Rho激酶在膠質(zhì)瘤侵襲調(diào)控中作用的研究進(jìn)展

李云濤　陳謙學(xué)★　吳庭楓　邵靈敏

·綜述·

Rho激酶在膠質(zhì)瘤侵襲調(diào)控中作用的研究進(jìn)展

李云濤陳謙學(xué)★吳庭楓邵靈敏

膠質(zhì)瘤是最常見的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦腫瘤，起源于神經(jīng)膠質(zhì)，約占成人惡性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的80%。其具有局部高侵襲力、高核分裂活性、血管生成和局部壞死等特點(diǎn)。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM，WHO Ⅳ級）是惡性程度最高的膠質(zhì)瘤，其中位生存期僅14.6個(gè)月，5年生存率僅為9.8%。膠質(zhì)瘤較少會(huì)轉(zhuǎn)移到中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外，但在腦實(shí)質(zhì)中有較高的侵襲性。而且，無論何種級別的膠質(zhì)瘤均表現(xiàn)出較高的侵襲性，提示在膠質(zhì)瘤發(fā)生的早期即存在這種惡性表現(xiàn)［1］。到目前為止，仍無針對膠質(zhì)瘤有效的治療方法，膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后亦無明顯改善，且經(jīng)放、化療后腫瘤復(fù)發(fā)較明顯。而且，放化療等臨床治療手段會(huì)促進(jìn)膠質(zhì)瘤的侵襲能力［2］。所以，掌握膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展中侵襲的分子機(jī)制可能為膠質(zhì)瘤患者提供新的臨床治療方案。

1　Rho激酶

Rho激酶通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架肌動(dòng)蛋白的活性來影響細(xì)胞移行。正常細(xì)胞中，Rho激酶有正常的表達(dá)和調(diào)控，而在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，Rho激酶過度表達(dá)，活性異常增高。同時(shí)，Rho激酶下游蛋白已被證明可提高膠質(zhì)瘤的侵襲和生存能力。因此，對Rho激酶相關(guān)信號通路的研究將在膠質(zhì)瘤治療中發(fā)揮重要的作用。

Rho激酶家族屬于Ras大家族。目前已有20種已知的哺乳動(dòng)物Rho蛋白成員，分為Rac、Cdc42、Rho、Rnd、RhoD、RhoF、RhoH和RhoBTB八個(gè)亞家族，而Rac被認(rèn)為是整個(gè)家族的起源［3］。Rho激酶通過以無活性的GDP結(jié)合狀態(tài)或者有活性的GTP結(jié)合狀態(tài)，和其下游分子相互作用。而調(diào)節(jié)這種活性平衡的有三類細(xì)胞因子：鳥苷酸交換因子（GEFs），GTP 酶激活蛋白（GAPs），GDP 解離抑制因子（GDIs）。GEFs促進(jìn)GTP和GDP交換使Rho激酶激活，Rho GEFs有一個(gè)催化GDP和GTP交換的DH結(jié)構(gòu)域，其后面pH結(jié)構(gòu)域結(jié)合磷酸肌醇調(diào)節(jié)Rho GEFs的亞細(xì)胞定位［4］。研究表明，GEFs的活性在氮端序列移除后才得以表現(xiàn)，氮端序列可能扮演著自動(dòng)抑制DH結(jié)構(gòu)域作用的角色，這種抑制作用可能通過氮端的磷酸化而解除［4］。目前GEFs發(fā)揮作用的信號通路機(jī)制仍無較明確的數(shù)據(jù)支持。GAPs促進(jìn)GTP水解，使Rho激酶恢復(fù)至無活性的GDP結(jié)合狀態(tài)；GDIs阻止GDP與Rho蛋白的分離。最近研究表明Rho激酶可以受泛素化酶調(diào)節(jié)降解［5］，同時(shí)通過GDIs阻止Rho蛋白降解來調(diào)控體內(nèi)Rho蛋白平衡［6］。

目前，Rho家族中RhoA、Rac和Cdc42這3個(gè)成員，被認(rèn)為是和收縮性肌動(dòng)球蛋白細(xì)絲和外周肌動(dòng)蛋白網(wǎng)，包括板狀偽足和絲狀偽足等有關(guān)。同時(shí)，Rho家族成員之間存在著相互作用：Cdc42可以活化Rac；RhoA和Rac1存在著相互抑制的作用［3］；RhoG是Rac1的上游調(diào)節(jié)因子，并以此來促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)［7］。RhoA在細(xì)胞邊緣激活，RhoA信號通過下游效應(yīng)器p160 ROCK促進(jìn)肌球蛋白輕鏈的磷酸化［8］，影響肌球蛋白收縮性。Rac刺激肌動(dòng)蛋白驅(qū)動(dòng)突起，同時(shí)協(xié)調(diào)Cdc42整合細(xì)胞外定向因素來調(diào)節(jié)細(xì)胞極性與運(yùn)動(dòng)［9］。

2　Rho激酶在膠質(zhì)瘤中的異常調(diào)節(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤細(xì)胞中Rho激酶的表達(dá)和膠質(zhì)瘤惡性程度高度相關(guān)［10］。Rac1的表達(dá)水平和膠質(zhì)瘤等級呈正相關(guān)，Rac1能提高膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲性［11］。Rac1促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲是通過多種受體和效應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。目前已有研究證明，Rac1在腫瘤壞死因子樣微弱凋亡誘導(dǎo)因子（TWEAK）誘導(dǎo)激活A(yù)kt和NF-κB信號通路中有重要的作用，成纖維細(xì)胞生長誘導(dǎo)因子受體14（Fn14）信號通過Rac1提高細(xì)胞侵襲性，抵抗細(xì)胞毒性治療引起的凋亡［11，12］。值得一提的是，TWEAK-Fn14誘導(dǎo)的Rac1依賴于Cdc42的存在，而Rac1降解卻與TWEAK誘導(dǎo)激活的Cdc42無關(guān)［13］。TWEAKFn14信號通過TNF受體相關(guān)因子2 （TRAF2）依賴的SGEF和RhoG活性使Rac1激活。

