孔飛飛(綜述)，姜 斌(審校)

(1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生院，上海 201999； 2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第三人民醫(yī)院腫瘤科，上海 201999)

腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移在90%的腫瘤相關(guān)死亡中發(fā)揮著作用，然而對腫瘤形成過程中的這一進(jìn)程了解甚少[1]。Foxm1作為Fox轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，其主要功能是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞由G1期到S期、G2期到M期的進(jìn)程來確保細(xì)胞有絲分裂增殖[2-4]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxm1與包括卵巢癌、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤、基底細(xì)胞癌、胰腺癌、肺癌、前列腺癌和肝癌在內(nèi)的多種人類腫瘤相關(guān)[5-11]。更重要的是，F(xiàn)oxm1的過表達(dá)與多數(shù)晚期人類腫瘤有明顯相關(guān)性。因此，F(xiàn)oxm1不僅可以通過提高細(xì)胞增殖能力促進(jìn)早期腫瘤的形成，還可以在腫瘤晚期增強(qiáng)腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲能力[12-14]。目前，對腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究主要集中在腫瘤細(xì)胞的遷移、浸潤和血管形成方面。Fox轉(zhuǎn)錄因子家族根據(jù)DNA結(jié)合區(qū)域同源序列的不同在哺乳動物中又分為分17個亞家族，55種不同的成員。Foxm1可以分為3個不同的亞型：Foxm1a、Foxm1b、Foxm1c，其中后兩者表現(xiàn)為活化作用，而Foxm1a抑制轉(zhuǎn)錄。該文將通過討論Foxm1對上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT) 、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的作用來闡述Foxm1在腫瘤細(xì)胞遷移、浸潤和血管形成方面的作用，進(jìn)一步明確Foxm1在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的重要作用。

1 Foxm1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT

EMT是指上皮細(xì)胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程。這一過程包括上皮細(xì)胞表型標(biāo)志上皮鈣黏素、閉鎖小帶蛋白(ZO-1)的降解和重新分布、β聯(lián)蛋白的降解和移位、肌動蛋白細(xì)胞骨架的重組以及間質(zhì)細(xì)胞表型標(biāo)志(如波形蛋白、纖維連接蛋白、神經(jīng)鈣黏素)的過表達(dá)[15]。在胚胎發(fā)育、慢性炎癥、組織重建、癌癥轉(zhuǎn)移和多種纖維化疾病中發(fā)揮著重要作用。通過EMT，上皮細(xì)胞失去細(xì)胞極性，失去與基膜的連接等上皮表型，獲得了較高的遷移與侵襲、抗凋亡和降解細(xì)胞外基質(zhì)的能力等間質(zhì)表型。EMT是上皮細(xì)胞來源的惡性腫瘤細(xì)胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學(xué)過程。因此，EMT成為近年來腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)研究的重點(diǎn)。

腫瘤轉(zhuǎn)移過程可以分為3個進(jìn)程：①侵襲周圍組織，進(jìn)入血管；②隨血流運(yùn)行到其他部位，穿出血管；③定植，成瘤。Foxm1可以通過誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移的多個進(jìn)程在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，而在肝癌細(xì)胞中Foxm1誘導(dǎo)EMT，增加肝癌細(xì)胞侵襲周圍組織的能力就是其中之一[16]。

Bao等[17]在Foxm1低表達(dá)的轉(zhuǎn)移胰腺癌細(xì)胞系A(chǔ)sPC-1中，轉(zhuǎn)染Foxm1使其過表達(dá)，經(jīng)形態(tài)學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)過表達(dá)Foxm1組的AsPC-1細(xì)胞較對照組獲得了明顯的間質(zhì)特性，表明Foxm1可以誘導(dǎo)AsPC-1細(xì)胞獲得間質(zhì)表型，發(fā)生EMT。另有研究發(fā)現(xiàn)[18]，A549肺癌細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)化生長因子β1處理后，上皮鈣黏素表達(dá)量顯著下降，波形蛋白表達(dá)量明顯增加，發(fā)生了EMT轉(zhuǎn)化。隨后用小分子干擾RNA干擾發(fā)生EMT的A549細(xì)胞中 Foxm1的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，上皮鈣黏素表達(dá)量明顯增加，波形蛋白顯著下降且細(xì)胞在形態(tài)學(xué)上的改變也表現(xiàn)為間質(zhì)向上皮轉(zhuǎn)化，成功逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化生長因子β1誘導(dǎo)的EMT，表明Foxm1在轉(zhuǎn)化生長因子β1誘導(dǎo)EMT過程中發(fā)揮重要作用。

綜上所述，F(xiàn)oxm1過表達(dá)可以誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT，F(xiàn)oxm1剔除可逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的EMT，而EMT在腫瘤遷移和侵襲過程中扮演著重要角色，提示Foxm1可以通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞EMT進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移、浸潤，增強(qiáng)腫瘤的侵襲性。

