EGFL基因家族在腫瘤中的研究進展

2019-09-17 06:32:28張皓璐

醫學綜述 2019年16期

張皓璐，吳帆,2※

(1.貴州醫科大學,貴陽 550025； 2.廣州市紅十字會醫院肝膽外科,廣州 510220)

表皮生長因子樣結構域(epidermal growth factor-like domain，EGFL)基因家族因其成員的蛋白質結構中包含單獨或多重的表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)樣結構域而得名，其編碼的蛋白可激活胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、核因子κB、促分裂原活化的蛋白激酶、蛋白激酶B和Notch等重要的信號轉導通路，從而廣泛參與多種腫瘤的發生、發展過程。EGFL 家族成員EGF樣結構域包含30～40個氨基酸殘基，其結構特點是包含了2個二硫鍵(由6個空間上保守的半胱氨酸殘基形成)，而這些在空間上相對比較保守的二硫鍵也使其擁有與EGF相似的二級結構，提示EGFL家族與EGF具有象征意義的同族性，可歸于EGF相關蛋白的范疇。EGFL家族成員因為具有高度同源性的EGF樣結構域，故也擁有共同的功能特點[1-2]，均可通過與一組跨細胞膜絡氨酸激酶受體相結合發揮生物學作用，這些受體包括表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR，又稱ErbB1)、ErbB2、ErbB3和ErbB4等。其中，EGFR的激活又可引發大量的細胞間信號轉導，包括磷脂酰肌醇-3-激酶，促分裂原活化的蛋白激酶和信號轉導及轉錄激活因子通路等[3-7]。目前已發現的EGFL家族成員包括EGFL2、EGFL3、EGFL5、EGFL6、EGFL7、EGFL8和EGFL9等[8]。現就目前研究較多的EGFL6、EGFL7、EGFL8和EGFL9的結構、功能及其與腫瘤的相關研究進展予以綜述。

1 EGFL6

EGFL6于1999年由Yeung等[9]用DNA分子雜交高通量篩選的方法首次發現，其蛋白結構包括1個胞外基質蛋白結構域，1個N端信號肽，5個EGF重復結構域，1個整合素結合結構域，1個C端MAM(meprin，A5和受體酪氨酸磷酸酶μ)結構域。EGFL6同時含有2個N連接的糖基化位點和1個潛在的酪氨酸磷酸化位點。

1.1EGFL6與口腔鱗狀細胞癌 EGFL6在口腔鱗狀細胞癌中的表達水平明顯上調。Chuang等[10]研究表明，口腔鱗狀細胞癌組織中EGFL6 mRNA表達水平明顯高于正常組織，且晚期患者血清EGFL6水平明顯高于早期患者。以往有報道顯示EGFL6蛋白可通過激活ERK信號通路調控血管內皮細胞的轉移[11]。綜合這些研究結果推測，EGFL6可能在口腔鱗狀細胞癌的發生、發展過程中發揮重要作用，這對口腔鱗狀細胞癌患者的治療有重要意義，而血清EGFL6水平則有望成為口腔鱗狀細胞癌的一個新的腫瘤標志物[12-14]。

1.2EGFL6與乙醛脫氫酶陽性卵巢癌卵巢癌是女性常見的惡性腫瘤，乙醛脫氫酶陽性的卵巢癌腫瘤干細胞與卵巢癌化療耐藥有關，而現有的報道顯示EGFL6可促進乙醛脫氫酶陽性卵巢癌腫瘤干細胞的轉移和不對稱分裂，其機制可能是EGFL6通過蛋白酪氨酸磷酸酶2(domain-containing protein-tyrosine phosphatase-2，SHP2)介導ERK信號通路促進乙醛脫氫酶陽性卵巢癌腫瘤干細胞的生長[15]。另有研究表明，EGFL6與卵巢癌的血行轉移也有聯系，EGFL6抗體能抑制EGFL6對卵巢癌的生長及轉移的影響[16]，這可能為卵巢癌的治療提供新途徑。