Rac1和侵襲偽足的形成有重要關(guān)系。侵襲偽足作為細(xì)胞膜的一個(gè)結(jié)構(gòu)，可以降解細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲。Rac1的效應(yīng)器突觸伸蛋白2（SYNJ2） 在侵襲偽足中亦是高表達(dá)，SYNJ2的消耗會(huì)導(dǎo)致侵襲偽足形成的減少和膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲能力的降低［14］。Rac1在膠質(zhì)瘤細(xì)胞膜上的激活受香葉烯基轉(zhuǎn)移酶調(diào)控和RLIP76泛素化調(diào)節(jié)［15］。Cdc42在TWEAK-Fn14信號誘導(dǎo)的Rac1激活中有不可替代的作用，Cdc42的消耗使膠質(zhì)瘤細(xì)胞遷移和侵襲能力減弱［13］。在細(xì)胞極性和細(xì)胞移行功能中Cdc42和RhoG是Rac1的上游信號分子［16］。而在神經(jīng)肽處理的膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，Rac1和Cdc42盡管共同激活，但是關(guān)于他們相互之間的關(guān)系，仍無明確的數(shù)據(jù)支持。RhoG在膠質(zhì)瘤中高表達(dá)，其能刺激板狀偽足的形成，并能使Rac1激活［7，16］。在TWEAK-Fn14信號中，RhoG迅速激活，進(jìn)而提高Rac1活性。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，RhoG作為EGF信號通路的下游被激活，提高膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移能力［16］。RhoA的活性和膠質(zhì)瘤細(xì)胞遷移能力呈負(fù)相關(guān)［11］。RhoA受體ROCK的抑制導(dǎo)致Ra c1的激活，進(jìn)而增強(qiáng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲性。RhoA對膠質(zhì)瘤的作用是通過改變細(xì)胞形態(tài)實(shí)現(xiàn)的。熒光能量共振轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)證明大鼠腦實(shí)質(zhì)中，Rac1和Cdc42的活性高，而在血管周圍區(qū)域中RhoA活性高，同時(shí)Rac1和Cdc42均有降低［17］。因此，RhoA影響著膠質(zhì)瘤細(xì)胞在不同的基質(zhì)中的侵襲能力。

GAPs家族中部分蛋白在膠質(zhì)瘤中存在異常表達(dá)。IQGAP1是Rac1調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲信號通路激活的重要調(diào)節(jié)因子。IQGAP1和Rac1結(jié)合，使Rac1保持GTP結(jié)合狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲。IQGAP1的缺失和高級別膠質(zhì)瘤患者的長期預(yù)后有重要聯(lián)系［18］。GEFs家族部分成員在膠質(zhì)瘤中高表達(dá)。如在高侵襲的膠質(zhì)瘤組織中吞噬遷移因子1（ELMO1）和胞質(zhì)分裂作用因子1（Dock180），明顯高于周圍正常組織，同時(shí)在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和人正常星形膠質(zhì)細(xì)胞中有相同結(jié)論。研究亦證明了ELMO1/Dock180抑制劑能抑制膠質(zhì)瘤侵襲［19］。此外，其余三種GEFs：Trio，Ect2和Vav3在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中的表達(dá)高于低級膠質(zhì)瘤細(xì)胞，并且與患者預(yù)后有重要聯(lián)系。Trio和Ect2的降解能抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長［20］。

3　Rho激酶與膠質(zhì)瘤耐藥

腫瘤侵襲和藥物抵抗密切關(guān)聯(lián)，他們通過共同的信號通路一起促進(jìn)疾病進(jìn)程，并導(dǎo)致治療失敗。例如，膠質(zhì)瘤細(xì)胞化療抵抗作用的提高來自于Bcl-2家族上游Rac1依賴的Akt2激活，由此提高腫瘤細(xì)胞生存能力。Akt2的激活導(dǎo)致MMP-9表達(dá)量的升高，促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。對膠質(zhì)瘤細(xì)胞的放射性照射會(huì)增強(qiáng)其侵襲性。TRAF2是TWEAK-Fn14軸SGEF-RhoG-Rac1促侵襲信號的上游，當(dāng)其在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中減少時(shí)會(huì)抑制細(xì)胞生長，并賦予膠質(zhì)瘤細(xì)胞放療敏感性［21］。TRAF2傳導(dǎo)的信號不僅提高NF-κB信號通路的活性，還促進(jìn)JNK/SAPK激活，腫瘤炎性反應(yīng)、細(xì)胞遷移和放化療抵抗［22］。

4　討論

在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中，相關(guān)信號通路會(huì)失調(diào)。Rho激酶是膠質(zhì)瘤侵襲過程中重要的調(diào)控因子，同時(shí)Rho激酶在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展等環(huán)節(jié)中均有促進(jìn)作用。因此，Rho激酶可以作為膠質(zhì)瘤臨床靶向治療的作用靶點(diǎn)。選擇性的抑制Rac活性可以誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤凋亡，但對正常星形膠質(zhì)細(xì)胞無影響［23］，為針對Rac抑制的臨床藥物治療方案提供了理論依據(jù)。而且，以Rho激酶通路抑制劑作為膠質(zhì)瘤臨床藥物治療手段將會(huì)有較大前景。

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