Wnt信號通路在前列腺癌中的研究進展

鄭潤泉 欒兆輝 秦云龍 李玉紅 (解放軍第三軍醫大學學員旅四隊，重慶 400038)

Wnt信號通路在前列腺癌中的研究進展

鄭潤泉 欒兆輝 秦云龍 李玉紅1(解放軍第三軍醫大學學員旅四隊，重慶 400038)

Wnt信號通路;前列腺癌;腫瘤干細胞;骨轉移

前列腺癌在世界癌癥總發病數中占十分之一，全球范圍內每年約有20萬患者死于前列腺癌〔1〕。前列腺癌的發病原因迄今仍不清楚，越來越多的研究發現Wnt信號通路在前列腺癌發生發展中具有非常重要的作用。本文對Wnt信號通路在前列腺癌發生發展中的作用進行綜述。

1 Wnt信號通路概述

Wnt信號通路是細胞增殖和分化的關鍵。它通過正向和負向的自我反饋調節構成了一個復雜的網絡。Wnt信號通路分為經典的和非經典的Wnt信號通路。研究最多的是經典的Wnt信號，它通過經典的 Wnt配體(Wnt1，Wnt3A，Wnt8，and Wnt8b)組成一個包括Frizzled(Fzd)跨膜受體和LRP5/6復合受體(low-density lipoprotein receptor related protein 5/6)的三元復合體〔2，3〕。其中Fzd跨膜受體是卷曲蛋白，為7次跨膜蛋白，結構類似于G蛋白耦聯型受體，LRP5/6屬于低密度脂蛋白受體。Wnt蛋白與Fzd手提及輔助受體LRP5/6結合激活Wnt信號通路。Wnt蛋白與半胱氨酸的結構域結合作用于胞內的Dsh蛋白從而阻斷胞質蛋白(β-catenin)的降解途徑，從而使胞內βcatenin積累并進入細胞核。與T細胞因子/淋巴增強子因子(TCF/LEF)相互作用，調節靶基因的表達。

非經典 Wnt信號通路包括 Wnt/Jnk、Wnt/Rho、Wnt/Ca2+等信號通路。非經典的Wnt配體(Wnt4，Wnt5a和Wnt11等)釋放的不是β-catenin，而是一些特殊信號〔4〕。比如在哺乳動物中，ROR家族受體酪氨酸激酶已顯示出作為Wnt5a受體或輔助受體，以調節非經典Wnt信號〔5〕。非經典信號激活Rho、Rac、JNK、PKC或Ca2+等，編碼結合到LRP5/6的Wnt信號，分泌拮抗劑D ICKKOPF21(DKK21)并誘導其吞噬，導致經典Wnt信號通路抑制，與經典Wnt信號通路形成負反饋環路〔6〕。

圖1 Wnt/β-catenin信號通路示意圖〔4〕

2 Wnt信號通路與前列腺癌

2.1 Wnt配體與前列腺癌 在晚期的前列腺癌細胞，幾種Wnt配體表達水平發生了改變。Wnt1和β-catenin高水平的表達和前列腺癌骨轉移、雄激素非依賴性有關，然而正常的前列腺組織中不存在β-catenin〔7〕。其他研究也表明Wnt1在前列腺癌發生淋巴結轉移和骨轉移時高水平表達〔8〕。在前列腺癌細胞系中，有研究者發現Wnt-3a選擇性地刺激雄激素依賴的前列腺癌細胞分化〔9〕。隨著前列腺癌進展，Wnt11在前列腺癌中高表達從而導致前列腺癌細胞神經內分泌樣分化且其侵襲、轉移能力增強〔10〕。人類前列腺癌中也發現了Wnt配體如Wnt2和Wnt5a的過度表達。Wnt5a提高細胞內游離鈣濃度，而且CaMKⅡ在前列腺癌細胞系也增多，表明在前列腺癌中，Wnt/Ca2+通路通過CaMKⅡ最終誘導細胞骨架重組和增加細胞運動。Wnt5a在人類前列腺癌細胞中的過度表達刺激其侵襲行為。通過免疫組化發現，Wnt5a在28%的前列腺癌中不正常表達，并且確實和前列腺癌的格里森評分、惡化相關〔11〕。

