高 娜综述，吴 涛审校

(1.大连医科大学附属第一医院妇产科，辽宁大连116011;2.大连医科大学附属第二医院肿瘤科，辽宁大连116027)

TGF-β在卵巢癌中作用的研究进展

高 娜1综述，吴 涛2审校

(1.大连医科大学附属第一医院妇产科，辽宁大连116011;2.大连医科大学附属第二医院肿瘤科，辽宁大连116027)

体内体外实验研究结果显示TGF-β信号通路作为肿瘤抑制基因，在人类卵巢癌中常常发生遗传突变和表观遗传修饰而失活，丧失对肿瘤细胞的生长抑制作用，反过来卵巢癌细胞分泌TGF-β增加，通过多种机制促进侵袭和转移。针对TGF-β及其信号通路相关分子，大量的靶向治疗药物逐渐被开发应用，在不久的将来，抗TGF-β治疗将成为众多肿瘤治疗新方案之一。本文就TGF-β信号通路与卵巢癌发生、发展及转移的关系进行综述。

卵巢肿瘤;转化生长因子;Smads;转移;肿瘤抑制基因

卵巢癌是妇科三大恶性肿瘤之一，死亡率居首位，发病隐匿，缺乏有效的筛查手段，往往发现时已是晚期，多年来晚期卵巢癌生存率一直徘徊在30%以下，如果卵巢癌能够早期发现并治疗，其生存率可以提高到70～90%［1］。为寻求有效的诊断和治疗方案，卵巢癌发生、发展的机制一直是妇科肿瘤基础与临床研究探索的重点。

转化生长因子β(transforming growth factor-β， TGF-β)属于TGF-β生长因子超家族，是一类功能复杂的细胞因子。因为在体外实验中能够诱导成纤维细胞的转化而被发现，随后的研究发现TGF-β通过自分泌/旁分泌途径广泛参与胚胎发育及机体的各种病理生理过程，对多种组织细胞的增殖、分化和细胞活化有重要调节作用。通常TGF-β对正常上皮细胞发挥生长抑制作用，但在肿瘤的发展中扮演着双重角色:早期对多种肿瘤细胞起着生长抑制的作用，而在晚期肿瘤细胞则表现出耐受TGF-β的生长抑制作用，分泌更多的TGF-β促进肿瘤的发展及转移。本文就TGF-β在卵巢癌发生和侵袭、转移方面的研究进展做一综述。

1 TGF-β信号转导通路

TGF-β是以大分子无活性的蛋白前体形式由正常细胞和转化细胞分泌的，需激活后才能发挥其生物学活性。TGF-β信号从细胞膜传入细胞核，经历配体-受体-细胞内信号转导分子-基因表达-细胞生长抑制、分化或凋亡组成的信号转导通路。

1.1 TGF-β及其受体家族

哺乳动物组织中存在3种TGF-β亚型:TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β1最为重要。TGF-β受体(transforming growth factorβ receptor，TβR)有3种形式，即 TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ型。TβRⅠ和TβRⅡ是跨膜丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可通过磷酸化转录因子Smad蛋白启动胞内信号传导。一般认为，TGF-β首先直接与TβRⅡ结合，后者再磷酸化Ⅰ型受体近膜GS区的丝-苏氨酸残基，激活TβRⅠ，形成TβRⅡ-TGF-β-TβRⅠ三聚体复合物。

1.2 Smads家族与TGF-β信号转导通路

Smads蛋白家族是把TGF-β与其受体结合后产生的信号从胞质传导到细胞核内的信号转导分子。在哺乳类中共发现了8种不同的Smads蛋白，按其功能可分为3类:(1)受体活化型Smads，包括Smad2和Smad3;(2)共同中介型Smads，在人类只有Smad4，活化的Smad2和Smad3对Smad4具有高度亲和力，可迅速形成Smad2/3-4功能型三聚体复合物，该复合物由胞浆易位至细胞核内，调控靶基因的转录;(3)抑制型Smads，包括Smad6和Smad7。Smad7可通过与I型受体竞争结合，阻止Smad2和Smad3的磷酸化和Smad2/3-4异源复合物的形成，对TGF-β信号通路进行负调控，也可以促进Smad2和Smad3的降解。

另外，除Smads通路外，TGF-β还可以激活其它细胞内信号转导通路，包括MAPKs，PI3K，Ras超家族小GTP酶类等［2］。这些替代通路通常发挥调节Smad通路、介导其它细胞因子的信号传导作用［3］。

