Wnt信號通路在口腔鱗癌發生發展中作用的研究進展

張美琴,喬春燕,高蘊波,劉 紅

(1.吉林大學口腔醫院 綜合科;2.吉林省牙發育及頜骨重塑與再生重點實驗室;3.吉林大學口腔醫院 病理科,吉林 長春130021)

口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell cancer,OSCC)是口腔頜面部常見的高度惡性腫瘤之一。它具有局部浸潤性強、頸淋巴結轉移率高的特點。口腔鱗狀細胞癌患者的治療選擇有限,5年生存率較低。因此,了解口腔鱗癌的發病機制,尋找影響口腔鱗癌進展的重要靶點,對改善口腔鱗癌患者的預后具有積極意義。

Wnt信號通路廣泛存在于生物體內,調控著多種細胞生命活動。該通路決定了細胞在發育過程中的分化命運,在細胞增殖和成熟過程中起著重要作用。Wnt信號通路也與腫瘤發生密切相關。據報道,它與多種腫瘤的起源有關[1-3]。研究發現,Wnt信號通路通過激活其下游靶基因而導致口腔鱗癌的發生和發展。本文將闡述Wnt信號通路在口腔鱗癌中的作用和調控方法。

1 Wnt 信號通路概述

Wnt 信號通路高度保守,在各種生物過程中發揮著重要作用。Wnt信號通路包括1條經典和3條非經典通路。目前,對前者的研究較為普遍。Wnt 經典通路,又稱為β-連環蛋白(β-catenin)依賴性途徑。在Wnt蛋白存在的情況下,Wnt蛋白與胞膜表面的特異性受體結合,經過一系列下游因子的信號轉導,使β-catenin在細胞質中聚集。當β-catenin達到一定濃度后,逐漸向細胞核內轉移并與核內的T細胞因子/淋巴增強因子(TCF/LEF)結合,最終啟動原癌基因c-Myc、cyclin D1等靶基因轉錄,導致腫瘤的發生。

2 Wnt信號通路在OSCC中異常表達

已經有研究發現Wnt信號通路的激活可導致口腔鱗癌的發生與發展。段艷軍等[4]發現采用Wnt信號通路抑制劑ETC-159處理OSCC-15細胞12 h和24 h后,細胞增殖遷移能力下降,進一步檢測發現細胞中c-MyC、cyclinD1、CD146水平均明顯降低,提示ETC-159可能通過抑制Wnt信號通路進而抑制OSCC-15細胞的增殖遷移能力。張燕等[5]采集了60例OSCC患者的臨床標本,發現Wnt1在OSCC中高表達,且與淋巴結轉移相關。

陳順金等[6]通過免疫實驗檢測發現,在OSCC腫瘤細胞中EMT相關蛋白Slug及Swist表達水平明顯上升,當抑制Wnt通路后,EMT相關蛋白Slug及Swist的表達水平顯著降低,提示Wnt通路能顯著增強EMT轉化,從而在OSCC侵襲轉移中起重要作用。Le等的研究表明,頭頸部鱗狀細胞癌中Wnt通路的激活增加了腫瘤干細胞的成球能力和侵襲性[7]。這提示Wnt信號通路至少可通過增強腫瘤EMT及腫瘤干細胞成球能力促進OSCC的侵襲轉移。

綜上,Wnt通路在OSCC發生及發展具有一定的調控作用,但其具體的調控機制還需進一步探究,因此,通過查閱相關文獻,收集整理了可通過調節Wnt通路活性進而影響OSCC發生發展的基因、蛋白及非編碼RNAs,有望成為未來OSCC治療的新靶點。

3 Wnt信號通路的影響因素及對OSCC發生發展的影響

3.1 基因及蛋白

3.1.1APC

抑癌基因APC(adenomatous polyposis coli)是調控Wnt信號通路的關鍵基因。研究[8]表明APC蛋白參與組成Wnt信號通路β-catenin破壞復合體,可參與β-catenin濃度的調節過程,促進OSCC的進展。Goi等[9]對60例口腔鱗癌樣本進行免疫組化分析,發現不同分化水平的口腔鱗癌中APC蛋白表達均明顯高于正常組織。Xu等[10]報道APC5 可能誘導OSCC細胞的G1/S 期阻滯,并且與Axin 的協同作用阻滯細胞生長。這些發現表明APC有希望成為OSCC治療的新靶點。

