張彥璐，陳 影，應(yīng)國清

（浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 310014）

1 EMT簡介

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是一種多功能細(xì)胞過程，其特征在于細(xì)胞極性的喪失，細(xì)胞-細(xì)胞之間粘附的喪失，與基底膜的連接等上皮表型的改變[1-2]。EMT的概念最早是由Greenburg和Hey在胚胎學(xué)領(lǐng)域提出來的，但最近已擴(kuò)展到腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[3]。在EMT過程中，上皮細(xì)胞經(jīng)歷了細(xì)胞骨架的重塑，可能會(huì)失去促進(jìn)細(xì)胞間接觸的蛋白，如E-cadherin和γ-catenin可能丟失，細(xì)胞獲得間質(zhì)標(biāo)記物，如波形蛋白，纖維連接蛋白，N-cadherin，金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9，導(dǎo)致細(xì)胞遷移和侵襲的增強(qiáng)[4]。

2 EMT的分類

基于生物學(xué)背景，EMT可分為三種類型[2，5-6]。在胚胎發(fā)生、器官發(fā)育過程中，1型EMT涉及原始上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)間充質(zhì)細(xì)胞。原代間充質(zhì)細(xì)胞充當(dāng)祖細(xì)胞并通過MET在中胚層和內(nèi)胚層器官中產(chǎn)生繼發(fā)性上皮細(xì)胞。2型EMT涉及傷口愈合，組織再生和器官纖維化，其中組織成纖維細(xì)胞在損傷和慢性炎癥期間由上皮細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生。3型EMT是一種原發(fā)性腫瘤侵襲性邊界中的癌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為通過循環(huán)侵入和轉(zhuǎn)移，并通過遠(yuǎn)端組織或器官中的MET產(chǎn)生轉(zhuǎn)移性病變的過程[7]。三種類型的EMT代表不同的生物學(xué)過程，但是一些遺傳因素和調(diào)節(jié)機(jī)制可能是相似和保守的。具有EMT表型的癌細(xì)胞除了具有間充質(zhì)特性外，還表現(xiàn)出更具攻擊性的行為，包括對(duì)藥物的抗性，應(yīng)激和細(xì)胞凋亡，抑制衰老，免疫逃避和獲得干細(xì)胞樣特征。腫瘤細(xì)胞的這些劇烈變化使它們滲透到周圍組織并轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處，促進(jìn)癌癥進(jìn)展[8]。

3 EMT的相關(guān)標(biāo)志物

E-cadherin是一種含鈣的跨膜糖蛋白，在大多數(shù)上皮組織中表達(dá)，構(gòu)建了相鄰細(xì)胞的緊密連接，在上皮細(xì)胞的細(xì)胞粘附中起重要作用，并且是上皮癌的轉(zhuǎn)移抑制因子[9]，E-cadherin的缺失與晚期癌癥顯著相關(guān)[10]。研究表明，E-cadherin下調(diào)與EMT相關(guān)，其導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展期間侵襲和轉(zhuǎn)移性增加[11]。E-cadherin的丟失可能會(huì)導(dǎo)致人類各種癌癥的腫瘤進(jìn)展、轉(zhuǎn)移，如胃癌、結(jié)直腸癌，肺癌和乳腺癌等[12-13]。

Vimentin是間充質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的中間絲蛋白[14]。在生理和病理情況下，Vimentin可以在發(fā)生EMT的上皮細(xì)胞中表達(dá)，Vimentin是EMT樣表型的典型標(biāo)志物，可以調(diào)節(jié)參與細(xì)胞遷移的多種細(xì)胞類型[15]。

研究表明，Snail在不同類型的上皮細(xì)胞中的異位表達(dá)引起間充質(zhì)樣表型，并且在這些細(xì)胞中E-cadherin表達(dá)顯著降低[16]。此外，Snail在小鼠和人類癌癥的高致瘤性和侵襲性區(qū)域中的表達(dá)是豐富的，而在非致癌區(qū)域中Snail表達(dá)低或甚至不存在[17]。此外，當(dāng)通過免疫組織化學(xué)分析評(píng)估人乳腺癌組織中的Snail水平時(shí)，發(fā)現(xiàn)浸潤性導(dǎo)管癌的表達(dá)水平增加與低分化的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。因此，Snail被認(rèn)為是乳腺癌轉(zhuǎn)移潛能的預(yù)后指標(biāo)，人乳腺癌樣本的微陣列分析也顯示Snail在無復(fù)發(fā)生存率降低的患者中過表達(dá)[18]。

