任俊 綜述，郭麗娟，楊森 審校

563000 貴州 遵義，遵義醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 口腔頜面外科教研室； 629000 四川 遂寧，遂寧市中心醫(yī)院 口腔頜面外科

口腔惡性腫瘤中以口腔鱗狀細(xì)胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)最為多見，約占90%以上。雖然外科手術(shù)、放療、化療等治療方法已取得了長足進(jìn)步，但OSCC的5年生存率未見顯著提高[1-2]。目前，在識別腫瘤相關(guān)生物標(biāo)志物的研究領(lǐng)域，腫瘤干細(xì)胞胚胎信號的相關(guān)研究已成熱點(diǎn)。其中，與腫瘤干細(xì)胞胚胎信號相關(guān)的刺猬信號通路(Hedgehog signaling pathway，Hh)失調(diào)與一系列惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切有關(guān)，其中OSCC較為突出[3]。本文就Hh信號通路在OSCC中信號傳導(dǎo)機(jī)制及其相關(guān)基因GLI1、SuFu的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Hedgehog信號通路

OSCC的發(fā)生與Hh信號通路、腫瘤壞死因子-相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)等多條信號通路密切相關(guān)[4]，通路中任何一個構(gòu)成元素異常都可能導(dǎo)致OSCC的發(fā)生。其中，Hh信號通路與OSCC的關(guān)系最密切[5]。Hh信號通路組成部分包括HH配體[又包括Sonic Hedgehog(SHH)、Indian Hedgehog(IHH)、Desert Hedgehog(DHH)]、Patched(PTCH1、PTCH2)受體、Smoothened蛋白(SMO)、膠質(zhì)瘤相關(guān)癌基因家族鋅指轉(zhuǎn)錄因子(GLI1、GLI2、GLI3)、Fu抑制子(SuFu)、運(yùn)動蛋白KIF7、cAMP-依賴性蛋白激酶等。作為Hh通路的關(guān)鍵因子，GLI1正向調(diào)控Hh信號通路，與各種腫瘤信號通路相互交通[6]。SuFu作為腫瘤抑制基因，負(fù)向調(diào)控Hh信號通路[7]。在正常組織中，當(dāng)缺乏SHH表達(dá)的情況時，PTCH1抑制SMO的活性，Hh信號通路處于關(guān)閉狀態(tài)；而在SHH高表達(dá)的情況下，SHH與PTCH1結(jié)合，解除對SMO的抑制，Hh信號通路處于開放狀態(tài)[8](圖1)。已有相關(guān)研究表明，在痣樣基底細(xì)胞癌綜合癥(neviod basal cell carcinoma syndrome，NBCCS)[9]、OSCC[3]、肺癌[10]、胃癌[11]等腫瘤中，都存在Hh信號通路異常激活的開放狀態(tài)。Hh信號通路的異?；罨怯蒆h通路相關(guān)基因突變或相關(guān)信號分子過度表達(dá)引起的，可能存在3種基本機(jī)制：(1)配體獨(dú)立型信號傳導(dǎo)。若存在PTCH1突變或SMO突變，此時SMO不再受PTCH1抑制，從而異常激活信號通路；(2)自分泌型配體依賴性信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。HH配體由腫瘤細(xì)胞分泌，并進(jìn)入同一腫瘤細(xì)胞或相鄰腫瘤細(xì)胞，從而異常激活信號通路；(3)旁分泌型配體依賴性信號傳導(dǎo)或反向旁分泌型配體依賴性信號傳導(dǎo)。前者的HH配體由腫瘤細(xì)胞分泌，并被基質(zhì)細(xì)胞吸收，活化的基質(zhì)細(xì)胞合成和分泌信號因子，從而異常激活信號通路；后者的HH配體直接由基質(zhì)細(xì)胞分泌，并被腫瘤細(xì)胞吸收，反向異常激活信號通路。因此，配體有助于腫瘤細(xì)胞的生長和增殖[9]。Gonzalez等[12]在正常口腔粘膜上皮、口腔發(fā)育不良上皮、OSCC組織的研究中發(fā)現(xiàn)，口腔發(fā)育不良上皮與OSCC組織中SHH、PTCH、SMO、GLI2的表達(dá)均有增加，特別在OSCC中GLI2、SMO的表達(dá)增加顯著，但口腔發(fā)育不良上皮蛋白表達(dá)增加不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。