Hippo信號通路與細胞因子的研究進展①

李崢嶸 曾維忠（中南大學湘雅醫學院附屬株洲醫院重癥醫學科，株洲412007）

Hippo信號通路是一條高度保守的信號通路，從最初在果蠅中被發現逐漸到在高級脊椎動物中拓展，研究表明其在組織器官的生長發育過程中影響生物學過程［1］。Hippo信號通路通過調節關鍵的靶基因來控制細胞增殖、分化、轉歸、代謝和細胞凋亡，從而調節組織生長和內環境穩態。Hippo信號通路目前已知由核心激酶模塊和轉錄模塊組成（圖1）［2］。激酶模塊的組成部分如下：MST1/2（mammalian STE20-like protein kinase 1/2），MAP4Ks（mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinases），LATS1/2（large tumor suppressor kinase 1/2），SAV1（salvador family WW domain-containing protein 1），RAP2s（rasrelated proteins），MOB1A/B（MOB kinase activator 1 A/B）。轉錄模塊包括YAP（yes-associated protein）/TAZ（transcriptional co-activator with PDZ-binding motif），TEADs（TEA domain family members）。當Hippo信號通路被激活，MST1/2或MAP4Ks磷酸化并激活下游激酶LATS1/2，依次促進轉錄共激活因子YAP/TAZ的磷酸化，導致YAP/TAZ滯留于細胞質或被蛋白酶體降解［3］。相反，當Hippo信號通路被抑制，去磷酸化的YAP/TAZ轉移至細胞核激活TEADs并與TEADs轉錄因子結合促進目的基因轉錄。YAP/TAZ介導的轉錄通常驅動細胞行為的多個方面，包括細胞增殖、分化、代謝、凋亡和干細胞特性的維持，這對組織生長和再生至關重要［4］。但近年來，研究者們發現調控Hippo信號通路與細胞因子中的核心組分將改變相關疾病的發生、發展，為疾病的干預與治療提供新的方向。本文對Hippo信號通路與細胞因子的最新研究進展做一綜述。

圖1 Hippo信號通路激活和抑制時的級聯反應簡圖Fig.1 A schematic of cascade of Hippo signaling pathway activation and inhibition

1 Hippo信號通路與腫瘤壞死因子α（TNF-α）

TNF-α是一種促炎細胞因子，主要由單核細胞、巨噬細胞和活化T細胞等炎癥細胞以及包括內皮細胞在內的其他類型細胞產生［5］。DONG等［6］采用TNF-α干預口腔鱗狀細胞癌細胞株（HN6細胞）誘導LATS 2過表達從而降低YAP協同轉錄激活，LATS 2過表達抑制了口腔鱗癌細胞的增殖、集落形成、細胞侵襲和體內轉移灶的生長，即TNF-α可誘導LATS 2過表達抑制細胞增殖。LATS 2可能在口腔鱗狀細胞癌的發生中起一定作用，TNF-α和LATS 2可能是口腔鱗癌治療的潛在靶點。GU等［7］在大鼠急性胰腺炎細胞模型中發現YAP的過表達可增加大鼠胰腺外分泌細胞分泌TNF-α和IL-6來加重炎癥反應，而MicroRNA-194則能顯著抵消這種增強作用。該研究說明MicroRNA-194和YAP之間存在一個調節環，它們動態地調節急性胰腺炎的進展，這為治療該疾病提供了一個新的治療靶點及方向。LU等［8］在A172膠 質 母 細 胞 瘤 細 胞 系 中 發 現，MAPK-ERK-YAP信號通路是TNF-α調控線粒體裂變和膠質母細胞瘤凋亡的主要分子機制。MAPKERK信號通路是線粒體裂變的上游抑制因子，TNF-α調控線粒體裂變，MAPK-ERK-YAP信號中YAP過度表達可以中和TNF-α的細胞毒性，減輕線粒體裂變，有助于膠質母細胞瘤細胞的存活。而且研究數據顯示，TNF-α介導的膠質母細胞瘤凋亡來源于線粒體裂變的增加和不活躍的MAPK-ERK-YAP信號通路，調控YAP的表達水平為膠質母細胞瘤的治療提供潛在的新靶點［8］。DENG等［9］在YAP過表達轉基因小鼠軟骨中發現，YAP過度表達抑制TNF-α誘導JNK和NF-κB信號通路激活來減少骨關節炎軟骨的降解，YAP過度表達為預防骨關節炎軟骨降解提供了一個靶點。CHOI等［10］在內皮細胞中觀察到TNF-α和YAP的關聯，用TNF-α刺激人血管內皮細胞（HUVEC），激活Hippo信號通路中YAP去磷酸化，去磷酸化YAP轉移至細胞核加強HUVEC中血管細胞黏附分子1（VCAM 1）和細胞間黏附分子1（ICAM-1）的表達。它們是白細胞黏附內皮細胞的重要調節因子，白細胞黏附在內皮炎癥反應中起著非常重要的作用，是動脈粥樣硬化斑塊形成的關鍵環節。因此，抑制Hippo信號通路中YAP的去磷酸化可能成為阻止動脈粥樣硬化斑塊形成的一種新方法。上述研究闡述Hippo信號通路與TNF-α相互調控的影響，揭示了口腔鱗癌、急性胰腺炎、膠質母細胞瘤、骨關節炎、動脈粥樣硬化等疾病新的可能發病機制，為上述疾病的治療提供新的靶點與方向。