3.1.2DKKs

DKK家族由DKK1-DKK4 4個成員組成,DKKs 可通過競爭性結合Wnt受體從而抑制 Wnt 通路[11]。已有研究[12]表明DKK1可抑制Wnt3a影響Wnt通路,進而抑制OSCC的進展。張素欣等[13]發現在OSCC中DKK-3表達量低且啟動子區甲基化率高,這可能導致其轉錄沉默,從而導致OSCC的發生。Kheirandish等[14]實驗表明,與對照組相比,OSCC 樣本中的DKK2和DKK4啟動子區甲基化,且其未甲基化比例與腫瘤分化程度呈正相關。以上發現提示DKKs的去甲基化藥物可能有助于OSCC的治療。

3.1.3CXCR4

CXCR4是一種趨化因子受體,孫海濱等[15]實驗研究表明CXCR4在口腔鱗癌中高表達,并可能與頸淋巴轉移密切相關。有研究[16]通過建立裸鼠皮下舌鱗癌模型并敲除CXCR4基因表達,結果表明,Wnt通路中相關基因MMP-2、MMP-9、N-cadherin的表達受到顯著抑制,舌鱗癌的遷移侵襲能力也受到抑制。這些發現表明CXCR4能通過增加Wnt通路活性促進口腔鱗癌的增殖遷移。

3.1.4SFRP2

分泌型卷曲相關蛋白(secreted frizzled-related proteins,SFRPs)是一種分泌型糖蛋白,可通過結合Wnt蛋白或其受體來影響Wnt通路的活性。Marimuthu等[17]研究表明,sFRP2在低分化OSCC和研究期間存活的患者中表達顯著上調(>2年隨訪)。研究[18]表明,SFRP2的高表達可以顯著抑制小鼠移植瘤的增殖(P<0.05);且cyclin D1表達水平顯著降低。該研究證實SFRP2能夠通過調控細胞周期并部分影響Wnt信號通路,抑制OSCC的發生發展。

3.1.5LEF1

淋巴增強子結合因子1(LEF1)是一種轉錄因子,主要參與經典 Wnt/β-catenin 信號通路。Su等[19]證實,與非腫瘤口腔黏膜相比,LEF1 在 OSCC 中過度表達,較高的 LEF1 表達與淋巴血管浸潤和總體存活率降低有關。在正常組織和癌組織之間LEF1表達差異明顯,而其他標記物(例如 TCF4)表達保持不變,提示 LEF1 可作為區分 OSCC 與非腫瘤口腔黏膜的理想生物標記物。此外,LEF1 表達與不良預后顯著相關,提示LEF可做為預測OSCC患者預后和適當治療的較好標志物。

3.1.6Galectin-3

半乳糖凝集素-3(Galectin-3)具有高度保守的序列,參與包括細胞凋亡、遷移、增殖及血管生成等在內的多種生命活動[20]。Fang等[21]證實,在口腔鱗癌中Galectin-3表達顯著高于鄰近組織;Galectin-3 經RNA干擾后,不僅細胞存活率、侵襲能力明顯下降,而且MMP-2、MMP-9、β-catenin和cyclin D1表達明顯降低,表明抑制Wnt通路可通過抑制Galectin-3基因在口腔鱗癌中的表達來實現,從而促進癌細胞凋亡、減少侵襲。

3.1.7Nav1.5

電壓門控鈉通道(VGSC)是完整的膜蛋白,可形成離子通道并通過細胞質膜傳導鈉離子(Na+),產生動作電位并使細胞興奮。VGSC 家族有9個α亞基,分別命名為 Nav1.1-Nav1.9。Liu等[22]發現OSCC 細胞中Nav1.5主要在細胞膜和細胞質高表達;且在有淋巴結轉移和無淋巴結轉移的組織中表達量存在顯著差異。Xu等[23]證實,與對照組相比,Nav1.5沉默組β-catenin、cyclin D1和c-Myc的表達量都明顯降低(P<0.05)。這些數據表明,Nav1.5可能通過激活Wnt/β-catenin信號通路來促進OSCC細胞的惡性進展。

3.2 非編碼RNAs

近年來隨著科技的進步,非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)被證實在基因調控的多個方面都發揮著重要的作用。研究發現ncRNA在OSCC中表達失調,調控腫瘤的惡性進展[24-25]。在眾多的非編碼RNA中,微小 RNA(microRNA,miRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是目前已知的兩種重要的ncRNA,在正常情況下會發揮抑癌或致癌作用,但當其表達異常時可通過調節 Wnt信號通路活性促進腫瘤發生和轉移[26-28]。

3.2.1miR-223

Wei等[29]研究發現miR-223表達與OSCC細胞侵襲和遷移能力呈負相關。在 miR-223 過表達細胞中Wnt通路的下游蛋白c-Myc、c-Jun、CD44 和 MMP-7 的表達低于對照組,從而抑制Wnt/β-catenin 信號通路降低 OSCC 的侵襲和遷移能力。

