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·综述·

Notch1和c-Met在结肠癌发病中的作用

何炜1王全玉2刘燕3陈雪霁2王娜4郝彤5蔺强2李小敏5任小沧2

【提要】结肠癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，其发生和发展受多方调控。现已发现，结肠癌对现有的大部分化疗具有耐受性。故阐明结肠癌致病因素及其相关机制，发现新的治疗靶点以及新型抗肿瘤药物具有重大的社会意义。本文综述Notch1和c-Met在结肠癌发病中的作用，旨在为后期研究提供理论依据。

Notch1；c-Met；结肠癌；肿瘤

结肠癌（colon cancer）是一种常见的消化道恶性肿瘤，严重威胁着人类健康，在发达国家其死亡率位居前三位。中国的结肠癌发病率和死亡率逐年增加，5年生存率仅为50%左右。研究发现年轻人（尤其30周岁以下的患者）结肠癌的侵袭能力更强，预后更差。目前根治性切除手术加常规术后化疗是结肠癌综合治疗的有效手段之一，但常规化疗药物具有明显的毒副作用，加之晚期患者身体耐受性差，依从性也较低，因此临床治疗效果受到很大影响［1-5］。由于肿瘤的发生发展是一种多步骤、多阶段、多基因参与的复杂过程，因此确定结肠癌的致病因素及相关机制，寻找临床疗效高、毒副作用低的抗肿瘤药物，是科研工作者和医务人员的当务之急。研究显示：Notch1和c-Met在结肠癌的发生发展过程中发挥着重要作用，现综述如下。

一、Notch1在结肠癌及其它肿瘤发病中的作用

1.Notch概述

Notch信号通路是一种进化上高度保守的细胞间相互作用的信号传导通路，由Notch受体、Notch配体（DSL蛋白）、CSL（CBF-1，Suppressorof hairless，Lag的合称）DNA结合蛋白、其他的效应物和Notch的调节分子等组成，是调控肠道干细胞功能的信号传导通路之一［6］。Notch基因于1919年在果蝇体内被发现，其功能缺失可造成果蝇的残翅。20世纪80年代中期，Artavanis Tsakonas研究组首次克隆了该基因。Notch基因编码的单链跨膜受体蛋白分子量约300 KD，由2 753个氨基酸组成，Notch基因的编译产物可以产生由180 KD（包含大部分胞外区）和120 KD（包含跨膜区和胞内区）多肽段构成的异二聚体。在哺乳动物中共发现4类Notch基因，分别编码4种Notch受体（Notch 1-4），其中Notch1与肿瘤的发生发展联系紧密。此外还发现有5种能与之结合的Notch配体，分别是Delta-like1、3、4、Jagged1和Jagged2。Notch是一种跨膜异（源）二聚体受体，生理条件下Notch配体通过与受体结合，启动Notch信号途径，利用α-分泌酶和γ-分泌酶进行一系列酶促裂解反应，导致Notch裂解后释放Notch1受体胞内区（Notch-1 intracellulardomain，Nicd）；Nicd由胞浆转移到细胞核内，通过连接普遍存在的转录因子、CBF1等调控Hes和Herp基因的最初表达［7］。Notch通过调控肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡等方式，影响肿瘤的侵袭与转移，该信号通路在人类多种肿瘤的发生、发展过程中都起着重要的作用，是肿瘤研究的新热点［8］。

2.Notch1与肿瘤

Notch1是一类跨膜蛋白，参与调控组织和器官细胞的增殖与凋亡，与肿瘤的发生发展关系密切，在全身多种肿瘤中均有表达［9-10］。

Notchl的异常在不同肿瘤的发生、发展过程中所起的作用并不相同，表现为促癌和抑癌两种作用，而多数情况下表现为致癌作用。研究［11］显示：50%的急性淋巴细胞性白血病（T-ALL）存在Notch1基因的突变，影响了胞外段及跨膜区的异二聚体亚单位，导致胞外段容易断裂，故Notch1被认为是T-ALL中重要的致癌基因。另外，小鼠动物模型的相关研究也表明：Notch1基因的激活可诱发乳腺肿瘤［12］。据报道，下调Notch1能够抑制胰腺癌细胞生长、增加细胞凋亡，并降低细胞的侵袭转移能力［13］；脑胶质瘤的相关研究表明：Notch1和配体Jaggedl及Delta1等分子高表达，下调上述分子可诱导细胞凋亡，抑制细胞增殖［14］。

