細胞骨架的改變對癌細胞生命活動的影響

藍蓉 馮歸硯

摘要：細胞骨架是存在于真核細胞中的蛋白纖維網架體系，由微絲、微管和中間纖維三種成分構成。在細胞形態的穩定性、承受外力的能力、內部結構的有序性等方面，細胞骨架均起著重要的作用，還參與了許多重要的生命活動。癌細胞，由正常細胞變異而來，是產生癌癥的根源。癌細胞相對于來源細胞而言，具有無限增殖、可轉化和易轉移三大特點。細胞骨架蛋白是腫瘤細胞膜的主要成分，近年來，眾多的研究者關注到了細胞骨架的改變對癌細胞的影響，本文將對其進行綜述，為臨床上進一步研究癌癥患者的治療方法選擇、靶向藥物的選擇及其治療預后的判斷提供一定的理論依據。

關鍵詞：細胞骨架;細胞增值;細胞遷移;細胞凋亡

【中圖分類號】R739 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-9026（2021）15--02

前言：在各種物理、化學、病毒等致癌因子的導致下，原癌基因和抑癌基因突變而使得正常的細胞轉變為癌細胞，癌細胞仍保留來源細胞的某些特性，同時也表現出無限增殖、可轉化和易轉移的三大獨具特性，并且隨著癌癥的發展，越到癌癥晚期其獨具特點也表現的越明顯。目前對于癌癥的臨床治療主要有外科手術切除、放射治療、化學治療三大手段，但是每種治療方式均存在著一定的弊端。近幾年，一種稱為“生物導彈”的治療方式成為了癌癥臨床治療的重要方向，它是針對明確了的致癌位點，在細胞分子水平上設計出相應的治療藥物，藥物進入到體內會特異性地選擇致癌位點相結合從而發生作用，使腫瘤細胞特異性死亡，而不會損害腫瘤周圍的正常組織細胞1。這種治療方式稱為靶向治療，對于癌細胞靶區定位的準確程度越高，靶向治療的效果越好。目前， 腫瘤的靶向治療手段憑借其特異性與靶向性， 在腫瘤治療中發揮著越來越重要的作用， 成為了腫瘤治療的主攻方向。細胞骨架是維持真核細胞基本形態的重要結構，由微管、微絲和中間纖維構成，可承受細胞外界壓力以及保持細胞內部結構的有序性。研究發現細胞的發生、發展等生命現象與細胞骨架的穩定性密切相關，這啟示我們利用細胞骨架這一重要結構，作為腫瘤靶向藥物的突破口，從而抑制腫瘤的發生發展，達到腫瘤治療的目的。本文將對細胞骨架的改變對癌細胞的增殖、轉移和凋亡三大生命活動的影響做一概述，并對以細胞骨架相關的抗腫瘤藥物的研究進展做一展望。

