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鼻咽癌轉移的分子機制研究進展

2021-01-11 10:08魏俊華鄒游陳始明
山東醫(yī)藥 2021年28期
關鍵詞:鼻咽癌生長因子靶向

魏俊華,鄒游,陳始明,2

1 武漢大學人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科,武漢 430060;

2 武漢大學人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科研究所

鼻咽癌是一種由鼻咽上皮細胞引起的高轉移性和侵襲性的惡性腫瘤。鼻咽癌發(fā)病機制復雜,具有明顯的地理分布特征,在中國南方、東南亞和北非某些地區(qū)較為常見。它與EB病毒感染有關,并具有高度的區(qū)域和遠處轉移傾向。鼻咽癌的治療方法主要包括放療或化療或兩者結合,然而目前的放化療對患者的治療有限,而手術切除通常是晚期和轉移性疾病考慮的最后選擇。鼻咽癌患者5年總體生存率約為70%[1]。然而,臨床上60%~85% 的鼻咽癌患者在診斷時已出現(xiàn)轉移[2],從而造成后續(xù)治療的困難與失敗。因此,探討鼻咽癌轉移的分子機制并尋找新的治療方法具有重要意義。鼻咽癌轉移的分子機制主要包括以下幾種學說:上皮間充質(zhì)轉化(EMT)機制理論、微環(huán)境理論、腫瘤干細胞理論等?,F(xiàn)就鼻咽癌轉移的分子機制最新研究進展進行綜述,以期為鼻咽癌轉移的治療提供新的理論依據(jù)。

1 EMT機制理論

EMT 是一個復雜的分子過程,是指極化的上皮細胞通過基底面與基底膜相互作用而發(fā)生多種生物化學變化的過程。上皮細胞失去細胞與細胞之間的連接和頂端—基底細胞極性,細胞形態(tài)轉變?yōu)榧忓N狀,細胞遷移、侵襲能力增加,從而促進腫瘤的進展和轉移。研究證實,多種信號通路和分子機制參與了鼻咽癌EMT進程。

1.1 EMT 相關信號通路 在腫瘤的演進過程中,EMT 的發(fā)生是由多種信號通路調(diào)控的,包括有Notch 信號通路、Wnt/β-catenin 信號通路、AKT 介導的信號通路等。

1.1.1 Notch 信號通路 Notch 信號通路是一種高度進化保守的通路,涉及細胞多項功能,如調(diào)節(jié)細胞分化、增殖、凋亡等。自1917年有研究者在翅緣缺刻果蠅中發(fā)現(xiàn)Notch 基因以來,目前在哺乳動物中已發(fā)現(xiàn)4 種受體(Notch1、Notch2、Notch3 和Notch4)、5 種配體[Jagged1、Jagged2、δ 樣配體1(DLL1)、DLL3和DLL4]。我們前期研究發(fā)現(xiàn),Notch2 在轉移性和低分化鼻咽癌細胞中低表達。NOTCH2可與TRAF6結合,通過TRAF6/AKT 信號軸負性調(diào)控鼻咽癌細胞的EMT 并最終抑制其侵襲與轉移[3]。AN 等[4]發(fā)現(xiàn),在鼻咽癌細胞中敲除Notch1 表達可導致小鼠模型中廣泛的肺轉移,并增加鼻咽癌細胞中Slug 的表達;Notch1 失活可通過上調(diào)Slug 基因的表達來促進鼻咽癌轉移。ZHANG 等[5]發(fā)現(xiàn)LINC00210 在鼻咽癌樣本中表達上調(diào),LINC00210 通過抑制miR-328-5p 活性,促進鼻咽癌中Notch3 的表達,導致Notch3信號通路的激活,從而促進鼻咽癌的轉移。

1.1.2 Wnt/β-catenin 信號通路 Wnt/β-catenin 信號通路參與細胞生長、發(fā)育和分化過程,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。在鼻咽癌細胞中,Wnt/βcatenin 信號通路的異??烧T導EMT 的發(fā)生從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。YANG等[6]發(fā)現(xiàn),Rab1A 在鼻咽癌患者中過表達,它是一種高度保守的小型GTPase。Rab1A 通過激活GSK-3β 及Wnt/βcatenin信號通路從而促進鼻咽癌轉移。HU 等[7]發(fā)現(xiàn),與正常鼻咽細胞相比,鼻咽癌細胞系中Capn4的表達升高,而miR-124 的表達降低,在HONE1 和CNE2 細胞中miR-124 通過靶向Capn4 抑制Capn4的表達,還發(fā)現(xiàn)miR-124-Capn4 軸降低了Wnt/β -catenin 信號通路中β -catenin、cyclinD1 和c-Myc 的水平,證實miR-124 可以通過靶向Capn4 來調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路從而抑制鼻咽癌細胞的增殖和侵襲。

