高艷松 張志華 徐凱倫

1.河北北方學院研究生學院，張家口，075000，中國

2.河北北方學院附屬第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，張家口，075000，中國

叉頭框家族（forkhead box，F(xiàn)OX）是參與人體各個器官發(fā)育并且調節(jié)人體免疫代謝的蛋白質轉錄因子［1］，其結構“叉頭”DNA 結構域的相對保守，顯著區(qū)別于其他轉錄因子，正是因為這一特點，F(xiàn)OX 可調節(jié)細胞的代謝、分裂和分化等過程，其與癌變的發(fā)生有著密切的聯(lián)系［2-4］。本文主要介紹叉頭框家族中的一個小成員叉頭框K1（forkhead box K1，F(xiàn)OXK1）。FOXK1在人體中約由七百三十多個氨基酸排列組成的，參與了各種腫瘤的進展，尤其是癌細胞的上皮-間質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）過程，二者聯(lián)系十分密切。根據(jù)目前已有的研究數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)OXK1 的表達與肝癌、胃癌和肺癌等多種腫瘤疾病有著十分密切的聯(lián)系，但其在國外文獻中報道的較多，國內報道的較少。本文主要是介紹FOXK1 在腫瘤性疾病中的表達情況，并了解其在腫瘤疾病中的意義。

1 FOXK1 與神經膠質瘤

Xu 等［5］研究者用RT-qPCR 檢測到FOXK1 在人神經膠質瘤組織中過表達，且和轉移、分期呈正相關，并影響患者的生存。其機制為FOXK1 的轉錄激活了Snail 基因啟動子，Snail 是促進EMT 進程的重要轉錄因子，此外，F(xiàn)OXK1 的表達還可調節(jié)細胞周期促進細胞的增殖，但不影響細胞的凋亡。大多數(shù)研究表明，miRNA 會在腫瘤中異常表達，從而發(fā)揮重要作用。例如，miR-137 作為一種抑癌因子，其他腫瘤中被證實下調［6-8］。Ji 等［9］通過實驗證明了抑制miR-137 促進了神經膠質瘤細胞的腫瘤進展，而FOXK1 作為miR-137 在神經膠質瘤中的新靶標，二者的表達呈負相關，F(xiàn)OXK1 過表達消除了miR-137 的抑制作用，并激活wnt/β-catenin 途徑促進細胞生長。此外還得出一個新觀點：FOXK1 的表達，不僅促進細胞的增殖，也降低腫瘤細胞的凋亡。FOXK1 還可以通過Akt/mTOR 傳導通路發(fā)揮作用，F(xiàn)OXK1 的表達受到miR-652（抑癌因子）抑制，減弱了Akt/mTOR 信號通路的傳導，從而減弱腫瘤細胞的增殖和侵襲［10］。上述兩篇報道，均通過miRNA 證實了FOXK1 在膠質瘤進展中的重要作用。

2 FOXK1 與喉癌

在喉癌細胞中，F(xiàn)OXK1 和MALAT1 均明顯表達，F(xiàn)OXK1 作為miR-503-5p 靶基因，抑制miR-503-5p 的表達能夠上調FOXK1，MALAT1 的表達通過靶向抑制miR-503-5p 促進FOXK1 的表達，誘導喉癌細胞的增殖和侵襲［11］。

3 FOXK1 與食管癌

通過對食管癌變組織的實驗，研究者［12］發(fā)現(xiàn)正常組織中的FOXK1 的表達量顯著低于癌組織，且FOXK1 的過表達會抑制食管癌細胞的凋亡并促進細胞的增殖和遷移，同時結合患者的病理參數(shù)發(fā)現(xiàn)，食管癌組織中的FOXK1 表達量越高，分化越差，患者的預后越不佳。這一發(fā)現(xiàn)表明FOXK1 起致癌作用，為食管癌患者的治療提供新思路。