同時，Buim等[13]采用定量實(shí)時聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)方法，對38例OSCC與非腫瘤性口腔黏膜組織中SHH、SMO、PTCH1、GLI1的表達(dá)情況與臨床病理特征等初步研究，發(fā)現(xiàn)SHH、PTCH1、SMO和GLI1在非腫瘤性口腔黏膜中均未表達(dá)，而在腫瘤附近的非腫瘤性口腔黏膜中GLI1低表達(dá)。但所有OSCC均高表達(dá)PTCH1、SMO和GLI1。統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果提示SMO的表達(dá)與腫瘤臨床分期(P<0.05)和頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)(P<0.05)。PTCH1的表達(dá)與SMO(P<0.05)和GLI1(P<0.05)的表達(dá)有很強(qiáng)的相關(guān)性，SMO和GLI1的表達(dá)也相互相關(guān)(P<0.05)。上述研究表明Hh信號通路確實(shí)參與了口腔發(fā)育不良上皮向OSCC的轉(zhuǎn)化，其相關(guān)分子的過度表達(dá)異常激活信號通路，并促進(jìn)了OSCC的發(fā)生[12-13]。 Tsuyoshi等[14]對下頜牙齦鱗狀細(xì)胞癌組織分析，發(fā)現(xiàn)SHH在侵襲骨組織的腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，同時PTCH和GLI2在破骨細(xì)胞和骨祖細(xì)胞中也高表達(dá)，提示Hh信號通路可以直接刺激破骨細(xì)胞的分化和活化來促進(jìn)OSCC生長及對下頜骨侵襲[15]。有研究表明信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(singnal transducer and activators of transcription 3, STAT3)有可能促進(jìn)細(xì)胞增殖，并有利于細(xì)胞向腫瘤發(fā)展[16]。在此基礎(chǔ)上，Vidal等[17]的研究也發(fā)現(xiàn)，在唾液腺惡性腫瘤中，黏液表皮樣癌低表達(dá)STAT3，高表達(dá)SHH、GLI1、SuFu ；而腺樣囊性癌高表達(dá)GLI1、STAT3，低表達(dá)SHH、SuFu。這些結(jié)果提示，Hh信號通路可能在唾液腺惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。目前相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，Hh信號的激活有助于OSCC中的活化白細(xì)胞粘附分子(activated leukocyte cell adhesion molecule，ALCAM)過度表達(dá)，ALCAM蛋白表達(dá)與GLI1和GLI2呈正相關(guān)[18]。Wang等[19]測定了OSCC中SHH、PTCH和GLI1的表達(dá)，提示PTCH過度表達(dá)與淋巴轉(zhuǎn)移相關(guān)，GLI1過度表達(dá)與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤復(fù)發(fā)相關(guān)。因此，Hh信號通路相關(guān)分子的過度表達(dá)介導(dǎo)了OSCC及唾液腺惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展，可能在OSCC及唾液腺惡性腫瘤的生物學(xué)行為中起到重要作用[8,11]。Hh信號通路相關(guān)分子確實(shí)參與了OSCC及唾液腺腫瘤的發(fā)生發(fā)展，相關(guān)分子的過度表達(dá)可能是信號通路異常的作用機(jī)制，但具體機(jī)制仍不明確，需進(jìn)一步研究。

圖1 Hh信號通路“開放”與“關(guān)閉”

Figure1.HhSignalPathwayTurnonandTurnoff

Normally, PTCH1 inhibits SMO activity in the absence of SHH, and the Hh signaling pathway is closed. In the presence of SHH, SHH binds to PTCH1, eliminating the inhibition of SMO, and the Hh signaling pathway is open.