Twist是在胚胎發(fā)育過程中的基本螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子，在許多癌癥中過度表達(dá)，包括乳腺癌。過表達(dá)Twist的MCF-7細(xì)胞中顯示E-cadherin缺失和Vimentin表達(dá)增加，這些細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性和侵襲性增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Twist以劑量依賴性方式直接抑制E-cadherin的表達(dá)[19]。

ZEB家族由鋅指/同源域蛋白ZEB1和ZEB2組成，與其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子相互作用，其活性受翻譯后修飾調(diào)節(jié)，例如Pc2的類泛素化或p300/PCAF的乙?；土姿峄?。這些ZEB家族通過抑制上皮標(biāo)志物和激活間充質(zhì)特性來觸發(fā)EMT[8]。

4 EMT的相關(guān)信號(hào)通路

EMT的誘導(dǎo)是由腫瘤細(xì)胞和腫瘤環(huán)境之間的復(fù)雜相互作用引起的，存在許多相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路， 例如 TGF-β、NF-κB、Wnt/β-catenin 和Hedgehog。因此，逆轉(zhuǎn)或阻斷EMT相關(guān)信號(hào)通路是限制癌癥發(fā)展的治療策略[20-21]。

4.1 TGF-β信號(hào)通路

轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）是一種與腫瘤生長密切相關(guān)的基因，不同腫瘤微環(huán)境下，其既能夠發(fā)揮抑癌基因作用，又能夠發(fā)揮促癌基因作用[22]。其發(fā)揮促癌作用主要通過誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)移、產(chǎn)生耐藥性、維持細(xì)胞干性[23]。

在腫瘤生長的早期階段，TGF-β充當(dāng)腫瘤抑制因子并誘導(dǎo)其生長停滯和細(xì)胞凋亡。在腫瘤進(jìn)展的后期階段，TGF-β及其受體以及其他受體酪氨酸激酶（RTK）通過Smad依賴性/獨(dú)立的TGF-β受體信號(hào)通路調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，啟動(dòng)癌癥生長和轉(zhuǎn)移[24]。在腫瘤的發(fā)展中，TGF-β通過下調(diào)上皮標(biāo)志物和上調(diào)間充質(zhì)標(biāo)志物參與胚胎發(fā)育過程中EMT的誘導(dǎo)[25]。Miettinen等首先發(fā)現(xiàn)TGF-β誘導(dǎo)的EMT位于正常乳腺上皮細(xì)胞中，事實(shí)上，TGF-β信號(hào)通路通過許多轉(zhuǎn)錄因子如Twist、Snail和Slug誘導(dǎo)EMT[26]。

4.2 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路

Wnt蛋白家族通過Wnt/β-catenin經(jīng)典通路，或非依賴β-catenin的非經(jīng)典途徑在腫瘤干細(xì)胞再生和器官發(fā)育中起到關(guān)鍵作用[27]。通過Wnt穩(wěn)定β-catenin的能力建立了Wnt/β-catenin信號(hào)通路在癌癥中的作用，β-catenin是參與兩個(gè)獨(dú)立過程的多功能蛋白:細(xì)胞與細(xì)胞的粘附和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在EMT期間，β-catenin從E-cadherin復(fù)合物釋放到細(xì)胞質(zhì)中，與其他蛋白質(zhì)進(jìn)行相互作用，提高了β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)促成EMT的可能性[28]。

據(jù)報(bào)道，磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/Akt和Wnt/β-catenin信號(hào)通路的異常激活參與癌癥進(jìn)展并且與胃癌預(yù)后不良有關(guān)，表明這可能是胃癌的潛在治療靶點(diǎn)[29]。Song等[30]研究發(fā)現(xiàn) PI3K/Akt和Wnt/β-catenin信號(hào)通路通過表觀遺傳激活胃癌中Twist的表達(dá)來促進(jìn)EMT。

