上皮間質轉化參與口腔鱗狀細胞癌侵襲轉移機制的研究進展*

楊惠鈴 李繼功 溫 寧

口腔癌是頭頸部最常見的惡性腫瘤之一，占全身腫瘤的3%。口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是具有不同程度鱗狀分化的上皮性侵襲性的腫瘤，是最常見的口腔惡性腫瘤，約占口腔癌總數的90%，盡管癌癥治療已經取得了許多重要進展，但其5 年生存率仍為50%，尤其是OSCC 晚期，腫瘤向肺部、縱膈等遠處轉移，常規的手術治療、放療、化療效果均不佳。越來越多的研究表明上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)在腫瘤侵襲轉移中發揮重要作用，EMT 的發生導致上皮細胞失去細胞極性，使細胞具有遷移和侵襲的能力，腫瘤細胞具有遷移和侵襲能力是腫瘤發生轉移的前提。EMT 在OSCC 和其他上皮來源的惡性腫瘤獲得侵襲遷移的過程中無差異。本文從EMT 的概念、分型及EMT參與OSCC 侵襲轉移的機制研究做以綜述。

1. EMT 的概念、分型、發生發展及相關蛋白

1.1 EMT 的概念 EMT 是在某些生理、病理等條件下細胞失去上皮細胞特性并獲得間質細胞特性的一種復雜生物過程。細胞發生EMT 會引起一系列生物學變化，如細胞間連接喪失，細胞極性消失，細胞骨架改變，上皮標記分子缺失而間質標記分子表達[1]。在胚胎發育，傷口愈合及腫瘤轉移等都會發生EMT。EMT 并不是不可逆的，間質細胞也可以轉化為上皮細胞即發生間質-上皮轉化(mesenchymal-epithelial transition，MET)。上皮細胞可塑性的一個重要表現是細胞在EMT 和MET 間轉換。EMT 和MET 過程還可調節胚胎干細胞分化，誘導腫瘤干細胞行為[2]。

1.2 EMT 的分型 根據生理環境的不同，EMT 可以分為三種類型[3-5]。Ⅰ型：胚胎發生和器官發育；Ⅱ型：組織再生和器官纖維化；Ⅲ型：腫瘤細胞侵襲轉移。上皮細胞間存在極性，通過特殊的細胞連接粘附在一起并保證了上皮的完整。發生EMT 后，細胞極性消失，細胞骨架重建，細胞形態發生變化，細胞的運動性增強[6]。EMT 會使細胞外基質蛋白降解從而促進細胞運動遷移，并且經歷了EMT 的細胞能夠抵抗細胞衰老和凋亡[3]。

1.3 EMT 的發生發展 在EMT 的啟動階段，位于細胞側面的特殊連接如粘著連接，橋粒等與分散在側面的間隙連接會解構，這些蛋白會重新定位和/ 或降解。E-鈣粘素從膜上內化而后降解。維持細胞極性的蛋白也會表達抑制從而進一步破壞細胞極性。上皮蛋白下調的同時間質蛋白的表達上調，如N-鈣粘素的表達上升。細胞發生EMT 時會重組肌動蛋白細胞骨架使細胞伸長并具有運動轉移和抵抗細胞凋亡的能力[7]。細胞間的連接破壞并具有運動能力，使得單個細胞或細胞團發生侵襲轉移，經血液循環或淋巴結到達周圍的組織，促進腫瘤進一步發展[8]。

1.4 EMT 相關蛋白變化 在EMT 過程中，上皮細胞的特異蛋白包括細胞連接復合物的下調減弱細胞和細胞外基質的粘附[6]。發生EMT 的標志之一是E-鈣粘素的下調，這增強了粘著連接的不穩定性，同時N-鈣粘素表達升高，這種鈣粘素間的轉換也會引起細胞粘附改變[9]。閉合蛋白，橋粒蛋白的表達下降這些變化能夠阻止上皮細胞間的連接從而導致上皮屏障功能喪失。N-鈣粘素通過α-連環蛋白和β-連環蛋白與細胞骨架相連，并與P120 連環蛋白相互作用[10-11]。中間纖維的組成發生變化，波形蛋白表達被激活。細胞外基質也受到EMT 的影響而重組。總之在EMT 過程中，與之相關的蛋白和基因都會發生顯著變化。

2. EMT 參與OSCC侵襲轉移的機制

頭頸部鱗癌是世界第六大最常見腫瘤，復發和轉移是其預后較差的主要原因，并且有早期廣泛淋巴結轉移的傾向。EMT 是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學過程。EMT 已經被證明在惡性腫瘤的侵襲轉移中發揮至關重要作用，包括OSCC。文章主要從以下方面進行綜述闡明EMT 參與OSCC 侵襲轉移的分子機制。