1.1.3 AKT 介導的信號通路 FAN 等[8]發(fā)現(xiàn)一種DNA/RNA 結合蛋白Y-box proein3(YBX3)在臨床鼻咽癌組織和細胞系中表達上調(diào),敲低YBX3 可以降低PI3K/AKT信號通路的激活從而抑制EMT進而抑制鼻咽癌細胞的侵襲和轉移。我們的前期研究發(fā)現(xiàn),敲低PLAC8(koPLAC8)可以抑制AKT 及其下游靶點mTOR 的磷酸化,還可誘導鼻咽癌異種移植物的自噬和AKT/mTOR 信號通路失活從而抑制EMT進而抑制鼻咽癌的轉移[9]。ZHU 等[10]發(fā)現(xiàn),與無轉移的鼻咽癌相比,有轉移的鼻咽癌中膜聯(lián)蛋白A1(ANXA1)的表達明顯增加,此外抑制ANXA1 的自噬通過激活PI3K/AKT 信號通路促進鼻咽癌細胞的遷移、侵襲和轉移。

1.2 EMT 相關miRNAs miRNAs 是一組非編碼、高度保守、長度為19~25個核苷酸的單鏈RNA 分子。miRNAs 在癌癥的進展中具有重要作用,可以影響腫瘤細胞的凋亡、增殖、侵襲和遷移等生物學行為。已有證據(jù)表明一些miRNAs 與鼻咽癌轉移相關。miR-629 在鼻咽癌細胞與組織中高表達,可通過抑制靶基因PDCD4 的表達從而促進鼻咽癌的侵襲和轉移[11]。miR-149 在具有高轉移能力的鼻咽癌5-8 F 細胞株中表達較高,并通過下調(diào)E-cadherin 的表達促進鼻咽癌的遷移和侵襲[12]。

與此相反,有些miRNAs 可以抑制鼻咽癌的轉移。miR-29c 在鼻咽癌細胞系中低表達,可直接靶向作用于TIAM1 30UT,進而顯著抑制鼻咽癌細胞的遷移、侵襲和轉移[13]。眾所周知,EB 病毒感染與鼻咽癌有著密切關系,EB 病毒編碼44個成熟的miRNAs。其中BART 家族簇參與鼻咽癌的轉移。研究發(fā)現(xiàn)miR-BART13 在鼻咽癌組織中上調(diào),并與NKIRAS2 的表達呈負相關。miR-BART13 可通過靶向NKIRAS2/NF-κB 信號通路促進鼻咽癌細胞的侵襲和轉移[14]。LIN 等[15]發(fā)現(xiàn),EBV-miR-BART8-3p 在人鼻咽癌標本中的表達高于正常鼻黏膜標本,EBV-miR-BART8-3p通過激活NF-κB和Eek1/2信號通路,直接靶向鼻咽癌細胞RNF38,誘導EMT 從而促進鼻咽癌細胞的轉移。

1.3 EMT 相關轉錄因子 EMT 轉錄因子的激活可以抑制某些編碼蛋白的特異性基因轉錄,而這些被抑制的編碼蛋白在細胞間的連接、保持頂端—基底細胞極性、胞質(zhì)橋粒中發(fā)揮重要作用,從而使細胞間連接減弱,上皮細胞表型消失。其相關轉錄因子主要有Slug、Snail、Twist、ZEB1、ZEB2 等。WANG 等[16]發(fā)現(xiàn)下調(diào)PSCA 參與到EMT 中,PSCA 的下調(diào)增強了鼻咽癌細胞的體外遷移和侵襲以及體內(nèi)肺轉移,而PSCA 的下調(diào)直接源于Slug 與PSCA 啟動子的結合。HUANG 等[17]發(fā)現(xiàn),EBV-miR-BART13-3p 在鼻咽癌患者血漿中高表達,特別是在晚期疾病患者中;EBV-miR-BART13-3p 可以直接靶向作用于一種腫瘤抑制因子和細胞遷移抑制劑ABI2,下調(diào)ABI2 的表達從而上調(diào)c-JUN/SLUG 信號通路促進鼻咽癌的EMT和轉移。Snail是EMT的主要調(diào)節(jié)因子之一,在結腸癌、肺癌以及鼻咽癌中高表達且與腫瘤轉移有關。例如,REN 等[18]發(fā)現(xiàn)Snail 是HOPX 的一個功能靶點,鼻咽癌中HOPX 啟動子高度甲基化導致其表達下調(diào);HOPX 可以通過募集HDAC2 和增強組蛋白H3K9脫乙?;?,抑制SRF依賴性SNAIL轉錄從而抑制鼻咽癌的進展。

