朱翠翠，康海鋒，仇建偉，錢(qián)俊波，劉宏斌，張冬梅

朱翠翠，康海鋒，仇建偉，錢(qián)俊波，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 江蘇省南通市 226000

劉宏斌，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院病理科 江蘇省南通市 226000

張冬梅，南通大學(xué)第二附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心 江蘇省南通市226000

核心提要： FHL2是一種重要的支架蛋白, 本文主要研究FHL2在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的表達(dá). 目前已知FHL2在結(jié)直腸癌、胃癌、胰腺癌、膽管癌中高表達(dá), 在肝癌中低表達(dá), 而在食管癌中沒(méi)有研究. 食管癌發(fā)病率高, 研究FHL2在食管癌中的表達(dá)有一定的臨床意義.

0 引言

近年來(lái), 全球惡性腫瘤的總體發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì),而我國(guó)惡性腫瘤的發(fā)病率以年均3%-5%的速度增長(zhǎng), 其中消化系統(tǒng)惡性腫瘤表現(xiàn)尤為明顯[1]. 食管癌、胃癌、肝癌、結(jié)直腸癌這四種消化系統(tǒng)惡性腫瘤占前十位惡性腫瘤死亡總數(shù)的40.75%[2]. 隨著我國(guó)內(nèi)鏡、手術(shù)、放化療等治療手段的不斷進(jìn)步, 消化系統(tǒng)惡性腫瘤患者的預(yù)后已得到了很大的改善, 但是整體預(yù)后仍不理想, 死亡率仍居高不下, 因此我們有必要來(lái)探索消化系統(tǒng)惡性腫瘤的潛在生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn). 惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制包括原癌基因的激活、抑癌基因的失活、凋亡調(diào)控基因與DNA修復(fù)基因的異常等. FHL2作為重要的細(xì)胞增殖、凋亡、分化調(diào)節(jié)蛋白, 與惡性腫瘤的關(guān)系逐漸受到關(guān)注, 其在宮頸癌[3]、舌鱗狀細(xì)胞癌[4]、白血病[5,6]、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[7]等惡性腫瘤中均有相關(guān)研究, 本文主要闡述FHL2在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的表達(dá)及功能.

1 FHL2的生物學(xué)特性

1.1 FHL2的結(jié)構(gòu) FHL蛋白家族共發(fā)現(xiàn)5個(gè)成員： FHL1、FHL2、FHL3、FHL4和FHL5, 其中FHL1、FHL2在不同的組織中均有表達(dá), 目前發(fā)現(xiàn)FHL1、FHL2、FHL3主要在肌肉中表達(dá), FHL4和FHL5只在睪丸中表達(dá), 其中以FHL2研究最為深入[8]. FHL2是FHL蛋白家族的第二個(gè)成員, 又稱(chēng)為DRAL或SLIM3, 該蛋白由fhl2基因編碼,定位于染色體2q12-14的區(qū)域, 由7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子組成, 其中前3個(gè)外顯子為非編碼序列, 后4個(gè)外顯子為編碼序列, 被翻譯成279個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)[9]. 該基因有兩種啟動(dòng)子, 分別為啟動(dòng)子1a和啟動(dòng)子1b, 啟動(dòng)子1a調(diào)控fhl2轉(zhuǎn)錄變異體4, 啟動(dòng)子1b調(diào)控轉(zhuǎn)錄變異體1、2、3、5, 其中啟動(dòng)子1b的活性顯著高于1a[10]. FHL2相對(duì)分子量?jī)H有32 kDa, 由四個(gè)半富含半胱氨酸的LIM結(jié)構(gòu)域構(gòu)成(圖1), 這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以與50多種不同的蛋白質(zhì)分子相互作用, 發(fā)揮銜接蛋白或支架蛋白的作用, 參與調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo), 細(xì)胞存活, 運(yùn)動(dòng)與粘附等進(jìn)程[11-17].

