸润性强、颈淋巴结转移率高的特点。口腔鳞状细胞癌患者的治疗选择有限,5年生存率较低。因此,了解口腔鳞癌的发病机制,寻找影响口腔鳞癌进展的重要靶点,对改善口腔鳞癌患者的预后具有积极意义。

Wnt信号通路广泛存在于生物体内,调控着多种细胞生命活动。该通路决定了细胞在发育过程中的分化命运,在细胞增殖和成熟过程中起着重要作用。Wnt信号通路也与肿瘤发生密切相关。据报道,它与多种肿瘤的起源有关[1-3]。研究发现,Wnt信号通路通过激活其下游靶基因而导致口腔鳞癌的发生和发展。本文将阐述Wnt信号通路在口腔鳞癌中的作用和调控方法。

1 Wnt 信号通路概述

Wnt 信号通路高度保守,在各种生物过程中发挥着重要作用。Wnt信号通路包括1条经典和3条非经典通路。目前,对前者的研究较为普遍。Wnt 经典通路,又称为β-连环蛋白(β-catenin)依赖性途径。在Wnt蛋白存在的情况下,Wnt蛋白与胞膜表面的特异性受体结合,经过一系列下游因子的信号转导,使β-catenin在细胞质中聚集。当β-catenin达到一定浓度后,逐渐向细胞核内转移并与核内的T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)结合,最终启动原癌基因c-Myc、cyclin D1等靶基因转录,导致肿瘤的发生。

2 Wnt信号通路在OSCC中异常表达

已经有研究发现Wnt信号通路的激活可导致口腔鳞癌的发生与发展。段艳军等[4]发现采用Wnt信号通路抑制剂ETC-159处理OSCC-15细胞12 h和24 h后,细胞增殖迁移能力下降,进一步检测发现细胞中c-MyC、cyclinD1、CD146水平均明显降低,提示ETC-159可能通过抑制Wnt信号通路进而抑制OSCC-15细胞的增殖迁移能力。张燕等[5]采集了60例OSCC患者的临床标本,发现Wnt1在OSCC中高表达,且与淋巴结转移相关。

陈顺金等[6]通过免疫实验检测发现,在OSCC肿瘤细胞中EMT相关蛋白Slug及Swist表达水平明显上升,当抑制Wnt通路后,EMT相关蛋白Slug及Swist的表达水平显著降低,提示Wnt通路能显著增强EMT转化,从而在OSCC侵袭转移中起重要作用。Le等的研究表明,头颈部鳞状细胞癌中Wnt通路的激活增加了肿瘤干细胞的成球能力和侵袭性[7]。这提示Wnt信号通路至少可通过增强肿瘤EMT及肿瘤干细胞成球能力促进OSCC的侵袭转移。

综上,Wnt通路在OSCC发生及发展具有一定的调控作用,但其具体的调控机制还需进一步探究,因此,通过查阅相关文献,收集整理了可通过调节Wnt通路活性进而影响OSCC发生发展的基因、蛋白及非编码RNAs,有望成为未来OSCC治疗的新靶点。

3 Wnt信号通路的影响因素及对OSCC发生发展的影响

3.1 基因及蛋白

3.1.1APC

抑癌基因APC(adenomatous polyposis coli)是调控Wnt信号通路的关键基因。研究[8]表明APC蛋白参与组成Wnt信号通路β-catenin破坏复合体,可参与β-catenin浓度的调节过程,促进OSCC的进展。Goi等[9]对60例口腔鳞癌样本进行免疫组化分析,发现不同分化水平的口腔鳞癌中APC蛋白表达均明显高于正常组织。Xu等[10]报道APC5 可能诱导OSCC细胞的G1/S 期阻滞,并且与Axin 的协同作用阻滞细胞生长。这些发现表明APC有希望成为OSCC治疗的新靶点。

3.1.2DKKs

DKK家族由DKK1-DKK4 4个成员组成,DKKs 可通过竞争性结合Wnt受体从而抑制 Wnt 通路[11]。已有研究[12]表明DKK1可抑制Wnt3a影响Wnt通路,进而抑制OSCC的进展。张素欣等[13]发现在OSCC中DKK-3表达量低且启动子区甲基化率高,这可能导致其转录沉默,从而导致OSCC的发生。Kheirandish等[14]实验表明,与对照组相比,OSCC 样本中的DKK2和DKK4启动子区甲基化,且其未甲基化比例与肿瘤分化程度呈正相关。以上发现提示DKKs的去甲基化药物可能有助于OSCC的治疗。