1.3EGFL6與良性腦膜瘤根據腫瘤細胞的組織病理學特征，將Ⅰ級腦膜瘤分為不同的亞型，如纖維型腦膜瘤、過渡型腦膜瘤、血管瘤型腦膜瘤、分泌型腦膜瘤等。纖維型腦膜瘤中EGFL6是調控水平最高的基因之一，與腦膜蛛網膜組織相比EGFL6的表達上調了68倍，而其他亞型的腦膜瘤與腦膜蛛網膜組織相比EGFL6的表達也有不同程度的上調，但在非典型腦膜瘤中EGFL6呈低表達。通過酶聯免疫吸附測定法可以檢測血清中的EGFL6水平，現已發現良性腦膜瘤患者的血清EGFL6水平與磁共振成像中所測定的腫物大小無明顯相關性，在正常健康人群的血清中極難檢測到EGFL6，而在良性腦膜瘤及卵巢癌患者的血清中EGFL6顯著升高，良性腦膜瘤的平均血清EGFL6水平女性與男性患者比較差異無統計學意義[17]。雖然EGFL6在良性腦膜瘤中的發病機制尚不清楚，但有證據表明EGFL6通過ERK途徑激活誘導細胞遷移和血管內皮細胞遷移[11]，而以往的研究已證實EGFL家族基因可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路[18]，纖維性腦膜瘤中的EGFL6過表達且磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路激活，可以推測EGFL6可能通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路在良性腦膜瘤的發病機制中發揮作用。

2 EGFL7

EGFL7以往被認為是一種血管內皮細胞源性的分泌性因子，人類EGFL7基因定位于第9號染色體，編碼分子量為30 000的蛋白，可發揮調節血管內皮細胞黏附、遷徙以及抑制血管平滑肌細胞遷徙的作用[19]?，F已發現EGFL7在多種腫瘤中表達，包括肝癌、惡性神經膠質瘤、乳腺癌、肺癌及胰腺癌等。

2.1EGFL7與肝癌肝癌是嚴重威脅人類生命健康的常見惡性腫瘤。Wu等[3]研究發現肝癌組織中的EGFL7 mRNA和蛋白表達水平均明顯高于肝癌旁組織，且組織免疫熒光檢測的結果證實，肝癌組織中的EGFL7蛋白主要來自肝癌細胞而非以往認為的血管內皮細胞。EGFL7蛋白高表達患者的預后明顯差于EGFL7蛋白低表達患者，EGFL7蛋白的高表達則被多元Cox回歸分析證實為影響肝癌預后的獨立危險因素，提示EGFL7是一個潛在的肝癌預后標志物，研究還發現EGFL7可通過EGFR的介導激活局部黏著斑激酶促進肝癌細胞的侵襲和遷移能力，提示EGFL7是一個候選的肝癌治療靶點。Fan等[4]研究發現，肝癌、肺癌及卵巢癌等惡性腫瘤患者血清中的EGFL7水平明顯升高，但以肝癌患者血清EGFL7水平升高最明顯，較正常人群升高近4倍，提示EGFL7是一個潛在的肝癌血清學標志物。

2.2EGFL7與乳腺癌 EGFL7 mRNA和蛋白在乳腺癌中的表達水平均明顯升高。Pannier等[6]和Philippin-Lauridant等[7]的研究顯示，EGFL7蛋白的高表達與乳腺癌的TNM分期、淋巴結轉移、雌激素受體(+)、人類表皮生長因子受體2(+)及不良預后相關，Fan等[4]的多元Cox回歸分析顯示EGFL7高表達是影響乳腺癌預后的獨立危險因素，提示EGFL7是一個潛在的乳腺癌預后標志物。近年來研究顯示，EGFL7在乳腺癌中的表達與三陰性乳腺癌的標志——細胞間黏附因子1的表達呈負相關，但EGFL7表達對細胞間黏附因子1的潛在影響較少見報道。鑒于細胞間黏附因子1的表達主要受核因子κB和促分裂原活化的蛋白激酶/ERK通路的調控，EGFL7很可能通過乳腺癌微環境中的核因子κB途徑調節細胞間黏附因子1的表達，提示EGFL7是乳腺癌特別是三陰性乳腺癌的一個很有價值的治療靶點[20]。

