ZEB1及LKB1在惡性腫瘤中的研究進展及意義

趙麗媛，劉磊，朱莉

150001哈爾濱，哈爾濱醫科大學附屬第四醫院 婦產科

E盒結合鋅指蛋白1(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1)通過改變細胞可塑性以及介導上皮—間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)機制促進腫瘤細胞的遷徙、侵襲及轉移[1]。肝激酶B1(liver kinase B1 gene,LKB1)通過調節AMPK信號傳導維持細胞內的能量平衡及代謝，LKB1的敲低可以誘導EMT及改變腫瘤微環境來促進癌細胞的增殖及侵襲[2]。腫瘤的發生機制復雜且各信號通路之間存在交叉聯系，ZEB1與LKB1兩者在腫瘤的發生中可能具有相關性。本文綜述ZEB1及LKB1與惡性腫瘤的關系及兩者在致病過程中的關聯，以期為癌癥的早期預防、輔助診治及預后判斷提供新的研究思路和方向。

1 ZEB1

1.1 ZEB1的分子結構與功能

ZEB1是ZEB同源盒轉錄因子家族中的一員，位于人的第10號染色體上(10p11.2)，編碼1 117個氨基酸，ZEB1蛋白的主要結構由中間的同源結構域和兩側的鋅指N-末端簇和C-末端簇組成[3]。ZEB1在胚胎發育中起著重要的調節作用，其突變或缺失會導致嚴重的胚胎畸形。此外，ZEB1也是參與腫瘤進展的關鍵轉錄調節因子，在許多癌癥中異常表達，可促進腫瘤細胞的遷徙、侵襲和轉移[4]。腫瘤細胞可塑性的增強是惡性腫瘤進展的重要驅動力，而ZEB1正是介導細胞可塑性的關鍵因素，使腫瘤細胞能夠適應發展過程中遇到的多種制約因素并對其發生發展產生深遠影響[5]。

1.2 ZEB1與惡性腫瘤的發生

EMT是上皮細胞失去了上皮特征和細胞極性并獲得間充質特性的過程。EMT的異常激活在腫瘤細胞的侵襲和轉移中起關鍵作用。在胰腺癌中，ZEB1通過激活EMT從而觸發腫瘤細胞的致瘤性和轉移潛能，相反ZEB1的耗竭則會降低其致瘤性、干細胞特性和定植能力[6]。另有學者證實，ZEB1作為轉錄因子參與的EMT與肺癌的腫瘤分級和轉移有關[7]。此外，Xiao等[8]發現，在子宮內膜癌中，沉默ZEB1可以顯著減少腫瘤細胞的遷徙、侵襲和轉移，并增強子宮內膜癌細胞對順鉑的敏感性。因此，靶向ZEB1可能通過逆轉EMT進而抑制腫瘤細胞的轉移。除激活EMT外，Chen等[9]提出ZEB1可通過結合抑制涉及色素合成、有絲分裂、黏附連接的關鍵基因并反式激活涉及基質降解和細胞運動的基因，從而推動人葡萄膜黑色素瘤向轉移發展。ZEB1還可操縱表觀遺傳輸出并在腫瘤細胞中形成復雜的調節網絡，參與惡性細胞存活和生長所需的細胞自主過程，并可抑制腫瘤的免疫反應，它的高表達與腫瘤發生、生存率降低、化療耐藥以及遠處轉移有關[10]。綜上所述，ZEB1與惡性腫瘤的發生密切相關，有望成為癌癥治療的潛在靶點。