4 FOXK1 與乳腺癌

鄧素華［13］通過用qRT-PCR 和免疫組織化學方法發(fā)現(xiàn)在癌變的乳腺組織中FOXK1 過表達，并且結合患者的臨床資料分析，表明FOXK1 的表達量和患者的預后呈負相關，但對FOXK1 在乳腺癌中的作用機制未做說明。而Li［14］的研究則為FOXK1 在乳腺癌中的作用機制提出了一種可能，PI3K-Akt-mTOR 傳導途徑的激活是受到高表達的FOXK1 影響的，這一改變可促使細胞增殖能力變強，而凋亡能力減弱，促進腫瘤的發(fā)展。后來為了進一步研究FOXK1 在乳腺癌中的確切作用，Gao 等［15］發(fā)現(xiàn)FOXK1 是miR-365-3p 在乳腺癌中的下游靶標，miR-365-3p 在乳腺癌中被下調，會靶向誘導FOXK1 的表達，F(xiàn)OXK1 一方面調節(jié)細胞周期中的G期和S 期的變化來引起癌細胞的增殖；另一方面增加侵襲和轉移的關鍵酶基質金屬蛋白酶，主要是MMP-2和MMP-9（matrix metalloproteinases，MMPs）的分泌，其中FOXK1 與MMPs 的關系在黑色素瘤中也得到了證實［16］，同時也使上皮標志蛋白E-鈣黏蛋白降低及間質標志蛋白N-鈣黏蛋白和波形蛋白升高，調節(jié)EMT，最后促進癌細胞的增殖與侵襲，影響患者預后。

三陰性乳腺癌是乳腺癌的最惡性亞型，具有淋巴結轉移的特性，研究［17］發(fā)現(xiàn)lncRNA HUMT 在啟動子區(qū)域的低甲基化導致其在淋巴結轉移的三陰性乳腺癌中高度表達，而lncRNA HUMT 通過募集Y-box 結合蛋白1 形成新的轉錄復合物來激活FOXK1，從而增強了血管內皮生長因子C 的表達，同時調節(jié)Akt/ mTOR傳導通路，促進癌增殖和淋巴結轉移。

5 FOXK1 與肺癌

曹莉旻等［18］通過免疫組化方案發(fā)現(xiàn)FOXK1 在肺癌組織中的表達程度明顯高于正常組織，并與肺癌的分期和淋巴結轉移有關。Ma 等［19］的研究發(fā)現(xiàn)circMAN2B2 在肺癌組織中高度表達，circMAN2B2 是通過抑制miR-1275 的表達發(fā)揮促進細胞增殖和侵襲的作用，而miR-1275 作為一種抑癌基因，它是通過靶向調節(jié)FOXK1 的表達發(fā)揮作用的，最終得出的結論是circMAN2B2 表達抑制miR-1275，進而促進FOXK1 的表達，促進肺癌細胞的增殖與侵襲。除此之外，在肺癌細胞中，F(xiàn)OXK1 還是miR-195-5p 的直接靶標［20］。肺癌組織中的miR-195-5p 表達明顯下調，而miR-195-5p的過表達抑制了FOXK1 的表達，來抑制肺癌細胞的增殖、遷移和侵襲。這與Ma 等［19］得出來的結論具有一致性。