2 TGF-β与卵巢癌的发生、发展

2.1 基因突变

TGF-β信号通路相关的2种受体和3种Smads蛋白编码基因存在多种突变，这些突变与肿瘤发生相关，同时配体表达调节异常在肿瘤中也常见。多数卵巢肿瘤起源于卵巢表面的单层上皮——生发上皮，TGF-β对正常卵巢生发上皮具有生长抑制作用，卵巢癌中TGF-β基因突变或表达改变比较常见，这些突变或改变影响了TGF-β信号通路活性，使肿瘤细胞丧失对TGF-β生长抑制作用的反应性，被认为是卵巢肿瘤发生和进展的部分机制。

2.1.1 TGF-β受体突变

TβRII基因激酶编码部分包含特殊的短小核苷酸重复序列(多聚腺嘌呤片段)，这部分序列常常发生DNA复制错误，产生突变型受体，导致肿瘤发生，也称作微卫星不稳定性。这种类型突变常发生于腺瘤向腺癌转化过程中，常见于结肠癌。Manderson等［4］研究发现卵巢癌标本TβRII基因多聚腺嘌呤片段存在10 bp的缺失突变。Antony ML等［5］对38例人类卵巢癌组织标本进行分析，22%病例存在TβRII第3外显子多聚腺嘌呤片段缺失。TβRI基因也常发生移码或缺失突变，上述研究中同时发现27%的病例TβRⅠ基因第1外显子存在45 bp的核苷酸缺失。Wang D等［6］对32例卵巢癌标本进行研究，发现10例(31.3%)TβRI基因第5外显子第276～277密码子存在移码突变，这种突变可能导致TβRI和P53蛋白表达减少或缺失。

2.1.2 Smad基因突变

Smad基因编码的蛋白质分子进化上由保守的氨基(N)端(MH1)和羧基(C)端(MH2)结构域及中间富含脯氨酸的高变连接区组成。MH1主要参与细胞内定位、DNA结合及蛋白之间的相互作用，连接区主要是接受其它信号激酶的磷酸化作用，而MH2则是主要的蛋白之间相互作用结构域。Smads家族成员结构上的相似性主要集中在MH1和MH2结构域。

目前研究表明，Smads发生缺失、错义、无义等基因突变主要集中在MH2结构域，在Samds家族中，只有Smad2和Smad4的基因突变在人类肿瘤中被证实，而且已被确定为肿瘤抑制基因。

Smad2基因单独MH2结构域中点突变首先是在结直肠癌中明确的，抑制Smad2磷酸化，同时抑制Smad2和Smad3的转录活性。另外多个MH1和MH2结构域的点突变可以导致蛋白不稳定性，导致突变体Smad2蛋白迅速被降解，从而中断正常的信号传导［7］。如果没有Smad2，细胞就能逃避TGF-β调节的生长抑制而发生癌变。目前对包括卵巢癌的多种肿瘤研究中，均未发现 Smad3基因突变［8］。Wang D等［6］研究发现37.5%(12/32)卵巢癌标本Smad2基因第4外显子突变，第2内含子多聚嘧啶区2 bp片段缺失。Lassus H等［9］对64例浆液性卵巢癌和9例粘液性卵巢癌进行分析，发现59%浆液性癌和11%粘液性癌染色体18q12.3-q23存在等位基因缺失，免疫组化检测发现28%的浆液性卵巢癌Smad4和Smad2蛋白表达缺失。Antony ML等［5］在卵巢癌标本中没有检测到Smad2和Smad4的基因突变，但38例卵巢癌中却有8例表现Smad4蛋白表达缺失，同时Smad2和Smad3蛋白表达正常;Smad4蛋白缺失导致Smads蛋白DNA结合能力下降，最终调节卵巢癌下游靶基因的表达改变。

2.2 表观遗传修饰

基因的表达不仅取决于基因本身，还取决于不改变基因序列的表观遗传修饰(epigenetic modification)。DNA甲基化和组蛋白修饰是表观遗传修饰的主要方式。正常的DNA甲基化对于维持机体的正常功能是必需的，异常的甲基化则会引发疾病甚至肿瘤的发生。在人类肿瘤细胞株中发现许多肿瘤相关基因5’端启动子区的CpG岛发生了高甲基化，或是重复序列如卫星DNA的甲基化程度降低。乙酰化是组蛋白修饰的重要方式，对于维持组蛋白的功能和DNA的转录是必需的。组蛋白乙酰化的失衡将引起相应的染色体结构和基因转录水平的改变，并影响细胞周期、分化及凋亡，可导致肿瘤的发生。但DNA甲基化和组蛋白的乙酰化是可逆的，这为肿瘤的治疗提供了乐观的前景。