2 GLI1蛋白

GLI屬于Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子家族，有3個家族成員：GLI1、GLI2和GLI3。其中GLI1發(fā)揮著激活Hh信號的作用，GLI2則可潛在的激活Hh信號，而GLI3主要起抑制此通路作用[7]。已有研究發(fā)現(xiàn)，僅GLI1對靶基因具有明確的激活作用，已被公認(rèn)為抑制是該通路最有效的靶點(diǎn)[20]。GLI1是一種C2-H2型鋅指轉(zhuǎn)錄因子，包含5個鋅指(Zinc Finger，ZF)結(jié)構(gòu)域。其中ZF4和ZF5與DNA序列5′-GACCCCA-3′特異性結(jié)合，而ZF1～3則與磷酸骨架相互作用[21]。經(jīng)典的Hh信號激活會抑制GLI的蛋白水解酶降解，從而增加其細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核水平，在Hh信號通路中轉(zhuǎn)錄靶基因[22]。在此過程中，GLI1的轉(zhuǎn)錄活性可能受到多種蛋白修飾，GLI轉(zhuǎn)錄因子的活性可能受到乙?；竝300的限制，β-抑制蛋白1可通過增強(qiáng)p300介導(dǎo)的乙?；瘉硪种艷LI1的轉(zhuǎn)錄活性[23]。研究顯示，組蛋白脫乙酰酶(histone deacetylase,HDACS)1和HDACS2可以與GLI1的C-端形成復(fù)合物[24]，使用選擇性HDAC抑制劑所誘導(dǎo)的GLI1乙?；苡行У仃P(guān)閉Hh信號通路，抑制腫瘤生長[25]。也有研究表明，GLI可以結(jié)合Nanog因子的C端，從而激活GLI。然而Nanog在N端則包含一個基序來抑制GLI1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活。此外，GLI1、腫瘤抑制因子p53和Nanog可以構(gòu)成一個相互作用的循環(huán)，此循環(huán)受到p53負(fù)性調(diào)節(jié)，p53則負(fù)性調(diào)節(jié)GLI1，但具體調(diào)節(jié)機(jī)制不明[26]。Ivina等[27]研究發(fā)現(xiàn)，口腔上皮細(xì)胞的增殖活性和GLI1的分布密切相關(guān)，GLI1蛋白可以用于診斷惡性轉(zhuǎn)化的早期口腔鱗狀上皮。同時也有相關(guān)報道稱，Hh信號通路影響了口腔鱗狀上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化為鱗癌的過程[12]。Cui等[28]通過免疫組織化學(xué)方法對患者組織標(biāo)本進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)鱗狀細(xì)胞癌中GLI1的表達(dá)與T期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和患者總生存率降低顯著相關(guān)。在74份OSCC樣本中，SHH、GLI1和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotein 9，MMP9)的表達(dá)明顯高于非癌組織樣本。蛋白的高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)；而且，GLI1的過度表達(dá)與腫瘤復(fù)發(fā)和臨床分期有關(guān)。Spearman’s 分析表明，GLI1和MMP9的表達(dá)呈正相關(guān)，而GLI1和E-鈣粘蛋白的表達(dá)則呈負(fù)相關(guān)。Kaplan-Meier結(jié)果顯示，GLI1和MMP9低表達(dá)的患者比高表達(dá)的患者存活時間更長。因此，Hh信號通路的轉(zhuǎn)錄因子GLI1可能是誘導(dǎo)MMP-9和E-鈣粘蛋白表達(dá)而引起OSCC侵襲和轉(zhuǎn)移的重要介質(zhì)，或可成為一種新的腫瘤預(yù)后標(biāo)志物[29]。上述研究表明，GLI1的轉(zhuǎn)錄激活可能受到多種途徑共同調(diào)解，可以通過抑制GLI1活性來抑制Hh信號通路。因此，GLI1有可能成為OSCC靶向治療的目標(biāo)[20]。GLI1參與OSCC發(fā)生發(fā)展的機(jī)制較復(fù)雜，并且可能與其他通路相互作用。然而，抑制GLI1過表達(dá)或可抑制OSCC的發(fā)生發(fā)展，這為OSCC的治療提供了一種新的思路。

