胰腺癌侵襲轉移作用機制的研究進展

陳小艷 ，賈建新

胰腺癌（pancreatic cancer，PC）是當今世界上死亡率最高的腫瘤之一。近幾年發病率迅速上升，因其早期癥狀不明顯、診斷手段缺乏、腫瘤標志物特異性差、易發生早期淋巴結轉移和遠處轉移，晚期難以手術而被稱為“癌中之王”。PC手術治療療效不佳，對放化療的敏感性較低。目前對于PC的發病機制、侵襲轉移研究及靶向治療的研究越來越多。本文就PC侵襲轉移機制的研究進展綜述如下。

1 小干擾RNA（miRNAs）在PC侵襲轉移過程中的作用

miRNAs和多種惡性腫瘤的轉移有關，包括胰腺導管腺癌（PDAC），一些miRNAs能調控表觀遺傳轉移相關基因的表達，并且是一些信號通路的重要分子[1]。

1.1 主要miRNAs在PDAC中的表達及參與侵襲轉移的機制 Tavano等[2]分析了 miRNA?143和miRNA?21的表達與PDAC患者臨床病理特征的相關性，結果miRNA?143表達與淋巴結轉移呈負相關。最近證實，胰腺腫瘤相關的成纖維細胞（tumor?associated fibroblasts，TAFs）存在miRNA?21的表達上調，可能是由于腫瘤細胞與其相互作用引起的。在TAFs中miRNA?21的表達促進了胰腺腫瘤細胞的侵襲和轉移[3]。

另一項研究發現，胰腺星形細胞（PSCs）可誘導PC細胞中miRNA?210的表達，從而促進上皮間質轉化（EMT）和細胞遷移。miRNA?96能直接下調KRAS癌基因來限制癌細胞的侵襲和轉移[4]。研究表明，miRNA?10a和miRNA?10b在PC中表達明顯升高[5]，進一步證實miRNA?10a通過抑制HOXA1、HOXB1和HOXB3基因，部分提高了癌細胞的侵襲能力；miRNA?27a在PC中過表達，具有癌基因的作用，其抑制劑通過誘導腫瘤抑制基因Spry2抑制PC細胞的生長和惡性行為。另有研究首次發現miR?29b?2?5p可能通過抑制AKT表達抑制PC細胞的遷移[6]。

1.2 miR?130b在PC侵襲轉移中的作用 研究發現，miR?130b在PC組織和細胞系中經常被下調，其通過誘導凋亡和阻滯細胞周期，抑制了PC在體內外的增殖和體外的侵襲性[7?8]。miR?130b的下調與腫瘤大小、TNM分期、淋巴轉移和遠處轉移有明顯的相關性。此外，多因素分析表明，低miR?130b表達、TNM分期較晚和遠處轉移是PC患者總體生存率較差的重要預后因素[8?9]。進一步鑒定miR?130b 在PC侵襲性中的作用發現，用miR?130b轉染復位后，panc1和aspc?1細胞的侵襲明顯受到抑制。這些結果均顯示miR?130b可能參與抑制PC轉移的進展。因此，將miR?130b引入癌細胞的方法對PC的臨床治療有潛在的可行性，特別是對于那些有較低的miR?130b表達的腫瘤組織[7，9]。

STAT3通過促進細胞增殖、抑制細胞凋亡、促進血管生成、侵襲和轉移，參與癌癥的發生和發展。生物信息學分析表明，STAT3可能是miR?130b的潛在靶點之一[9]。熒光素酶活性數據顯示，miR?130b能夠直接瞄準STAT3的3′UTR。qRT?PCR和Western blot結果顯示，過表達的miR?130b通過干擾和降解mRNA，下調了PC中STAT3的表達，而抗miR?130b上調了STAT3的表達。目前的研究表明，miR?130b可以通過STAT3靶點抑制PC的生長和侵襲，miR?130b可能是PC的潛在預后生物標志物[7，10]。