有研究显示卵巢癌中肿瘤抑制基因被沉默［10］，因此推测卵巢癌中TGF-β信号通路可能被表观遗传修饰破坏。两种卵巢癌细胞系OVCAR-3和ES-2，经化疗药物作用后进行全基因组甲基化作用差异分析，筛选出的基因中 TGF-β1是最常见的，ES-2表现启动子整体甲基化，OVCAR-3则是部分甲基化，化学药物可以逆转TGF-β1基因沉默。60.5%(23/38)的卵巢癌和27.8%(5/18)的交界性卵巢肿瘤标本可以检测到TGF-β1甲基化，而正常卵巢组织中检测不到［11］。为了解释卵巢癌中DNA甲基化的生物学与临床关联性，Matsumura N等［12］对39个细胞系及17例原代培养标本进行芯片分析，分为加或不加DNA甲基转移酶抑制剂处理。在不加DNA甲基转移酶抑制剂处理组，检测43个候选基因，均发现甲基化作用，这些基因中多与TGF-beta信号通路相关，经DNA甲基转移酶抑制剂处理后，TGF-beta信号通路活性增强，这43个基因与TGF-β信号通路活性显著相关，且按年龄分层有显著差异，提示随着年龄增加的表观遗传修饰积累与卵巢癌发生相关。更多关注表观遗传修饰的作用，将有助于人们对肿瘤抑制基因TGF-β的深入了解。

3 TGF-β与卵巢癌的侵袭转移

3.1 TGF-β对卵巢癌侵袭转移的促进作用

正常卵巢上皮(生发上皮)细胞和间质均表达TGF-β3种亚型和TβRII，TGF-β对正常卵巢上皮具有生长抑制作用，防止过度增生。人类上皮性卵巢癌来源于卵巢生发上皮，主要是上皮成分表达TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3和TβRII，卵巢癌间质成分仅有很少量或者没有表达［13-14］。TGF-β作为抑制增殖的细胞因子，却在多种人类肿瘤或肿瘤细胞系中表达增高，在亲本细胞(正常卵巢上皮细胞)和转化细胞(卵巢癌细胞)中发挥的作用不同，卵巢癌细胞对TGF-β的抗增殖作用丧失反应性，而同时TGF-β却可以促进晚期卵巢癌细胞转移和上皮间质转化，其机制不清楚［10］。

晚期卵巢癌患者血清中TGF-β水平显著高于正常对照组［15］。腹膜转移是晚期卵巢癌最常见的转移途径，也是很重要的预后因素，研究发现相对于原发病灶，人类卵巢癌腹膜转移灶的TGF-β信号通路活性更强，TβRⅡ和磷酸化的Smad2表达均上调。经重组TGF-β1处理，鼠卵巢癌细胞系HM-1侵袭能力增强，应用TGF-β通路抑制剂A-83-01处理后，细胞运动能力及吸附能力均被抑制［16］。体外培养7种卵巢癌细胞系DOV-13、OVCA420、429、432、433、OVCA10和OVCA208，经TGF-beta处理后，7种细胞的侵袭能力均显著增加，OVCA420、433和DOV-13细胞 MMP的表达增加，MMP抑制剂GI12947可中和这种侵袭促进作用。TGF-β对卵巢癌细胞的运动能力没有影响，只增加DOV-13的粘附作用［17-18］。经腺病毒载体转染重组TGF-β1 cDNA，编码有生物活性的TGF-β1分子，可以恢复卵巢癌细胞系OVCAR3的TGF-β1自分泌生长抑制回路，发挥体外生长抑制作用;而且体外转染细胞丧失了裸鼠体内致瘤性［19］。

3.2 促进侵袭转移的机制

TGF-β通过一系列的细胞机制促进恶性肿瘤细胞的侵袭转移，包括癌细胞本身和细胞外基质，成纤维细胞、免疫细胞及血管内皮细胞等肿瘤间质细胞。TGF-β通过降调节上皮性分子标记EMTE-钙粘蛋白(E-cadherin)、特异性角蛋白和ZO-1的表达，上调间质标记分子纤连蛋白及其降解产物、α-平滑肌肌动蛋白及波形蛋白等，诱导上皮间质转化(epithelialmesenchymal transition，EMT)［17，20-21］，创造有利于肿瘤侵袭转移的细胞外基质，TGF-β诱导MMP2、MMP9的表达，促进基底膜的降解［22］，抑制肿瘤细胞表面T细胞识别或者活化相关分子表达，抑制T免疫应答，促进肿瘤细胞逃避免疫监视作用［23］，TGF-β间接诱导VEGF的表达，促进肿瘤血管形成。

