細胞信號轉導通路在膠質瘤侵襲及遷移中的作用

葛瑞祥，毛捷（皖南醫學院弋磯山醫院神經外科，安徽　蕪湖241001）

細胞信號轉導通路在膠質瘤侵襲及遷移中的作用

葛瑞祥，毛捷*
（皖南醫學院弋磯山醫院神經外科，安徽蕪湖241001）

膠質瘤為中樞神經系統最常見的腫瘤，現階段治療方式為外科手術治療為主，術后聯合放化療。膠質瘤具有高度的侵襲能力，在顱內呈彌漫性生長，是治療失敗的主要原因。隨著基因和分子生物學的發展，膠質瘤侵襲的分子機制逐漸被人們認識。多種信號通路參與膠質瘤的侵襲與遷移，有望成為藥物治療潛在的作用靶點。

膠質瘤；信號通路；侵襲；遷移

doi：10.16753/j.cnki.1008-2344.2016.04.024

［Abstract］Glioma is the most commonly diagnosed central nervous system tumors.The standard treatment for glioma is combination of surgery，radiotherapy and chemotherapy.The main cause of the treatment failure is the highly invasive and diffusely infiltrative nature of glioma.With the development of genetics and molecular biology，signaling mechanisms that drive glioma invasiveness has been recognized.Varioussignalingpathwaysareinvolvedindevelopmentofglioma，andhaveemergedaspromisingtherapeutictargets.

［Key words］glioma；signaling pathway；invasion；migration

神經膠質瘤起源于神經上皮細胞，為神經系統中最常見的腫瘤，約占顱內原發性腫瘤的40％～50％［1］。膠質瘤細胞具有高度的侵襲能力，在腦實質中呈彌漫浸潤性生長，手術難以做到完全切除，術后患者不可避免地出現復發［2］。侵襲、遷移是膠質瘤重要的生物學特性，是多基因調控、多步驟發展的過程。此過程涉及膠質瘤細胞之間、膠質瘤細胞與細胞外基質（extracellular matrix，EMC）之間的相互作用，主要包括：（1）腫瘤細胞自原發部位分離；（2）通過黏附作用結合EMC；（3）腫瘤細胞分泌的蛋白酶降解EMC；（4）腫瘤細胞的形態發生改變，發生細胞骨架重構。以上各步驟中膠質瘤細胞高度侵襲性和增殖性等惡性表型，都證實與多種信號轉導通調控密切相關。本文對參與膠質瘤侵襲、遷移的惡性生物學過程相關信號通路進行綜述。

1　轉化生長因子β-（TGF-β）信號通路

TGF-β是一種生物效應多肽類細胞因子，與眾多細胞因子和生長因子共同調節著細胞的生長和分化。TGF-β信號通路通過其下游Smads蛋白，將細胞外信號由胞膜轉入細胞核內，發揮著廣泛的功能作用［3］。一方面TGF-β在正常機體內能抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡和調控細胞的自噬，起到抑制腫瘤發生的作用。另一方面，TGF-β在腫瘤發展過程中，卻發揮著促進腫瘤發展的作用［4］。TGF-β信號通路主要通過調控Snail、ZEB和bHLH 3種轉錄因子誘導上皮間質轉化（epithelial mesenchymal transition，EMT），改變腫瘤細胞及其生長環境，影響腫瘤發生發展進程。在EMT過程中，起源于神經上皮的膠質細胞逐漸丟失上皮細胞特征，通過去分化轉變為運動能力更強、抗失巢凋亡的細胞，而具有侵襲能力，在膠質瘤細胞的浸潤和遷移過程中起樞紐作用［5］。越來越多的證據表明，TGF-β通路異常激活和膠質瘤細胞的侵襲、遷移能力密切相關［6-7］。

研究發現，激活膠質瘤中TGF-β信號轉導通路，可使鈣粘素（E-cadherin）的表達降低，促進膠質瘤細胞的侵襲、遷移［8］。E-cadherin是上皮組織中一類依賴Ca2+的細胞間黏附分子，它可以與胞內的連環素（β-catenin）結合形成復合體，連接于肌動蛋白細胞骨架上，維持細胞間黏附的穩定。E-cadherin表達下調是EMT最重要的特征之一，當E-cadherin表達下調，上皮細胞間的細胞黏附將不穩定，轉變為類似具有移行能力的間質細胞。Liu等［9］研究發現，TGF-β1能夠抑制E-cadherin的表達，使參與細胞運動和基質降解的波形蛋白（Vimentin）和基質金屬蛋白酶2 （MMP-2）過表達，認為TGF-β1能通過誘導膠質瘤細胞EMT，提高神經膠質瘤細胞的侵襲能力。

