轉化生長因子-β1與惡性腫瘤關系的臨床研究進展

彭 曄，張旭剛，王艷玲，楊秀芳，周立強，胡 潔

近年來，隨著人們生活環境的改變，惡性腫瘤的發病率逐年增加，已成為繼心血管病之后的第二大非傳染性疾病，其病死率有逐年上升的趨勢。惡性腫瘤的發生、發展與“免疫逃逸”關系密切，腫瘤細胞分泌的多種免疫抑制因子(tumor-derived immunosuppressive factor，TDSF)是構成免疫逃逸的重要因素之一。在眾多的免疫抑制因子中，轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)近年研究較多，且多發現在腫瘤中，包括：肺癌、肝癌、乳腺癌、胃癌、食管癌、結直腸癌、宮頸癌、卵巢癌等患者的血清中TGF-β1均有不同程度升高，并已證實TGF-β1與這些腫瘤的發生、發展及預后存在密切關系，但系統概述并不充分，本文對TGF-β1與惡性腫瘤的關系做一綜述。

1 TGF-β1的分子結構及來源

TGF-β是1983年首先從人的血小板中成功提取的、一種對多種細胞具有刺激或抑制作用的多功能因子。人體內的主要存在形式是TGF-β1，基因定位于19 q 1 3.2，19 q 1 3.1，隸屬二聚體多肽增長因子家族成員，是由兩個結構相同或相近、分子量為12.5 kDa的亞單位借助二硫鍵連接的雙體，具有廣泛的生物學活性，是最常見的腫瘤細胞正調節因子，在腫瘤發生、發展中起重要作用。機體多種細胞都可分泌非活性狀態的TGF-β，體外非活性狀態的TGF-β可通過酸性環境被活化；在體內，酸性環境多存在于骨折附近及正在愈合的傷口。一般來說，在細胞分化活躍的組織中，常含有較高水平的TGF-β，如成骨細胞、腎臟、骨髓和胎肝的造血細胞中。TGF-β1在人血小板和哺乳動物骨中含量最高。

2 TGF-β1 受體及信號轉導通路

TGF-β1 受體(transforming growth factor receptor，TβR)根據分子量大小可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，均為跨膜的絲氨酸/蘇氨酸激酶。TGF-β1與細胞表面的Ⅱ型受體(TβRⅡ)結合后，TβRⅡ磷酸化為Ⅰ型受體(TβRⅠ)，活化的TβRⅠ磷酸化并激活Smad 2和Smad 3，隨后Smad 2，Smad 3和 Smad 4形成Smad寡聚物，進入細胞核內，細胞內的信號轉導途徑被啟動。Ⅲ型受體稱為附屬受體，自身無轉導信號功能，其功能為促進TGF-β1與Ⅱ型受體的結合。TGF-β家族通過TGF-β/Smad信號轉導通路調節細胞的增殖、分化、黏附、遷移、凋亡以及細胞外基質的產生，同時在胚胎的發育、成人組織修復和免疫調節中發揮著重要作用[1]，同時也與腫瘤的發生、發展、浸潤和轉移相關。人類基因組共有8種Smad蛋白異質體，Smad 2和Smad 3為TGF-β1信號通路的受體，Smad 4為Smad 1、2、3、5、8的結合蛋白，Smad 6和Smad 7是TGF-β1信號通路的負性調節因子[2]，當Smad 7的表達發生紊亂時，可導致細胞對TGF-β1的應答發生紊亂，加速細胞惡化。

3 TGF-β1的生物學功能

TGF-β1是一種具有多功能生物學活性的細胞因子，既可通過自分泌、也可通過旁分泌調節人體組織細胞的生物學活動，廣泛存在于正常或者癌變的組織中，參與細胞增殖、分化、凋亡等過程，具有增強上皮細胞運動和侵襲能力、促進腫瘤血管生成的作用。在正常細胞生長過程中，TGF-β1是負性調節因子，可使細胞停滯于G1期，抑制細胞過度增殖，誘導細胞分化或凋亡。在惡性腫瘤發生、發展過程中，TGF-β1具有雙重的作用——在腫瘤發生早期，TGF-β1可通過抑制內皮細胞增殖使腫瘤組織表達少量TGF-β1，起到抑制腫瘤形成的作用；隨著腫瘤的進展，TGF-β1卻可促進腫瘤細胞的浸潤和轉移。惡性腫瘤細胞大量分泌TGF-β1，并獲得由其導致的對生長抑制的耐受。腫瘤細胞遷移并侵襲正常組織，呈現惡性增殖現象，更多的TGF-β1被表達。隨著TGF-β1合成分泌量的增加，作用于周圍基質細胞、免疫細胞、內皮細胞和平滑肌細胞，導致免疫抑制現象不斷增強，并協同促進血管生成作用，加劇了腫瘤細胞的不斷生長[3]。

