不同信号通路对于E钙黏蛋白参与甲状腺癌上皮间充质化作用的研究进展
时间：2023-04-21 10:25:05 来源：千叶帆 本文已影响人
吴沛龙，张景斌
(1.长春中医药大学临床医学院，吉林 长春 130000；
2.吉林省人民医院，吉林 长春 130021)
甲状腺癌(TC)是一种常见的内分泌恶性肿瘤，在世界范围内发病率迅速上升，据统计，女性的新发病例和死亡人数明显高于男性的相关数据[1]。根据北京大学肿瘤医院流行病学研究室估计，2022年，TC将成为我国新增癌症发病率排名第7的癌症类型，占据年度新增癌症患者总人数的4.7%，同时为女性新增癌症发病率排名第4的癌症类型，占据年度新增癌症患者总数的7.8%[2]。TC病理分型包括分化型TC(DTC)和未分化型TC(UTC)。两者均可发生淋巴结转移、肺转移，同样容易发生远处骨转移，影响患者的预后和生存预期[3]。TC的转移和侵袭性均与上皮-间充质转化(EMT)相关[4]。
EMT是指上皮细胞在某些因子的调控下失去作用，破坏稳定的细胞结构，重组细胞骨架，导致细胞间连接减弱或消失。最终导致细胞表达较强的间质性[5]。恶性肿瘤中的EMT是肿瘤转移和侵袭的一个必要过程，其参与细胞的生长发育，调节细胞的黏附[6-9]。EMT的特征是上皮标志物E钙黏蛋白，及间质标志物N钙黏蛋白的低水平表达和波形蛋白(Vimentin)的高水平表达[5]。
E钙黏蛋白又称上皮细胞黏附分子Cadherin-1(Cadherin1,Cdh1)，是钙黏附蛋白超家族中的经典黏附蛋白之一，主要表达于上皮细胞[6,10]。E钙黏蛋白的功能是维持细胞黏附和上皮结构的完整性，是 EMT发生的关键标志物[9,11]。根据上皮性肿瘤的生理特点，其侵袭性增加与E钙黏蛋白的低表达有关[6,10]。如在结直肠癌、胃癌、乳腺癌等癌症中，E钙黏蛋白已被鉴定为影响EMT的抑癌基因，与TNM分期、淋巴结转移、囊外浸润及远期生存率密切相关[12]。此外，近年来，关于抑制EMT和E钙黏蛋白的表达调控TC的转移的研究也越来越多[13,14]。研究发现，甲状腺肿瘤中的E钙黏蛋白受多种信号通路的影响，如：Wnt、PI3K/AKT,ERK1/2和核因子(NF)-κB。因此，对E钙黏蛋白在甲状腺肿瘤中的表达及甲状腺肿瘤中各种信号通路对于E钙黏蛋白的表达的调控机制做一综述，为甲状腺肿瘤的早期诊断和治疗提供靶点和新思路。
Wnt信号通路包括经典的Wnt通路(Wnt/β-catenin)、非经典Wnt通路和Wnt/Ca2+通路，其中Wnt/β-catenin信号通路是研究最广泛、最充分的通路。Wnt/β-catenin信号通路的活性取决于细胞质中的β-catenin含量[15]。当Wnt信号被激活时，Wnt配体与相关受体结合，形成复合物，从而抑制β-catenin的磷酸化，导致β-catenin在细胞质中的富集和细胞核内的转移，调控下游靶基因，影响细胞凋亡和增殖[16]。
已有相关研究表明，Wnt/β-catenin信号通路的激活可以促进TC干细胞的增殖特性[15]。FOXN3在TC细胞中具有抗肿瘤作用，可通过下调β-catenin蛋白表达，上调E钙黏蛋白表达，抑制EMT的发生[17]。而激活Wnt/β-catenin信号通路后，FOXN3表带受一直，E钙黏蛋白表达水平下降，促进了侵袭迁移和EMT的发生[18]。β-catenin除了作为Wnt信号通路的中介参与基因调控这一机制外，还在Wnt信号缺失的情况下与E钙黏蛋白形成复合物，该复合物与α-catenin和γ-catenin连接形成黏附连接，从而发挥黏附作用，维持细胞间的稳定[19-20]。β-catenin和E钙黏蛋白形成的复合物的表达异常与甲状腺肿瘤的转移和复发密切相关。临床研究表明β-catenin的异常表达和甲状腺乳头状癌患者细胞膜上E钙黏蛋白的表达缺失，可能导致患者远期生存率降低。但当上述异常条件改善后，肿瘤生长趋势减缓[21]。使用Wnt抑制剂(DKK-1)可引起β-catenin在细胞质中积累，促进其与E钙黏蛋白形成复合物，维持细胞稳定性及细胞间的黏附性，抑制EMT的发生，从而减少肿瘤细胞的转移和侵袭[22]。另一方面，它们的异常表达与甲状腺肿瘤的恶性程度有关。研究表明，随着分化程度的增加，E钙黏蛋白在细胞膜和细胞质中表达水平上升，而β-catenin则表达在细胞质中，E钙黏蛋白和β-catenin在分化程度低时几乎消失。其表达水平与TNM分期呈现负相关，既TNM分期程度越高，表达水平越低[23]。
在肿瘤中，由于肿瘤的分级和分期不同，TGF-β的功能复杂多样，其不仅可以在早期作为一种抑制因子，抑制肿瘤细胞的发生和发展，而且能够在晚期抑制肿瘤细胞的转移和侵袭[24-25]。TGF-β途径包括经典途径和非经典途径，其中TGF-β经典途径在EMT的发生中起主要作用。相关文献显示，在肿瘤进展后期，TGF-β通过下调E钙黏蛋白的表达水平影响肿瘤细胞的转移[26-27]。例如，在甲状腺滤泡膜性癌小鼠模型(TrbPV/PV小鼠)中，TGF-β/Smad2/3信号通路的持续激活可导致E钙黏蛋白的表达水平降低，从而促进EMT的发生[28-29]。