2 Foxm1提高M(jìn)MPs的表達(dá)

細(xì)胞侵襲性增強(qiáng)，基膜和細(xì)胞外基質(zhì)的降解共同導(dǎo)致了腫瘤細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)移。MMPs是降解細(xì)胞外基質(zhì)的一系列酶的統(tǒng)稱，幾乎能降解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分,破壞腫瘤細(xì)胞侵襲的組織學(xué)屏障，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。其中，最為重要的是降解基質(zhì)膜膠原的MMP-2和MMP-9[19]。

在Hep2食管鱗癌細(xì)胞中，通過小分子干擾RNA下調(diào)Foxm1后，MMP-2的表達(dá)量顯著下降；成瘤能力較對照組也顯著下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)oxm1在體內(nèi)外均可通過調(diào)節(jié)食管鱗癌細(xì)胞中MMP-2的表達(dá)，影響腫瘤的遷移、浸潤能力[20]。另有研究表明，在Foxm1b轉(zhuǎn)基因小鼠中，MMP-9呈過表達(dá)[21]。

Wang等[8]剔除BxPC-3、HPAC、PANC-1胰腺癌細(xì)胞系中的Foxm1后，通過實(shí)時定量聚合酶鏈反應(yīng)和Western Blot檢測MMP-2和MMP-9表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MMP-2和MMP-9在信使RNA和蛋白水平均有明顯下降，同時發(fā)現(xiàn)其活性也顯著降低。此外，在AsPC-1、Colo-357和 PANC-1胰腺癌細(xì)胞中過表達(dá)Foxm1后，MMP-2和MMP-9表達(dá)和活性均明顯提高。以上結(jié)果提示Foxm1可能通過促進(jìn)MMPs的表達(dá)促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。在MDA-MB-231和SUM149高侵襲性乳腺癌細(xì)胞中，剔除Foxm1后MMP-2和MMP-9的信使RNA表達(dá)水平顯著下降，而且酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)表明MMP-9活性也顯著降低。另外，在Foxm1基礎(chǔ)表達(dá)量相對較低的SUM102和 SKBR3乳腺癌細(xì)胞中過表達(dá)Foxm1后，MMP-9的表達(dá)量顯著上升[22]。

體內(nèi)試驗(yàn)將過表達(dá)和剔除Foxm1的卵巢癌細(xì)胞HCC94分別注入裸鼠體內(nèi)形成異體移植物模型，結(jié)果顯示過表達(dá)Foxm1的HCC94細(xì)胞組MMP-2和MMP-9在信使RNA和蛋白水平均有顯著升高，而Foxm1剔除組則相反。而且體外培養(yǎng)HCC94細(xì)胞，用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)試劑盒檢測培養(yǎng)液中MMP-2和MMP-9的表達(dá)量，結(jié)果表明過表達(dá)Foxm1的HCC94細(xì)胞分泌的MMP-2和MMP-9較Foxm1剔除的HCC94細(xì)胞高。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，F(xiàn)oxm1的過表達(dá)在體內(nèi)和體外均可提高M(jìn)MP-2和MMP-9的表達(dá)，而且細(xì)胞遷移、浸潤試驗(yàn)和劃痕試驗(yàn)結(jié)果顯示腫瘤侵襲性增強(qiáng)[23]。進(jìn)一步試驗(yàn)證實(shí)Foxm1可以通過調(diào)節(jié)MMP-2和MMP-9的表達(dá)來調(diào)控Akt/糖原合成酶激酶-3β/Snail通路進(jìn)而影響腫瘤的遷移和浸潤[23]。

Dai等[24]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxm1轉(zhuǎn)染后的SW1783和Hs683膠質(zhì)瘤細(xì)胞中MMP-2 的表達(dá)量顯著提高，干擾后的U-87MG和HFU-251膠質(zhì)瘤細(xì)胞則相反。進(jìn)一步的試驗(yàn)證實(shí)Foxm1作為轉(zhuǎn)錄因子可以與MMP-2 啟動子直接結(jié)合，增強(qiáng)啟動子活性，提高M(jìn)MP-2表達(dá)。同時也發(fā)現(xiàn)Foxm1的過表達(dá)可提高膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移、浸潤能力，干擾后也呈相反趨勢。為進(jìn)一步明確Foxm1和MMP-2在腫瘤遷移、浸潤過程中的關(guān)系，Dai等[24]應(yīng)用MMP-2特異性抑制劑OA-Hy來抑制SW1783和Hs683膠質(zhì)瘤細(xì)胞中MMP-2的作用，結(jié)果顯示OA-Hy可以抑制Foxm1過表達(dá)所誘導(dǎo)的膠質(zhì)瘤遷移浸潤能力的提高。以上結(jié)果說明Foxm1通過提高M(jìn)MP-2基因的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移浸潤性。

