转录因子S0X2与Wnt 3 -catenin信号通路对肿瘤上皮间质转化的作用机制郭志娟（通讯作者）1宋旭东2（1河北联合大学基础医学院河北唐III 063000）（2内蒙古医科大学附属人民医院A蒙古呼和浩特010020）【】RA【】A【】1672-5085 （2013） 42-0269-02随着经济的发展和生活水平的进步，人民群众的饮食结构发生很大变化：以细粮、多蛋白、多肉、多油饮食为主，同时久坐不动人群、反复减肥人群、经常 乱用营养品、保健品者増加，这些因素使得肠道蠕动减慢、盆腹腔血液循环不畅， 有害物质不能及时排出体外，人体免疫屏障功能下降，从而增加恶性肿瘤的发病 风险。恶性肿瘤已经成为目前威胁人类健康的头号汆手。据统计，2008年全球 恶性肿瘤新发病例1270万例，死亡病例760万例，侵袭和远处转移仍然是恶性 肿瘤患者R前的主要死亡原因。常规的手术治疗、放化疗难以对恶性肿瘤的侵袭 和转移进行有效逆转。因此，深入研究恶性肿瘤发生、发展的形成机制及恶性肿 瘤的转移机制并寻找可能的治疗靶点，抑制其侵袭和转移，对于提高恶性肿瘤的 预后具有积极的意义。肿痛干细胞说（ancerstem cell hypothesis） 1是继遗传突变和环境诱变之 后的主要研究方向，该学说认为肿瘤干细胞源于发突变或诱发突变的干细胞， 属于成体干细胞范畴，具有自我更新及分化潜能等干细胞特性，同时具有耐药性 及高致瘤性，在肿瘤的发生、发展中起重要作用2-4】。其中,Cripto-1和SOX2、 OCT4、NANOG等基因的表达与干细胞状态密切相关，参与多种肿瘤的发生、发 展，且与肿瘤的恶性潜能关系密切5-8。1.1干细胞转录因子SOX2SOX2作为多能性干细胞标记物，在维持干细胞未分化状态、增殖等方面起关键作用，通过对0的基因转录的调控促进细胞的增殖和肿瘤的发生。sox (SRY-related HMG-box)是 SPY (sex determinationregion of Y chromosome)相关基因构成的控制发育的基因家族，编码SOX家族一系列转录因子，作用于胚胎 的发育、细胞的生长和分化等方面。SOX2基因是SOX家族的成员之一，定位于 染色体3q26.33，全长约2518bp，编码317个氨基酸，分子量38KD,含有一个 高度保守的HMG-boxDNA结合域，能够操控一些在早期胚胎、神经、晶状体、味蕾等分化过程中起关键作用的基因9-12，并ii参与维持干细胞特性。研究 发现将Oct4、Sox2、C-myc、Klf4 4种因子转入己分化细胞，能够产生诱导性的 多能干细胞(induced pluripotentstem cells，iPS cells),重新出现自我更新及多向分 化潜能，从而具奋和胚胎干细胞相同或类似的特性13。SOX2表达下调可引发细 胞自我更新特性和多功能性的丢失并伴随之后的细胞分化。旱期胚胎过程中， SOX2是许多信号转导途径的调控靶点，其中包括Wnt/β-catenin等信号途径。 近年来发现，SOX2基因异常表达能够见于许多肿瘤：在结肠息肉、印戒细胞癌、 粘液腺癌中高表达14,也表达于部分(16%)乳腺癌细胞，尤苏是分化程度低 的基底细胞样乳腺癌(43%)。冇研究发现将神经胶质瘤细胞中的SOX2基因沉默， 可导致细胞增殖停止并使细胞失去致瘤性15。SOX2表达在胃癌中经常下调， 而结肠癌中则上调16-18。对于直肠癌手术前进行放、化疗的患者，SOX2、Oct4、 CD133表达阳性对于直肠癌远处复发与预后不良有预警价值19。SOX2在胰腺从 上皮内瘤变到侵袭性导管癌的渐进过程中随着病变侵袭程度的增加而表达增强， 提示SOX2可能在肿瘤发展的晚期事件如侵袭和转移中发挥作用而不是上皮内 瘤变等早期阶段20。