2.2 Wnt信號通路與前列腺腫瘤干細胞 越來越多的學者認為腫瘤是一種干細胞疾病，近年來的研究熱點也逐漸集中于腫瘤干細胞(TSC)方面。腫瘤干細胞即腫瘤中具有自我更新能力并且能產生異質性腫瘤細胞的細胞〔12〕，是存在于腫瘤內的極少數細胞，這些細胞具有無限增殖、自我更新及多向分化潛能。它們是腫瘤的種子，是腫瘤無限增殖、復發和轉移的根源〔13〕。Collins等〔14〕從不同Gleason分級及轉移的前列腺癌標本中分離出一類細胞，現被充分認為是前列腺癌腫瘤干細胞，約占腫瘤細胞的0.1%，其分子標記是CD44+/-β-hi/CD133+，具有很強的再生能力，產生表型為雜合狀態的前列腺癌，表達AR及PAP。CD44陽性的前列腺癌細胞與CD44陰性的前列腺癌細胞比較，具有更強的增殖能力、克隆形成能力、致瘤能力及轉移能力。其致瘤性較CD44陰性細胞強100倍〔15〕。CD44陽性前列腺癌細胞多表達β-catenin，而β-catenin在Wnt信號途徑中起主要作用，Wnt信號通路的異常激活與前列腺癌的發生與發展相關〔16〕。腫瘤干細胞具有在遠隔部位或相鄰區域形成新的轉移灶的能力與腫瘤的侵襲與轉移密不可分。Wnt信號在決定著腫瘤轉移的腫瘤干細胞中扮演重要角色。Brabletz等〔17〕研究發現與間質毗鄰的侵襲前沿的腫瘤細胞內出現βcatenin的核累積，出現β-catenin核累積的腫瘤細胞細胞周期阻滯和上皮間充質轉化，表現為不再表達E-鈣黏素，而表達間充質細胞的標志纖維結合蛋白〔18〕，這些所謂的“轉移腫瘤干細胞”可能重獲自我更新及分化的能力，以至于使他們能短暫的逆分化而易于侵襲鄰近組織，并最終通過間充質-上皮細胞轉化而在遠隔器官形成轉移灶〔19〕。

2.3 Wnt信號通路與雄激素受體 根據治療和發展過程，前列腺癌分為激素依賴性和激素非依賴性，都與AR有密切關系。研究發現β-catenin能與AR結合，并能有效地協助AR誘導AR調控基因的表達〔20〕。理論上β-catenin和AR結合只有在雄激素存在的情況下才會發生，但β-catenin能誘導AR構象變化，導致AR對配體的“要求”顯得不那么高，平時一些不能與AR結合的配體(如雄烯二酮、雌二醇)也能結合到AR上并調節雄激素調控基因的表達〔21，22〕。另外，Chesire 等〔23〕發現在雄激素存在的情況下，β-catenin主要與AR結合，從而增強AR調控基因的轉錄活性。故AR在極低濃度雄激素條件下也具有激活轉錄活性的功能。前列腺癌中，Wnt通路異常激活會造成β-catenin的積累，可能在前列腺癌由雄激素依賴轉變為非依賴性的發展中起重要作用。Wang等〔24〕發現GSK-3β還能作為負性調控因子作用于AR，使AR相關調控基因表達下調。該研究發現在LNCaP細胞中，誘導GSK-3β高表達能減少前列腺特異性抗原(PSA)及其他雄激素調控基因的表達;在前列腺癌細胞中加入LiCl(抑制GSK-3β活性)后，AR活性都得到了增強。Wnt信號通路被激活能將GSK-3β磷酸化并抑制其活性，從而導致一系列的變化。以上這些信息都提示Wnt信號通路在前列腺癌病程發展中起著非常重要的作用。前面已述，Wnt信號通路是通過TCF/LEF來調節相關基因的表達。Yang等〔25〕發現在AR基因上游DNA序列中有8個潛在的TCF結合位點，其中3個位點在Wnt信號通路激活的情況下能結合βcatenin，表明AR基因是受LEF-1/TCF調節的，通過半定量RTPCR檢測發現LNCaP、CWR22rv-1細胞系中AR mRNA表達提高至正常前列腺細胞的12～16倍，表明激活的Wnt信號通路對AR基因的轉錄具有較強的上調作用。此外，Takahashi等〔26〕發現，Wnt信號非經典通路中的Wnt5a敲除以后，AR受體的反式激活作用減落。另外，sFRP4是Wnt受體抑制劑，能抑制Wnt信號通路激活從而影響 AR調控基因的表達〔27〕。sFRP1是Wnt受體抑制劑，能直接負性調控AR從而調節相關基因表達〔28〕。