6 FOXK1 與肝癌

FOXK1 在肝癌中高度表達，Cui 等［21］通過敲低FOXK1，發(fā)現(xiàn)肝癌細胞中己糖激酶2 的表達減少，而二者的同時降低，則抑制了Akt-mTOR 途徑的激活，從而抑制了肝癌細胞的活力及糖酵解過程，影響肝癌細胞能量的攝取，最終抑制肝癌細胞的增殖。這也從一定程度上說明了，F(xiàn)OXK1 的表達可以調節(jié)糖代謝過程促進肝癌細胞生存。另外敲除FOXK1 使Wnt/β-catenin 信號通路失活，抑制癌細胞的增殖與侵襲［22］。Guo 等［23］發(fā)現(xiàn)lncRNA TMPO-AS1 在肝癌中高度表達，參與腫瘤細胞的增殖、侵襲和EMT 過程。敲除lncRNA TMPOAS1 能夠上調miR-329-3p 來抑制FOXK1 的表達，而miR-329-3p 被抑制時，能消除lncRNA TMPO-AS1 降低抑制癌細胞侵襲和EMT 的作用。FOXK1 的上調逆轉了lncRNA TMPO-AS1 降低對細胞增殖的抑制和對細胞凋亡的促進作用，同時也抵消了敲低lncRNA TMPO-AS1 對肝癌細胞侵襲及EMT 的抑制作用。此外，還發(fā)現(xiàn)lncRNA TMPO-AS1 通過上調FOXK1 表達以刺激Akt/mTOR 途徑促進肝癌的發(fā)展。lncRNA TMPO-AS1 是肝癌治療的新靶點。

上述論述表明了FOXK1 能通過不同的途徑影響腫瘤的發(fā)生與侵襲。

7 FOXK1 與膽囊癌

FOXK1 在膽囊癌組織中高度表達，并與患者的臨床病理參數(shù)和不良預后相關［24］。FOXK1 的過表達可以調控細胞周期來促進細胞增殖，但不影響細胞凋亡；同時可誘導EMT 增強癌細胞的遷移和侵襲能力。此外，F(xiàn)OXK1 的促腫瘤作用可能與Akt/mTOR 軸的激活有部分相關性。因此，F(xiàn)OXK1 可以作為膽囊癌患者的潛在治療靶點和預后指標。

8 FOXK1 與胰腺癌

胰腺癌細胞的生長侵襲與FOXK1 的表達有關［25］。人類MCM3AP 基因可以通過調控細胞周期的S 期，抑制腫瘤發(fā)展，lnc RNA MCM3AP-AS1 是MCM3AP的lncRNA 反義基因，它可靶向抑制miR-138-5p，促進FOXK1 表達，進而促進胰腺癌中的細胞增殖、遷移和侵襲。FOXK1 的過表達可以逆轉lnc RNA MCM3APAS1 沉默和miR-138-5p 表達對腫瘤的抑制作用。因此MCM3AP-AS1/miR-138-5p/FOXK1 軸在胰腺癌中具有重要作用。

9 FOXK1 與胃癌

在胃癌細胞中，F(xiàn)OXK1 與miR-646負相關［26］，miR-646通過直接與FOXK1 的3’-UTR結合來抑制FOXK1 的表達，減弱Akt 及mTOR 的磷酸化，同時也可抑制癌細胞增殖和EMT。同樣的研究［27］還發(fā)現(xiàn)FOXK1是miR-593-3p 的下游目標，miR-593-3p 還受LINC02163負調控的作用，LINC02163 表達增強會抑制miR-593-3p，進而促進FOXK1 的表達。FOXK1 和c-jun 在胃癌均表達［28］，且二者呈正相關，c-jun 通過結合FOXK1 的啟動子來提升FOXK1 的表達，但即使在FOXK1 過表達的腫瘤細胞中，將c-jun 敲除后，發(fā)現(xiàn)癌細胞的增殖與侵襲都會受到影響，推測c-jun 可能是FOXK1 誘導EMT 的關鍵。此外，F(xiàn)OXK1 與波形蛋白共同作用，波形蛋白是EMT 的重要標志物，與腫瘤的侵襲密切相關，二者的表達程度越高，患者的預后越差［29］。上述研究均證明了FOXK1 在胃癌中起促進發(fā)展的作用。