2.3EGFL7與胰腺癌已有研究表明，EGFL7在胰腺癌組織中的表達明顯高于正常組織，而胰腺腫瘤在切除后EGFL7的表達有明顯下降，且EGFL7表達水平與胰腺癌的TNM分期、淋巴結轉移、局部浸潤及微血管密度均密切相關，下調EGFL7并不能影響胰腺癌細胞的增殖、凋亡及細胞周期等，但可以抑制胰腺癌細胞的侵襲并明顯抑制微血管的形成[21]。更重要的是，Zhou等[22]通過多變量Cox回歸分析得出結論，EGFL7高表達是影響胰腺癌患者預后的獨立危險因素。另有研究顯示，降低EGFL7表達可抑制胰腺癌細胞的侵襲和上皮-間充質轉化，提示降低EGFL7的表達可能是一種潛在的胰腺癌治療措施，EGFL7具有成為胰腺癌預后標志物和治療靶點的潛力[23]。

2.4EGFL7與胃癌已有研究顯示，胃癌組織中的EGFL7 mRNA和蛋白表達水平均明顯高于癌旁正常組織，證明EGFL7在胃癌中的表達明顯上調[4]。另有研究發現，EGFL7的高表達可促進胃癌細胞的侵襲和轉移，裸鼠模型也證明EGFL7過表達會促進胃癌細胞種植瘤的增大并使腫瘤更容易轉移至肝臟，同時還可顯著降低胃癌細胞的凋亡水平，其機制可能是EGFL7通過EGFR/蛋白激酶B/Snail(鋅指轉錄因子)信號通路從而促進胃癌細胞的上皮-間充質轉化過程，阻斷這一信號通路則可能成為胃癌治療的新策略[24]。He等[25]的研究顯示，EGFL7在胃印戒細胞癌中表現為異常的低甲基化，這可能是導致EGFL7在胃癌中高表達的原因之一。近年來，研究顯示肺腺癌轉移相關轉錄子1可通過改變EGFL7基因啟動子中H3組蛋白的乙?；秸T導EGFL7表達上調從而促進胃癌的侵襲和轉移，在肺腺癌轉移相關轉錄子1基因表達下調的小鼠模型中EGFL7 mRNA及蛋白表達水平也下調，下調肺腺癌轉移相關轉錄子1則可顯著抑制胃癌的轉移，提示EGFL7作為肺腺癌轉移相關轉錄子1的下游重要效應因子在胃癌轉移的調控中發揮重要作用[26]。

2.5EGFL7與宮頸癌宮頸癌是全世界女性癌癥相關死亡的常見原因，新輔助化療后子宮切除術可能是治療局部晚期宮頸癌和改善患者預后的有效方法。實施手術的前提是能夠預測新輔助化療是否成功。研究表明，EGFL7的表達水平與宮頸癌患者尤其是晚期宮頸癌患者的新輔助化療效果相關[27]。EGFL7高表達患者的新輔助化療效果往往弱于EGFL7低表達患者，其生存時間也短于后者。此外，有研究結果顯示，過度表達EGFL7可能通過上皮-間充質轉化促進腫瘤化學耐藥發展，并通過激活Snail的表達提高細胞凋亡的抵抗力[24]。因此，EGFL7可能是影響新輔助化療治療局部晚期宮頸癌效果的一個關鍵因子，并可能成為評估宮頸癌患者行新輔助化療是否有效的標志物。

2.6EGFL7與生長激素分泌型垂體瘤腦垂體腺瘤是腦內腫瘤中第三位常見的腫瘤，占所有顱內腫瘤的15%，而生長激素分泌型腦垂體腺瘤約占所有腦垂體腺瘤的20%，盡管生長激素分泌型腦垂體腺瘤一般屬于良性腫瘤，生長速度緩慢，且大多沒有局部浸潤，但仍有約33%的生長激素分泌型腦垂體腺瘤表現出浸潤性，這限制了經蝶骨手術切除腺瘤的安全性和完整性，并往往導致腫瘤的復發[28]。Wang等[29]研究發現，EGFL7在侵襲性生長激素分泌型腦垂體腺瘤中的表達高于非侵襲性生長激素分泌型腦垂體腺瘤，且其表達水平與腫瘤的體積、組織學亞型、生長及復發均密切相關。EGFL7可通過Notch2/DLL3(Delta-like3)信號通路調控生長激素分泌型腦垂體腺瘤的增殖和侵襲能力。降低垂體瘤細胞內源性EGFL7的表達水平則可以通過下調Notch2/DLL3信號的表達而抑制垂體瘤細胞的增殖和侵襲。因此，EGFL7可能是一個評估垂體瘤侵襲和預后的標志物及潛在的治療靶點。