1.3 ZEB1與相關的惡性腫瘤

1.3.1 ZEB1與乳腺癌 Liu等[11]的研究結果指出，228例乳腺癌患者中，ZEB1與血管內皮生長因子A的表達呈正相關，其機制可能是ZEB1增加了血管內皮生長因子A的產生，并通過旁分泌機制刺激了腫瘤的生長和血管生成。同時，Katsura等[12]發現ZEB1調控的分泌蛋白可促進乳腺癌細胞的增殖和腫瘤生長，在乳腺癌患者中ZEB1基因的敲除會導致IL-6和IL-8等與預后不良相關的炎性因子的表達下調。與其他類型的乳腺癌相比，ZEB1的核表達在三陰性乳腺癌和基底樣乳腺癌中顯著上調[13]，這可能與ZEB1參與的多種途徑協同抑制E-鈣黏著蛋白的表達從而啟動EMT有關[14]。此外Zhang等[15]發現，ZEB1在其啟動子上形成的復合物通過轉錄激活共濟失調—毛細血管擴張突變激酶，導致同源重組介導的DNA損傷修復和DNA斷裂清除率增加，從而削弱了乳腺癌細胞對遺傳毒性藥物治療的反應性。這表明ZEB1的水平與乳腺癌的進展及預后具有相關性，是乳腺癌化療耐藥的關鍵，可能為癌癥的治療及耐藥性的研究提供新的思路。

1.3.2 ZEB1與消化系統腫瘤 ZEB1在促進消化系統腫瘤的惡性進展中也發揮著重要作用。研究發現，ZEB1在110例肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者中有72例高表達(65.4%)，并與晚期TNM分期、腫瘤大小(>5 cm)、肝內轉移、血管浸潤和早期復發率相關。沉默ZEB1導致肝細胞系的遷徙性受到顯著抑制[16]。實驗結果顯示，Kras突變是胰腺導管腺癌的關鍵驅動因素，在胰腺導管腺癌中，ZEB1在肌成纖維細胞中高表達，ZEB1可以促進Kras驅動的胰腺癌發展且與預后不良相關[17]，故ZEB1可以作為胰腺癌不良臨床預后的潛在生物標志物。另有研究表明，ZEB1通過促進結腸上皮細胞中的DNA損傷并抑制DNA修復糖基化酶，促進炎癥的形成并進一步發展為炎癥驅動的癌癥[18]。有學者通過蛋白質印跡法檢測胃癌中的miR-203和ZEB1，結果顯示兩者表達呈負相關；miR-203靶向ZEB1，介導腫瘤細胞的放射敏感性并通過下調ZEB1的表達水平發揮增敏劑的作用[19]，這為癌癥的靶向治療及放療增敏提供了新的研究方向。

2 LKB1

2.1 LKB1的分子結構及功能

LKB1也稱為絲氨酸/蘇氨酸激酶11(serine/threonine kinase 11，STK11)，位于人類第19號染色體上(19p13)，是一種腫瘤抑制基因，編碼絲氨酸/蘇氨酸激酶。LKB1可調節細胞的極性、能量代謝、增殖和遷移。LKB1的突變和失調可發生在非小細胞肺癌、乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌等多種惡性腫瘤中[20]。研究表明，LKB1的丟失會觸發腫瘤微環境的復雜變化，促進血管的生成及免疫抑制性微環境的形成[21]，促進癌癥的發生及發展，故LKB1在腫瘤的發病機制中扮演著重要角色。

2.2 LKB1在惡性腫瘤中的作用

有學者研究發現，LKB1缺失可使細胞陷入能量—氧化應激誘導的危機，從而導致替代途徑(通常為致癌途徑)的激活，以維持細胞的能量水平[22]。LKB1缺乏可以在短期內抑制致癌性轉化，但通過驅動異常細胞分化，基因組不穩定和增加的腫瘤異質性，最終可以導致腫瘤的進展和惡性表型的表達[23]。實驗顯示LKB1在正常結腸組織中呈強陽性，在腺癌和黏液性腺癌組織中的表達明顯降低，沉默LKB1可降低其下游途徑中AMP活化的蛋白激酶的磷酸化，從而增加蛋白激酶B的磷酸化并促進腫瘤細胞增殖，繼而增強結腸癌細胞的遷移和侵襲[24]。另有研究表明，在皮膚惡性黑色素瘤中，LKB1啟動子甲基化的頻率顯著增加，這是LKB1失活的另一主要機制[25]。腺苷單磷酸激活蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)是一種中央代謝傳感器，可控制葡萄糖和脂質的代謝，在能量缺乏時可以促進細胞從合成代謝向分解代謝的轉換[26]。Parker 等[27]提出，LKB1可以通過調節AMPK信號傳導促進代謝以應對能量代謝應激，故缺乏LKB1的腫瘤細胞可能對能量代謝應激具有獨特的敏感性。此外，國外一項研究發現，LKB1在卵巢癌細胞中的過表達導致對遷移和侵襲的顯著抑制繼而增加了腫瘤細胞對化學藥物的敏感性，同時還發現，LKB1的敲低可進一步促進轉化生長因子β的表達和誘導EMT的發生，從而下調卵巢癌細胞的化學藥物敏感性[28]。綜上可知，LKB1的缺乏可以通過影響腫瘤細胞的能量代謝及其對化療藥物的敏感性來促進腫瘤的發展及預后，這可能會為惡性腫瘤的治療提供新的思路和方向。