另外，從細胞自噬［30-31］方面研究，發(fā)現(xiàn)FOXK1 的過表達可通過上調I 類PI3K 和下調III 類PI3K，并可能通過激活PI3K/Akt/mTOR 途徑，抑制胃癌細胞的自噬，誘導EMT，促進胃癌的進展，首次揭示了FOXK1通過抑制自噬促進了胃癌進展。隨后進一步的研究證實在酸性條件下，抑制FOXK1 表達，可能會部分通過下調MAZ（Myc-associated Zinc-finger protein）來誘導細胞自噬進而阻止細胞EMT，實現(xiàn)抑制腫瘤細胞發(fā)展的目的。此外研究還發(fā)現(xiàn)了雷帕霉素和敲除FOXK1二者結合會使上述結果更加明顯。上面兩項研究均證實了FOXK1 在胃癌中的重要作用，但他們從FOXK1調節(jié)細胞自噬的方面對胃癌的治療提供了新思路。

10 FOXK1 與腸道腫瘤

有相關研究報道，病灶的轉移是結直腸癌相關死亡的主要原因，而上皮-間質轉化則參與到癌細胞侵襲的過程中。生物信息學研究表明，CCDC43 基因在大腸癌中異常表達，F(xiàn)OXK1 通過結合CCDC43 啟動子的功能區(qū)和激活ERK1/2 和Akt 途徑來促進CCDC43的表達，二者共同調節(jié)TGF-β1（它可以激活EMT）信號傳導過程，促進癌細胞的侵襲［32］。而FOXK1 激活TGF-β1，能降低E-鈣黏著蛋白表達，同時增加波形蛋白表達，誘導EMT 促進腫瘤的侵襲［33］。此外，F(xiàn)OXK1與結直腸癌細胞中Cyr61p 啟動子結合，并促進Cyr61p的表達，形成FOXK1-Cyr61p 軸；FOXK1 被Snail 反激活，形成Snail-FOXK1 軸，上述二者均可以促進上皮間質轉化，導致腫瘤的轉移［34］。

11 FOXK1 與卵巢癌

CCK-8 分析法發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXK1 的表達可明顯的增加卵巢癌細胞的增殖；流式細胞儀分析及蛋白印跡方法表明FOXK1 的轉錄過程抑制了細胞周期抑制蛋白p21，且FOXK1 可顯著提高S 期細胞的百分比，但G0/G1期細胞的數(shù)量卻減少，說明FOXK1 促進腫瘤細胞增殖，隨后進一步檢測FOXK1 對細胞凋亡是否存在影響，發(fā)現(xiàn)FOXK1 并不影響細胞凋亡，因此FOXK1 通過促進癌細胞增殖影響腫瘤進展［35］。

12 FOXK1 與前列腺癌

根據(jù)前人關于FOXK1 在其他腫瘤中的表達情況及作用的研究，有人同樣發(fā)現(xiàn)FOXK1 在前列腺癌組織中的表達增強，而敲低FOXK1 會抑制前列腺癌的增殖和轉移，其機制可能是FOXK1 的降低會部分抑制Wnt/β-catenin 信號傳導［36］。

13 FOXK1 與骨肉瘤

雙熒光素酶報告基因檢測［37］證實FOXK1 的3’-非翻譯區(qū)（3’-UTR）是miR-186-5p 的直接靶標。miR-186-5p 過表達會抑制FOXK1 的表達，一方面對體外細胞增殖、細胞周期和體內腫瘤生長具有抑制作用，另一方面還能抑制骨肉瘤細胞的EMT。所以miR-186-5p作為抑癌因子可能為骨肉瘤患者創(chuàng)造新的治療方法。

綜上所述，F(xiàn)OXK1 參與調控機體細胞生長、分化、胚胎發(fā)育及多種病理過程，其在腫瘤中的主要機制為通過調節(jié)細胞周期促進細胞增殖；調控不同途徑誘導細胞EMT，促進腫瘤侵襲與轉移。但在一些腫瘤中，F(xiàn)OXK1 的研究僅僅停留在表達水平上，并未說明具體作用機制，相信隨著科學的不斷進步，關于FOXK1 在不同腫瘤中的作用機制會更加明確，期望能夠為患者的診斷、治療及預后提供參考及思路。