EGFR/EGFRvⅢ促頭頸腫瘤上皮-間質轉移的研究

宋新貌(綜述),王勝資(審校)

(復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院放療科，上海 200031)

頭頸腫瘤已成為第6位高發的腫瘤，全球每年約有65萬例新增病例，約35萬患者死亡[1]。目前針對頭頸腫瘤的治療方式主要有手術、放療、化療，但是頭頸腫瘤的預后仍然不容樂觀，復發和轉移是治療失敗的主要原因。較多研究證實頭頸腫瘤中表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor,EGFR)的表達率高達90%以上，其突變體表皮生長因子受體三型突變(EGFR varient Ⅲ,EGFRvⅢ)在頭頸腫瘤也有表達。EGFR/EGFRvⅢ通過多種信號途徑在促進腫瘤細胞增殖、誘導血管新生、提高細胞侵襲和轉移能力、拮抗腫瘤對化療和放療的敏感方面起著重要作用，因而其過表達影響腫瘤的預后和治療。深入研究發現,這些惡性生物性行為的呈現與腫瘤細胞發生的上皮-間質化轉移(epithelial-mesenchymal transition,EMT)變化有密切的關系[2]。對EGFR和EGFRvⅢ的結構及其配體、兩者參與的信號通路、在腫瘤中的表達及對預后的影響、促進EMT變化的機制和對治療的影響作如下綜述。

1 EGFR/EGFRvⅢ的結構及其配體

EGFR(ErbB1和Her1)屬于ErbB家族一個成員，有富含半胱氨酸的細胞外結構與相應的配體相結合，一個跨膜結構能將受體錨定在胞膜上，膜內區具有典型的ATP結合位點及酪氨酸激酶結構。EGFR常見的配體有表皮生長因子、腫瘤生長因子α、雙調蛋白、肝素結合的表皮生長因子樣生長因子、B細胞生長因子、表皮調節素。

EGFR及其下游信號系統：Ras/Raf/絲裂原活化蛋白激酶的激酶/細胞外信號調節激酶/絲裂原活化蛋白激酶通路；磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路；Janus激酶/信號轉導子和轉錄激活子3通路；磷酸激酶C-γ1/蛋白激酶C通路；蛋白激酶C-δ通路觸發效應細胞在增殖、遷移、黏附等正常生理功能中發揮重要作用。EGFR在腦、肺、乳腺、卵巢、前列腺、胰腺、頭頸等多種腫瘤中過表達，參與腫瘤細胞的增殖、生存、轉移及新生血管的形成，改變轉錄因子的活性，調節細胞凋亡，調整細胞周期，促進轉移的惡性生物學行為[3]。

在頭頸腫瘤中常見EGFR基因外顯子2～7區的缺失突變，這種突變引起801個堿基對的缺失和胞膜外區域結構變短，而產生一個150×103的EGFRvⅢ蛋白，它不需要配體的激活就能夠自發磷酸化觸發胞內效應[4]。盡管EGFRvⅢ缺乏細胞外配體結合區域，但能刺激下游的信號途徑有磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B-1而不能激活Ras/Raf/絲裂原活化蛋白激酶[5]。其實EGFRvⅢ最先在人膠質母細胞瘤中被發現，后證實在頭頸、肺、卵巢等多種腫瘤中表達，但在正常組織中不表達[6]。EGFRvⅢ在腫瘤的發生、進展中的主要作用包括促進細胞增殖、誘導血管新生、提高腫瘤侵襲和轉移能力、拮抗腫瘤細胞對化療和放療的敏感性[7]。另外發現表達EGFRvⅢ的腫瘤細胞甚至具有腫瘤干細胞的特征和自我更新的能力[8]。

2 EGFR/EGFRvⅢ在頭頸腫瘤中的表達及預后

EGFR在哺乳動物組織中，尤其是在其上皮、間質、神經源性器官中廣泛表達，EGFR在上皮性腫瘤(如乳腺癌、前列腺癌、肺癌、神經膠質瘤)中均廣泛表達[9]。在頭頸腫瘤中表達較為常見：87.5%(35/40)的口腔鱗癌[10]，89%(48/54)的鼻咽癌[11]，93.3%(42/45)的喉癌[12]組織均有EGFR的過表達，其中68%(44/65)頭頸腫瘤的患者呈高表達(+2,+3)[13]。不僅蛋白水平有表達異常，通過原位雜交技術發現80%(82/102)的患者EGFR mRNA上調，17.2%(11/64)的患者發生EGFR基因擴增[14]。EGFR的高表達與腫瘤的體積、T分期有密切相關性，且與腫瘤進展有關[15]；高表達的EGFR使腫瘤細胞具有更強的侵襲性表型，而且下調對放射和化療的敏感性，顯著縮短疾病進展時間[16]。