3.1.3CXCR4

CXCR4是一种趋化因子受体,孙海滨等[15]实验研究表明CXCR4在口腔鳞癌中高表达,并可能与颈淋巴转移密切相关。有研究[16]通过建立裸鼠皮下舌鳞癌模型并敲除CXCR4基因表达,结果表明,Wnt通路中相关基因MMP-2、MMP-9、N-cadherin的表达受到显著抑制,舌鳞癌的迁移侵袭能力也受到抑制。这些发现表明CXCR4能通过增加Wnt通路活性促进口腔鳞癌的增殖迁移。

3.1.4SFRP2

分泌型卷曲相关蛋白(secreted frizzled-related proteins,SFRPs)是一种分泌型糖蛋白,可通过结合Wnt蛋白或其受体来影响Wnt通路的活性。Marimuthu等[17]研究表明,sFRP2在低分化OSCC和研究期间存活的患者中表达显著上调(>2年随访)。研究[18]表明,SFRP2的高表达可以显著抑制小鼠移植瘤的增殖(P<0.05);且cyclin D1表达水平显著降低。该研究证实SFRP2能够通过调控细胞周期并部分影响Wnt信号通路,抑制OSCC的发生发展。

3.1.5LEF1

淋巴增强子结合因子1(LEF1)是一种转录因子,主要参与经典 Wnt/β-catenin 信号通路。Su等[19]证实,与非肿瘤口腔黏膜相比,LEF1 在 OSCC 中过度表达,较高的 LEF1 表达与淋巴血管浸润和总体存活率降低有关。在正常组织和癌组织之间LEF1表达差异明显,而其他标记物(例如 TCF4)表达保持不变,提示 LEF1 可作为区分 OSCC 与非肿瘤口腔黏膜的理想生物标记物。此外,LEF1 表达与不良预后显著相关,提示LEF可做为预测OSCC患者预后和适当治疗的较好标志物。

3.1.6Galectin-3

半乳糖凝集素-3(Galectin-3)具有高度保守的序列,参与包括细胞凋亡、迁移、增殖及血管生成等在内的多种生命活动[20]。Fang等[21]证实,在口腔鳞癌中Galectin-3表达显著高于邻近组织;Galectin-3 经RNA干扰后,不仅细胞存活率、侵袭能力明显下降,而且MMP-2、MMP-9、β-catenin和cyclin D1表达明显降低,表明抑制Wnt通路可通过抑制Galectin-3基因在口腔鳞癌中的表达来实现,从而促进癌细胞凋亡、减少侵袭。

3.1.7Nav1.5

电压门控钠通道(VGSC)是完整的膜蛋白,可形成离子通道并通过细胞质膜传导钠离子(Na+),产生动作电位并使细胞兴奋。VGSC 家族有9个α亚基,分别命名为 Nav1.1-Nav1.9。Liu等[22]发现OSCC 细胞中Nav1.5主要在细胞膜和细胞质高表达;且在有淋巴结转移和无淋巴结转移的组织中表达量存在显著差异。Xu等[23]证实,与对照组相比,Nav1.5沉默组β-catenin、cyclin D1和c-Myc的表达量都明显降低(P<0.05)。这些数据表明,Nav1.5可能通过激活Wnt/β-catenin信号通路来促进OSCC细胞的恶性进展。

3.2 非编码RNAs

近年来随着科技的进步,非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)被证实在基因调控的多个方面都发挥着重要的作用。研究发现ncRNA在OSCC中表达失调,调控肿瘤的恶性进展[24-25]。在众多的非编码RNA中,微小 RNA(microRNA,miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是目前已知的两种重要的ncRNA,在正常情况下会发挥抑癌或致癌作用,但当其表达异常时可通过调节 Wnt信号通路活性促进肿瘤发生和转移[26-28]。

3.2.1miR-223

Wei等[29]研究发现miR-223表达与OSCC细胞侵袭和迁移能力呈负相关。在 miR-223 过表达细胞中Wnt通路的下游蛋白c-Myc、c-Jun、CD44 和 MMP-7 的表达低于对照组,从而抑制Wnt/β-catenin 信号通路降低 OSCC 的侵袭和迁移能力。