2.1 轉錄因子 主要包括Snail、zinc finger E-box-binding protein (ZEB)和Twist 等[2-4，12]，這些轉錄因子在EMT 的早期被激活，對于EMT的發展和腫瘤侵襲轉移發揮重要作用。Snail 超家族包括Snail1(即Snail)和Snail2(即Slug)。第一次報道Snail 是在突變的果蠅中，并發現其與E-鈣粘素下調相關。E-鈣粘素被認為是Snail 直接作用的靶基因。轉錄因子Snail 主要通過羧基末端鋅指狀結構來結合E-鈣粘素啟動子區域的E-box序列來抑制E-鈣粘素、角蛋白等的轉錄。Snail通過抑制E-鈣粘素不僅使上皮細胞標記蛋白下調，同時促進間質細胞標記蛋白上調[13-15]。Zheng等[13]報道了Snail 和Slug 一起通過miR-101 來調控口腔舌鱗癌的EMT 和腫瘤轉移。ZEB 即E 盒結合鋅指蛋白，包括ZEB1 和ZEB2(SIP1)，是EMT的重要調節因子。與Snail 相同的是ZEB 也能直接結合E-鈣粘素啟動子區域的E-box 而抑制其轉錄，導致E-鈣粘素下調。ZEB2 能抑制細胞橋粒和連接蛋白進而抑制細胞間的連接[16]。ZEB 的表達常與Snail 相關，因為在Snail 誘導EMT 時，Snail 可直接作用于ZEB1。Takkunen 等[17]報道了在OSCC 中，UT-SCC-43A 細胞轉染Snail 能使E-鈣粘素、半橋粒、CKs 表達下調及N-鈣粘素、波形蛋白的表達上調并且轉染了Snail 的腫瘤細胞ZEB-1 和ZEB-2 表達水平升高。Twist 是另一個調控EMT 的重要轉錄因子，它在不同種屬之具有高度保守性，能編碼堿性螺旋-環-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)來調節E-box的基因序列進而發揮作用[18]。在腫瘤細胞中，Twist1 可以和Snail 共同抑制E-鈣粘素而誘導N-鈣粘素。Sabrina 等[19]也報道了Twist 是OSCC 不良預后的標記分子。除了上述的轉錄因子，一些新的轉錄因子也被證明可以調控EMT 過程。如FoxM1 等[20-22]。

2.2 生長因子 越來越多的研究表明生長因子與腫瘤的EMT 發生有關。轉化生長因子β(transforming growth factor，TGF-β)家族是由一類結構、功能相關的多肽生長因子亞家族組成。目前認為TGF-β 主要通過Smad 經典通路和非Smad 通路來誘導EMT 過程，并且這些通路之間存在互相交通。Qiao 等[23]發現用重組TGFβ1 刺激OSCC 細胞后，Slug 和MMP-9 表達上調，而Snail 的表達上升和下降與OSCC 細胞MMP-2 表達一致。與TGF-β 蛋白家族相比，轉錄因子酪氨酸激酶受體(receptor tyrosine kinases， RTKs)通過對其配體起作用來刺激細胞增殖，也可誘導PI3K/ AKT、ERK MAPK、JNK 等信號通路來發生EMT。RTKs 是一種跨膜蛋白，可與配體結合導致受體二聚化，激活它們的蛋白激酶功能，發生磷酸化反應，進而激活細胞內一系列的生化反應。目前已發現50 多種不同的RTKs。包括表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)受體，肝細胞生長因子(Hepatocyte growth factor，HGF)，成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，FGF)等[3，24-25]HGF 參與細胞增殖、遷移、分化，通過活化其受體c-Met 發揮作用[24]。Richter 等[26]報道EGF 和TGF-β1 處理OSCC 細胞發現E-鈣粘素下調，波形蛋白上調，誘導EMT 的發生，并促進OSCC 的發展。用EGF 處理高表達的頭頸部腫瘤細胞發現細胞侵襲速度變快[27]。此外，生長因子在體外能增強細胞活性進而幫助重建受損的組織[28]。

2.3 信號通路 目前已知的調控EMT 的信號通路有TGF、Notch、PI3K、Wnt 等。不同程度的上皮間質轉化由不同的信號通路調控，并且不同信號通路相互協作，TGF-β/ Smad 通路調節EMT 受不同的組織細胞及環境影響而調控不同靶基因。TGF-β 刺激上皮細胞后與膜上的受體形成復合物，進而結合并磷酸化Smad 蛋白進入細胞核內來調控EMT 相關靶基因。除了Smad 經典通路外，多種非Smad 通路也參與TGF-β 誘導的EMT，包括PI3K，MAPK 等。此外TGF-β 還能誘導Snail1/ 2、ZEB1/ 2 和HMGA2 等轉錄因子的表達，促進EMT。PI3K 通路信號能啟動2 型EMT，即炎癥反應造成的損傷由其募集的多種類型細胞所介導，主要包括巨噬細胞和成纖維細胞。以Wnt 信號通路為例，Wnt 與TGF-β 信號通路一起調控EMT 中的基因表達，Notch 和TGF-β通路的相互合作也被報道[2]。正常情況下，Wnt 通路中的β-連環蛋白與E-鈣粘素結合，再與肌動蛋白骨架相接來誘導細胞間的粘附。Iwai 等[29]報道了在OSCC 中，Wnt 信號通路中β-連環蛋白在細胞質的異常積累使MMP-7 上調，誘導發生EMT，促進腫瘤侵襲和轉移。

2.4 MicroRNA MicroRNA 調控EMT 過程的研究近年來引起廣泛地關注。microRNA 是一種內源性非編碼小RNA，是許多生理和病理過程的基因表達的重要調控者。有報道稱一些microRNA 可能通過影響細胞表型來調控EMT 過程中的細胞狀態，此外miR-200 家族在EMT 過程中顯著下調。崔婧[30]報道了miR-375 可能是OSCC 的分子標志物，miR-21、miR-101 等表達異常為研究OSCC 的EMT 提供了生物信息學證據。

3. 小結

綜上所述，EMT 是在某些生理、病理條件下發生的一種復雜生物過程。目前我們對EMT 參與OSCC 侵襲轉移分子機制的研究已經有了一定基礎，EMT 的發生受多因素，多基因，多條信號通路參與的復雜過程，尤其還受腫瘤微環境的影響，這對于我們更好地理解EMT 在OSCC 中的相關性提供理論依據。因此進一步的探尋目前已知的誘導分子機制在體內的相互影響，明確其中EMT 對于OSCC 發生、發展、轉移的作用對于OSCC 的診斷及治療有重大意義，并且有助于更好地了解EMT 參與OSCC 侵襲轉移，并為臨床防治OSCC提供新的思路和療法。

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