1.3 非編碼RNA（non?coding RNAs，ncRNAs）的作用 ncRNAs是一類不編碼蛋白質的RNA分子，現在它們因能夠調控多種基因而廣為人知[11]。ncRNAs能在多種生理條件下發揮重要作用，包括幾乎所有類型的癌癥[11]。長鏈非編碼RNA（lncRNA）H19已被證實在胰腺腫瘤組織和細胞系中明顯過度表達，與腫瘤的侵襲性和遷移潛力呈正相關[12?13]。與Hox反義引物基因間RNA（HOTAIR）有關的研究已經證實，與癌旁組織相比，其在胰腺腫瘤組織中過表達[11]。通過RNA干擾（RNAi）技術抑制PC細胞系中HOTAIR的表達可降低細胞增殖，誘導細胞凋亡，同時抑制體內細胞的侵襲[11]。另一種ncRNA HoxA基因簇末端轉錄本（HOTTIP）在PC組織和細胞系中被觀察到顯著上調。抑制HOTTIP降低了其所誘導的細胞增殖、EMT、侵襲和轉移能力，同時增加了吉西他濱的化學敏感性[14?15]。

EMT是腫瘤侵襲和轉移的重要途徑[16]。轉錄因子如SNAIL、SLUG、TWIST和ZEB1/2在EMT中被檢測到。此外，已經發現miRNA?1271在PC組織中表達明顯降低，其通過增加TWIST和ZEB1的表達，可以抑制EMT[17]。EST?1也被認為是通過ZEB2在PC中進行EMT的調節，從而增加了癌細胞的運動能力[16]。

1.4 miRNA?150調節黏蛋白（MUC4）表達下調，抑制腫瘤轉移 MUC4被證實在PDAC高表達。Choudhury等[18]發現MUC4的高表達與PDAC的遠處淋巴結轉移及遠處腫瘤生長有顯著的相關性。miRNA?150調節MUC4表達下調，導致下游信號降低，然后抑制PC的生長、浸潤和轉移。然而，一些腫瘤抑制miRNAs能直接或間接影響癌細胞的干細胞從而抑制腫瘤的轉移[19]。

2 PC中異常表達的主要蛋白

2.1 表皮生長因子（EGF）及其受體EGFR在PC侵襲和轉移中的作用 95%的PC異常地表達EGFR、人表皮生長因子受體?2（HER2）和HER3及其同源配體，促進EGFR家族成員的組成性激活，從而導致PC增殖[20]。EGF和EGFR同時上調表明，在受體和配體的調控中可能存在一個閉合回路[21]。臨床資料顯示，上調的EGFR可能與更激進的腫瘤行為有關。EGFR活性的增加也與PC手術后更高的復發率有關[21]。

跨膜蛋白MUC4、EGFR和HER2在PC的侵襲轉移中起著至關重要的作用[22]。研究發現，廣譜EGFR抑制劑（canertinib和afatinib）的使用導致了MUC4的減少，并降低了MUC4在PC體內、體外的致癌功能。從而有助于抑制PC的增殖和轉移。值得注意的是，在PC中，EGFR家族成員的沉默可以通過減少磷酸化?STAT1來降低MUC4表達。

2.2 基質源性細胞因子（CXCL12）對腫瘤進展、轉移和耐藥的影響 CXCL12能夠促進腫瘤進展、轉移和耐藥。前轉移灶的形成被認為是腫瘤細胞早期擴散的原因。研究顯示基質金屬蛋白酶抑制物?1有助于PC的肝轉移[11，23]。癌細胞之間及癌細胞與其他細胞之間的通訊，雖然是膜結合的囊泡（外泌體），但也參與了PC的早期轉移。外泌體現在被廣泛認為是細胞信使，與癌癥的發生有關。與非轉移性患者相比，在最終發生肝轉移的PDAC患者中，巨噬細胞遷移抑制因子（MIF）?陽性外泌體的水平相對較高。此外，這些起源于腫瘤細胞的MIF?陽性外泌體有助于形成一個前轉移灶，進而在肝臟上出現繼發轉移灶。研究顯示纖維母細胞分泌的外泌體通過提供代謝物使得腫瘤細胞在饑餓或其他不利條件下促進腫瘤細胞的代謝重編程[24]。另一項研究表明，胰腺腫瘤細胞衍生的外泌體有某些整合素，這些整合素的模式決定了腫瘤細胞的器官轉移[11]。

