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【指示性摘要】宮頸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者死亡的主要原因。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)使上皮性腫瘤細(xì)胞獲得間質(zhì)表型,增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移,在腫瘤發(fā)生及進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。已有相關(guān)研究證實(shí)EMT在宮頸癌進(jìn)展中具有重要作用。本文旨在探討宮頸癌中EMT的相關(guān)因素,為宮頸癌的臨床診斷、治療及預(yù)后提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】宮頸癌;EMT;細(xì)胞標(biāo)志物;相關(guān)因素
宮頸癌是嚴(yán)重威脅女性健康的主要疾病之一,其具體發(fā)病機(jī)制尚不明確,目前主要認(rèn)為與高危型人乳頭瘤病毒(high-riskhumanpapillomavirus,HR-HPV)的持續(xù)感染有關(guān),其預(yù)后與癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是復(fù)雜的分子生物學(xué)過(guò)程,廣泛存在于胚胎發(fā)育及腫瘤進(jìn)展的過(guò)程中,目前認(rèn)為EMT與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。本文旨在探討EMT相關(guān)因素在宮頸癌侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用,綜述如下。
1EMT及其相關(guān)細(xì)胞標(biāo)志物
EMT是指上皮細(xì)胞通過(guò)特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程,該過(guò)程涉及細(xì)胞形態(tài)和行為的變化,是一個(gè)可逆的生物學(xué)過(guò)程[1],有許多分子生物信號(hào)通路參與其中,且與腫瘤微環(huán)境因素密切相關(guān)。EMT的分子標(biāo)志物分為上皮細(xì)胞標(biāo)志物和間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物。上皮細(xì)胞標(biāo)志物包括E-鈣黏連蛋白(E-cadherin)、緊密連接蛋白(包括跨膜蛋白Claudin、Occludin和外周蛋白ZO-1)、片珠蛋白(Plakophillin)、細(xì)胞角蛋白(Cytokeratin)、α-連環(huán)蛋白(α-catenin)等;間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物包括波形蛋白(Vimentin)、纖維連接蛋白(Fibronectin)、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)、N-鈣黏連蛋白(N-cadherin)、Snail蛋白、E盒結(jié)合鋅指蛋白1(ZEB1)和E盒結(jié)合鋅指蛋白2(ZEB2)等[2]。癌細(xì)胞上皮特征的缺失及間質(zhì)特征的獲得,可增強(qiáng)其擴(kuò)散及侵襲的能力[3],主要機(jī)制有:①細(xì)胞黏附分子表達(dá)的減少使細(xì)胞之間黏附作用減弱;②以角蛋白為主的細(xì)胞骨架轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆ㄐ蔚鞍诪橹鞯募?xì)胞骨架,使細(xì)胞形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧忓N狀,但也有時(shí)EMT僅表現(xiàn)為功能改變,形態(tài)改變并不明顯[4]。研究證實(shí),EMT在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移及腫瘤耐藥等過(guò)程中有重要作用[5]。
2EMT的相關(guān)因素
2.1lncRNA與EMT
2.1.1lncRNA與EMT
長(zhǎng)鏈非編碼RNA(longnoncodingRNA,lncRNA)是指長(zhǎng)度在200-100000個(gè)核苷酸之間不編碼蛋白質(zhì)的RNA。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)lncRNA與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移、預(yù)后等密切相關(guān)。同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA(homeoboxtranscriptantisenseRNA,HOTAIR)于2007年HowardChang等人首次發(fā)現(xiàn),在宮頸癌、乳腺癌、肺癌等多種腫瘤中高表達(dá),與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后密切相關(guān),是目前研究最多的lncRNA。HOTAIR在宮頸癌中表達(dá)率較高,并且與宮頸癌的進(jìn)展和不良預(yù)后密切相關(guān)。在宮頸癌細(xì)胞系HeLa細(xì)胞中高表達(dá)HOTAIR可抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移及侵襲,KimHJ等[6]研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR在宮頸癌組織中高表達(dá),與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和總生存期降低顯著相關(guān),并在HeLa細(xì)胞中驗(yàn)證HOTAIR可通過(guò)上調(diào)EMT相關(guān)基因的表達(dá)促進(jìn)宮頸癌的侵襲。