3.2.2miR-29a

Huang等[30]收集103名OSCC 患者組織樣本,實驗結果表明miR-29a在OSCC組織和細胞中表達降低(P<0.05),上調其表達能顯著抑制口腔鱗癌惡性進展。此外,與 NC 相比,使用miR-29a模擬物轉染顯著抑制 β-catenin、C-myc、Bcl-2、MMP-9 和 cyclinD1 的表達(P<0.05),并抑制 Wnt通路活性。該研究表明 miR-29a可能通過抑制Wnt信號通路,抑制口腔鱗癌的發生發展。

3.2.3miR-139-5p

miR-139-5p 在某些癌癥中具有抑癌作用,并負向調節 CXCR4。為此,Jiang等[31]檢查了 miR-139-5p 和 CXCR4 在口腔鱗狀細胞癌(OSCC)中的表達和作用機制。在 OSCC 組織中,miRNA-139-5p 下調,而 CXCR4 表達增加。此外,miR-139-5p 的低表達與低存活率相關。miR-139-5p 在 OSCC 中的過表達可抑制腫瘤增殖遷移并抑制 Wnt 下游因子 c-myc、cyclinD1 和 Bcl-2 的表達,并且這些影響都可以通過 miR-139-5p 抑制劑或 CXCR4 過表達來逆轉。這些發現強調了 miR-139-5p可通過下調CXCR4抑制Wnt信號通路調節 OSCC 發生發展。

3.2.4miR-27b

目前的數據表明,與正常細胞相比,OSCC 細胞系中的 miR-27b表達下調。Liu等[32]研究發現miR-27b過表達可通過直接靶向抑制Wnt信號通路的活性來抑制 OSCC細胞增殖,進一步提示miR-27b在OSCC中具有抑癌作用。該研究還證實miR-27b過表達還可靶向FZD7信號通路抑制 OSCC細胞增殖。因此,miR-27b 表達的降低可能有助于 OSCC 的腫瘤發生,其可作為 OSCC 新的分子治療靶點。

3.2.5lncRNA PLAC2

Chen等[33]研究證實在OSCC組織中 lncRNA PLAC2 上調,過表達lncRNA PLAC2可促進 OSCC,而敲低lncRNA PLAC2 則相反;此外,其還可激活Wnt 通路,并誘導OSCC。蛋白印跡實驗結果表明lncRNA PLAC2 在 OSCC-9 細胞中的過表達增加了 Wnt信號通路中β-catenin、TCF-4、MMP-7、MMP-9 和 CyclinD1的表達,而敲低lncRNA PLAC2 CAL-27 細胞則表現出相反的效果。綜上,lncRNA PLAC2 有望成為 OSCC 治療的新靶點。

3.2.6LncRNA MINCR

Lyu等[34]在 OSCC 組織和細胞系中觀察到相對高水平的LncRNA MINCR,通過功能測定表明,LncRNA MINCR 敲低顯著抑制 OSCC 細胞增殖和侵襲。該研究檢測了敲低LncRNA MINCR 對 Wnt通路的影響,發現抑制LncRNA MINCR表達顯著降低了OSCC細胞中β-catenin、cyclinD1和c-myc的水平,并抑制Wnt通路,LncRNA MINCR 可能是 OSCC 中通過調節 Wnt信號通路而致癌的靶點,但其具體機制有待進一步研究。Li等[35]證實LncRNA MINCR可通過調節miR-107/β-catenin促進肝癌細胞增殖并抑制凋亡,這可能對研究LncRNA MINCR通過調節 Wnt信號通路影響OSCC發生發展的具體機制有一定的指導意義。

4 小結

口腔鱗癌為高度惡性腫瘤,預后差,但其治療選擇有限。隨著精準醫療觀念的崛起,靶點治療為這類難治病提供了新選擇?，F如今已有大量實驗研究證明Wnt通路與口腔鱗癌的發生發展密切相關。通過查閱文獻,總結了LEF1、Galectin-3、Nav1.5、lncRNA PLAC2、LncRNA MINCR 可通過增強Wnt通路活性來促進腫瘤的發生發展,而 APC、DKK1、DKK3、SFRPs、CXCR4、miR-223、miR-29a、miR-139-5p、miR-27b可通過降低Wnt通路活性抑制腫瘤的發生發展,它們都可作為靶點調控Wnt通路活性從而影響OSCC的發生發展,這為口腔鱗癌的靶點治療提供了更多可能。

口腔鱗癌的發生發展是一個復雜的過程,生物體內的Wnt通路也與其他信號通路相互交叉形成復雜的網絡,提示要深入探討OSCC發生、發展及轉移的機制,為尋找OSCC治療新靶點提供理論依據。