3 缺氧在PC侵襲和轉移中的作用機制

3.1 低氧活化的Notch對PC侵襲和轉移的影響機制 缺氧在PC侵襲和轉移的研究中顯示，與正常組織相比，PDAC的平均氧合量明顯降低[25]。人類PDAC是高度低氧的，腫瘤內部的缺氧是PDAC微環境的重要組成部分。在PDAC的小鼠模型中，低氧腫瘤區域具有高度的糖酵解水平，同時釋放大量乳酸，由附近的常氧腫瘤細胞代謝來維持增殖。另外，PC除了葡萄糖，還會分解谷氨酰胺，以增加缺氧條件下的存活能力。在這個小鼠模型中，一種Notch抑制劑與吉西他濱聯合使用，通過破壞腫瘤血管系統顯示出了模型小鼠的生存優勢。PDAC的血管生成對缺氧不敏感，可能有助于進一步持續耐受低氧。即使這樣，缺氧對腫瘤基質也具有深遠的影響，因為其促進了纖維組織增生。此外，癌細胞遠離低氧區域向血管遷移被認為觸發了侵襲和轉移；在人類的PC中，缺氧通過激活缺氧誘導因子1α（HIF?1α）依賴的Notch信號傳導通路，增加了侵襲性偽足的形成以及它們的活性。雖然Notch信號對PC進展的貢獻似乎與環境有關，但這些數據表明，低氧活化的Notch可能會增強PC的侵襲和轉移[25?26]。

3.2 缺氧對PC基質的影響 缺氧誘導PC侵襲的其他機制包括尿激酶型纖溶酶原激活及其受體的表達增加，從而促進PC的侵襲并且進入血管內；以及HIF?1α協調的肌動蛋白連接蛋白fascin的誘導，增加了基質金屬蛋白酶（MMP）?2在人類PC中的表達。根據其他癌癥相關知識，缺氧可通過煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH）氧化酶作用生成氧自由基，促進PC侵襲性偽足生成。此外缺氧也會影響胰腺基質的低血管性，從而進一步增強腫瘤微環境下的缺氧。很多研究也表明，缺氧誘導了PC中的Sonic Hedgehog配體的表達，其以旁分泌的方式，與成纖維細胞中的Patched?1受體結合，促進了Ⅰ型膠原和纖連蛋白的分泌，這可能會促進纖維組織增生[26]。

3.3 缺氧在PC轉移級聯的其他步驟中的作用 雖然缺氧誘導腫瘤淋巴管生成，但在PDAC中未檢測到新淋巴管的形成，這提示PC的淋巴管轉移發生在瘤周而非在腫瘤內部。淋巴管播散是PDAC一個重要的特性，缺氧信號可能是促進淋巴結轉移重要因素，因為在這些病變中可以檢測到HIF?1α水平的升高。向小鼠的胰腺內植入表達HIF?1α的人類PC細胞，腫瘤從胰腺蔓延至腹腔后、腹膜、肝臟，HIF?1α的活性也提高了；從這些小鼠腹水中發現高水平的HIF?1α和血管內皮生長因子（VEGF），表明在PDAC擴散到不同組織過程中缺氧信號是活躍的。除了影響淋巴結、肝臟和肺外，PDAC還經常顯示血管周圍、神經周圍和神經內部侵入。調控這些過程的細胞和分子機制尚未確定，需要進一步研究來描述EMT、蛋白酶依賴型侵襲和低氧信號在這些腫瘤擴散途徑中的潛在作用[25]。

缺氧是胰腺惡性腫瘤的一個新的決定因素。PC內缺氧能誘導EMT和侵襲，很大程度上是通過促進癌細胞穿過上皮基底膜并開始侵襲。缺氧信號也會影響基質細胞，促進巨噬細胞、腫瘤相關成纖維細胞（cancer?associated fibroblasts，CAFs）和PC干細胞（pancreatic cancer stem cells，PSCs）的激活，以及特異性細胞外基質成分的分泌，從而產生廣泛性的PDAC的間質[25]。