5 EMT的相關(guān)癌癥進(jìn)展

近年來，隨著胚胎學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，EMT的概念已經(jīng)擴(kuò)展到癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，EMT可以作為監(jiān)測腫瘤形成和發(fā)展的生物標(biāo)志物。此外，它是肺癌早期轉(zhuǎn)移和癌變的重要因素，如器官纖維化和相關(guān)的病理過程[31]。

5.1 EMT與肺癌

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，在世界范圍內(nèi)，肺癌分別是男性和女性癌癥相關(guān)死亡率的第一和第二大原因[32]。在世界許多地區(qū)，與肺癌相關(guān)的病例和死亡人數(shù)呈上升趨勢。2010年，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，在全球肺癌死亡患者中，約有22.5萬人病因與大氣污染有直接關(guān)系[33]。細(xì)顆粒物（PM2.5，fine particular matter）直徑一般小于2.5μm，在吸入后進(jìn)入支氣管并沉積在肺泡中，干擾肺部氣體交換。PM2.5引起的肺泡和粘膜損傷可導(dǎo)致支氣管哮喘，慢性肺纖維化，心血管疾病和肺癌[34]。支氣管EMT在肺癌的早期癌變和轉(zhuǎn)移以及器官纖維化和其他病理過程中起重要作用[35]，研究發(fā)現(xiàn)，大氣顆粒物可誘導(dǎo)BEAS-2B細(xì)胞氣道EMT，激活MAPK和NF-κB促炎信號(hào)通路，增加IL-6和IL-8的表達(dá)[36]。研究表明，E-cadherin的表達(dá)與肺癌分期，分化和轉(zhuǎn)移有關(guān)。在肺癌晚期，細(xì)胞轉(zhuǎn)移發(fā)生分化程度低，E-cadherin表達(dá)下調(diào)，提示E-cadherin的表達(dá)可能影響肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。

5.2 EMT與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的非皮膚惡性腫瘤之一，影響全球數(shù)百萬人，乳腺癌中95%的癌細(xì)胞是上皮來源[37]。晚期乳腺癌患者的預(yù)后與侵襲和轉(zhuǎn)移的程度有關(guān)，一旦乳腺癌擴(kuò)散，有效的治療方法就會(huì)受到限制[38]。腫瘤浸潤和隨后的轉(zhuǎn)移是癌癥患者發(fā)病率和死亡率的主要原因。乳腺癌的經(jīng)典組織學(xué)和分子亞型已經(jīng)證實(shí)了EMT對(duì)乳腺癌預(yù)后的影響?；讟尤橄侔┑呐R床組織學(xué)研究表明，基底樣乳腺癌是最具侵襲性和致命性的乳腺癌亞型，具有較高的轉(zhuǎn)移潛能，與間充質(zhì)特征相關(guān)[39]。統(tǒng)計(jì)分析顯示，經(jīng)典EMT標(biāo)志物（波形蛋白、平滑肌肌動(dòng)蛋白、N-cadherin）的上調(diào)以及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白（層粘連蛋白和肌成束蛋白）的過表達(dá)以及特征性上皮標(biāo)志物 （E-cadherin和細(xì)胞角蛋白）的減少都優(yōu)先發(fā)生在具有“基底樣表型”的乳腺腫瘤中[40]。

6 結(jié)論和展望

EMT在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中扮演著重要的角色。可以通過激活不同的信號(hào)通路來誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，盡管EMT所涉及的分子機(jī)制取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，但是，EMT作為治療耐藥的潛在生物標(biāo)志物和潛在藥物靶點(diǎn)的臨床意義值得進(jìn)一步研究。研究表明，恩替司他，一種晚期乳腺癌的抗癌藥物，可以通過增加E-cadherin的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)EMT過程，進(jìn)一步減少轉(zhuǎn)移。因此，尋找新的靶向藥物逆轉(zhuǎn)EMT，減少腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移具有重要的意義。