2.4 Wnt信號通路與前列腺癌骨轉移 在轉移性前列腺癌患者中，有大約90%的病人是骨轉移。X光片發現90%的前列腺癌骨轉移灶存在骨的硬化〔29〕。硬化灶的出現是由于癌細胞侵入骨后，骨重建增強所致。經典的Wnt信號通路減少細胞內β-catenin的降解，增多的β-catenin與與DNA結合蛋白TC/LEF結合，在核內共同調控靶基因的表達，從而誘導骨的形成〔30〕。Wnt信號能誘導骨保護素(OPG)和內皮縮血管肽(ET)-1的形成〔31〕。OPG是RANKL的誘導受體，能阻止 NF-核因子配體(RANKL)和RANK受體結合，從而抑制破骨細胞的功能，ET-1刺激破骨細胞增殖分化，降低破骨細胞的穩定性和活性〔32〕。DKK作為Wnt信號通路的抑制分子。在前列腺癌誘導溶骨性骨轉移的實驗中發現了高水平表達的DKK-1，而在前列腺癌誘導成骨性骨轉移的實驗中沒有發現〔33〕。這與起初的時候DKK-1增強溶骨性活動，而后DKK-1低水平表達，從而失去了對Wnt信號通路的抑制，結果導致骨的硬化。另外，實驗發現，阻斷Wnt信號，可以使前列腺癌溶骨性的骨轉移變為成骨性的骨轉移〔34〕，提示Wnt信號通路在前列腺癌成骨性的骨轉移中發揮重要作用。

2.5 Wnt信號通路與其他前列腺癌相關通路之間的聯系TGF-β是一種抑癌基因，但其表達和激活方式的缺陷及TGF-β(轉化生長因子-β)受體或受體后水平缺陷都可導致生長抑制作用消失而導致細胞惡性增殖，故TGF-β作為腫瘤抑制基因和癌基因的雙重角色存在。Wikstrom等〔35〕研究發現，前列腺癌標本中TGF-β表達增高、轉化生長因子-β受體Ⅱ(TβRⅡ)表達降低、腫瘤的血管計數與腫瘤轉移呈正相關，提示TGF-β可能通過刺激促血管生成因子如VEGF等生成，間接促進腫瘤血管形成，增加前列腺癌的轉移能力，李偉等〔36〕發現，Wnt信號通路通過上調cyclinD1(細胞周期蛋白D1)的表達拮抗TGF-β對PC-3細胞(前列腺癌PC-3細胞)生長抑制作用，同時通過激活TGF-β誘導VEGF(血管生成因子)表達功能促進血管的生成。新生血管的形成對前列腺癌的生長及侵襲轉移至關重要，腫瘤血管為前列腺癌提供必需的營養和氧，而前列腺癌細胞又可滲入血管向遠處轉移。

3 展望

前列腺癌發生是一個多因素作用、多基因參與、經過多個階段才最終形成的極其復雜的生物學現象。上文綜述了Wnt信號通路在前列腺癌腫瘤干細胞、AR、前列腺癌骨轉移以及和其他與前列腺癌有關的通路的協調等方面影響前列腺癌的形成、發展。盡管Wnt信號通路對前列腺癌發生發展機制的研究尚處于初步階段，相信隨著對該信號通路對前列腺癌調節認識的不斷深入，必將有利于以后針對前列腺癌靶向調控治療，從而達到預防和治療前列腺癌的目的。

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R73

A

1005-9202(2012)16-3579-04;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.16.124

國家自然科學基金資助項目(No.81101208)

1 解放軍第三軍醫大學基礎部細胞生物學教研室

李玉紅(1980-)，男，講師，主要從事干細胞與再生醫學研究。

鄭潤泉(1989-)，男，在讀本科，主要從事干細胞與再生醫學研究。

〔2011-12-06收稿 2012-03-17修回〕

(編輯 張 慧)