4 叉頭框M1（FOXM1）在胰腺腫瘤侵襲轉移中的表達及作用

4.1 FOXM1與尿激酶纖溶酶原激活物（uPA）和尿激酶纖溶酶原激活物受體（uPAR）系統在PC進展中的關系 研究發現FOXM1c在人類PC的兩種亞型中占主導地位。此外，FOXM1c在高度轉移的人類PC中的表達水平遠高于低轉移細胞。FOXM1b和FOXM1c通過上調uPA和uPAR的表達促進了PC的EMT和遷移、侵襲和轉移；FOXM1a沒有這種效果。這些數據表明FOXM1b和FOXM1c在PC發病機制和進展中均發揮重要作用[27]。

uPA和uPAR通過與細胞外基質蛋白以及整合素和其他跨膜受體的相互作用來調控腫瘤細胞和（或）與血管內皮細胞的黏附、遷移和增殖，進而調節腫瘤血管生成和生長。研究證明uPAR的表達水平與PC的FOXM1表達水平直接相關[27]。FOXM1b和FOXM1c增加了PC中uPA和uPAR的表達，而FOXM1的敲除降低了uPA和uPAR的表達。此外，FOXM1直接與uPAR基因的啟動子區域結合，并激活其活性，證明了uPAR是FOXM1下游的一個新靶點。鑒于uPAR對PC的進展和FOXM1對uPAR轉錄調節的重要作用，FOXM1促進PC的發病和侵襲至少部分是通過增加uPAR的表達，表明FOXM1/uPAR通路是新的促進PC進展的信號途徑[27]。

4.2 FOXM1與Krüppel樣因子4（KLF4）在PC中的表達及相互關系 KLF4是一種與腫瘤抑制和發生相關的轉錄因子。最近，在FOXM1啟動子中發現了一個特定的KLF4結合位點。染色質免疫沉淀實驗表明，KLF4可以與FOXM1啟動子的這一區域結合[28]。此外，用KLF4表達載體轉染PDAC細胞可抑制FOXM1啟動子的活性，而敲除KLF4后可顯著增加其活性。實驗人員檢查了KLF4和FOXM1在人類胰腺腫瘤標本中的表達。在大多數標本中，KLF4的表達顯著降低，而FOXM1的表達明顯增加，對FOXM1和KLF4在胰腺腫瘤表達的分析顯示FOXM1表達與KLF4表達呈負相關。這些發現也提示在PC中FOXM1表達受到KLF4的負調控，表明這種新型的KLF4/FOXM1通路的信號失調在PC進展中有重要作用[28]。

4.3 缺氧與FOXM1在PC中的相互作用 缺氧導致人類癌細胞中FOXM1及HIF?1α過度表達。Xia等[29]發現，當細胞缺氧時，癌細胞中FOXM1 mRNA和蛋白表達顯著增加。這也證明了HIF?1α可特異性地直接結合到FOXM1的啟動子區域的HIF?1α結合位點。但缺氧對PC的FOXM1表達影響的主要機制尚不清楚。

研究表明，在PC轉移過程中，從最初的EMT到最終的器官轉移的過程，每一步都可以由FOXM1調節，這意味著FOXM1在轉移中具有關鍵作用[28]。FOXM1增強了MMP?2和MMP?9基因表達，從而促進了PC的侵襲，抑制FOXM1的表達導致MMP?2、MMP?9在PC中的表達減少，與腫瘤細胞遷移、侵襲和血管生成的整體減少有關。除了對蛋白溶解相關基因表達的調控外，FOXM1通過促進血管生成和PC的EMT促進了胰腺腫瘤的侵襲和轉移[28]。