Twist 最初在果蠅屬中被鑒定為胚胎發(fā)生的一種必需調(diào)節(jié)因子。Twist 基因位于人類染色體7p 21. 2 上。 Twist 蛋白屬于基本螺旋— 環(huán)— 螺旋(bHLH)蛋白家族的轉錄因子。Twist 與上皮癌的發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉移有著緊密的聯(lián)系。HORIKAWA等[19]發(fā)現(xiàn)潛伏膜蛋白1(LMP1)可以抑制EB 病毒陽性細胞Twist 的表達,但可以誘導EB 病毒陰性鼻咽癌細胞的表達;在人鼻咽癌組織中Twist 和LMP1 的表達相關,LMP1 可以誘導Twist 及EMT 從而導致鼻咽癌的轉移。ZEB1、ZEB2 是鋅指結構的成員,位于人 類10 號 染色體的短臂上。 TANG 等[20]發(fā) 現(xiàn)lncRNA AATBC 在鼻咽癌中高表達,AATBC 通過作用于miR-1237-3p上調(diào)橋粒相關蛋白pinin(PNN)的表達,而PNN 與EMT 激活因子ZEB1 相互作用,上調(diào)ZEB1 的表達促進EMT 從而促進鼻咽癌的遷移和侵襲。ZHU 等[21]發(fā)現(xiàn)ZEB1 在鼻咽癌組織中顯著上調(diào),并發(fā)現(xiàn)其可作為miR-342 新的靶點。miR-342可直接靶向作用于ZEB1 最終抑制鼻咽癌的侵襲與轉移。CHEN 等[22]證實,在人類鼻咽癌中miR-30a可靶向作用于ZEB2 的3′-UTR,負向調(diào)控人鼻咽癌組織和細胞中ZEB2 的表達水平。miR-30a 過表達增加了人鼻咽癌細胞的凋亡水平,通過抑制ZEB2的表達水平,抑制了C6661 細胞的遷移、侵襲和增殖。

1.4 EMT 相關生長因子 生長因子是一類通過與特異性的、高親和力的細胞膜受體結合,調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、遷移等功能的多肽類物質(zhì)。EMT 相關的生長因子有血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)、轉化生長因子(TGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)等,這些生長因子在鼻咽癌轉移中發(fā)揮著重要作用。VEGF 是一種血管生長因子,VEGF 幾乎出現(xiàn)在包括鼻咽癌在內(nèi)的所有腫瘤細胞中。CHEN 等[23]發(fā)現(xiàn)鼻咽癌細胞中VEGF 水平高于永生化鼻咽癌上皮細胞系NP69,VEGF 自分泌VEGF-VEGFR2 信號通路增加ERK1/2磷酸化促進EMT過程進而促進鼻咽癌轉移。在人類的許多惡性腫瘤中,TGF-β 參與的信號通路被激活后可以誘導EMT 過程,最終會促進腫瘤局部侵襲和早期轉移。ZHOU 等[24]觀察到YBX1 的表達與鼻咽癌的局部侵襲和早期轉移呈正相關,同時,TGF-β1 誘導YBX1 表達,介導EMT 過程促進鼻咽癌細胞轉移。HUANG 等[25]發(fā)現(xiàn)miRNA-34a 在鼻咽癌組織中下調(diào),SMAD4(典型TGF-β 通路的重要成員)是miRNA-34a的靶點,miRNA-34a可以通過靶向SMAD4 抑制TGF-β 誘導的EMT 進而抑制鼻咽癌的侵襲和遷移。SHI 等[26]發(fā)現(xiàn)鼻咽癌CNE-2 細胞出現(xiàn)FGFR4表達下調(diào),上皮標記物E-cadherin 上調(diào),間質(zhì)標記物vimentin和N-cadherin下調(diào),這表明FGFR4可通過EMT促進鼻咽癌的遷移和轉移。

2 微環(huán)境理論

在特定的位點形成有利于腫瘤生長的微環(huán)境也是促進腫瘤轉移的一個重要因素,在鼻咽癌微環(huán)境中涉及轉移的因素主要包括細胞因子、細胞外基質(zhì)。

