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胰腺癌中上皮间质转化的相关信号通路和转录调节因子及其中药治疗的研究进展

2023-10-17辛宛铃梁岑怡李偲嘉陈国忠

中国医药导报 2023年24期
关键词:纤维细胞胰腺癌通路

祖 悦 王 宁 辛宛铃 梁岑怡 李偲嘉 陈国忠

广西中医药大学第一附属医院脾胃病科一区,广西南宁 530001

上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transitions,EMT)是指上皮细胞在特定程序转化为间质细胞所产生的细胞表型变化,从而赋予其更高的侵袭力,是癌症疾病具有转移能力和耐药性的主要因素[1]。胰腺癌(pancreatic cancer,PC)是在中国致死人数排名第6 位的癌症,是具有临床挑战性的一种癌症,因其发现往往已经到达晚期,且超过50%出现全身转移,总体5 年生存率低,为9%~11%[2-3]。目前胰腺癌的发生发展与EMT 的关系尚未有统一的定论,但根据EMT 自身特点,其与胰腺癌必然有着重要联系。本文针对MET 相关信号通路及转录因子在胰腺癌发生发展的作用机制及中药通过抑制EMT 干预治疗胰腺癌的现状进行综述。

1 EMT 相关分子标志物

“钙黏连蛋白转换”是EMT 进程中最重要的一环,上皮-钙黏素(E-cadherin)下调使其介导的黏着连接丧失,而神经钙黏素(N-cadheri)则会建立相对较弱的黏附连接。上皮细胞黏附素丢失后,引起EMT 相关通路级联反应,使细胞骨架重塑相关蛋白表达增加,这是肿瘤细胞具有高侵袭性和移动性的主要原因[4]。整合(integrin)家族中,β1整合素通过影响转化生长因-β 功能继而导致E-cadherin 表达减少,β3整合素参与诱导EMT 进程,并抑制整合素介导的癌细胞死亡[5]。波形蛋白(vimentin)是一种细胞骨架中间丝蛋白,其最初以一种高迁移度的细胞类型出现,并在肿瘤细胞中显著表达。另一项研究发现,微RNA-22 通过阻断Snai 锌指转录因子及vimentin 的表达,增加E-cadherin的表达,发挥EMT 拮抗作用[6-7],EMT 分子标志物表达是探究癌症类疾病实验研究中最重要的标准。

2 胰腺癌中EMT 的相关信号通路

2.1 Wnt/β-连环蛋白(Wnt/β-catenin)信号通路

Wnt/β-catenin 信号通路主要涉及β-catenin 核转位并与T-细胞因子/淋巴增强因子家族结合,启动下游靶基因表达,控制细胞增殖[8]。Li 等[9]发现干扰素诱导的四三肽重复序列1 蛋白(interferon-induced protein with tetratricopeptide repeats 1,IFIT1)在PC 组织中高表达,并在β-catenin 相关基因上富集,下调IFIT1 会增加E-cadherin 的表达,并影响PC 细胞中Wnt/β-catenin 通路下游分子包括细胞周期蛋白D1、细胞致瘤基因和生存素蛋白使其表达降低。叉头框蛋白M1(forkheadboxproteinM1,FOXM1)是Wnt/β-catenin特异性介体,Chen 等[10]发现泛素特异肽酶28 是PC细胞中FOXM1 的特异性去泛素酶,两者相互作用,从而稳定FOXM1 在PC 细胞中的表达。PC 肿瘤干细胞通过提高ATP 结合盒转运蛋白的表达避免死亡,并利用解毒酶,调节EMT 和逃避免疫监视。而肿瘤干细胞中侧群细胞的激活,则增强了其转移能力,并激活Wnt 信号,参与发挥耐药性。此外,下调胰腺谱系相关基因能有效增强PC 细胞对Wnt 拮抗剂与吉西他滨联合药物的敏感性,延迟肿瘤生长速度,减少EMT 的表达[11]。