3.2.2miR-29a

Huang等[30]收集103名OSCC 患者组织样本,实验结果表明miR-29a在OSCC组织和细胞中表达降低(P<0.05),上调其表达能显著抑制口腔鳞癌恶性进展。此外,与 NC 相比,使用miR-29a模拟物转染显著抑制 β-catenin、C-myc、Bcl-2、MMP-9 和 cyclinD1 的表达(P<0.05),并抑制 Wnt通路活性。该研究表明 miR-29a可能通过抑制Wnt信号通路,抑制口腔鳞癌的发生发展。

3.2.3miR-139-5p

miR-139-5p 在某些癌症中具有抑癌作用,并负向调节 CXCR4。为此,Jiang等[31]检查了 miR-139-5p 和 CXCR4 在口腔鳞状细胞癌(OSCC)中的表达和作用机制。在 OSCC 组织中,miRNA-139-5p 下调,而 CXCR4 表达增加。此外,miR-139-5p 的低表达与低存活率相关。miR-139-5p 在 OSCC 中的过表达可抑制肿瘤增殖迁移并抑制 Wnt 下游因子 c-myc、cyclinD1 和 Bcl-2 的表达,并且这些影响都可以通过 miR-139-5p 抑制剂或 CXCR4 过表达来逆转。这些发现强调了 miR-139-5p可通过下调CXCR4抑制Wnt信号通路调节 OSCC 发生发展。

3.2.4miR-27b

目前的数据表明,与正常细胞相比,OSCC 细胞系中的 miR-27b表达下调。Liu等[32]研究发现miR-27b过表达可通过直接靶向抑制Wnt信号通路的活性来抑制 OSCC细胞增殖,进一步提示miR-27b在OSCC中具有抑癌作用。该研究还证实miR-27b过表达还可靶向FZD7信号通路抑制 OSCC细胞增殖。因此,miR-27b 表达的降低可能有助于 OSCC 的肿瘤发生,其可作为 OSCC 新的分子治疗靶点。

3.2.5lncRNA PLAC2

Chen等[33]研究证实在OSCC组织中 lncRNA PLAC2 上调,过表达lncRNA PLAC2可促进 OSCC,而敲低lncRNA PLAC2 则相反;此外,其还可激活Wnt 通路,并诱导OSCC。蛋白印迹实验结果表明lncRNA PLAC2 在 OSCC-9 细胞中的过表达增加了 Wnt信号通路中β-catenin、TCF-4、MMP-7、MMP-9 和 CyclinD1的表达,而敲低lncRNA PLAC2 CAL-27 细胞则表现出相反的效果。综上,lncRNA PLAC2 有望成为 OSCC 治疗的新靶点。

3.2.6LncRNA MINCR

Lyu等[34]在 OSCC 组织和细胞系中观察到相对高水平的LncRNA MINCR,通过功能测定表明,LncRNA MINCR 敲低显著抑制 OSCC 细胞增殖和侵袭。该研究检测了敲低LncRNA MINCR 对 Wnt通路的影响,发现抑制LncRNA MINCR表达显著降低了OSCC细胞中β-catenin、cyclinD1和c-myc的水平,并抑制Wnt通路,LncRNA MINCR 可能是 OSCC 中通过调节 Wnt信号通路而致癌的靶点,但其具体机制有待进一步研究。Li等[35]证实LncRNA MINCR可通过调节miR-107/β-catenin促进肝癌细胞增殖并抑制凋亡,这可能对研究LncRNA MINCR通过调节 Wnt信号通路影响OSCC发生发展的具体机制有一定的指导意义。

4 小结

口腔鳞癌为高度恶性肿瘤,预后差,但其治疗选择有限。随着精准医疗观念的崛起,靶点治疗为这类难治病提供了新选择。现如今已有大量实验研究证明Wnt通路与口腔鳞癌的发生发展密切相关。通过查阅文献,总结了LEF1、Galectin-3、Nav1.5、lncRNA PLAC2、LncRNA MINCR 可通过增强Wnt通路活性来促进肿瘤的发生发展,而 APC、DKK1、DKK3、SFRPs、CXCR4、miR-223、miR-29a、miR-139-5p、miR-27b可通过降低Wnt通路活性抑制肿瘤的发生发展,它们都可作为靶点调控Wnt通路活性从而影响OSCC的发生发展,这为口腔鳞癌的靶点治疗提供了更多可能。

口腔鳞癌的发生发展是一个复杂的过程,生物体内的Wnt通路也与其他信号通路相互交叉形成复杂的网络,提示要深入探讨OSCC发生、发展及转移的机制,为寻找OSCC治疗新靶点提供理论依据。