2　PI3K/AKT信號通路

PI3K家族是一類能特異催化磷脂酰肌醇的脂質激酶，它們通過不同的信號轉導途徑，調節細胞增殖、分化、侵襲、遷移和新陳代謝。AKT是信號轉導通路中重要的蛋白激酶，為PI3K下游的靶蛋白，是信號轉導通路中的核心，其持續活化與腫瘤的發生發展密切相關。PI3K特異性地使磷脂酰肌醇環上的3位羥基磷酸化，生成3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol（3，4，5）triphosphate，PIP3），而第10號染色體缺失的磷酸酶與張力蛋白同源（phosphatase and tensin homolog，PTEN）能使PIP3去磷酸化［10-11］。PIP3能與信號蛋白AKT和PDK1（phosphoinositide dependent kinase-1）結合，促進PDK1磷酸化AKT蛋白的Ser308導致AKT活化，活化后的AKT通過激活其下游因子而產生一系列的生物效應［12］?，F已發現，多種腫瘤發生過程中出現PTEN突變、缺失和PI3K過表達而導致PI3K/AKT信號通路過度活化現象。在膠質瘤中，異常活化的PI3K/AKT通路通過調控基質金屬蛋白酶類（matrix metalloproteinases，MMPs）活性，影響膠質瘤侵襲、遷移能力。

膠質瘤細胞突破EMC是發揮侵襲、遷移作用的關鍵步驟，ECM降解為膠質瘤的生長提供空間，是膠質瘤細胞侵入正常腦組織的有利條件［13-14］。MMPs在EMC的降解過程中發揮重要作用，影響著膠質瘤侵襲、遷移過程。MMPs在膠質母細胞瘤中的表達不僅明顯增高，且在膠質瘤中的表達水平與膠質瘤級別相關，這說明MMPs在膠質母細胞瘤侵襲、遷移過程中發揮重要作用［15-16］。Kubiatowski等［17］通過RT-PCR及Western blot實驗發現，隨著C6膠質瘤細胞系中PI3K表達增高，MMP-2及MMP-9的表達隨之降低，認為PI3K/ AKT通路可調控MMP-2和MMP-9在膠質瘤中的表達，影響膠質瘤細胞的侵襲能力。有研究發現，抑制PI3K/AKT信號通路的激活，可阻斷MMP-9啟動子區域與核因子κB（NF-κB）和AP-1結合，下調MMP-9的表達，抑制膠質瘤細胞的侵襲能力［18］。值得注意的是，PTEN能夠使PIP3去磷酸化，可抑制AKT的活化。Koul等［19］研究發現，PTEN能抑制PI3K/AKT通路的激活，下調MMP-2在膠質瘤中的表達水平，抑制膠質瘤的侵襲、遷移。

3　Wnt信號通路

Wnt信號傳導通路在胚胎發育和維持內環境穩態中扮演重要的角色，其中包括經典型Wnt信號通路和非經典型Wnt信號通路。經典型Wnt/ β-catenin通路是現階段研究較為深入的信號通路。當Wnt/β-catenin信號通路尚未激活時，糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、APC（adenomatous polyposis coli）和軸蛋白（Axin）等蛋白一起組成的β-catenin降解復合體，通過磷酸化胞質中游離的β-catenin，使細胞中的β-catenin保持在較低的水平。當Wnt配體與細胞膜上的卷曲蛋白（Frizzled，Fzd）受體結合后，Wnt信號通路被激活，在胞質內的散亂蛋白（Dvl）作用下使降解復合體解聚，引發細胞漿中β-catenin的聚集，β-catenin進入細胞核后與T細胞因子（T-cell factor，TCF）、淋巴細胞增強因子（lymphocyte enhancer factor，LEF）結合，激活下游靶基因c-Myc、細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）和MMPs的轉錄［20］。研究發現，Wnt/β-catenin信號通路的激活與膠質瘤細胞侵襲能力密切相關［21］。Kahlert等［22］通過免疫組化法發現，30例膠質母細胞瘤組織中β-catenin表達高于瘤周組織，認為Wnt/β-catenin通路與腫瘤細胞的運動能力直接相關，進一步研究發現，Wnt/β-catenin信號通路激活后，能上調誘導EMT相關轉錄因子（ZEB1、Twist、Snail and Slug），增強膠質母細胞瘤細胞系體外侵襲能力。

