趙平凡 呂艷華 楊繼元

結(jié)直腸癌(CRC)是常見的胃腸道惡性腫瘤， 2018年全球惡性腫瘤統(tǒng)計報告顯示，CRC死亡病例占惡性腫瘤致死病例的9.2%，死亡率居第2位，CRC病例占惡性腫瘤病例的6.1%，居惡性腫瘤發(fā)病率第4位，新發(fā)病例約184萬，新死亡病例約88萬；中國CRC的發(fā)病率居全球第1位[1]。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是細(xì)胞失去上皮特征，并獲得間充質(zhì)特性的過程，如腫瘤細(xì)胞的運動性增加。在CRC患者中，EMT與侵襲性或轉(zhuǎn)移性表型緊密相關(guān)[2]。本文就與EMT 相關(guān)的信號通路在CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲中的作用及其靶向治療作一綜述。

1 EMT的概念和特征

EMT的概念于20世紀(jì)80年代初首次被提出，其主要是指上皮細(xì)胞失去上皮特性并獲得間質(zhì)細(xì)胞表型的一種生物學(xué)現(xiàn)象，是多細(xì)胞生物胚胎發(fā)育過程中的基礎(chǔ)[3]。基于生理結(jié)構(gòu)將EMT分為3類：胚胎發(fā)育和器官形成；傷口愈合和器官纖維化；腫瘤進(jìn)展；后者與侵襲性或轉(zhuǎn)移性表型相關(guān)[4]。

2 CRC的EMT相關(guān)信號通路

2.1 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是CRC進(jìn)展的重要因素，也是EMT的進(jìn)展和監(jiān)管機(jī)制[5]。目前已知3條經(jīng)典的Wnt信號通路：Wnt/β-catenin通路、Wnt/Ca2+通路和Wnt/PCP通路[6]。典型Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的異常激活是功能突變的CRC的特征[7-8]。目前公認(rèn)Wnt/β-catenin 信號異?；罨荂RC發(fā)生的重要原因[9]。Wnt/β-catenin通路是Wnt信號通路的經(jīng)典途徑，該通路由多種分泌糖蛋白構(gòu)成，對細(xì)胞的增殖、分化及遷移具有重要的調(diào)節(jié)作用[10-11]。經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號通路主要包括:配體(Wnt家族成員Wnt1、Wnt3、Wnt3a、Wnt7b等)、跨膜受體(Frizzled家族成員和LRP-5/LRP-6)、胞質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白(APC、Axin、GSK3β、β-catenin等)以及核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子(TCF/LEF1家族)[12]。在去分化間充質(zhì)樣腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核內(nèi)的Wnt/β-catenin顯著增加，這些腫瘤細(xì)胞在侵襲前期伴隨著E-鈣黏蛋白表達(dá)的變化[13]。β-catenin/TCF4復(fù)合物轉(zhuǎn)錄直接激活ZEB1并上調(diào)MT1-MMP9和LAMC2，這與CRC的侵襲性直接相關(guān)[14]。Wnt3a是經(jīng)典Wnt信號配體，其通過Wnt/β-catenin通路轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)信號的代表性Wnt蛋白；Wnt3a不僅可激活Wnt/β-catenin信號，還可與FAK或轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等信號通路同時發(fā)揮作用[15-16]。Axin2曾被視為經(jīng)典的Wnt抑制因子，然而有研究顯示其不是作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用，而是通過上調(diào)SNAI1活性來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞EMT，并在體外和體內(nèi)驅(qū)動轉(zhuǎn)移活性[17]。

2.2 TGF-β/smad信號通路

TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在腫瘤發(fā)生中起著雙重作用，其在腫瘤發(fā)展的早期階段介導(dǎo)抑制腫瘤的作用，而在后期階段可能會促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，因為它能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT，并能抑制一些腫瘤(乳腺癌、前列腺癌和結(jié)腸癌)患者的免疫功能。目前研究發(fā)現(xiàn)Smad4涉及TGF-β在CRC后期和EMT過程中的作用，其可抑制侵襲并恢復(fù)CRC細(xì)胞SW480的上皮表型。抑制Smad4誘導(dǎo)的內(nèi)源性TGF-β細(xì)胞因子水平可導(dǎo)致TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng)和EMT誘導(dǎo)[18]。此外，Smad4是STAT3激活的負(fù)調(diào)節(jié)因子[19]。Smad4缺失導(dǎo)致STAT3異常激活，這可能直接促進(jìn)EMT過程和CRC進(jìn)展中的ZEB1表達(dá)。Smad4缺失導(dǎo)致BMP信號從腫瘤抑制轉(zhuǎn)變?yōu)榇俎D(zhuǎn)移，從而通過激活RHO和ROCK誘導(dǎo)EMT[20]。此外，TGF-β的激活對于血小板對CRC細(xì)胞的EMT誘導(dǎo)作用非常重要。血小板分泌TGF-β來刺激腫瘤細(xì)胞中EMT標(biāo)志物如轉(zhuǎn)錄因子Snail、波形蛋白(Vimentin)和纖維連接蛋白(FN)的表達(dá)[21]。