EGFRvⅢ不僅存在于神經膠質瘤，后來證實在其他惡性腫瘤，如非小細胞性肺癌、乳腺癌、卵巢癌中也有表達、尤其在頭頸部腫瘤中EGFRvⅢ表達較常見。Szabó等[17]回顧性分析71例頭頸腫瘤患者病理資料，其中15例(21%)有EGFRvⅢ的缺失突變。Sok等[18]認為EGFRvⅢ在42%(14/33)的頭頸腫瘤中表達。EGFRvⅢ的表達誘發腫瘤細胞提高遷移能力和抗凋亡能力也表現對放療、化療藥物和靶向治療的拮抗性[19-20]。

3 EGFR/EGFRvⅢ促進EMT或轉移的機制

EMT使上皮細胞失去了細胞極性等上皮表型，獲得了較高的遷移與侵襲等間質細胞表型，其特征性變化：上皮細胞失去正常立方形態而變成紡錘性結構；細胞連接蛋白上皮鈣黏素減少，而間質細胞的標志物波形蛋白增加[21]。EMT涉及細胞間的黏附破壞、細胞與基質間黏附增強、細胞極性變化、細胞骨架重組、細胞外基質成分分子合成與聚集變化、細胞外蛋白酶的上調與激活等細胞形態和功能的變化。

目前，大量證據已經證實EGFR和EGFRvⅢ能夠誘導腫瘤細胞發生EMT樣變化，那么EGFR和EGFRvⅢ是如何誘導腫瘤細胞EMT變化的呢？主要表現在以下幾個方面。

3.1調節細胞外基質成分 細胞外基質成分是由大分子構成的錯綜復雜的網絡。為細胞的生成及活動提供適宜的場所，并通過信號轉導系統影響細胞的形狀、代謝、功能、遷移、增殖和分化。細胞外基質成分與生長因子結合能影響細胞的表型和生物學行為，EGFR和EGFRvⅢ可調節纖溶酶原激活物抑制1、尿激酶纖維蛋白溶酶原激活劑和尿激酶型纖溶酶原激活物受體發揮細胞的纖維蛋白溶解作用[22]。EGFR可以通過細胞外信號調節激酶1/2和磷脂酰肌醇3-激酶途徑增加基質金屬蛋白酶9的表達來降解細胞外基質成分和上皮鈣黏素使細胞發生EMT[23]；表皮生長因子結合EGFR后能夠刺激透明質酸的生產，透明質酸的增加可以導致透明質酸依賴的細胞外基質增加，促進上皮細胞的遷移能力及發生間質化形態學變化，失去上皮標志上皮鈣黏素而獲得間質細胞的特性波形蛋白，另外透明質酸與其表面受體CD44結合使細胞發生EMT變化[24]。

3.2重塑細胞骨架結構 EGFR T790M突變的非小細胞肺癌的細胞transmembrane 4 L six family member 5(TM4SF5)表達增加，TM4SF可以和整合素α2、α5協同作用改變細胞骨架結構，誘導細胞發生EMT變化[25]；轉化生長因子β1和EGFR信號協同調節TM4SF5的表達，而TM4SF5能夠增加α平滑肌激動蛋白的表達使細胞間的黏附下降，因此細胞獲得EMT樣表型[26]；在宮頸癌細胞中EGFR過表達與上皮鈣黏素下調，神經鈣黏素的上調呈平行關系，進一步分析發現，整合素α5β1和細胞外基質纖連蛋白調整表皮生長因子誘導的宮頸癌細胞EMT過程[27]； Staurosporine(ST)是一種非典型的蛋白激酶C抑制劑，能迅速分解F肌動蛋白束，導致細胞間黏附的不穩定，擴大EGFR信號的EMT作用[28]。在頭頸腫瘤細胞中EGFR能夠激活Rac1交換因子Vav2，激活的Vav2誘導肌動蛋白構象變化而調整細胞骨架的重組，這一系列變化使腫瘤細胞獲得黏附性、極性、侵襲性[29]。EGFR與CD44相互作用活化磷脂酶ε-Ca2+和Ras/Raf/細胞外信號調節激酶上調后激活鈣-鈣調節蛋白依賴性激酶Ⅱ使細絲蛋白磷酸化而增加頭頸腫瘤細胞的遷移力[30]。