4 展望

针对TGF-β及其信号通路相关分子，大量的靶向治疗药物逐渐被开发应用。TβRI/ALK5激酶特异性抑制剂，克服了早期同类药物特异性差的问题，已进入Ⅰ期临床试验［24-25］。相对于激酶抑制剂，抗TβRII中和抗体在动物实验中显示了更好疗效，并且没有明显的副作用，抗Smad制剂正在研发中，可能会有更好的应用前景［8］。针对TGF-β2的反义寡核苷酸制剂AP 12009已经被批准用于脑神经胶质瘤的临床治疗，在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中对复发性神经胶质瘤的疗效优于化学治疗方案，目前正在进行胰腺癌和恶性黑色素瘤的Ⅰ/Ⅱ期临床试验［26-27］。期待新的靶向药物也早日应用于卵巢癌的治疗。在不久的将来，抗TGF-β治疗将成为众多肿瘤治疗新方案之一，为人类最终攻克肿瘤做出贡献。

［1］Torpy JM，Burke AE，Golub RM.Ovarian cancer［J］.JAMA，2011，305(23):2484.

［2］Moustakas A，Heldin CH.Non-Smad TGF-β signals［J］.J Cell Sci，2005，118(16):3573-3584.

［3］Ten Dijke P，Hill CS.New insights into TGF-beta-Smad signaling［J］.Trends Biochem Sci，2004，29(5):265-273.

［4］Manderson EN，Mes-Masson AM，Provencher D，et al.Mutations in a 10-bp polyadenine repeat of transforming growth factor beta-receptor type II gene is an infrequent event in human epithelial ovarian cancer［J］.Clin Genet，2000，57(2):151-153.

［5］Antony ML，Nair R，Sebastian P，et al.Changes in expression，and/or mutations in TGF-beta receptors(TGF-beta RI and TGF-beta RII)and Smad 4 in human ovarian tumors［J］.J Cancer Res Clin Oncol，2010，136(3):351-361.

［6］Wang D，Kanuma T，Mizunuma H，et al.Analysis of specific gene mutations in the transforming growth factor-beta signal transduction pathway in human ovarian cancer［J］.Cancer Res，2000，60(16):4507-4512.

［7］Dumont E，Lallemand F，Prunier C，et al.Evidence for a role of Smad3 and Smad2 in stabilization of the tumor-derived mutant Smad2［J］.J Biol Chem，2003，278(27):24881-24887.

［8］Pardali K，Moustakas A.Actions of TGF-beta as tumor suppressor and pro-metastatic factor in human cancer［J］.Biochimica et Biophysica Acta，2007，1775(1):21-62.

［9］Lassus H，Salovaara R，Aaltonen LA，et al.Allelic analysis of serous ovarian carcinoma reveals two putative tumor suppressor loci at 18q22-q23 distal to SMAD4，SMAD2，and DCC［J］.Am J Pathol，2001，159(1):35-42.

［10］Chou JL，Chen LY，Lai HC，et al.TGF-β:friend or foe?The role of TGF-β/SMAD signaling in epigenetic silencing of ovarian cancer and its implication in epigenetic therapy［J］.Expert Opin Ther Targets，2010，14(11): 1213-1223.

［11］Kang S，Dong SM，Park NH.Frequent promoter hypermethylation of TGFBI in epithelial ovarian cancer［J］.Gynecol Oncol，2010，118(1):58-63.

［12］Matsumura N，Huang Z，Mori S，et al.Epigenetic suppression of the TGF-beta pathway revealed by transcriptome profiling in ovarian cancer［J］.Genome Res，2011，21(1):74-82.

［13］Nilsson E，Doraiswamy V，Parrott JA，et al.Expression and action of transforming growth factor beta(TGFbeta1，TGFbeta2，TGFbeta3)in normal bovine ovarian surface epithelium and implications for human ovarian cancer［J］.Mol Cell Endocrinol，2001，182(2):145-155.

［14］Nilsson EE，Skinner MK.Role of transforming growth factor beta in ovarian surface epithelium biology and ovarian cancer［J］.Reprod Biomed Online，2002，5(3):254-258.

［15］Santin AD，Bellone S，Ravaggi A，et al.Increased levels of interleukin-10 and transforming growth factor-beta in the plasma and ascitic fluid of patients with advanced ovarian cancer［J］.BJOG，2001，108(8):804-808.