抑癌作用方面，Notch1在皮肤癌中表现为抑癌基因，可抑制角化细胞的生长及分化。动物实验［15］显示，老鼠真皮Notch1部分功能缺失导致角化细胞增生，最终造成基底细胞呈瘤样生长而形成癌。另外，食管癌的研究显示：食管鳞癌组织中Notch1呈现低蛋白表达，进一步研究结果表明，Notch1胞内段的引入能引起食管癌EC9706细胞增殖受到抑制，并使得细胞周期静止在G0/G1期，并诱导细胞凋亡［16］。无论Notch1表现为是促癌作用还是抑癌作用，其在多种肿瘤细胞中的作用机制尚未完全阐明，需要进行更深入的研究。

3.Notch1在结肠癌发病中的作用

Notch信号通路受体与配体在多种恶性肿瘤中表达具有两面性，在结肠癌中表达是升高的［17］。在结肠腺癌中，Hathl（受HES1转录抑制的靶基因）的表达下降，结肠癌体外培养细胞系中Hathl的异源表达显著降低了细胞的生长增殖能力，提示Notch活性在结肠癌中是增强的［18］。Natarajan等［19］通过对结肠癌中β-连环蛋白和Notch胞内结构域（Nicd）的共定位研究发现，Notch1信号通路在激活细胞周期蛋白D1介导的细胞增殖中发挥着作用；另有报道［20］，通过对大肠癌中的Notch1的表达与分化程度和肿瘤之间关系的研究发现，Notch1在肿瘤组织中的表达高于临近的正常组织和正常组织。然而通过对HT29和SW 620培养和诱导分化，检测到Notch1的表达明显减少，说明Notch1的表达与结直肠癌的癌变密切相关，可能起致癌作用。研究发现［21］，Notch-1在结肠隐窝增殖细胞中高水平表达，激活Notch-1信号通路可以降低隐窝细胞的分化能力并促进干细胞的增殖。Notch基因的存在不仅在促进或抑制肿瘤细胞增殖方面起作用，还可促进肿瘤细胞的凋亡。研究［22］发现，建立结肠癌细胞系，敲除Notch基因可减少结肠癌细胞的增殖并促进凋亡，降低集落生成，而Notch信号过度表达，则可产生相反的作用。研究发现，上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）存在于包括乳腺癌、食管癌、结直肠癌、前列腺癌等多种上皮来源的肿瘤中，与肿瘤的侵袭和转移密切相关。下调Notch-1信号通路可抑制TGF-β诱导的食管鳞状癌细胞EMT，降低食管鳞状癌细胞的增殖及侵袭能力；另有研究表明转化生长因子-β（TGF-β）和Notch信号通路调节自我更新的干细胞和细胞命运决定中发挥重要作用，两种途径都参与胃肠癌的侵袭和转移［23-25］。

二、c-M et在结肠癌及其它肿瘤发病中的作用

1.c-Met概述

c-Met是1984年Cooper等在研究人骨肉瘤（MNNGHos）细胞系时，用N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍（MNNG）诱导人骨肉瘤（HOS）细胞株克隆的一个具有转化活性的基因片段，其表达产物是具有TPK活性的跨膜蛋白。作为唯一一个已知的肝细胞生长因子（HGF）的高亲和力受体，c-Met原癌基因选择性地表达在人类的某些上皮组织，如正常的肝脏细胞、成纤维细胞、造血细胞、甲状腺和消化道上皮细胞等。c-Met高表达于多种人类肿瘤，与恶性肿瘤的产生、进展以及侵袭和转移之间有着密切的联系［26］。

2.c-M et与肿瘤

肿瘤细胞中存在许多可以激活c-Met的分子机制，其中最常见的方式是通过HGF和c-Met结合发挥作用。HGF和c-Met结合导致受体自身磷酸化，增强了c-M et酪氨酸激酶的活性，导致多种底物蛋白的酪氨酸磷酸化［27］。c-Met也可以不依赖HGF而被激活，特别是通过过度表达而产生异常活化。c-M et蛋白的高表达可能是由于c-Met基因的扩增、转录增强或转录后机制［28］。异常的蛋白加工或者正常负调节物的缺失也可以促使Met持续活化和肿瘤形成。成熟的Met蛋白由α和β亚单位组成的，是由单链前体通过蛋白酶裂解形成。在结肠癌LOVO细胞系，由于翻译后加工机制缺陷使得转录的不正常，c-M et以单链前体的形式存在于细胞表面而具有持续的酪氨酸激酶活性［29］。大量研究表明［30-31］，许多恶性肿瘤中存在HGF/c-Met共同表达，促进肿瘤的增殖、分化和转移。肿瘤细胞可通过释放多种细胞因子来刺激临近成纤维细胞释放HGF，随后HGF与c-Met特异性结合，可诱导c-Met受体蛋白发生异构化，激活受体胞内蛋白激酶结构域中的酪氨酸蛋白激酶（PTK）。同时HGF还破坏细胞链接，促进肿瘤细胞浸润和转移。可见HGF和c-Met的表达与肿瘤的发生、发展密切相关。