作为干细胞基因，S0X2通过与其靶基因结合的方式调控胚胎及组织的发育， 同吋是Wnt/β-catenin信号通路重要的调控因子21】。S0X2蛋白能够通过 Wnt/β-catenin信号通路激发TCF/ LEF/β-catenin级联反应，从而激活 TCF/LEF靶基因(被SOX蛋白所抑制)的转录。另外，S0X2介导的 Wnt/β-catenin信号通路又需要SOX蛋白与β-catenin共冋作用激活 SOX靶基因。研究发现，SOX2基因通过协同β-catenin作用，共同上调细胞周期蛋白DI (cyclin-Dl)的表达，激活细胞周期向G1/S期的转变，促进肿瘤细 胞增殖，进而导致肿瘤的形成22。在乳腺癌细胞株实验中，沉默S0X2后发现 β-catenin的表达符所下降，这提示S0X2可能是通过Wnt/β-catenin信 号转导通路实现对相关基因转录的调控，从而增强细胞迁移能力，导致肿瘤发生转移23。1.2 Wnt/β-catenin 信号转导通路Wnt/β-catenin信号转导通路在正常系统发育及肿瘤发生、发展的过程 中均起重要作用。Wnt属于分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌的方式与细胞膜 上受体结合，激活三条细胞内信号途径：(1) Wnt/PCP通路24,这条信号通路 通过Dsh和jnk通路在胚胎发育吋期的吋间和空间上发挥作用，0前没奋证据证 明该通路与肿瘤相关。(2) Wnt/Ca2+通路，通路成员有Wnt-4、Wnt-5 a和Wnt-ll 等，通路激活吋可以激活蛋白激酶C (PKC),促进细胞胞内Ca24的释放，从而调 节下游靶基因的表达。研究表明，该通路的生物学效松与由β-catenin/Tcf执 行的Wnt/β-catenin信号效松起相互枯抗的作用，但是0前尚无证据表明该 通路与肿瘤发生机制间的关系。上述两条通路被称为非经典Wnt通路。(3) 是经典的也是最为重要的Wnt/β-catenin信号途径25。经典的 Wnt信号途径可概括为：激活信号通过抑制胞质内β-catenin与支恕蛋白及 E-cadherin形成复合物，使得β-catenin氨基端无法被磷酸化降解，不能降解 的β-catenin积累入核与转录因子TCF/LEF相互作用，激活靶基因如C-myc、 CyclinDl,进而引起细胞的增殖。该通路主要由Wntl、Wnt2介导，通过对胞内 β-catenin水平的调节控制靶基因的表达，最终影响细胞的生长、分化和凋 亡。Wnt/β-catenin通路在各种肿瘤中呈现异常激活状态。Wnt/β-catenin信号转导通路通常由Wnt蛋白、卷曲蛋白、散乱蛋白、 APC 复合物(包括 APC 蛋白、GSK3β、Axin 蛋白)、β-catenin、TCF/LEF 转录因子家族组成。其中β-catenin是Wnt信号转导通路中的关键蛋白，在 细胞膜表达吋与E-cadherin相连，构成细胞间的紧密连接；在胞质中与 α-catenin相互作用连接至胞内细胞骨漿，维持上皮结构稳定26。β-catenin 一方面可以与E-cahenin结合成复合体调节细胞间粘附，一方面又 是Wnt信号通路的调节中心及下游分子27,28。细胞中没有Wnt信号吋， β-catenin 结合胞浆中的 APC、Axin、CKI 和 GSK-3B,形成 Axin-APC-GSK3β 复合物。