［16］Yamamura S，Matsumura N，Mandai M，et al.The activated transforming growth factor-beta signaling pathway in peritoneal metastases is a potential therapeutic target in ovarian cancer［J］.Int J Cancer，2012，130(1):20-28.

［17］Rodriguez GC，Haisley C，Hurteau J，et al.Regulation of invasion of epithelial ovarian cancer by transforming growth factor-beta［J］.Gynecol Oncol，2001，80(2): 245-553.

［18］Rao ZY，Cai MY，Yang GF.EZH2 supports ovarian carcinoma cell invasion and/or metastasis via regulation of TGF-beta1 and is a predictor of outcome in ovarian carci-noma patients［J］.Carcinogenesis，2010，31(9):1576-1583.

［19］Zeinoun Z，Teugels E，Vermeij J，et al.Restoration of an impaired TGF-beta1 autocrine growth-inhibitory circuit results in growth inhibition of ovarian epithelial cancer cells and complete inhibition of their tumorigenicity［J］.Cancer Detect Prev，2003，27(5):380-388.

［20］Xu Z，Jiang Y，Steed H，et al.TGFβ and EGF synergistically induce a more invasive phenotype of epithelial ovarian cancer cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2010，401(3):376-381.

［21］Yoshida S，Furukawa N，Haruta S，et al.Expression profiles of genes involved in poor prognosis of epithelial ovarian carcinoma:a review［J］.Int J Gynecol Cancer，2009，19(6):992-997.

［22］Lin SW，Ke FC，Hsiao PW，et al.Critical involvement of ILK in TGFbeta1-stimulated invasion/migration of human ovarian cancer cells is associated with urokinase plasminogen activator system［J］.Exp Cell Res，2007，313(3): 602-613.

［23］Toutirais O，Chartier P，Dubois D，et al.Constitutive expression of TGF-bêta1，interleukin-6 and interleukin-8 by tumor cells as a major component of immune escape in human ovarian carcinoma［J］.Eur Cytokine Netw，2003，14(4):246-255.

［24］Uhl M，Aulwurm S，Wischhusen J，et al.SD-208，a novel transforming growth factor beta receptor I kinase inhibitor，inhibits growth and invasiveness and enhances immunogenicity of murine and human glioma cells in vitro and in vivo［J］.Cancer Res，2004，64(21):7954-7961.

［25］Tojo M，Hamashima Y，Hanyu A，et al.The ALK-5 inhibitor A-83-01 inhibits Smad signaling and epithelial-to -mesenchymal transition by transforming growth factor-beta［J］.Cancer Sci，2005，96(11):791-800.

［26］Hau P，Jachimczak P，Bogdahn U.Treatment of malignant gliomas with TGF-beta2 antisense oligonucleotides［J］.Expert Rev Anticancer Ther，2009，9(11):1663-1674.

［27］Schlingensiepen KH，Jaschinski F，Lang SA，et al.Transforming growth factor-beta 2 gene silencing with trabedersen(AP 12009)in pancreatic cancer［J］.Cancer Sci，2011，102(6):1193-1200.

Actions of TGF-β in human ovarian cancer

GAO Na1，WU Tao2
(1.Departmen of Obsteterics and Gynecology，the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University，Dalian 116011，China;2.Department of Oncology，the Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University，Dalian 116027，China)

In this review we try to provide an authoritative account of the action of TGF-β and some of its relative cytokines during ovarian tumor formation，progression and metastasis.Transforming growth factor-beta(TGF-beta)is a secreted polypeptide that signals via receptor serine/threonine kinases and intracellular Smad effectors.TGF-beta inhibits proliferation and induces apoptosis in various cell types，and accumulation of loss-of-function mutations in the TGF-beta receptor or Smad genes classify the pathway as a tumor suppressor in humans.On the other hand，human ovarian tumor overproduce TGF-beta whose autocrine and paracrine actions promote tumor cell invasiveness and metastasis.Current clinical approaches aim at establishing novel cancer drugs whose mechanisms target the TGF-beta pathway.In conclusion，TGF-beta signaling is intimately implicated in ovarian tumor development and contributes to all cardinal features of tumor cell biology.

ovarian tumor;TGF-beta;Smads;metastasis;tumor suppressor

R737.31

A

1671-7295(2012)04-0409-05

2012-01-31;

2012-06-05

高娜(1975-)，女，辽宁大连人，博士，主治医师。E-mail:gaona2001@163.com

吴涛，副教授，博士。E-mail:wuyihong 97@163.com