2.1.2miRNA與EMT
微小RNA(MicroRNA,miRNA)是一類長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸不編碼蛋白質(zhì)的小分子RNA,可在轉(zhuǎn)錄后水平通過(guò)結(jié)合靶mRNA的3'UTR阻止靶mRNA的翻譯或者促進(jìn)靶mRNA的降解,實(shí)現(xiàn)對(duì)其靶基因的負(fù)調(diào)控[7]。研究顯示,miRNA在腫瘤組織和正常組織中表達(dá)存在差異,對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起促進(jìn)或抑制作用。miR-155在多種腫瘤中高表達(dá),如乳腺癌、卵巢癌等,與大部分腫瘤增殖呈正相關(guān)。LaoG等[8]研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織中miR-155表達(dá)升高,其高表達(dá)促進(jìn)宮頸癌HeLa和SiHa細(xì)胞的增殖。然而,LeiC等[9]在宮頸癌CaSki細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)miR-155高表達(dá),可抑制表皮生長(zhǎng)因子(EGF)誘導(dǎo)的EMT,減少細(xì)胞的遷移、侵襲能力,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)miR-155還可增加p53腫瘤蛋白(Tp53)表達(dá)、減少Smad2及細(xì)胞周期蛋白D1(CCND1)表達(dá),提示miR-155在宮頸癌的發(fā)生和進(jìn)展中也可能起抑制作用。miR-124是腦組織中含量最多的miRNA,在神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肝細(xì)胞癌等多種腫瘤中低表達(dá),以調(diào)控腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。LiangYJ等[10]在乳腺癌組織標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)miR-124表達(dá)水平與乳腺癌組織分化程度呈負(fù)相關(guān),隨后在侵襲性乳腺癌細(xì)胞系中證明miR-124通過(guò)下調(diào)Slug促進(jìn)E-adherin表達(dá),以抑制癌細(xì)胞的EMT轉(zhuǎn)化,進(jìn)而抑制癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。WanHY等[11]在宮頸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)miR-124低表達(dá)可抑制上皮標(biāo)志物E-cadherin的表達(dá)及促進(jìn)間質(zhì)標(biāo)志物Vimentin的表達(dá),以通過(guò)誘導(dǎo)EMT轉(zhuǎn)化,增加宮頸癌細(xì)胞的遷移和侵襲性。miR-375在多種腫瘤(如胃癌、肝癌等)中發(fā)揮抑癌作用。然而在不同宮頸癌細(xì)胞系中均發(fā)現(xiàn)紫杉醇可瞬時(shí)誘導(dǎo)miR-375的高表達(dá),通過(guò)與E-cadherin3'UTR靶點(diǎn)結(jié)合,下調(diào)E-cadherin表達(dá),誘導(dǎo)EMT轉(zhuǎn)化,從而導(dǎo)致宮頸癌的化療耐藥。因此,逆轉(zhuǎn)miR-375或E-cadherin的表達(dá)是克服宮頸癌化療耐藥治療的新途徑[12]。
2.2TGF-β與EMT
轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)是一種多功能蛋白質(zhì),可以影響多種細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及免疫調(diào)節(jié)等。TGF-β包括3個(gè)亞型即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,其受體也分為3個(gè)類型即TβR-Ⅰ、TβR-Ⅱ、TβR-Ⅲ。TGF-β可通過(guò)Smad依賴性和非Smad依賴性信號(hào)通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT。在Smad依賴性信號(hào)通路中,TGF-β與TβR-Ⅰ、TβR-Ⅱ緊密復(fù)合體結(jié)合,形成異源三聚體,激活R-smad蛋白(Smad2和Smad3),將信號(hào)傳導(dǎo)至細(xì)胞漿內(nèi),R-smad與Co-smad(Smad4)結(jié)合,然后轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核,與靶基因結(jié)合,調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。