2.3 PI3K/Akt信號通路

PI3K是一系列參與細(xì)胞功能(細(xì)胞生長、增殖、分化、運動、存活和細(xì)胞內(nèi)運輸)的激酶，在腫瘤進(jìn)展中扮演著重要角色[22]。PI3K/Akt信號通路可直接誘導(dǎo)EMT發(fā)生，主要體現(xiàn)為上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子(Snail、Slug、Twist、ZEB等)的表達(dá)，從而下調(diào)細(xì)胞內(nèi)E-鈣黏蛋白的水平。此外，PI3K/Akt信號通路可誘導(dǎo)MMP的表達(dá)[23]，如MMP-2、MMP-9等，促使E-鈣黏蛋白降解，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生EMT。在PI3K/Akt信號通路中，激活A(yù)kt信號可在體外和體內(nèi)提高EMT標(biāo)志轉(zhuǎn)錄因子(SnailL、Slug)的表達(dá)，從而在CRC中發(fā)揮調(diào)節(jié)EMT和血管生成的潛在作用[24]。

此外，PI3K/Akt信號通路還可被其他信號激活或形成信號級聯(lián)來介導(dǎo)EMT發(fā)生。PRL-3是一種轉(zhuǎn)移相關(guān)磷酸酶，可通過激活A(yù)kt和滅活PTEN起到引發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移期間EMT轉(zhuǎn)換的啟動作用。mTORC1和mTORC2是PI3K/Akt信號的下游信號效應(yīng)物，通過RhoA和Rac1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)誘導(dǎo)CRC的EMT、遷移和侵襲[25]。此外，在GSK3處的Wnt與PI3K/Akt信號通路的相互聯(lián)系導(dǎo)致β-catenin和Snail的穩(wěn)定和積累[26]。許多研究表明，高脂飲食(HFD)與CRC的高發(fā)病率相關(guān)[27]，HFD可通過上調(diào)環(huán)氧合酶-2(COX-2)和激活MMP的異種移植模型中的MAPK/ERK和PI3K/Akt/mTOR信號級聯(lián)來介導(dǎo)EMT和腫瘤炎性反應(yīng)的發(fā)展。

2.4 Notch信號通路

Notch信號通路被認(rèn)為是胚胎或組織形成時期的傳統(tǒng)途徑。Notch信號通路也參與了EMT的發(fā)生。研究表明Notch可誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生，導(dǎo)致上皮細(xì)胞失去極性、活動性和侵襲能力[28]。在此過程中，Notch通過誘導(dǎo)Slug活化或調(diào)節(jié)Snail表達(dá)來調(diào)節(jié)E-鈣黏蛋白的表達(dá)，從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力[29-30]。Notch信號通路并非獨立發(fā)揮作用，其與其他信號通路聯(lián)合起來誘導(dǎo)EMT[31]。

2.5 其他信號通路

研究表明，Hedgehog(Hh)信號通路和表皮生長因子受體(EGFR)信號級聯(lián)參與EMT過程。Hh信號通路在胚胎發(fā)育、腫瘤干細(xì)胞(CSC)和EMT的形成和維持中起著重要作用。Hh信號通路通過調(diào)節(jié)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞侵襲的PI3K/Akt信號通路，激活MMP-2和MMP-9的表達(dá)，并誘導(dǎo)E-鈣黏蛋白、Snail的表達(dá)[32]。此外，EGFR引發(fā)的C末端結(jié)構(gòu)域中的幾個自磷酸化酪氨酸殘基被其他蛋白激活，主要是通過MAPK、Akt和JNK途徑[33]。這種刺激可促進(jìn)EMT并調(diào)節(jié)表型，如細(xì)胞增殖、遷移和黏附。

3 靶向EMT信號通路的藥物

3.1 靶向Wnt/β-catenin 信號通路的藥物

Wnt/β-catenin信號通路與CRC的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。近年來針對Wnt信號通路的藥物的體外實驗表明，非甾體類抗炎藥(阿司匹林、舒林酸、塞來昔布和羅非昔布)可以通過誘導(dǎo)β-catenin磷酸化和降解或抑制其靶基因的轉(zhuǎn)錄來下調(diào)β-catenin水平。