1.2 FHL2的生物學(xué)功能 FHL2作為銜接子或支架蛋白參與調(diào)節(jié)多個(gè)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路和基因轉(zhuǎn)錄, 發(fā)揮重要的生物學(xué)功能. FHL2在體內(nèi)受許多腫瘤相關(guān)因子的調(diào)控, 目前已知的有p53、血清反應(yīng)因子(serum response factors,SRF)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶2(extracellular regulated protein kinases, ERK2)、周期蛋白D1(cyclin D1)等[9].FHL2蛋白定位于黏著斑、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中, fhl2基因啟動(dòng)子區(qū)含有抑癌基因p53作用位點(diǎn), p53的表達(dá)可激活fhl2基因的轉(zhuǎn)錄, 這主要是通過(guò)啟動(dòng)子1a來(lái)完成的[9]. 在惡性腫瘤中, FHL2具有組織依賴(lài)或細(xì)胞依賴(lài)性, 在不同的組織或細(xì)胞中所發(fā)揮的作用不同, 引起的效應(yīng)也不同. FHL2這種雙重性質(zhì)的主要原因是FHL2可以作為多種轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄共激活因子促進(jìn)雄激素受體、AP-1、CREB、BRCA1和WT-1等的活性, 也可作為多種轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄共抑制因子抑制ERK2、PLZF、Nur77、E4F1、FOXO1等的活性[3]. FHL2蛋白含有磷酸化位點(diǎn)和糖基化位點(diǎn), 但目前關(guān)于FHL2翻譯后修飾和突變?nèi)允莻€(gè)謎. 此外, FHL2還可以參與Rho信號(hào)途徑、Wnt信號(hào)途徑等.

2 FHL2在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究現(xiàn)狀

2.1 FHL2與結(jié)直腸癌 Wang等[18]通過(guò)免疫印跡和免疫組織化學(xué)檢測(cè)了15例結(jié)直腸癌患者和15例正?；颊? 研究發(fā)現(xiàn), 與癌旁組織相比, FHL2在結(jié)直腸癌中表達(dá)顯著增高. Verset等[19]通過(guò)免疫組織化學(xué)檢測(cè)了296結(jié)直腸癌患者, 結(jié)果證實(shí)了FHL2高表達(dá)與結(jié)直腸癌手術(shù)患者的總體生存率、淋巴轉(zhuǎn)移相關(guān)[20]. 這是由于FHL2在上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用.

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一種EMT誘導(dǎo)劑, 可促進(jìn)FHL2和波形蛋白(vimentin)的表達(dá), 抑制E-鈣粘蛋白(E-cadherin)的表達(dá)[17]. 其中TGF-β1是促進(jìn)結(jié)直腸癌侵襲的信號(hào)分子, 誘導(dǎo)EMT的發(fā)生[21]. 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子8(Krüppellike factor 8, KLF8)是FHL2的轉(zhuǎn)錄因子： TGF-β1可通過(guò)刺激轉(zhuǎn)錄因子KLF8誘導(dǎo)FHL2的表達(dá), 即FHL2表達(dá)受TGF-β1的正向調(diào)控, 促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖及EMT,這可能是結(jié)直腸癌侵襲和轉(zhuǎn)移的主要調(diào)控機(jī)制[21]. FHL2 siRNA轉(zhuǎn)染的SW480細(xì)胞中顯示E-cadherin高表達(dá), 而Vimentin、MMP-9、twist和Snail為低表達(dá), 但是在DLD1中誘導(dǎo)FHL2的過(guò)表達(dá)時(shí), 卻獲得了相反的結(jié)果[17].轉(zhuǎn)錄因子Snail1是EMT過(guò)程中的主要調(diào)節(jié)因子之一, 可抑制E-cadherin并在幾種腫瘤類(lèi)型中過(guò)表達(dá)[22]. 研究發(fā)現(xiàn)FHL2與Snail1相互作用, 促進(jìn)Snail核積聚, 進(jìn)而調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌中E-cadherin的轉(zhuǎn)錄表達(dá)[23]. FHL2也能夠與β-連環(huán)蛋白相互作用, 在結(jié)腸癌細(xì)胞中FHL2能夠通過(guò)阻止其磷酸化介導(dǎo)的降解來(lái)誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白的核積累[17].

圖1 FHL2蛋白由四個(gè)半LIM結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，含有279個(gè)氨基酸.

此外, FHL2的高表達(dá)對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞維持其惡性表型是必需的： 抑制Lovo結(jié)直腸癌細(xì)胞中的FHL2表達(dá)可誘導(dǎo)細(xì)胞分化, 抑制原癌基因(survivin, cox-2, hTERT,c-jun等)轉(zhuǎn)錄, 抑制腫瘤細(xì)胞體外增殖活性及體內(nèi)致癌能力[18]. FHL2在結(jié)直腸細(xì)胞系HT-29中過(guò)表達(dá)時(shí), 可導(dǎo)致細(xì)胞周期的停滯[21]. 然而, 當(dāng)在HT29中建立FHL2的過(guò)表達(dá)時(shí), 發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比, 促進(jìn)E-鈣粘蛋白表達(dá), 抑制FHL2表達(dá)細(xì)胞的增殖[24]. 因此, FHL2在結(jié)直腸癌細(xì)胞系中作為誘導(dǎo)細(xì)胞分化的癌基因發(fā)揮作用[21].