3.1 TGF-β1誘導腫瘤免疫逃逸 所謂腫瘤“免疫逃逸”，是指惡性腫瘤逃脫機體免疫監視，使腫瘤免受宿主免疫系統攻擊而持續生長的現象。雖然機體內存在一系列的免疫監視機制，但腫瘤細胞還是可以通過一種或多種機制逃避免疫系統攻擊或不能激發特異性抗腫瘤免疫，使得腫瘤得以發生發展。腫瘤細胞分泌的免疫抑制因子在腫瘤免疫逃逸機制中發揮著重要的作用。TGF-β1可通過對腫瘤細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞等的調節，抑制宿主免疫功能，誘導腫瘤細胞免疫逃逸，促進腫瘤生長。在腫瘤進展過程中，腫瘤細胞及基質細胞又可大量分泌更多的TGF-β1，既可促進腫瘤生長，又可抑制宿主免疫監視功能[4]。

3.2 TGF-β1促進腫瘤血管生成 腫瘤的發生、發展和轉移伴隨著新生血管的形成。血管形成包括血管內皮細胞增殖、遷移及細胞外基質降解的多步驟的復雜過程。目前，已經知道有多種細胞因子及生長因子參與了血管形成的調控，其中血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是最為關鍵的刺激因子。一些細胞因子及生長因子本身并不能直接刺激或抑制血管形成，但是它們卻可以通過調節VEGF的表達而間接發揮作用。體外實驗表明，TGF-β1可通過對VEGF的旁分泌調節作用，促進內皮細胞的長入和毛細血管腔的形成，因此其通過促進血管內皮細胞的生長而發揮了促腫瘤血管生成作用[5]。

3.3 TGF-β1促進腫瘤轉移 惡性腫瘤之所以成為致命性疾病，最主要原因是腫瘤細胞具有對臨近正常組織的浸潤和遠處轉移的能力。腫瘤轉移過程包括從腫瘤的原發部位脫離，進入周圍基質，進入循環或淋巴系統，黏附在內皮細胞壁向血管外遷移，在遠處浸潤，血管增生，形成新的轉移灶。這一過程包含了復雜的分子機制，許多細胞因子、生長因子、黏附分子和蛋白溶酶參與這一過程。TGF-β1促進腫瘤侵襲轉移的機制主要有以下幾個方面：(1)誘導上皮細胞-間充質轉化；(2)增強腫瘤細胞的侵襲能力；(3)誘導腫瘤周圍基質環境改變；(4)促進腫瘤血管的形成；(5)抑制宿主免疫監視系統殺傷腫瘤細胞。

4 TGF-β1與惡性腫瘤的關系

TGF-β1參與腫瘤增殖、分化、凋亡等病理生理過程，并可促進反應性腫瘤間質的形成[6]，在多種腫瘤患者血清及腫瘤組織中，均出現TGF-β1高表達。

4.1 肺癌 目前國內研究表明TGF-β1與非小細胞肺癌(NSCLC)發病有關，NSCLC患者血清TGF-β1水平明顯高于肺良性疾病患者或正常人群，轉移患者高于無轉移的患者，化療后明顯降低，血清TGF-β1水平可以作為NSCLC患者輔助診斷和疾病觀察的重要腫瘤標記物之一[7]。但近期國外的一項研究通過測量42例晚期NSCLC患者第1～3周期化療前血漿TGF-β1表達水平，顯示患者生存期縮短與第2、3周期化療前血漿TGF-β1表達水平升高相關，但第1、2周期化療前血漿TGF-β1表達水平不能反映治療效果，血漿TGF-β1可能不是一個可靠的預測NSCLC化療療效的生物標記物[8]。

4.2 食管癌 姜福勝[9]采用酶聯免疫吸附實驗(ELISA) 檢測食管癌患者與健康體檢者血清TGF-β1的水平，顯示食管癌患者化療前血清TGF-β1水平顯著高于健康體檢者，同時還發現食管癌患者2周期化療后TGF-β1水平顯著下降，接近健康體檢者。近年國內外文獻均有報道[10-11]，食管癌患者血清TGF-β1水平明顯高于正常人群，且血清TGF-β1水平隨腫瘤分級的上升也呈升高趨勢，并與食管癌病情進展密切相關，TGF-β1高表達的患者大多預后不良。