3.3直接上皮鈣黏素的內吞和降解 高表達EGFR的腫瘤細胞以EGF刺激后，細胞通過細胞質膜微囊依賴的機制內吞上皮鈣黏素；EGF刺激后導致β聯蛋白與上皮鈣黏素解離，一方面直接降解上皮鈣黏素，另一方面β聯蛋白進入核內激活T細胞因子/淋巴增強因子1[31]；在頭頸鱗狀細胞癌10A細胞系EGFR激活后通過基質金屬蛋白酶9作用使上皮鈣黏素降解為可溶性的鈣黏素促進的遷移和侵襲[23]。Rho家族三磷酸鳥苷酶Cdc42，激活EGFR信號通路接到Src的激活，引起上皮鈣黏素蛋白泛素化和溶酶體的降解，使細胞發生間質化表型[32]。在頭頸腫瘤細胞中發現上皮鈣黏素的降解反過來短暫上調EGFR的表達，再次觸發下游通路的激活[33]。

3.4抑制上皮鈣黏素轉錄因子的表達 調節EMT的重要轉錄因子包括：snail、slug、E盒結合鋅指蛋白(zinc finger E-box-binding protein,ZEB)1/2、Twist。EGFR能促進Snail的激活，EGFR抑制劑能夠抑制snail mRNA的表達[34]；EGFR信號通路使得糖原合成酶激酶3β失活，糖原合成酶激酶3β能磷酸化Snail并促進核內移和蛋白分解，因此上調Snail，使細胞核內的Snail增多[27]；以小干擾RNA誘導序列特異性的沉寂EGFR后能終止EGF誘導上皮鈣黏素向神經鈣黏蛋白的轉換，同時抑制Snail,Slug和ZEB1表達[35]，同樣以小干擾RNA誘導序列特異性的沉寂EGFR后人胰腺癌細胞的遷移和侵襲力受到抑制，上皮標志物上皮鈣黏素增加，間質標志物波形蛋白、神經鈣黏蛋白、纖連蛋白減少，Sail和slug的表達下調[36]；表皮生長因子/EGFR信號通路通過信號轉導與轉錄激活因子3調節Twist基因的表達誘導腫瘤細胞發生EMT變化，Twist的表達可以被EGFR和Janus激酶/信號轉導子和轉錄激活子3通路抑制劑所阻斷[37]；EGFRvⅢ陽性細胞通過wnt/β聯蛋白途徑激活β聯蛋白，激活的β聯蛋白變得穩定，轉移到細胞核內激活轉錄因子T細胞因子/淋巴增強因子1促進細胞發生EMT變化[8]；激活的EGFR進一步引起核因子κB 的激活預示腫瘤發生侵襲，因為核因子κB可與波形蛋白基因啟動子調節序列結合，促進Twist表達，誘導EMT[38]。發現EGFR和p53突變體協同作用使富含EMT變化的人類食管癌細胞的ZEB1/ZEB2表達增強，抑制p15INK4B和p16INK4A，從而克服EGFR介導的衰老[39]。

4 展 望

目前針對EGFR的分子靶向治療主要包括單克隆抗體(如西妥昔單抗、尼妥珠單抗)和酪氨酸激酶受體抑制劑(如吉非替尼、厄洛替尼)，已經廣泛應用于臨床并取得一定療效。也有專門針對特異性結合EGFRvⅢ的單克隆抗體的研發，這種抗體具有較好的抑制腫瘤生長的作用且不易被正常組織吸收。但是，很多腫瘤患者經靶向治療后并沒有期待的效果，甚至表現對靶向治療的拮抗。EGFR/EGFRvⅢ引起的EMT變化在加速頭頸腫瘤的侵襲和轉移中發揮重要作用。隨著對EGFR/EGFRvⅢ分子病理和基因學水平的深入研究，以及其誘發EMT的機制的明確，能夠更加清楚地認識這一變化過程在腫瘤的發生、發展中的作用。針對EGFR/EGFRvⅢ的抗腫瘤藥物研究和開發具有廣闊的前景，尤其是針對EGFRvⅢ的靶向治療藥物，因為其僅在腫瘤中表達，那么理論上對正常組織的不良反應更少。

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