另一方面, FHL2也可通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)復(fù)合物的磷酸化狀態(tài)來(lái)抑制膜相關(guān)E-鈣粘蛋白-β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的形成. 膜相關(guān)的E-鈣粘蛋白-β-連環(huán)蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)完整性是誘導(dǎo)EMT的重要決定因素, 這就闡明了FHL2在癌癥遷移和侵襲中的作用[21].

2.2 FHL2與胃癌 FHL2在胃癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá), 發(fā)揮癌基因活性作用. 劉霖[25]采用了免疫組化染色法檢測(cè)了41例胃癌患者和36例慢性胃炎患者的胃黏膜組織中的FHL2蛋白的表達(dá)情況, 結(jié)果顯示胃癌組織中FHL2的表達(dá)陽(yáng)性率達(dá)到85.4%, 顯著高于對(duì)照組慢性胃炎組織(P＜0.05), 結(jié)果提示FHL2蛋白過(guò)表達(dá)與胃癌發(fā)生發(fā)展密切相關(guān).

在胃癌AGS細(xì)胞系中, FHL2可以與XIAP相關(guān)因子1(X-linked inhibitor of apoptosis protein-associated factor 1,XAF1)相互作用, 其中XAF1被稱(chēng)為腫瘤抑制因子, 位于N末端的鋅指簇是唯一的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu). Zhang等[26]使用酵母雙雜交系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn), 腫瘤抑制因子X(jué)AF1和FHL2相互作用,認(rèn)為FHL2是XAF1的結(jié)合蛋白, 且發(fā)現(xiàn)XAF1可通過(guò)降低TCF/β-連環(huán)蛋白轉(zhuǎn)錄復(fù)合物啟動(dòng)子的活性從而降低FHL2的轉(zhuǎn)錄活性.

2.3 FHL2與肝癌 與結(jié)直腸癌相反, FHL2蛋白在肝細(xì)胞癌組織及細(xì)胞株中均呈現(xiàn)低表達(dá)[27]. 在肝癌細(xì)胞Hep3B中, 過(guò)表達(dá)FHL2可下調(diào)cyclin D1、促進(jìn)p21和p27表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的降低和細(xì)胞凋亡的抑制. 此外, 過(guò)表達(dá)FHL2可通過(guò)抑制EMT而減弱細(xì)胞遷移、侵襲, 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)FHL2在抑制肝癌細(xì)胞增殖的同時(shí)也可對(duì)抗多柔比星誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[27]. Ding等[28]在HepG2肝癌細(xì)胞中同樣證實(shí)了FHL2的這種抗增殖的特性, 且發(fā)現(xiàn)FHL2通過(guò)酪蛋白激酶1/Smad通路促進(jìn)抑癌基因p21轉(zhuǎn)錄、抑制原癌基因c-myc表達(dá), 進(jìn)而發(fā)揮抑癌作用.

FHL2在肝癌細(xì)胞中表現(xiàn)出抗增殖的特性, 同時(shí)又發(fā)揮抗凋亡功能, 這種維持穩(wěn)態(tài)的雙向調(diào)控作用在FHL2轉(zhuǎn)基因小鼠中得到更為直觀(guān)的體現(xiàn). Apo-FHL2小鼠模型顯示肝臟中FHL2轉(zhuǎn)錄水平較野生型增加11至17倍, 通過(guò)誘導(dǎo)肝細(xì)胞增殖和凋亡而加速肝細(xì)胞轉(zhuǎn)換使得肝臟大小基本正常. Apo-FHL2小鼠肝細(xì)胞促增殖基因cyclin D1及促凋亡基因p53同時(shí)出現(xiàn)高表達(dá)水平, 肝臟部分切除術(shù)后再生能力加快. 上調(diào)FHL2后發(fā)現(xiàn)炎癥及肝硬化指標(biāo)均明顯增加. 雖然Apo-FHL2小鼠沒(méi)有自發(fā)腫瘤, 但在合并其他易感基因累積突變情況下, 致肝癌風(fēng)險(xiǎn)增加[29].