5 雙腎上腺皮質激素樣激酶1（DCLK1）在人類PC干細胞中表達

PC在早期發生侵襲和轉移。這些惡性行為可能起源于癌癥干細胞（CSCs），但是，對潛在的CSCs的作用特別是在侵襲和轉移中的作用研究不清楚[30]。既往有關CSCs的蛋白酶體活性研究發現CSCs是高度轉移性的，主要定位在肝轉移模型的侵襲性腫瘤的邊緣處[30]。微陣列和siRNA篩選實驗表明，胰腺CSCs主要表達DCLK1且伴隨有組蛋白修飾，具有侵襲性和轉移潛能。DCLK1的過表達導致了胰腺CSCs變形形態，這促進了PC的遷移。DCLK1的敲除嚴重抑制了胰腺CSCs的體內肝轉移。臨床上也發現DCLK1在PC患者轉移瘤中過度表達。因此，DCLK1對于CSCs的侵襲和轉移的特性是至關重要的，并且可能是人類PC中有潛力的表觀遺傳和治療靶點[30]。

6 河馬（Hippo）通路上轉錄協同激活因子（TAZ）促進PC的EMT和進展

具有結構域PDZ結合基的TAZ是Hippo通路的一個傳感器，促進腫瘤的發展。研究發現，胰腺腫瘤的TAZ表達明顯高于正常胰腺組織；進一步分析TAZ表達與組織微陣列臨床病理參數的相關性，發現其表達與腫瘤分化呈正相關；還有，在PC系中，TAZ表達高于胰腺導管上皮細胞，提示在PC中TAZ的活化促進其增殖、遷移、侵襲和EMT[31]。Merlin的表達抑制導致PC中TAZ的異常表達和活化。Merlin是Hippo通路上游的正向調節因子，而TAZ在PC中的致癌作用是由TEA/ATTS域轉錄因子介導的。

此外，有研究確定了TAZ表達改變對PC上皮和（或）間充質表型的影響，結果顯示TAZ的過表達明顯降低了E?cadherin的表達，但增加了vimentin（間質表達的標志物）的表達，相反，TAZ的敲除導致了E?cadherin的表達增加，而vimentin的表達減少；綜上所述，TAZ作為致癌基因，促進PC的EMT和進展；因此，TAZ可能是PC有效治療策略的靶點[32]。

7 有轉移的PC組織中Farnesoid X受體（FXR）表達上調

FXR是由配體依賴的轉錄因子核受體超家族成員組成的，其與視網膜的X受體形成異質二聚體。研究發現，PC中FXR在mRNA和蛋白水平均有上調，其過度表達提示患者預后不良[31]。此外，還發現FXR與Sp1呈正相關，兩者高表達的患者預后最差，推測可能是通過觸發FXR、p38/MAPK和（或）PI3K/AKT信號和磷酸化Sp1，促進PC的發生、發展[33]。

8 L1細胞黏附分子（L1CAM）促進PC的侵襲轉移

L1CAM是細胞黏附分子免疫球蛋白超家族中的一員，通常表達于正常的神經組織中。近年來的研究表明，L1CAM在PC細胞中表達異常增多，并且可以與α5?integrin結合，作用于下游TGF?β1/JUK/slug通路，激活下游腫瘤侵襲轉移相關因子，介導腫瘤細胞的EMT、耐藥性以及異常血管生成等方面的效應，從而促進PC細胞的侵襲轉移[34]。

9 熱休克蛋白A2（HSPA2）在PC中表達升高

實時定量PCR和Western blot結果顯示HSPA2 mRNA和蛋白在PC標本組中的表達量均顯著高于癌旁組織。并與PC的分化程度、血管侵犯、TNM分期有顯著相關性。有研究證實，低氧誘導因子HIF?1能作為轉錄因子與HSPA2轉錄起始位點上游的低氧應答元件HRE相互作用，從而激活HSPA2基因在腫瘤細胞中的表達[35]。HSPA2在PC中高表達與腫瘤的惡性進展、侵襲和轉移等行為密切相關。可能在PC的發生發展過程中發揮重要作用[36]。

PC是近幾年惡性腫瘤研究熱點，以上簡要總結了PC侵襲轉移機制的主要研究進展，主要集中于miRNAs、缺氧、FOXM1等蛋白分子作用于靶基因或相關信號通路促進細胞增殖、抑制細胞凋亡、促進血管生成、促進腫瘤細胞EMT，或者改變腫瘤細胞代謝從而促進侵襲和轉移，但具體機制仍有待于進一步深入研究。