在Smad信號(hào)通路中有多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子被激活,如ZEB1、Snail、Slug、Twist等,可引起上皮細(xì)胞標(biāo)志物如E-cadherin、緊密連接蛋白(如ZO-1、claudin-1)等的表達(dá)下調(diào)和間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物如Vimentin、N-cadherin等的表達(dá)上調(diào),使上皮來(lái)源的腫瘤細(xì)胞失去極性呈現(xiàn)間質(zhì)細(xì)胞樣表型,黏附能力下降,遷移和侵襲能力增強(qiáng)[13]。在非Smad依賴性信號(hào)通路中,TGF-β通過(guò)激活MAPK、PI3K等信號(hào)通路,介導(dǎo)細(xì)胞EMT過(guò)程。具體過(guò)程為:TGF-β和受體結(jié)合,激活胞內(nèi)TGF-β活化激酶(TAK1),然后TAK1的底物MAPK激酶(MAPKK)磷酸化激活,進(jìn)一步激活MAPK、PI3K等信號(hào)通路,參與EMT的發(fā)生,促進(jìn)細(xì)胞的遷移和侵襲[14]。研究表明[15],宮頸癌中TGF-β1的細(xì)胞外水平增加,可通過(guò)Smad、MAPK、NF-κB等信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞EMT,促進(jìn)侵襲和轉(zhuǎn)移。YiJY等[16]研究發(fā)現(xiàn),TGF-β1可刺激SiHa細(xì)胞,誘導(dǎo)其發(fā)生EMT轉(zhuǎn)化,增加細(xì)胞的侵襲能力。
2.3Snail與EMT
鋅指轉(zhuǎn)錄因子Snail家族包括SNAI1(Snail)、SNAI2(Slug)、SNAI3(Smuc),是參與EMT的主要轉(zhuǎn)錄因子。Snail在乳腺癌、胃癌等惡性腫瘤中高表達(dá),可通過(guò)與E-cadherin啟動(dòng)子結(jié)合,抑制上皮細(xì)胞標(biāo)志物E-cadherin表達(dá)和促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物Vimentin表達(dá),以誘導(dǎo)細(xì)胞EMT。Snail高表達(dá)與宮頸癌的發(fā)生和進(jìn)展密切相關(guān)。LeeMY等[17]在宮頸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)可抑制糖原合成激酶-3β(GSK-3β)的活性,導(dǎo)致Snail在細(xì)胞核累積,從而降低E-cadherin表達(dá)和升高Vimentin表達(dá),誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞EMT的發(fā)生。ZhaoW等[18]通過(guò)免疫組化法在宮頸鱗狀細(xì)胞癌和正常宮頸組織標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)Snail、Smuc的核表達(dá)增加與E-cadherin的下調(diào)、Vimentin的上調(diào)相關(guān),和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。Snail、Smuc蛋白誘導(dǎo)宮頸鱗狀細(xì)胞癌EMT的發(fā)生,因此Snail的核表達(dá)與腫瘤組織分化程度也呈正相關(guān)。
2.4癌基因與EMT
Sam68是由Courtneidge等首次發(fā)現(xiàn),存在于細(xì)胞中的一種分子量為68kD的RNA結(jié)合蛋白,在細(xì)胞分裂期是Src蛋白酪氨酸激酶的底物[19]。多項(xiàng)研究表明Sam68在多種癌組織中高表達(dá),如前列腺癌、乳腺癌等。與正常宮頸組織相比,宮頸癌組織中Sam68在mRNA及蛋白質(zhì)水平表達(dá)顯著升高,在HeLa和SiHa細(xì)胞中抑制Sam68發(fā)現(xiàn)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物Vimentin、Fibronectin下調(diào)及上皮細(xì)胞標(biāo)志物α-catenin、E-cadherin上調(diào)。隨后進(jìn)一步證明Sam68被修飾(如磷酸化、甲基化)后定位在細(xì)胞質(zhì),與PI3K的SH2結(jié)構(gòu)域相互作用,通過(guò)Akt/GSK-3β/Snail通路誘導(dǎo)EMT,促進(jìn)其淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,表明Sam68高表達(dá)及其細(xì)胞質(zhì)定位與宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[20]。星形細(xì)胞上調(diào)基因-1(astrocyteelevatedgene-1,AEG-1)最初是作為人類免疫缺陷病毒-1(humanimmunodeficiencyvirus-1,HIV-1)誘導(dǎo)基因在人類胎兒星形細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的,隨后多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)其在多種腫瘤中高表達(dá)[21-22],且與腫瘤進(jìn)展及不良預(yù)后密切相關(guān)。