2.2 Notch 信号通路

Notch 信号通路主要由Notch 受体、Notch 配体和CSL(CBF-1,suppressor of hairless,Lag 的合称)-DNA结合蛋白组成,Misiorek 等[12]认为,在低氧条件下,Notch 活性进一步增强,其中缺氧诱导因子1α 与CSL、Notch 胞内区域(Notch intracellular domain,NICD)和主导控制样蛋白1 形成复合物,导致Snai1 高表达。这种关系已经在PC 中得到证实。Qu 等[13]发现,钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase,CaSK)的PDZ 结构域与硫酸肝素蛋白聚糖Syndecan-2 结合,进而调节癌细胞黏附和增殖功能。CaSK 相关基因主要在Notch 通路上富集,因此CaSK 缺失可能会抑制PC 细胞中Notch 通路激活。Chu 等[14]在胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)细胞中发现了细胞周期素依赖蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase 5,CDK5)和Notch1 之间的相互作用,其中Notch1 肽被CDK5/p25 激酶磷酸化,从而抑制Notch 通路激活。此外,抑制CDK5 可以增强新生肿瘤血管内皮敏感性,更有效地抑制肿瘤血管生成。

2.3 Hedgehog 信号通路

Hedgehog(Hh)家族中Hh 配体(SHH、DHH 及IHH)与Hh 受体(PTCH1、PTCH2)结合释放被其抑制的Smo(属于G 蛋白偶联受体样蛋白),激活转录因子-胶质瘤相关癌基因同源体(glioma-associated onco gene homolog 1-3,Gli1-3)家族转录因子,促进靶基因的转录[15]。Steele 等[16]发现,Hedgehog 信号是维持PDAC 癌症相关成纤维细胞中的肌成纤维细胞亚型的关键途径,抑制Hedgehog 通路会改变PDAC 中肌成纤维细胞与炎性成纤维细胞群体的比例,并将炎症反应转移到更具免疫抑制的微环境中。有实验报道[17],SHH 通过诱导Ptch1 和Gli1 抑制抗血管生成因子,间接地促进胰腺肿瘤血管生成,以血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)存在为前提,直接通过激活Rho 家族的小分子GTP 酶以促进肿瘤血管生成。Hu 等[18]发现,萝卜硫素通过阻断SHH 通路及其下游靶基因表达,能阻断PC干细胞增殖及血管生成,为未来PC 治疗提供新思路。

3 胰腺癌中EMT 的相关转录调节因子

3.1 Snail 因子

Snai 锌指转录因子家族由Snail1(Snail)、Snail2(Slug)和Snail3(SMUC)组成[19],并对顺铂、5-氟尿嘧啶、吉西他滨等产生耐药性[20]。Lan 等[21]证实,骨形态发生蛋白拮抗剂Gremlin 1 在间质PDAC 细胞中高表达,能抑制Snai1 和Slug 的表达,从而限制了EMT 的可塑性。Fujiwara 等[22]验证,在高级别胰腺上皮内瘤变中的Slug 呈阳性往往预示着更好的预后,且在Twist1和ZEB1 中表达不显著。可能与Snai 下游一些代表PDAC 生长力基因有关,此外还发现EMT 可能在高级别胰腺上皮内瘤变发展为PDAC 起着重要作用。Yi等[23]发现,鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子2(Rho GDP dissociation inhibitor2,RhoGDI2)上调刺激Snail 的表达,导致E-cadherin 和Vimentin 的表达改变,赋予PC细胞更强活性。此外,RhoGDI2 的过度表达增强了PL45 PC 细胞对吉西他滨诱导的凋亡的抵抗力,而RhoGDI2 的缺失则减弱了Patu8988PC 细胞对吉西他滨的抵抗力。因此,RhoGDI2 可能是肿瘤化疗耐药的阳性介质。

3.2 Twist 因子

Twist1 和Twist2 属于碱性螺旋环螺旋转录因子家族。Twist1 的表达增加介导了关键的上皮标志物E-cadherin 的丢失,同时使N-cadherin 和vimentin 的表达上调,导致细胞黏附减少,促进细胞运动[24]。Chen等[25]发现,PC 基因BC037916 消除后miR-3145-3p 表达显著增加,又得知Twist 是miR-3145-3p 唯一潜在靶点,miR-3145-3p 可直接与Twist 3-非编码区结合,导致PANC-1 细胞中Twist 表达下降。Wang等[26]证明,Twist1 是PDAC 中瓦氏效应的关键转录因子,通过靶向糖酵解基因,增强PDAC 细胞葡萄糖的代谢能力及乳酸的释放,进而为肿瘤细胞的生长和转移提供优势。研究发现[27],PDAC 肿瘤衍生的激活素A作用于骨骼肌细胞进而增加Twist1 的表达,诱导肌肉特异性泛素连接酶的表达上调,推动PDAC 中肌肉蛋白质的降解和随后的肌肉恶病质。