非經典型通路包括Wnt/Ca2+、Wnt/JNK和Wnt/ Ryk等信號轉導通路［23］。Wnt5a是非經典型通路Wnt蛋白家族的成員，能激活β-catenin非依賴信號途徑。有研究發現，膠質瘤患者病理組織中高表達Wnt5a，且Wnt5a陽性表達程度與膠質瘤臨床級別呈正相關［24］。Mika等［25］在研究中發現，Wnt-5a在膠質瘤中過表達，Wnt-5a通過上調MMP-2表達降解或重構ECM，增強膠質瘤細胞系的侵襲能力；而下調Ryk蛋白表達能抑制MMP-2的活性，認為Ryk發揮抑制膠質瘤的侵襲能力作用。

4　有絲分裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）信號通路

MAPK信號通路是廣泛存在真核細胞內的信號調節機制。當胞質中的MAPK使特定氨基酸位點磷酸化，可逐級激活下游的激酶或進入細胞核內激活轉錄因子，調節細胞的增殖、分化、遷移和凋亡過程。哺乳動物體內存在p38、ERK1/2和JUN等6種不同MAPK家族亞型。不同的亞族之間具有高度的同源性，但由于不同的激活方式，而代表了不同的MAPK級聯途徑。MAPK各種亞族組成多條信號通路，被PDGF-A/B、PDGFR-a/b、EGF/EGFR等受體酪氨酸激酶激活，通過多級蛋白激酶級聯反應，協同發揮生物效應作用?，F已發現，包括膠質瘤在內的眾多腫瘤中證實存在MARK通路激活物及其效應因子。

有研究表明，膠質瘤細胞系中沉默蛋白酶連接蛋白-1的表達，使ERK1/2、p38蛋白磷酸化水平上升，上調MMP-2和MMP-9的表達，激活ERK1/2、p38信號通路，能顯著提高膠質瘤細胞的侵襲和遷移能力［26］。類異戊二烯藥物能抑制U87和U343膠質瘤細胞株中Ras-Raf-MEK-ERK信號通路調節，影響H-Ras和Rac1蛋白的翻譯后調控，抑制膠質母細胞瘤侵襲、遷移能力［27］。約45％的膠質母細胞瘤患者存在EGFR表達失調現象，EGFR過表達可增強細胞運動能力，促進血管形成，抑制細胞凋亡。近期研究發現，膠質瘤細胞株中EGFR過表達，可激活下游的MAPK信號通路，誘導MMP-1的表達，促進了膠質瘤細胞侵襲、遷移［28］。

5　Notch信號通路

在胚胎發育過程中，當上皮組織的前體細胞中分化出神經元細胞后，Notch蛋白與之相鄰的細胞上的Notch配體結合，啟動Notch信號通路。Notch蛋白是位于細胞膜上的單次跨膜異源二聚體受體，哺乳動物中存在4種亞型，不同亞型發揮著不同的作用［29-30］。研究發現，Notch1在膠質母細胞中的過表達且促進細胞生長和侵襲，過表達Notch2可以抑制膠質瘤細胞的增殖和侵襲，提示Notch1能促進腫瘤發生發展而Notch2發揮抑制腫瘤發生作用［31］。Notch信號通路在腫瘤的發生發展過程中發揮重要作用，異常的Notch信號不但直接引起腫瘤的形成，它還能通過與其他多條信號通路的交互作用，間接地促進腫瘤的發生。Notch1在膠質瘤細胞中激活AKT信號轉導通路，增強與膠質瘤侵襲相關的β-catenin和NF-κB通路效應，促進膠質瘤細胞的侵襲、遷移［32-33］。

6　展望

本文著重介紹了與膠質瘤侵襲相關的5條信號通路，除此之外還包括Hedgehog、Rho和酪氨酸激酶受體家族等信號通路，這些信號通路已證實在膠質瘤侵襲過程中發揮作用。研究膠質瘤侵襲、遷移相關的信號通路，可以為腫瘤的早期診斷和靶向治療提供一定的依據。膠質瘤發生發展涉及到眾多通路相互作用形成信號通路網共同發揮作用，因此未來需重點完善對各信號通路之間協同作用關系的研究，為膠質瘤侵襲、遷移具體機制研究提供全面的認識。

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（文敏編輯）

The Role of Signaling Pathways in Invasion and Migration of Glioma

GE Ruixiang，MAO Jie*
（Department of Neurosurgery，Yijishan Hospital of Wannan Medical College，Wuhu 241001，China）

R739.41

A

1008-2344（2016）04-0298-04

毛捷（1971—），男（漢），博士，研究生導師，副教授，研究方向：膠質瘤的基礎與臨床.E-mail：myw921@yahoo.com

2016-03-01