2.3 LKB1與相關的惡性腫瘤

2.3.1 LKB1與HCC 盡管LKB1在各種器官中通常被認為是腫瘤抑制因子，但最近幾年，一些研究表明LKB1在肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的作用存在矛盾現象。在LKB1基因敲除小鼠模型中，由于LKB1基因單倍不足，敲除LKB1基因的小鼠HCC的發病率更高，提示LKB1的丟失是觸發HCC發生的一部分原因[29]。另有學者提出，LKB1在HCC中高表達，LKB1的翻譯后修飾可能與此有關[30]。研究發現，LKB1在HCC組織中呈上調表達，且LKB1的高表達與腫瘤病灶數目多、腫瘤體積大、分化差、巴塞羅那分級和腫瘤淋巴結轉移及TNM分期有關。此外，LKB1的高表達與總生存期差、無病生存期短和早期復發有關[31]，故LKB1在肝癌中可能具有原癌作用，LKB1上調預示HCC預后不良。另有研究表明，44%的HCC腫瘤具有低LKB1免疫染色(70例患者中的31例)，LKB1表達的降低與接受肝切除術的HCC患者的預后不良相關[32]。故LKB1在HCC中的作用機制有待進一步研討。

2.3.2 LKB1與肺癌 非小細胞肺癌患者中有20%～30%的LKB1發生突變。實驗發現，將LKB1重新引入缺乏LKB1基因的A549肺癌細胞中，用LKB1轉染的肺癌細胞在mRNA和蛋白水平上均抑制了組織因子和血管內皮生長因子的表達。證明了肺癌細胞中LKB1蛋白的過表達導致對侵襲的顯著抑制[33]。研究表明，144例人肺腺癌和鱗癌中，分別有34%和19%的人LKB1失活。在人肺癌細胞系和小鼠肺癌中的表達譜發現了多種促進腫瘤轉移的基因，而這些基因正是LKB1負調控的靶基因[34]。Li等[35]發現參與細胞能量平衡的腫瘤抑制因子LKB1的失活可導致氧化還原失衡進而引起腫瘤可塑性的改變，促進肺腫瘤的進展?？梢姡琇KB1的失活可以促進腫瘤的轉移，是肺腫瘤發生的重要調節因子之一。

2.3.3 LKB1與宮頸癌 高危型HPV的持續感染是宮頸癌發生的關鍵因素，但HPV感染還不足以引起宮頸癌，宿主細胞突變有助于宮頸癌的惡性進展[36]。宮頸癌的發生是多種致癌因素共同作用的結果。研究顯示，至少20%的子宮頸癌伴隨LKB1突變且LKB1缺乏型腫瘤患者的中位生存期僅為13個月[37]，故LKB1失活與疾病進展加快有關。此外，另有研究顯示，LKB1的丟失與HPV癌基因協同可以抑制細胞衰老且促進了HPV16感染細胞的遷移、侵襲和定植，故LKB1缺乏增強了HPV16 E6/E7的致癌活性[38]。宮頸癌的發生機制復雜，LKB1在宮頸癌中的作用及其機制至今尚未明確，國內研究較少，有待我們進一步深入研究。