HuangK等[23]研究發(fā)現(xiàn)AEG-1表達(dá)水平在宮頸癌前病變組織中與分級(jí)程度呈正相關(guān),在宮頸癌組織中表達(dá)率高達(dá)61.1%,其高表達(dá)與腫瘤生長(zhǎng)及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。LiuX等[24]也發(fā)現(xiàn)AEG-1在低分化宮頸癌組織中高表達(dá),隨后在宮頸癌HeLa細(xì)胞中證明AEG-1高表達(dá)可能誘導(dǎo)EMT,增強(qiáng)癌細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移。
2.5缺氧與EMT
腫瘤微環(huán)境的缺氧狀態(tài)影響腫瘤細(xì)胞的基因表型,可通過(guò)促進(jìn)新生血管生成影響腫瘤細(xì)胞的代謝[25],并參與對(duì)EMT的調(diào)節(jié),影響腫瘤的轉(zhuǎn)移及侵襲。
2.5.1缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)
HIF-1是缺氧誘導(dǎo)EMT發(fā)生的重要因子。HIF-1是一種異源二聚體,由HIF-1α和HIF-1β兩個(gè)亞基組成。HIF-1α是HIF-1的活性亞基,受缺氧信號(hào)的調(diào)控;HIF-1β亞基(芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)子)在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定表達(dá),起結(jié)構(gòu)性作用。研究發(fā)現(xiàn)HIF-1α能誘導(dǎo)和調(diào)控EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子如Snail、Slug、Twist等高表達(dá),促進(jìn)EMT發(fā)生[26]。GaoXP等[27][發(fā)現(xiàn)在缺氧環(huán)境中,HeLa細(xì)胞的E-cadherin表達(dá)下降和Vimentin、N-cadherin表達(dá)升高,提示HeLa細(xì)胞發(fā)生了EMT轉(zhuǎn)化,抑制HIF-1α可使上述EMT相關(guān)變化部分逆轉(zhuǎn)。
2.5.2信號(hào)通路
缺氧通過(guò)激活Wnt、Notch等信號(hào)通路,誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。缺氧激活Wnt信號(hào)后,抑制GSK-3β活性,進(jìn)而抑制β-連環(huán)蛋白(β-catenin)去磷酸化,誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞系中EMT的發(fā)生。在缺氧環(huán)境中,Notch與HIF-1α相互作用,上調(diào)HIF-1α的表達(dá),HIF-1α與活化的Notch胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域結(jié)合,增加其轉(zhuǎn)錄活性,維持和增強(qiáng)其信號(hào)通路。Notch可以通過(guò)調(diào)節(jié)Snail的表達(dá)誘導(dǎo)EMT,機(jī)制分為依賴和不依賴HIF-1兩種:其一是Notch通過(guò)募集HIF-1到賴氨酰氧化酶(LOX)啟動(dòng)子,增加缺氧誘導(dǎo)的LOX的表達(dá),發(fā)揮穩(wěn)定Snail蛋白的作用;其二是Notch作為跨膜蛋白被激活后,直接通過(guò)其胞內(nèi)部分作用于Snail啟動(dòng)子區(qū)上調(diào)Snail表達(dá)[28]。
2.5.3賴氨酰氧化酶(Lysyloxidase,LOX)
LOX是一種缺氧反應(yīng)基因,在缺氧情況下可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。YangX等[29]發(fā)現(xiàn)宮頸癌細(xì)胞中LOX高表達(dá),缺氧可誘導(dǎo)HeLa和SiHa細(xì)胞EMT形態(tài)學(xué)變化,并伴隨蛋白標(biāo)記物α-SMA、Vimentin的上調(diào)和E-cadherin的下調(diào)。因此,應(yīng)用LOX抑制劑可阻斷缺氧誘導(dǎo)的EMT形態(tài)學(xué)和蛋白標(biāo)志物的變化,還可抑制癌細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移能力。
3總結(jié)
近年來(lái)EMT與腫瘤的關(guān)系是研究的熱點(diǎn)。本文通過(guò)總結(jié)宮頸癌EMT相關(guān)因素,了解其在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中的分子機(jī)制,為開(kāi)展針對(duì)干擾或阻斷EMT相關(guān)因素的作用途徑的宮頸癌靶點(diǎn)治療提供參考,并改善宮頸癌患者的預(yù)后及延長(zhǎng)生存期。
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作者:李晨羲,張宗峰