2.7EGFL7與急性髓系白血病急性髓細胞性白血病是一種克隆性造血系統疾病，其特點是骨髓和血液中的未成熟細胞的增殖。基因改變包括染色體易位、缺失以及導致下游目標基因表達異常的基因突變，都有可能導致急性髓細胞性白血病的發生。先前的研究已經證明了存在于EGFL7基因內部的miR-126-3p(miR-126)在細胞遺傳學正常急性髓細胞性白血病患者中的表達上調與患者總體生存率的縮短有關[30]。另有研究顯示，EGFL7 mRNA表達增加的急性髓細胞性白血病患者完全緩解率較低，無事件存活的時間較短。急性髓細胞性白血病細胞能夠合成和分泌EGFL7蛋白，后者能直接促進細胞的生長，而抑制EGFL7可以減少急性髓細胞性白血病細胞的增殖并誘導細胞凋亡。在年輕急性髓細胞性白血病患者中，EGFL7高表達者往往血小板及白細胞更低，而根據歐洲白血病網絡(European Leukemia Net，ELN)指南，這類患者往往預后不佳[31]。

3 EGFL8

EGFL8蛋白與EGFL7蛋白具有相似的蛋白質結構，兩者均包含有一個EGFL結構域，一個鈣離子結合型EGFL結構域和N端的信號肽。有研究顯示，EGFL8與EGFL7的關聯大于與EGFL3的關聯[32]。

3.1EGFL8與胃腸道腫瘤已有研究顯示，EGFL8在人結直腸癌中的mRNA水平較正常組織明顯下降，且EGFL8的表達下調與結直腸癌的遠處轉移及TNM分期密切相關。EGFL8表達明顯下調的結直腸癌患者總生存率更低，而多元Cox回歸分析證實EGFL8表達下調是影響結直腸癌患者預后的獨立危險因素，提示EGFL8是一個有價值的結直腸癌預后標志物[33]。EGFL8在胃癌組織中的表達也明顯低于相應的正常胃黏膜組織，且EGFL8的表達下調與胃癌的腹膜轉移及較高的TNM分期顯著相關，提示EGFL8可能是晚期胃癌的一個新的生物學標志物[34]。目前EGFL8在胃腸道腫瘤中表達下調的原因雖然尚不清楚，但Lu等[35]研究顯示，EGFL8基因在包括結腸癌在內的9種人類腫瘤組織的18株細胞系中均表現為高甲基化，提示高甲基化可能是導致EGFL8在胃腸道腫瘤中表達下調的原因之一。

3.2EGFL8與小鼠胸腺細胞 EGFL8基因過表達可抑制小鼠胸腺上皮細胞與胸腺細胞的黏附，從而抑制胸腺細胞的成熟，其機制可能是EGFL8過表達抑制了胸腺上皮細胞中細胞間黏附因子1的表達水平[36]。Subhan等[37]研究顯示，EGFL8重組蛋白能夠引起小鼠胸腺重量的下降，也可抑制胸腺細胞增殖并誘導其凋亡，在此過程中EGFL8重組蛋白抑制了小鼠胸腺細胞和胸腺上皮細胞中Notch信號通路下游因子毛發分裂增強子1和毛發分裂增強子相關YRPW模體1的表達。EGFL8在非腫瘤細胞中的這些研究結果對進一步了解其在人類腫瘤中的分子作用機制具有重要的借鑒意義。

4 EGFL9

EFGL9又稱為Delta樣同族體2，其與Delta樣同族體1均為跨膜蛋白，兩者結構高度相似，均包括一個含6個重復EGFL結構域的胞外部分，一個單鏈跨膜結構及一個短的胞內短鏈[38]。EGFL9分布廣泛，在小鼠胚胎的肺、腦、脂肪組織、睪丸以及成年的肝臟、胎盤、卵巢等多種組織中均可以檢測到。研究顯示，EGFL9參與脂肪的形成及胚胎軟骨的發育過程[39]。

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