3 LKB1與ZEB1的關系

LKB1及ZEB1在Hippo通路中可能存在一定的聯系(圖1)。Hippo信號在控制器官大小，組織穩態和再生中起關鍵作用。轉錄共激活因子Yes相關蛋白(Yes-associated protein，YAP)和具有PDZ結合基序的轉錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)是Hippo信號通路的下游效應子[39]。研究發現，YAP / TAZ激活在許多人類腫瘤中普遍存在，其中已證明YAP / TAZ對癌癥的發生、進展或轉移至關重要且與Hippo-YAP途徑密切相關[40]。

圖1 LKB1、ZEB1及Hippo-YAP信號通路之間的關系

3.1 ZEB1與YAP

ZEB1是EMT有效的激活劑且被認為是癌細胞可塑性的主要因素，是促成癌癥侵略性、轉移性的動力[41]。研究表明，YAP1作為Hippo途徑中一種有效的轉錄共激活因子，與ZEB1形成復合物, 進一步激活人胰腺腫瘤細胞中的轉錄增強關聯域的結合位點，對胰腺癌轉移和EMT可塑性具有重要影響[42]。此外，ZEB1還可調節YAP的表達并充當YAP的共激活因子來調節下游靶基因的表達以促進惡性腫瘤的進展[43]，故ZEB1在YAP靶基因的表達中扮演著重要的角色。

3.2 LKB1與YAP

已有研究發現，LKB1可通過誘導YAP磷酸化抑制YAP，從而導致YAP核排斥并最終使其降解，LKB1可以通過抑制YAP來限制癌細胞的生長，YAP是LKB1腫瘤抑制功能的新型介體[44]。另有研究表明，LKB1還可以通過其微管親和力調節激酶家族的底物來發揮作用，以調節極性決定簇的定位和核心激酶的活性，即LKB1-MARK信號軸可以控制Hippo-YAP途徑，此外，實驗顯示，激活的LKB1在體外具有強大的生長抑制功能，YAP-S217A突變蛋白的表達能夠顯著削弱LKB1的腫瘤抑制效應，由此推測Hippo-YAP是LKB1下游的關鍵通路[45]，YAP是LKB1腫瘤抑制途徑的重要組成部分。

Qiu等[46]研究發現，ZEB1是LKB1丟失誘導的EMT進展的重要介體。YAP是LKB1缺失引起的EMT中ZEB1的下游共激活因子，通過ZEB1誘導的YAP信號傳導促進了肝癌細胞的遷移和侵襲。由此可知，LKB1與ZEB1可能通過YAP相聯系，共同參與癌癥的發生與發展，但詳細機制和臨床應用仍需不斷探索。此外，也有研究報道二者在LKB1-鹽誘導性激酶1(salt-inducible kinase 1，SIK1)途徑中也有關聯，研究顯示，LKB1控制SIK1的活性。SIK1是E-鈣黏著蛋白表達的關鍵調節因子，SIK1的抑制通過激活cAMP反應元件結合蛋白增加了包括ZEB1在內的多種轉錄因子的表達，減弱LKB1-SIK1信號傳導可促進非小細胞肺癌細胞的EMT和放射抗性，從而有助于增強轉移潛能[47]。靶向LKB1-SIK1-ZEB1途徑抑制EMT可能會為惡性腫瘤的診療提供新的基因靶點。

4 總結與展望

綜上所述，ZEB1及LKB1共同參與惡性腫瘤的發生及發展，兩者可能通過YAP信號通路誘導EMT并參與腫瘤的侵襲及轉移，但其詳細機制尚不明確，兩者之間的關系有望成為將來研究的熱點。隨著科學技術的進步及研究者的不斷探索，在惡性腫瘤中兩者的關系將會更加清晰，其發病機制及信號通路會更加完善，通過研究ZEB1及LKB1與YAP的關系，有可能為尋找新的靶點基因以及癌癥靶向治療藥物提供新的思路和方向, 為處于疾病進展狀態的患者提供潛在的新型治療選擇。

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