此外，小分子抑制劑是分子靶向治療的研究熱點。格列衛(wèi)是一種酪氨酸激酶抑制劑，其可顯著抑制CRC細(xì)胞增殖，降低轉(zhuǎn)錄活性，誘導(dǎo)β-catenin從細(xì)胞核向細(xì)胞膜遷移[34]。內(nèi)皮素(ET)可以促進(jìn)β-catenin降解，抑制靶基因細(xì)胞周期蛋白D1啟動子活性，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯、細(xì)胞凋亡和腫瘤血管生成；Wnt途徑sFRP抑制劑可抑制CRC細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)化能力；反義RNA可通過清除Wnt通路中的TCF/β-catenin復(fù)合物來沉默β-catenin的表達(dá)或抑制CRC細(xì)胞的增殖和分化[35]。上述靶向Wnt信號通路的藥物可為CRC的治療提供新的有效方法。

3.2 靶向TGF-β/smad信號通路的藥物

TGF-β/smad信號通路在CRC的EMT中起著關(guān)鍵作用，已有一些通過了臨床前研究和臨床試驗的靶向TGF-β/smad通路的方法。AP11014和AP15012是用于治療非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌及CRC的臨床前研究中使用的反義分子[36]，通過與特定mRNA結(jié)合來阻止TGF-β合成。一些受體激酶抑制劑在阻斷下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面有顯著效果[37]，如LY2109761是抑制TβR1和TβRII的激酶活性的小分子，該化合物可抑制乳腺癌、CRC和胰腺癌小鼠模型中的轉(zhuǎn)移[38-40]。

3.3 靶向PI3K/Akt信號通路的藥物

靶向PI3K/AKT信號通路的抑制劑主要有Wortmannin、LY294002、Quercetin、Myricetin和Staurosporine，其中LY294002 廣泛應(yīng)用于腫瘤研究中。LY294002有抑制腫瘤生長的效應(yīng)，但因其代謝較快，較低劑量時僅有少量Akt 去磷酸化而失活。LY294002與放射治療聯(lián)合應(yīng)用可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞生長及腫瘤血管形成，提高放射治療的敏感度，發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用[41]。另有研究表明脫氧膽酰?；撬嵬ㄟ^激活PI3K/Akt通路抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤生長。通過繼發(fā)性膽汁酸中的脫氧膽酰?；撬崾欠窨芍委烠RC還有待進(jìn)一步研究。

3.4 靶向其他信號通路的藥物

Notch途徑作為新的腫瘤治療靶點具有巨大潛力。GSI是被研究得較廣泛的Notch受體，具有生物分布和泛Notch抑制的潛力[42]。GSI在Ⅰ期臨床試驗中用作單一療法或與其他藥物聯(lián)合使用[43]；目前臨床試驗中的所有小分子Hh途徑治療藥物都被設(shè)計成針對Smoothened(SMO)。Hh抑制劑環(huán)巴胺是Hh信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路組分SMO的拮抗劑，該試劑用作單一療法或與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合用于治療各種腫瘤，包括CRC。研究表明環(huán)巴胺可通過抑制EMT，上調(diào)E-鈣黏蛋白和下調(diào)Snail來抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲[44]；EGFR在CRC的 EMT中過表達(dá)，研究表明抗EGFR治療是有效的。另有研究表明酪氨酸激酶抑制劑(如索拉非尼、吉非替尼)可明顯抑制CRC患者的P13K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，表明其具有很大的治療價值[45]。西妥昔單抗和帕尼單抗是EGFR的單克隆抗體，分別于2004年和2006年被美國食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)用于治療CRC，這兩種抗體通過與細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合來阻止EGFR自身磷酸化。

4 結(jié)語

EMT過程是源于環(huán)境刺激的一系列變化和轉(zhuǎn)變，取決于組織和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)環(huán)境。EMT起始和進(jìn)展涉及信號通路和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的網(wǎng)絡(luò)之間的復(fù)雜串?dāng)_。EMT的標(biāo)志是E-鈣黏蛋白下調(diào)，E-鈣黏蛋白是一種主要的上皮標(biāo)志物，其受一組EMT轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)。Snail、Twist和ZEB家族在胚胎發(fā)生和腫瘤環(huán)境中都發(fā)揮著重要作用。這些EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)與CRC的侵襲性、轉(zhuǎn)移性和不良預(yù)后相關(guān)，可見EMT在腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著重要作用。對CRC發(fā)生EMT的相關(guān)信號通路的作用機(jī)制及通路間相互影響的深入研究，有助于開發(fā)更多治療CRC的新方法并促進(jìn)個體化治療。