4.3 乳腺癌 研究表明與大多數惡性腫瘤一樣，TGF-β1在乳腺癌發生發展的不同時期，扮演著不同角色。乳腺癌早期，TGF-β1的負性調控作用能夠抑制腫瘤細胞生長；而在后期，TGF-β1的抑制作用逐漸消失，癌基因的失活和表觀遺傳學改變，使TGF-β1能夠促進腫瘤的運動能力、侵襲能力以及遷移能力[12]。

4.4 卵巢癌 卵巢癌的發病率在婦科惡性腫瘤中占第三位，死亡率卻高居首位。上皮性卵巢癌患者血清TGF -β1水平較正常女性顯著增高，并且與臨床分期、淋巴結轉移密切相關[13]。國外學者對24例已經手術，并術前給予紫杉醇(PTX)，卡鉑(CBP)方案化療的卵巢癌、原發性腹膜癌、輸卵管腫瘤患者的腫瘤組織進行研究發現，TGF-β1 mRNA在最佳手術和PTX，CBP方案高度敏感的患者的瘤組織中表達明顯低于手術欠佳和PTX，CBP方案低度敏感的患者，其表達與臨床病理因素無關，晚期患者瘤組織中TGF-β1 mRNA低表達者較高表達者預后好；TβRⅡ mRNA在透明細胞腺癌和黏液腺癌中高表達，在漿液性腺癌和子宮內膜樣腺癌中低表達，與晚期腫瘤相比在早期腫瘤中高表達；TGF-β1，TβRⅠ，TβRⅡ，TGFβ1 mRNA的表達與無病生存期相關，故TGF-β1 mRNA可作為標準PTX，CBP方案化療敏感性的指標，能夠鑒別生物學上的進展、高度惡性腫瘤以及預測卵巢癌患者的預后[14]。

4.5 結直腸癌 結直腸癌患者血清TGF-β1水平較正常人明顯升高，無轉移病灶時也明顯高于正常人，具有很高的診斷敏感性，可以考慮作為臨床評價的一種腫瘤標記物[15]。劉少平等[16]的研究結果還顯示術后TGF-β1水平較術前顯著降低，結直腸癌復發患者的血清TGF-β1水平也顯著高于正常人群，結直腸癌患者血清TGF-β1 水平與腫瘤分化程度、病理分期均呈顯著正相關，與腫瘤大小相關，但與腫瘤部位無關，提示了血清TGF-β1 水平可以作為結直腸癌的具有一定臨床價值的腫瘤標記物，有助于其臨床診斷、術后復發及高危對象的監測。

4.6 其他惡性腫瘤 近年來TGF-β1在其他惡性腫瘤中的研究越來越廣泛，激活的TGF-β1信號系統會導致口腔癌迅速生長、增強上皮細胞-間充質細胞轉化、增加治療的抵抗，而活化的白介素-6(IL-6)信號系統可能是口腔癌TGF-β1效應的根本機制。在口腔癌患者的病理樣本中TGF-β1免疫反應明顯高于良性上皮細胞，并且確實與IL-6染色相關。病理分期Ⅲ～Ⅳ期的口腔癌患者TGF-β1的表達與淋巴結轉移、疾病復發、生存期縮短的風險相關[17]。Guo等[18]報道TGF-β1 C-509T和T869C多態性可能增加了中國北方地區人群罹患胃賁門腺癌的風險[15]。Muinelo等[19]報道高風險的子宮內膜癌確定TGF-β1作為開始侵襲時的關鍵因子。唾液腺腺樣囊性癌(SACC)中高轉移的SACC-LM細胞系與其親代低轉移SACC-83細胞系比較，TGF-β1明顯高表達，外源性增加TGF-β1可以誘導Smad 2磷酰化，增加SACC-83細胞侵襲轉移，同樣抑制SACC-LM細胞內源性TGF-β1信號系統，可以抑制癌細胞的侵襲轉移，故TGF-β1在原發SACC的轉移中發揮關鍵作用[20]。

5 結語

總之，TGF-β1的來源及分子結構、受體及信號轉導通路、生物學功能及與惡性腫瘤的密切關系已經比較清楚，可以考慮用其來監測某些惡性腫瘤患者的免疫功能，但有關其是否可以作為惡性腫瘤的診斷、療效判斷、預后及復發指標以及與其他免疫抑制因子，如IL-6、IL-10等在惡性腫瘤患者中高表達是否具有一致性還有待進一步研究。

1 Li MO，Flavell RA.TGF-β：a master of all T cell trades [J].Cell，2008，134(3)：392-404.

2 Kang JS，Liu C，Derynck R.New regulatory mechanisms of TGF-beta receptor function[J].Trends Cell Biol，2009，19(8)：385-394.