3 SuFu蛋白

SuFu是一種高度保守的蛋白質(zhì)，作為Hh信號通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，負(fù)向調(diào)控Hh信號通路，是細(xì)胞增值和分化的主要決定因素[30]。SuFu蛋白包含兩個結(jié)構(gòu)域，由約500個氨基酸組成，其C-端結(jié)構(gòu)域和N-端結(jié)構(gòu)域分別可以和GLI的C端和N端相互作用。當(dāng)缺乏配體存在時，SuFu阻斷Hh信號傳導(dǎo)；而在有配體存在時，SuFu與GLI1蛋白分離，從而促進(jìn)GLI1活化并促使GLI1轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，進(jìn)而促進(jìn)Hh信號傳導(dǎo)[7]。SuFu也可以直接抑制GLI1活性，并將GLI1轉(zhuǎn)錄到抑制物上[31]。同時，SuFu可輔助GLI1的有效表達(dá)和細(xì)胞核定位[32]。然而，針對基底細(xì)胞癌(basal cell carcinoma，BCC)[33]、NBCCS[34]、腺樣囊性癌[35]研究發(fā)現(xiàn)，SuFu存在突變。同時，SuFu的突變破壞了與GLI1的結(jié)合[36]。有證據(jù)表明，口腔上皮發(fā)育不良是一種潛在的惡性病變，但其向OSCC轉(zhuǎn)化的可能機(jī)制尚不明確[37]。Dias等[38]研究發(fā)現(xiàn)，SUFU在口腔上皮發(fā)育不良標(biāo)本中存在不同程度的表達(dá)，但在非腫瘤性口腔黏膜組織中卻未檢測到Sufu的表達(dá)，以上提示SuFu可能參與了正常黏膜向口腔上皮發(fā)育不良及OSCC的轉(zhuǎn)化[39]。已有相關(guān)研究證據(jù)顯示，SUFU在全身惡性腫瘤(膠質(zhì)瘤[40]、胃癌[41]等)組織中低表達(dá)，并且SUFU與GLI1的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。然而，SuFu參與口腔發(fā)育不良上皮進(jìn)展為OSCC過程的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究，Hh信號通路相關(guān)分子SuFu可能在其中起著重要作用。

4 總結(jié)與展望

Hh通路在細(xì)胞增殖、分化、遷徙和凋亡中起著重要的調(diào)節(jié)作用，其異常激活途徑將會導(dǎo)致OSCC的發(fā)生[3]。Hh信號相關(guān)基因GLI1、SuFu參與OSCC的機(jī)制也較為復(fù)雜，涉及到多個信號通路[13,42]。因此，抑制Hh信號通路可能會有效抑制OSCC發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移。目前已研發(fā)出多種Hh信號通路抑制劑，環(huán)靶明是公認(rèn)的SMO抑制劑，隨后也有9種小分子SMO抑制劑被研發(fā)出來，共同作用機(jī)制是通過阻斷SMO來抑制Hh信號傳導(dǎo)[43]。迄今為止，兩種SMO抑制劑(sonidegib和vismodegib)[44]已獲得FDA批準(zhǔn)用于治療BCC。同時仍有一種特別重要的Hh信號通路抑制劑，為針對PTCH的單克隆抗體[45]。雖然GLI1拮抗劑不如SMO抑制劑廣泛,但在GLI拮抗劑中，有GANT58和GANT61[46]，以及FDA批準(zhǔn)的GLI1和GLI2轉(zhuǎn)錄因子抑制劑ATO[47]等。目前的研究表明，一種納米生物活性小分子抑制劑奎納克林能導(dǎo)致口腔癌源性原代細(xì)胞中的凋亡，其作用機(jī)制是破壞GLI1與β-連環(huán)蛋白的相互作用來抑制信號通路[48]。但是目前Hh在OSCC中的作用機(jī)制仍不明確，還需進(jìn)一步研究。GLI1、SuFu可能作為OSCC潛在的診治靶點(diǎn)，為OSCC的診治提供一個新的研究方向。

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