2.4 FHL2與胰腺癌 FHL2蛋白在胰腺導(dǎo)管腺癌組織中高表達(dá). 與癌旁組織相比, 胰腺癌組織內(nèi)有高水平FHL2 mRNA； 免疫組織化學(xué)證實(shí)FHL2主要定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核. 敲除FHL2可抑制胰腺癌細(xì)胞存活、增殖及放射抗性, 促進(jìn)細(xì)胞凋亡. 與此同時(shí), FHL2缺失可致細(xì)胞內(nèi)MEK/ERK信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng), 且可強(qiáng)烈誘導(dǎo)cyclin D1,cyclin E, cyclin A和cyclin B1的表達(dá)； 聯(lián)合敲除FHL2和MEK1對(duì)于胰腺癌細(xì)胞惡性表型的抑制效果好于單獨(dú)FHL2的缺失, 表明MEK1位于FHL2調(diào)控通路的下游[14].KRAS突變常見(jiàn)于胰腺導(dǎo)管腺癌[30,31]. 然而, 目前尚缺乏FHL2參與KRAS信號(hào)傳導(dǎo)的相關(guān)數(shù)據(jù).

2.5 FHL2與膽管癌 FHL2在膽管癌細(xì)胞中高表達(dá). 用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)了35例膽管癌組織、10例正常膽管黏膜組織中的FHL2蛋白的表達(dá), 在膽管癌組織中FHL2蛋白陽(yáng)性表達(dá)率達(dá)91.4%, 顯著高于膽管正常黏膜組織的10.0%, 且其陽(yáng)性表達(dá)率隨膽管癌的淋巴轉(zhuǎn)移和周?chē)M織浸潤(rùn)深度而增加[32]. 這就提示FHL2可協(xié)同Snail1負(fù)性調(diào)控鈣粘蛋白從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為.

3 總結(jié)

FHL2是重要的支架蛋白和銜接蛋白, 通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因轉(zhuǎn)錄參與細(xì)胞黏附、侵襲 、增殖、凋亡以及分化等生理病理過(guò)程. 除了上文我們所提及的, FHL2在宮頸癌、舌鱗狀細(xì)胞癌、急性白血病、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中均為高表達(dá), 即促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移.而在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中, FHL2通過(guò)抑制Id2促進(jìn)細(xì)胞分化,發(fā)揮抑癌活性的作用. 總之, FHL2在不同腫瘤中的表達(dá)水平不同, 發(fā)揮著促癌或抑癌活性的作用, FHL2這種雙重特性可能與其在不同細(xì)胞類(lèi)型中與不同功能的蛋白相互作用有關(guān).

消化系統(tǒng)腫瘤中FHL2既有促癌作用也有抑癌作用, 迄今為止, 沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)FHL2在食管癌中的表達(dá)情況. 全球食管癌的發(fā)病率位列全部惡性腫瘤的第六位, 死亡率位居第四位, 而我國(guó)食管癌占全球的70%以上[33].我國(guó)食管癌90%以上病理類(lèi)型是鱗狀細(xì)胞癌,FHL2在宮頸鱗癌、舌鱗狀細(xì)胞癌中均為高表達(dá), 所以我們推斷FHL2在食管鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)可能為高表達(dá), 當(dāng)然這需要相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)佐證. 此外, 目前也沒(méi)有相關(guān)文獻(xiàn)提及與FHL2相關(guān)的外周血的檢測(cè), 是否可以通過(guò)檢測(cè)FHL2相關(guān)的可溶性分子來(lái)間接檢測(cè)FHL2? 比如FHL2可調(diào)節(jié)ADAM-17質(zhì)膜定位, 而后者是一個(gè)剪切酶, 可以促進(jìn)IL-6、EGFR等的脫落, 那么我們是否可以通過(guò)檢測(cè)這些分子來(lái)判斷食管鱗癌患者的預(yù)后? 食管鱗癌患者FHL2蛋白的測(cè)定是否可以對(duì)治療方案有幫助還需進(jìn)一步研究. 綜上, 進(jìn)一步深入研究FHL2在食管鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)及相關(guān)信號(hào)通路將有助于闡明FHL2在食管鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制, 并為食管鱗狀細(xì)胞癌的臨床診療提供新的理論依據(jù)及潛在分子治療靶點(diǎn).