一、細胞骨架的改變抑制癌細胞的增殖

細胞增殖是生物體的重要生命特征，也是生長、發育、繁殖以及遺傳的基礎。癌細胞由正常細胞變異而來，突破最高分裂次數，具有無限增值的能力，并且可以破壞正常的細胞組織。細胞骨架的改變對細胞的增殖會產生一定的影響。β-catenin是Wnt重要的調節蛋白，在靜止細胞中可以與E-Cadhrin的胞內部分結合，從而穩定細胞間黏附，若細胞中的Wnt信號被激活，β-catenin可作為轉錄激活因子，從胞漿進入到胞核23。有研究4 5表明：一些基因和微小 RNA 均可通過調控 Wnt/β-catenin 信號通路來影響銀屑病的發生，例如wif-1 基因可以通過阻斷 β-catenin 的表達來抑制 HaCaT 細胞的增殖。馬海秀6等人將人結腸癌SW620細胞經不同濃度的二氫卟吩Ce6Ce6（Ce6）處理后，觀察發現經二氫卟吩Ce6光動力（Ce6-PDT）處理組中，隨著Ce6濃度的增大，人結腸癌SW620細胞存活率明顯降低。并且發現經Ce6-PDTCe6-PDT 處理后的細胞胞體形態會出現明顯的萎縮現象，降低了F-actin、β-tubulin、cytokeratin18和vimentin的表達，可能抑制SW620細胞微絲、微管和中間絲蛋白聚合，從而減少相關細胞質骨架的形成，引起以微絲和微管為主的細胞骨架破壞，從而抑制結腸癌SW620細胞的遷移和增殖。王東佳7等人通過實驗從SD大鼠骨髓中分離并培養出原代BMSCs，通過傳代培養獲取了P1、P3、P5、P7、P9代BMSCs，用熒光顯微鏡觀察細胞骨架的形態。結果顯示，P1、P3、P5代BMSCs細胞熒光染色效果均較強，分布規則清晰，肌動蛋白絲染色明顯，細胞骨架形態良好，胞質飽滿，未見明顯差異;而P7和P9代BMSCs細胞熒光染色效果弱，分布不規則，細胞與細胞之間的連接體明顯減少，細胞皺縮，形態纖細。通過CCK-8檢測細胞增殖能力，發現P1、P3、P5代間BMSCs的增殖能力無明顯改變，而P7、P9代細胞增殖能力顯著降低。金燕8等人發現經NDV感染后的He La細胞有明顯的融合現象，隨著感染時間的延長，細胞不再貼壁生長并且大量漂浮死亡。通過CCK-8實驗和Hoechst33258染色發現經NDV感染后的細胞活性受抑制，NDV感染后可以使細胞膜受損，釋放乳酸脫氫酶，抑制了細胞增殖。進一步實驗發現NDV F3對細胞微絲骨架有明顯的破壞作用。對照組的正常細胞微絲骨架無聚集且均勻排列，細胞表面結構正常。病毒感染后的He La細胞可引起細胞骨架的重組，利用肌動蛋白聚合抑制劑Cytochalasin D作用后，可見微絲骨架排列紊亂，聚集成團。Guo QS 等人發現CKAP2通過激活ERK2信號通路促進卵巢癌細胞SKOV3增殖及遷移9，而沉默CKAP2可通過阻斷ERK2的激活來抑制宮頸癌細胞的增殖、侵襲和遷移10。眾多的實驗均表明細胞骨架的改變可抑制細胞的增值，具體為細胞骨架越紊亂，對細胞增殖的抑制作用越明顯。

二、細胞骨架的改變抑制癌細胞的遷移

細胞遷移是指細胞在接收到遷移信號或感受到某些物質的梯度后而產生的移動11。癌細胞相對于正常的細胞具有易轉移的特點，有資料顯示90%的癌癥患者死亡都是由于癌細胞轉移所導致的。正常細胞由于細胞骨架完整，胞內張力纖維正常，細胞之間黏附緊密，遷移能力得到了明顯的抑制。而相比于正常細胞，癌細胞的細胞骨架變得紊亂，胞內張力纖維出現異常，細胞的遷移運動會受到明顯的影響12。Egbowon等13發現小鼠TM4細胞經鎘處理后微管和微絲變得不穩定，cofilin和stathmin的水平或磷酸化狀態發生明顯變化，導致細胞骨架動力學破壞，細胞遷移受到明顯影響。（蔡菲菲14等人通過黃芩素調節Rho-ROCK-MLC通路，觀察細胞骨架蛋白表達，以及乳腺癌細胞的遷移狀況。他們發現黃芩素同ROCK的特異性抑制劑Y-27632單用或聯合應用均可以導致細胞骨架的重組，從而抑制細胞遷移，同時抑制ROCK1、Rac1和RhoA的蛋白表達水平，并且抑制MLC的磷酸化。這表明黃芩素抑制癌細胞遷移可能與Rho-ROCK-MLC通路相關。肖晨15等人在研究miR-320對人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）內皮間質轉化（EndMT）的影響及其調控機制中發現miR-320 mimics使HUVEC細胞骨架微絲變細，應力纖維減少，細胞遷移能力減弱。miR-320 inhibitor使HUVEC微絲增粗，應力纖維增多，細胞遷移能力增強。這一組實驗很好的說明了細胞骨架的改變對細胞遷移能力的影響。楊慧明16等人發現Wangzaozin A可以激活ERK信號通路，上調MAP4和K8磷酸化水平，增加微管和角蛋白纖維的動態性，干擾細胞微管動力學過程，從而抑制A549細胞遷移。杜世龍17等人發現0.8～1.0 μmol/L leukamenin E可通過干擾He La細胞骨架的動態平衡，引起胞質骨架顯著重排，抑制細胞遷移，并通過阻滯細胞周期運轉降低細胞增殖速率。張昌生18等人發現沉默CKAP2可顯著上調肝癌細胞HepG2中E-cadherin的表達，下調N-cadherin和Vimentin的表達，提示沉默CKAP2能夠有效阻止肝癌細胞EMT發生，并進一步抑制肝癌細胞HepG2的遷移和侵襲。眾多的實驗均表明細胞骨架的改變可抑制細胞的遷移，具體為細胞骨架越紊亂，對細胞轉移的抑制作用越明顯。