3 Gordon KJ，Blobe GC.Role of transforming growth factor-beta superfamily signaling pathways in human disease[J].Biochim Biophys Acta，2008，1782(4)：197-228.

4 Li MO，Wan YY，Sanjabi S，et al.Transforming growth factor-beta regulation of immune responses[J].Annu Rev Immunol，2006(24)：99-146.

5 Liu Z，Kohayashi K，Dinther M，et al.VEGF and inhibitors of TGF-beta type-1 receptor kinase synergistically promote blood-vessel formation by inducing alpha5-integrin expression[J].J Cell Sci，2009，122(18)：3294-3302.

6 Prud′homme GJ.Pathobiology of transforming growth factor beta in cancerfibrosis and immunologic disease and therapeutic considerations[J].Lab Invest，2007，87(11)：1077-1091.

7 馬建波，戴金華，余秋云，等.非小細胞肺癌患者血清TGF-β1檢測水平的臨床研究[J].中國衛生檢驗雜志，2010，20(6)：1456-1457.

8 Kumar S，Guleria R，Mohan A，et al.Efficacy of plasma TGF-β1 level in predicting therapeutic efficacy and prognosis in patients with advanced non-small cell lung cancer[J].Cancer Invest，2011，29(3)：202-207.

9 姜福勝.吉西他濱與氟尿嘧啶和亞葉酸鈣聯合治療對食管癌患者血清胰島素樣生長因子1及轉化生長因子β1的影響[J].實用腫瘤雜志，2010，25(2)：156-158.

10 唐任光，韋葉生，陳宏明，等.食管癌患者血清TGF-β1 水平的監測及臨床意義[J].重慶醫學，2010，39(3)：322-323.

11 Klover P，Hennighausen L.Postnatal body growth is dependent on the transcription factors signal transducers and activators of transcription 5a/b in muscle：a role for autocrine/paracrine insulin-like growth factor Ⅰ[J].Endocrinology，2007，148(4)：1489-1497.

12 Dunning AM，Ellis PD，McBride S，et al.A transforming growth factorbeta1 signal pe-ptide variant increases secretion in vitro and is associated with increased incidence of inv-asive breast cancer[J].Cancer Res，2003，63(10)：2610-2615.

13 劉娟，生秀杰.TGF-β1在卵巢上皮性癌的表達水平及意義[J].現代腫瘤醫學，2010，18(1)：131-132.

14 Komiyama S，Kurahashi T，Ishikawa M，et al.Expression of TGFβ1 and its receptors is associated with biological features of ovarian cancer and sensitivity to paclitaxel/carboplatin[J].Oncol Rep，2011，25(4)：1131-1138.

15 Coban S，Yüksel O，Ko?kar MC，et al.The significance of serum transforming growth factor beta-1 in detecting of gast ric and colon cancers [J].Hepatogast-roenterology，2007，54(77)：1472-1476.

16 劉少平，董衛國，羅和生，等.結直腸癌患者血清轉化生長因子β1含量檢測及臨床意義[J].武漢大學學報：醫學版，2009，30(5)：640-643.

17 Chen MF，Wang WH，Lin PY，et al.Significance of the TGF-β1/IL-6 axis in oral cancer[J].Clin Sci(Lond)，2012，122(10)：459-472.

18 Guo W，Dong Z，Guo Y，et al.Polymorphisms of transforming growth factor-β1 associated with increased risk of gastric cardia adenocarcinoma in north China[J].Int J Immunogenet，2011，38(3)：215-224.

19 Muinelo-Romay L，Colas E，Barbazan J，et al.High-risk endometrial carcinoma profiling identifies TGF-β1 as a key factor in the initiation of tumor invasion[J].Mol Cancer Ther，2011，10(8)：1357-1366.

20 Dong L，Wang YX，Li SL，et al.TGF-beta1 promotes migration and invasion of salivary adenoid cystic carcinoma[J].J Dent Res，2011，90(6)：804-809.