CKI首先将β-catenin第45位的色氨酸磷酸化，GSK-3β再将 β-catenin 的 Ser3、Ser37、Thr41 磷酸化，从而迅速降解β-catenin 使之 始终保持低水平；冇Wnt信号刺激吋，Wnt蛋白与FZ受体及LRP5/6组成的受体 复合物(FZ八RP)结合，胞质中的Dsh被募集至胞膜下，磷酸化GSK-3β,使其 从β-Catenin降解复合物上脱落，进而阻断其磷酸化使之不能降解，导致大 量游离的β-catenin在胞浆聚集并进入细胞核29,30】。当β-catenin进入 细胞核后与LEF/TCF结合，并与胞内其他因子共同作用解除LEF/TCF的被抑制状 态，特异性启动、激活下游靶基因，如e-myc、cyclinDI等的转录和表达，而这些 基因在肿瘤的发生和转移中起重要作用31。因此，Wnt/β-catenin信号通路 不仅对细胞维持自我更新、抑制分化、增殖迁徙及凋亡起到重要作用，冋吋也是 是肿瘤生成过程中重要的通路之一，在肿瘤的生物学行为调控中起重要作用。1.3 上皮间质转化(epithelial mesenchymal transition, EMT)目前，越来越多的证据表明EMT在肿瘤侵袭、转移中起着重要的作用 32,33。已有报道指出EMT常发生于肿瘤组织侵袭的边缘，发生EMT后的肿瘤 细胞更容易脱离肿瘤原发部位，进而往周边组织进行侵袭和转移34。上皮间质 转化(epithelial mesenchymal transition, EMT)是肿瘤发生浸润转移的第一步35。 EMT指在特定的生理和病理情况下上皮细胞失去极性、细胞间粘附力减弱而运动 性增强，导致细胞极性和密切链接被破坏，细胞骨架重塑过程被改变36,细胞 的迁徙侵袭能力增强，并获得远处转移的能力37,38。在此过程中上皮细胞表型 转化为间质细胞表型，E-餌粘着蛋白(E-cadherin)、β-连环素(β-catenin)、 紧密连接蛋白 ZO-1 (zonula occluden-l)、γ-连环素(γ-catenin) 等上皮标志物下调，波形蛋白(vimentin)、N-型钟粘着蛋白(N-cadherin)、α- 平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、纤连蛋白(fibronectin)、成纤维细胞特异蛋白-1 (FSP-1)等间质标志物上调，核转录因子如Snail、Slug、Twist等表达上调。EMT样表型39】根据中间丝蛋白的表达、细胞的极性、粘附力分为四型:0型: 上皮结构和细胞极性分化较好；1型：多数肿瘤细胞虽然冇角蛋白的表达，细胞 间的粘附残存，但是出现极性丧失和结构紊乱；2型：肿瘤细胞仍表达角蛋白， 但细胞间粘附连接丧失；3型：大多数肿瘤细胞角蛋白表达丧失，同吋伴奋波形 蛋白的表达。EMT是上皮细胞恶性转化的标志性改变,是肿瘤细胞获得浸润和转移能力的 分子基础40。在EMT过程中，E-cadherin的表达下调或沉默，是上皮细胞获得 侵袭、转移能力的先决条件，被认为是EMT发生最重要的标志。E-cadherin属 于细胞钙粘附分子家族中跨膜蛋白亚型的一种，相对分子量124KD,位于紧密连 接基底外侧膜，维持细胞顶一底极性，由CDH1基因编码，与α、β、 γ-catenin和P-120连环蛋白形成复合物41。E-cadherin的胞外结构可与 免疫球蛋白结构域相互连接，复合体中的α-catenin通过连接到位于细胞质 中的肌动蛋白细胞骨架上来调节细胞的机械稳定性。E-cadherin的表达缺失使上 皮细胞之间的极性丢失，粘附力下降，胞间紧密连接蛋白ZO 1减少、桥粒等 细胞间连接蛋白降解、细胞骨架重组、细胞离体、获得迁移能力。在此过程中转 录因子Slug、Snail、Twist等能够抑制E-cadherin的表达，诱导上皮细胞发生EMT。 此外，大量的肿瘤细胞模型还证实E-cadherin能够抑制细胞侵袭：比如胰腺β 细胞肿瘤模型研究证实