3.3 E 盒结合锌指蛋白1(zinc finger E-box binding homebox1,ZEB1)因子

ZEB1 属于ZEB 转录因子家族,ZEB1 蛋白可以触发对上皮基因黏附和紧密连接的丧失、桥粒和中间丝的成分改变,同时积极调节Vimentin、N-cadherin促进分化过程[28]。Sangrador 等[29]实验表明,在Kirsten鼠类肉瘤基因突变的背景下,ZEB1 单倍性不足显著延迟了PC 的发病。ZEB1 是黏膜成纤维细胞的转录调节因子,也是成纤维细胞转化为肌成纤维细胞所必需的介体。因此,ZEB1 作为胰腺星状细胞的转录调控因子,直接控制其肌成纤维细胞表型,维持其癌症特性。ZEB1 在癌前病变和癌症病变周围出现的肌成纤维细胞中显著表达。Liu 等[30]发现,ZIP4 基因激活信号传导及转录激活蛋白3,上调锌依赖的EMT 转录因子ZEB1。ZEB1 诱导的α3β1整合素下调吉西他滨摄取蛋白ENT1,通过激活MAPK/JNK 通路增加耐药性。

4 中药通过抑制EMT 治疗胰腺癌

近年来,多种中药单体成分及中药复方在临床中广泛运用,其能通过抑制与EMT 有关蛋白或通路,进而减弱PC 细胞增殖能力,促进细胞凋亡,也为临床治疗提供强有力的理论依据。

4.1 中药单体成分

Chen 等[31]实验发现,厚朴酚和TGF-β1同时作用于癌细胞时,E-cadherin 和Smad2/3 的磷酸化水平显著降低,达到抑制PC 细胞的侵袭行为的目的。研究发现[32],姜黄素可调控的PC 的EMT 相关E-cadherin、vimentin 表达的变化。宁晓燕等[33]实验发现,在PC 肿瘤干细胞中加入姜黄素后,Wnt1、β-catenin 和周期蛋白-D1(Cyclin D1)的mRNA 转录水平明显下调,从而抑制Wnt/β-catenin 信号通路激活。陈伟毅等[34]指出,青藤碱作用于PC 细胞24 h 后明显发现E-cadherin不断上调,N-cadherin、vimentin 表达下降,但进而发现激活PI3K/Akt 通路能逆转青藤碱对PC 细胞EMT的抑制作用。王自闯等[35]研究发现,经白花蛇舌草提取物处理后的人胰腺癌SW1990 细胞,通过激活Hippo-YAP 信号通路,使N-cadherin、Vimentin、Snail蛋白表达量下调抑制EMT 进程。

4.2 中药复方

研究发现[36],清胰化积方使PANC-1 中STAT1 水平的升高,磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B 和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白的表达水平的降低,有效抑制PANC-1 细胞的增殖,促进细胞凋亡和自噬。清胰化积方联合顺铂通过调节TGF-β/Smad 通路,显著降低TGF-β 在PC 中晚期表达,降低肿瘤细胞高表达Smad7、Smad3、Smad8 因子水平,有效抑制PC 细胞向周围浸润以及新血管生成[37]。苏全武等[38]发现,自拟方补气通络解毒方灌肠有效影响胰腺癌模型小鼠SHH蛋白浓度,促使SHH 基因表达下降,足疗程后,可使其恢复到正常水平。费洪新等[39]发现丹溪痛风方通过调节Hedgehog 通路活化水平,下调SHH、Ptch1、Smo蛋白及Gli1 水平,减少下游相关的信号表达,抑制PCBxPC-3 细胞的扩散转移。

5 小结

EMT 相关分子标志物、转录因子及信号通路对于PC 疾病进程有着前瞻性意义,也是预后不良及产生耐药性的重要因素。因此,可以作为PC 评估病情、优化诊疗的主要参考,提高PC 患者生存率,在此基础上,探究了中药对PC 产生明显疗效的作用机制,也为与化疗药物联合治疗提供理论依据,从而开拓中西医结合治疗的新思路,但由于PC 恶性程度高,在中医药治疗上局限性较强。因此,仍需统一PC 中医辨证分型,发掘有效中药成分进行实验机制研究,在临床中积累治疗PC 的有效方剂,开展大样本的多中心的随机对照试验,不断发扬传统中医药在PC 中的作用。

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