2 Hippo信號通路與IL-6

IL-6是一種常見的促炎細胞因子，IL-6由多種細胞產生，包括成纖維細胞、內皮細胞、單核細胞和巨噬細胞等［11］。李朗等［12］在急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）小鼠中發現，低表達LATS 2的骨髓間充質干細胞（mMSCs）可降低肺組織促炎因子IL-1β、IL-6水平而增加抗炎因子IL-10的產生，從而改善肺內促炎/抗炎反應失衡，可促進mMSCs在ARDS小鼠肺組織內存留及向AECⅡ分化，改善肺水腫及肺泡上皮通透性，調控肺內炎癥反應，減輕肺組織病理損傷及纖維化病變。本研究闡明通過抑制Hippo信號通路LATS 2表達可提高mMSCs在肺組織內的存留時間并進一步加強mMSCs對ARDS肺部炎癥的改善作用。KIM等［13］在四氯化碳誘導的肝損傷的研究中發現，TAZ在肝再生過程中表達增加，TAZ缺乏將延遲肝再生。TAZ刺激巨噬細胞浸潤，產生IL-6，誘導肝細胞增殖和抑制肝損傷后細胞死亡來促進肝再生。設想是否能通過干預TAZ的激活來促進肝細胞再生？CHEN等［14］在大鼠髓核細胞的研究中發現，IL-6刺激大鼠髓核細胞，該細胞的YAP蛋白表達水平顯著升高，髓核細胞的細胞外基質（ECM）降解，IL-6可激活YAP，促進髓核細胞的ECM的降解，髓核細胞的ECM降解加速椎間盤退行性變。此研究表明，YAP可能是椎間盤退行性變一種潛在的治療靶點。WANG等［15］在研究中發現YAP能調節子宮內膜癌細胞中IL-6和IL-11的表達，而且通過上調IL-6和IL-11的表達來增加子宮內膜癌細胞的增殖，降低其化療敏感性。所以靶向抑制YAP可以降低子宮內膜癌細胞中IL-6和IL-11的表達水平來調控子宮內膜癌細胞的惡性程度，靶向抑制YAP是治療子宮內膜癌患者的一種潛在的治療方法。ZHOU等［16］葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導的炎癥性腸?。↖BD）小鼠中發現，敲除YAP的小鼠巨噬細胞產生較少的IL-6并且促進M2巨噬細胞極化，這樣能減輕DSS誘導的結腸炎的炎癥反應，所以在巨噬細胞中靶向調控YAP的表達是治療IBD的一種潛在的治療方法。HOU等［17］在研究中發現，IL-6刺激ER-乳腺癌細胞能促進ER-乳腺癌細胞遷移和侵襲，分子機制是IL-6激活ER-乳腺癌細胞Hippo-YAP信號，IL-6誘導YAP調控ER-乳腺癌細胞遷移和侵襲，靶向抑制IL-6/YAP信號抑制ER-乳腺癌細胞的侵襲，通過激活YAP信號，IL-6可觸發乳腺癌細胞的惡性，所以靶向抑制IL-6/YAP可能是治療ER-乳腺癌一種新的治療方法。通過調控Hippo信號通路中核心成分的表達來影響IL-6在細胞及微環境的表達或IL-6影響Hippo信號通路的激活為腫瘤和炎癥性疾病提供一種潛在的治療方法。

3 Hippo信號通路與IL-1β

Hippo信號通路與IL-1β之間的相互聯系揭示了胃癌及骨關節炎發病的新機制。WU等［18］在幽門螺桿菌（HP）感染的小鼠胃細胞中發現，HP誘導YAP進入細胞核通過增強IL-1β的表達促進胃癌的發生，YAP作為轉錄共激活劑與IL-1β啟動子結合，從而增加IL-1β的表達。IL-1β的大量表達通過刺激癌細胞增殖，促進胃癌的發生發展。HP通過調節YAP促進IL-1β表達在胃癌的進展中發揮重要作用。所以研究者們揭示HP-YAP-IL-1β通路的聯系，在胃癌的形成和發展中起著重要的作用，可能為胃癌治療提供新的藥物靶點。GONG等［19］研究發現YAP在骨關節炎（OA）軟骨細胞或軟骨中表達上調，YAP過表達導致IL-1β誘導軟骨細胞分解代謝基因表達增加。用干擾RNA抑制YAP能抑制IL-1β誘導軟骨細胞分解代謝基因表達和軟骨細胞凋亡。關節腔內注射干擾RNA改善小鼠OA進展，顯微CT結果顯示軟骨下異常骨形成也有所減少。所以用干擾RNA抑制YAP是防止OA軟骨降解的有效方法。這研究表明局部抑制YAP是防止OA軟骨退化的有效方式。靶向抑制YAP可干預胃癌及OA的發展進程。