綜上所述，F(xiàn)oxm1在食管鱗癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、膠質(zhì)瘤等多種人體腫瘤中可以提高M(jìn)MPs尤其是MMP-2和MMP-9的表達(dá)，而MMPs在腫瘤遷移和浸潤過程中起著重要作用，更重要的是MMPs抑制劑可以逆轉(zhuǎn)Foxm1所致的腫瘤遷移和浸潤性的增強(qiáng)，說明Foxm1可以通過調(diào)節(jié)MMPs的表達(dá)來提高腫瘤細(xì)胞的遷移和浸潤性，進(jìn)而影響腫瘤轉(zhuǎn)移。

3 Foxm1上調(diào)VEGF表達(dá)

血管形成是腫瘤生長和腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的重要步驟。VEGF是腫瘤細(xì)胞分泌的，在血管形成過程中起重要作用的血管形成激活因子。研究證實(shí)，VEGF是介導(dǎo)血管形成的關(guān)鍵因子，可調(diào)節(jié)包括增殖、遷移、內(nèi)皮細(xì)胞管道形成等在內(nèi)的多個血管形成步驟[25]。此外，也有研究表明VEGF促進(jìn)人類腫瘤細(xì)胞的遷移和浸潤。

Li等[26]在裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)，在N87和GT5胃癌細(xì)胞中過表達(dá)Foxm1b可以提高VEGF的表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤遷移浸潤能力；干擾N87和GT5胃癌細(xì)胞中Foxm1b的表達(dá)后，VEGF表達(dá)量降低，而且腫瘤細(xì)胞遷移浸潤能力下降，說明Foxm1b在胃癌中的表達(dá)與VEGF有明顯相關(guān)性。進(jìn)一步研究表明，F(xiàn)oxm1b可以在轉(zhuǎn)錄水平直接調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)。Zhang等[27]在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，提示在膠質(zhì)瘤中Foxm1可以通過提高VEGF的表達(dá)來誘導(dǎo)腫瘤新生血管的形成。

近來有研究發(fā)現(xiàn)，在BxPC-3、HPAC、PANC-1胰腺癌細(xì)胞中剔除Foxm1后，VEGF的表達(dá)明顯下降，而在cDNA轉(zhuǎn)染后過表達(dá)Foxm1的AsPC-1、Colo-357 和 PANC-1細(xì)胞中VEGF表達(dá)量顯著提高[8]。此外，F(xiàn)oxm1表達(dá)受抑制的胰腺癌細(xì)胞分泌到培養(yǎng)液中的VEGF明顯減少，而且人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞小管形成試驗(yàn)結(jié)果提示，在此培養(yǎng)液種植奇靜脈內(nèi)皮細(xì)胞后誘導(dǎo)的毛細(xì)血管減少。研究結(jié)果表明，在胰腺癌中Foxm1可以通過調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)來調(diào)控新生血管的形成，進(jìn)而影響腫瘤轉(zhuǎn)移。

在乳腺癌中也有類似的研究結(jié)果。Ahmad等[22]在高表達(dá)Foxm1的MDA-MB-231和SUM149乳腺癌細(xì)胞中用小分子干擾RNA下調(diào)Foxm1的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著Foxm1表達(dá)量的下降，VEGF活性顯著下降，乳腺癌細(xì)胞的遷移和浸潤能力也隨之降低。由此可以看出Foxm1可通過調(diào)節(jié)VEGF活性來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。此外，在Hep2食管鱗癌細(xì)胞中的研究表明，F(xiàn)oxm1表達(dá)下降后VEGF在信使RNA和蛋白水平的表達(dá)量也隨之下降[23]。

綜上所述，在胃癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤、胰腺癌、乳腺癌和食管鱗癌中VEGF的表達(dá)與Foxm1呈正相關(guān)，表明Foxm1在腫瘤細(xì)胞VEGF誘導(dǎo)血管形成中起重要作用。以上結(jié)果提示，F(xiàn)oxm1抑制劑可能抑制VEGF表達(dá)，從而影響腫瘤的轉(zhuǎn)移。

4 小 結(jié)

目前，臨床常用的手術(shù)及化療方法對于未發(fā)生轉(zhuǎn)移的原位腫瘤療效較好，但對于已發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤效果欠佳。因此，對于腫瘤轉(zhuǎn)移的研究已經(jīng)成為近年來的研究熱點(diǎn)。而最近的研究表明，F(xiàn)oxm1在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中有重要作用，F(xiàn)oxm1主要通過調(diào)節(jié)EMT、MMPs和VEGF的表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞遷移、浸潤和血管形成，最終促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。Foxm1已經(jīng)成為多種腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的一個重要節(jié)點(diǎn)，這為研制靶向抗癌藥物提供了一個新的靶點(diǎn)。人Foxm1基因可分為Foxm1a、Foxm1b和Foxm1c三個亞型，而Foxm1b作為近年來的研究熱點(diǎn)，已明確其促癌作用。然而，也有研究證實(shí)Foxm1c可與上皮鈣黏素啟動子結(jié)合，促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄與Foxm1b作用相悖，在一定程度上有抑癌作用。說明在Foxm1進(jìn)一步的研究中，具體到某一種亞型才可以明確其作用機(jī)制進(jìn)而指導(dǎo)臨床藥物的研制，提高腫瘤患者的生存率。

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