2.1 細胞因子 細胞因子是一類調(diào)節(jié)細胞功能的高活性蛋白質(zhì),在腫瘤轉移中發(fā)揮重要作用。JU等[27]發(fā)現(xiàn)非典型趨化因子受體4(ACKR4)在人鼻咽癌腫瘤組織中表達下調(diào)可加快腫瘤生長,ACKR4 缺失導致腫瘤組織中CCL21 顯著積累進而加快鼻咽癌的發(fā)展。QIU 等[28]發(fā)現(xiàn)在鼻咽癌患者血清中CX?CL5 明顯升高,在鼻咽癌細胞系中CXCL5 和CXCR2表達上調(diào);CXCL5和CXCR2的雙重過表達通過激活ERK/GSK-3β/snail 信號通路誘導EMT 促進鼻咽癌轉移。PEI 等[29]通過收集的臨床數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),巨噬細胞移動抑制因子(MIF)在腫瘤細胞中彌漫性、強染色,而在正常鼻黏膜上皮中普遍較弱、少見;MIF 在腫瘤細胞中的高表達與鼻咽癌患者的臨床分期、淋巴轉移密切相關;在體外,外源性MIF 可促進細胞侵襲。

2.2 細胞外基質(zhì) 細胞外基質(zhì)是分布在細胞外的網(wǎng)狀結構,在腫瘤轉移中發(fā)揮著重要的作用。基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)家族有23個成員,對細胞外基質(zhì)各種成分的底物特異性不同。SUN 等[30]發(fā)現(xiàn),順鉑聯(lián)合二甲雙胍不僅可以降低MMP9 的表達,還可通過調(diào)節(jié)E-cadherin 和MMP9 的表達抑制鼻咽癌的侵襲和轉移;此外,褪黑素也可通過抑制SP-1-DNA 結合能力來調(diào)節(jié)TPA 誘導的MMP9 基因表達,從而抑制鼻咽癌細胞的侵襲能力。HO等[31]發(fā)現(xiàn),表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯(EGCG)顯著抑制了NPC-39、HONE-1、NPC-BM 三種鼻咽癌細胞的遷移能力,同時EGCG 可抑制Src 信號通路的磷酸化阻斷Src 通路,下調(diào)MMP2蛋白的表達,從而抑制人鼻咽癌細胞的轉移活性。HSIN等[32]用懸鉤子提取物(RIE)處理NPC-39、HONE-1、NPC-BM 這三種鼻咽癌細胞,發(fā)現(xiàn)RIE處理后細胞中ERK1/2的磷酸化被抑制,同時降低了MMP2酶活性、蛋白表達和mRNA 水平,該研究表明RIE通過下調(diào)ERK1/2信號通路,抑制MMP2的表達,從而抑制鼻咽癌的遷移和侵襲。

3 腫瘤干細胞理論

腫瘤干細胞代表了一種獨特的腫瘤細胞亞群,表現(xiàn)出自我更新的能力,并與腫瘤的轉移相關。例如,LIN 等[33]發(fā)現(xiàn)CD44 是miR-328 的靶點,miR-328可通過CD44 3′-UTR 的結合位點直接抑制鼻咽癌細胞的遷移,并且抑制EMT。LI 等[34]發(fā)現(xiàn)EGCG 可抑制鼻咽癌腫瘤干細胞的遷移和自我更新能力。同時,EGCG 可通過失活NF-κB p65 和降低Twist1 的轉錄來抑制EMT 從而抑制鼻咽癌的轉移能力。WU等[35]發(fā)現(xiàn)2-ME2(一種雌激素代謝產(chǎn)物)能夠明顯抑制鼻咽癌腫瘤干細胞的生長和遷移,也降低了NF-κB和HIF-1α 蛋白表達,下調(diào)NF-κB核定位,逆轉EMT,增強了對鼻咽癌腫瘤干細胞的抑制作用。這些證據(jù)表明2-ME2 通過NF-κB/HIF-1 信號通路的滅活和EMT 的逆轉,抑制了鼻咽癌腫瘤干細胞的增殖和轉移。

4 展望

隨著醫(yī)學科學的不斷發(fā)展,鼻咽癌的治療已取得了許多長足的進步。然而,鼻咽癌晚期向其他臟器或部位轉移仍然是鼻咽癌患者死亡的主要原因。因此深入研究鼻咽癌發(fā)生轉移的分子機制并特異性抑制轉移的發(fā)生是提高鼻咽癌患者生存幾率的必要條件。未來將有更多的研究聚焦于鼻咽癌的轉移機制。在此基礎上,一些新的靶向治療方案將得到開發(fā),鼻咽癌的治療也將邁上新的臺階。

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