三、細胞骨架的改變促進癌細胞的凋亡

細胞凋亡是細胞自主的有序的死亡過程19，具體過程為接受凋亡信號→凋亡調控分子間的相互作用→蛋白水解酶的活化（Caspase）→進入連續反應過程20。在細胞凋亡過程中，細胞骨架積極參與死亡細胞的特征性形態重排。趙風琴21等人利用不同濃度的二甲基砷酸作用于遼寧絨山羊皮膚成纖維細胞，發現濃度大于1 mmol·L-1的二甲基砷酸抑制絨山羊皮膚成纖維細胞生長，引起明顯的細胞毒性，此時細胞骨架形態發生明顯改變，DNA未出現拖尾現象，凋亡率顯著上升。其中IC50組細胞骨架形態差異很大，微絲收縮明顯，核周紅色熒光分散排列明顯，抑制微管蛋白聚合，細胞凋亡數目明顯增多。王東佳等人進一步利用流式細胞儀檢測細胞凋亡情況，結果顯示，P1、P3、P5代BMSCs細胞早期凋亡率無明顯改變，而P7和P9代BMSCs細胞早期凋亡率明顯升高。實驗證明了5代以內的BMSCs，隨著細胞代數的增加，細胞形態、體外增殖能力及細胞早期凋亡率無顯著差異，而5代以后，細胞形態改變明顯，體外增殖能力顯著降低，早期凋亡率明顯增高。眾多的實驗均表明細胞骨架的改變可促進細胞的凋亡，具體為細胞骨架越紊亂，對細胞凋亡的促進作用越明顯。

展望

癌癥的治療一直以來都是醫學的難題，備受人們關注。現階段中，以細胞骨架及其相關蛋白為靶點的抗腫瘤藥物的研究已成為熱門研究領域22。眾多研究表明，細胞的衰老、腫瘤的形成與遷移、抗腫瘤藥物的作用機制等均與細胞骨架有密切聯系23242526。細胞在病理情況下通常會出現細胞骨架系統的異常。目前眾多的藥物利用這一原理，產生以細胞骨架為靶點的抗腫瘤藥物，用于癌癥的臨床治療中。常用抗腫瘤藥物中的紫杉醇類藥物近年來備受關注，在藥理學上它屬于以細胞骨架為靶點的抗腫瘤藥物，它可以選擇性與微管蛋白的多聚體結合，形成穩定的微管束，從而抑制微管正常動力學重組，并改變微管的穩定性，干擾微管的解聚，影響紡錘體的形成，誘導細胞周期停滯和腫瘤細胞凋亡27。目前紫杉醇類藥物已經作為卵巢癌和乳腺癌的一線治療藥物，相信以后會有更多的研究者將微管、微絲以及中間纖維視為分子靶點，研究出新的抗腫瘤藥物，造福于人類。我們相信細胞骨架系統在腫瘤發生發展中的作用終將被揭示，為腫瘤的治療提供更多的思路。

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作者簡介：藍蓉 出生年月：1999-08-29 性別：女 民族：畬族 籍貫：江西于都 學歷：本科 單位：西北民族大學醫學部? 研究方向：口腔醫學