c-Met可能通过以下方式参与肿瘤的发生、发展：①调控细胞增殖和凋亡。c-M et蛋白可激活PTK使PI3K磷酸化，进而与其靶蛋白结合，分别催化PI-3、PI-4和5-P3生成，进一步可激活PKC，启动相关信号转导通路，从而调控细胞增殖。②促进肿瘤细胞侵袭。HGF/c-Met可作用于细胞骨架的肌动蛋白，调控细胞的外形、运动，增加胞外基质的降解、减弱细胞之间的粘附力，从而增加了一些肿瘤细胞的迁移力和侵袭力。③诱导肿瘤血管新生。血管新生是原发性肿瘤细胞生成、增殖必不可少的，同时也是肿瘤侵袭转移的途径之一。研究［25］发现，HGF与内皮细胞表面的c-Met受体结合激活受体酪氨酸激酶，使得β亚基磷酸化，通过PI3K和MAPK通路促进血管生成因子IL-8和VEGF（血管内皮生长因子）的上调，促使肿瘤组织血管生成［32-33］。

3.c-Met在结肠癌发病中的作用

李静喆等［34］研究了选择性c-M et磷酸化抑制剂NK 4对体外培养的结肠癌细胞株LoVo细胞增殖与凋亡的影响，以及MEK/ERK信号通路相关蛋白的变化，结果发现：NK4可能通过阻断ERK通路活性从而抑制结肠癌细胞生长和诱导凋亡。另有研究［35］报道，通过体外观察SU11274对不同结肠癌细胞系c-Met磷酸化的抑制作用，发现SU11274对结肠癌细胞系细胞增殖和细胞存活有显著抑制作用，且存在时间和剂量依赖性。Singh等［36］研究发现，c-Met参与丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联中MEK/ERK信号通路，在结肠癌的生长和凋亡过程中发挥着作用。MAPK使转录细胞因子（transcription cell factor，TCF）和血清反应因子（serum response factor，SPF）磷酸化，它们与细胞核基因启动子中的顺式作用元件形成三元复合物而启动相应核基因的表达，引起细胞增殖。MAPK被激活后，使PLA2磷酸化。激活的PLA2使胞膜磷酸肌醇水解，释放花生四烯酸，生成前列腺素。前列腺素可能与细胞外或细胞内的受体结合，进而促进细胞的生长［37］。Holgren等［38］通过使用Sprouty-2基因细胞转染K-ras基因突变的HCT-116结肠癌细胞的方式负反馈调节Ras/ ERK途径受体酪氨酸激酶的信号通路，发现Sprouty-2刺激c-Met蛋白及mRNA转录和肝细胞生长因子刺激ERK和Akt蛋白磷酸化，并增强细胞迁移和侵袭的。另有研究［39］发现，通过选用的c-Met特异性小分子抑制剂SU11274，研究结肠癌细胞在c-Met信号通路传导途径以及相关机制，发现HGF通过与其受体c-Met结合后，激活其信号传导通路，促进人结肠癌纪胞株HT 29、Hct-8、Hct-116、DLD-1的细胞生长增殖；同时增强c-Met通路中Akt、m Tor rpS6及Erk的蛋白表达水平，进而增强细胞的体外侵袭能力。

三、结语

医学发展到今天，针对肿瘤的治疗已经深入到基因水平。结肠癌作为世界范围内的主要恶性肿瘤之一，对大部分现有的化疗耐受。尽管目前大量体内外研究及动物实验均表明Notch1和c-Met在多种肿瘤的发生、发展过程中发挥着重大作用，但在结肠癌方面的相关研究仍然较少，许多关键问题尚未解决，其发病机制还需进一步深入研究。目前处于临床试验阶段的针对Notch信号通路的抗肿瘤药物，均处于Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段，尚无Ⅲ期临床试验药物，主要有γ-分泌酶抑制剂、DLL4-特异性抗体、Pan-Notch抑制剂、Notch抑制剂、Notch1-特异性抗体、Notch2-特异性抗体、Notch3-特异性抗体、组蛋白去乙酰化酶抑制剂和芪类化合物等。以HGF/c-M et为治疗靶点的分子靶向药物，主要包括HGF/c-Met拮抗剂（如NK4）、c-Met的抗体（如OA-5DS、DN30）、c-Met小分子抑制剂（如SU5416、PHA 665752、SU11274）等。

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（本文编辑：谈高）

10.3969/j.issn.1672-2159.2016.01.065

062552河北医科大学附属华北石油管理局总医院（1物理诊断科，2肿瘤科，3营养科，4血液科，5病理科）

（2016-01-05）