4 Hippo信號通路與IL-2、IL-10

Hippo信號通路與IL-2、IL-10也存在相互作用。ZOU等［20］在創傷性腦損傷動物模型中發現，TAZ激活劑刺激肌肉組織，細胞中IL-10的基因轉錄顯著升高，細胞分泌IL-10的量增加來調節肌肉中巨噬細胞從M1向M2表型的轉變，進一步促進肌肉生長與再生。本研究揭示TAZ激活劑在肌肉疾病中的應用，并促進學術界的藥物發現。ZHANG等［21］用IL-2和索拉非尼聯合干預肝癌細胞發現，細胞周期蛋白的表達水平較單一運用索拉非尼干預更加減少，失活TAZ可讓細胞周期蛋白表達恢復正常水平，而且Western blot試驗分析顯示IL-2可顯著上調TAZ的表達。該研究發現一種新的方法來增強索拉非尼對肝癌的體外抗腫瘤作用。

5 Hippo信號通路與IFN-γ

IFN-γ是一種多效性細胞因子，在炎癥、傳染病和癌癥中發揮重要作用。人鳥苷脂結合蛋白1（GBP-1）是干擾素-γ誘導細胞蛋白中最強的一種。UNTERER等［22］用建立蛋白模型的方法發現GBP-1與TEAD相互作用通過下調TEAD靶基因的轉錄來抑制細胞增殖。在細胞實驗中研究者用siRNA抑制GBP-1表達則可使上述效應消失，這間接說明IFN-γ對細胞的TEAD活性也有抑制作用。本研究首次展示了GBP-1通過干擾素-γ與Hippo信號通路的相互作用介導抑制細胞增殖的分子機制。這可能為研究干擾素-γ的復雜細胞反應開辟新的途徑，也有利于開發臨床使用的活性IFN-γ。RAMJEE等［23］在心肌梗死小鼠模型中發現，過表達YAP和TAZ轉基因小鼠心肌中IFN-γ表達增加并調節性T細胞（Tregs）浸潤增加，小鼠心肌炎癥反應受到抑制并心肌纖維化減少；而敲除YAP和TAZ的小鼠在心肌梗死后，心肌細胞中IFN-γ基因編碼降低并心肌組織中Tregs浸潤減少，小鼠發生嚴重的心肌炎和心肌纖維化；在敲除YAP和TAZ的小鼠心肌梗死后局部注射IFN-γ可增加Tregs浸潤并減低心肌纖維化。本研究表明Hippo信號通路在心肌梗死后的適應性免疫調節中起著關鍵作用，靶向調控Hippo信號通路是否有效地調節心肌梗死后的再生和重構。

6 Hippo信號通路與TGF-β

TGF-β是一種多功能細胞因子，調節多種發育和穩態過程。TGF-β通過與細胞表面的TGF-β受體復合物結合，激活稱為Smads蛋白的細胞內信號分子，啟動其細胞功能［24-27］。QIN等［28］在人皮膚成纖維細胞中發現，YAP/TAZ基因敲除會損害TGF-β誘導的Smad蛋白磷酸化并抑制TGF-β靶基因表達，這揭示YAP/TAZ的基因敲除可抑制TGF-β信號轉導。LV等［29］通過定量聚合酶鏈式反應實驗發現，YAP基因敲除小鼠卵巢顆粒細胞中TGF-β受體的mRNA表達減少，并且通過Western blot試驗分析，YAP基因敲除對TGF-β誘導的小鼠卵巢顆粒細胞Smads蛋白磷酸化有抑制作用。YAP通過調節TGF-β受體的轉錄和抑制Smads來調控小鼠卵巢顆粒細胞的TGF-β信號通路。Hippo信號通路與TGFβ信號通路的串擾從而調節小鼠顆粒細胞功能和發育，為顆粒細胞功能異常相關的不孕癥提供靶點。MOHSENI等［30］用四氯化碳誘導大鼠肝纖維化模型，Western blot試驗發現喂養香芹酚的大鼠肝臟組織中TGF-β、TAZ和YAP蛋白水平降低，定量聚合酶鏈式反應發現香芹酚降低了TGF-β、TAZ和YAP基因的表達，這說明香芹酚通過靶向TAZ、YAP和TGF-β信號通路來抑制肝纖維化的進展，這為肝纖維化的靶向治療開辟了新的途徑。

7 結語

本文闡述Hippo信號通路與細胞因子的研究進展，揭示了炎癥相關疾病、腫瘤、神經系統疾病、心血管疾病等疾病發生、發展的新機制，并闡明其可能成為治療靶點的途徑。大膽設想，未來干預Hippo信號通路中的YAP/TAZ、MST1/2等組成部分在炎癥相關疾病、腫瘤、神經系統疾病、心血管疾病等疾病中表達情況，是否能使臨床診斷更精確、靈敏，更快速評估疾病的進展及預后，并及時進行治療，中斷病情的惡化。或者研制成靶向藥物有效地控制Hippo信號通路中的關鍵靶點來治療疾病。為實現Hippo信號通路與細胞因子之間的靶向調控，還有待進一步研究。