TGF-β经典信号通路，又称为Smad信号通路，在Smad信号通路中，TGF-β配体特异性结合T-β RⅠ和T-β-RⅡ受体，将信号传递到细胞内，诱导Smad2磷酸化，而Smad6和Smad7通过竞争性结合T-β-R到Smad2和Smad3，抑制TGF-β经典途径的发生[24]。已发现TGF-β通过多种途径调控TC中E钙黏蛋白的表达，从而参与TC的侵袭转移。例如，有实验表明，通过下调Smad3的泛素连接酶Smurf，可以影响甲状腺癌中TFG-β/Smad通路，从而下调EMT标志物E钙黏蛋白的表达[30]。其他研究发现TGF-β/Smad2/3通路同样能够抑制E钙黏蛋白的表达[31-32]。这可能与转录因子Snail和抑癌基因BRAFV600E的调控有关。有研究表明，甲状腺肿瘤中BRAFV600E基因突变可抑制E钙黏蛋白的表达，诱导EMT的发生，其在甲状腺肿瘤中的异常表达增加TGF-β的分泌，表现为E钙黏蛋白表达下降，进而同样诱导EMT的发生[29,33]。然而，TGF-β的作用是极其复杂的。与之前的研究不同,一项临床研究发现,TC的转移与TGF-β无关，但可能与BRAFV600E在甲状腺肿瘤的过表达和转录因子Snail的激活有关,抑制了钙黏蛋白的表达,最终促进了EMT的发生[33]。这进一步表明TGF-β相关通路可调控E钙黏蛋白的表达并影响EMT的发生，进而影响TC的转移。
PI3K/AKT是一种常见的细胞内信号通路。已有研究发现，PI3K/AKT信号通路不仅参与细胞增殖和凋亡，而且在肿瘤生长、转移和肿瘤血管生成中发挥重要作用[34-35]。研究发现TC中E钙黏蛋白的低表达与P13K/AKT信号通路的激活有关。TC中的PI3K/AKT信号通路与原癌基因过表达、抑癌基因低表达密切相关。如TC中过表达的原癌基因HPIP、CUX2、miR107和miR-144-3p可激活PI3K/AKT信号通路，抑制E钙黏蛋白的表达，从而诱导EMT的发生[36-39]。然而，抑癌基因miR-146b和ING5在TC中的低表达并不能通过抑制PI3K/AKT的表达，从而导致E钙黏蛋白的低表达，诱导EMT的发生[40-41]。
从以上可以看出，在TC中激活PI3K/AKT信号通路的基因很多。有研究发现，激活AKT可以降低相关蛋白的表达，破坏肿瘤细胞间的黏着连接结构(由E钙黏蛋白、α-catenin、β-catenin和p130Cas蛋白组成)。AKT的激活可直接诱导Snail的表达，进而抑制E钙黏蛋白的表达，促进EMT的发生。AKT的活化也存在于TC中，AKT的活化可导致E钙黏蛋白低表达，进而诱导EMT的发生[42]。从基因到PI3K/AKT信号通路的激活似乎与PTEN和BRAFV600E相关。PTEN和BRAFV600E是TC中被证实的突变基因，它们与甲状腺癌恶性肿瘤的临床表现密切相关[43-45]。PI3K分子分为三类，其中PI3K Ⅰ与癌变密切相关[46]。位于脂膜内部的PIP2的磷酸化，促进PIP3的磷酸化，在AKT被募集到膜上后，与之结合形成p-AKT，最终激活PI3K/AKT信号通路[34]。
PTEN作为一种肿瘤抑制因子，可以通过终止PI3K/AKT通路的信号转导，逆转PIP3的磷酸化和AKT向内膜的募集[47-48]。如抑制miR-146b在TC中的表达可以促进PTEN的表达，进而抑制AKT的激活，通过促进E钙黏蛋白的表达，抑制EMT进程[40]。此外，F-box11、HPIP、DTX等基因也可通过PI3K/AKT通路调控E钙黏蛋白，但其机制尚不清楚[49-50]。
另外，有研究发现PI3K/AKT信号通路的激活可能与m2样巨噬细胞有关。已有研究证明当m2样巨噬细胞与TC细胞共培养时， m2样巨噬细胞可分泌胰岛素样生长因子(IGF)-1和IGF-2，激活PI3K/AKT信号通路，抑制E钙黏蛋白的表达，从而诱导EMT的发生[29]。丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路是一种通过磷酸级联信号(Ras/RAF/ MEK/ERK)激活丝裂原活化蛋白(MAP)的通路，通过细胞内级联蛋白最终向细胞核传递信号，参与胚胎发育、细胞分化、增殖和死亡等过程[51]。研究发现TC中RET和TRK重排、BRAF和Ras突变以及MAPK通路中的B-Raf激酶可导致MAPK/ERK、JNK/SAPK和p38/MAPK信号通路的异常表达。沉默TC中的Kin17,DPP4基因片段可抑制ERK1/2、JNK1和P38，同时促进E钙黏蛋白的表达，这可能与沉默上述基因片段可抑制MAPK/ERK、JNK/SAPK和P38/MAP信号通路有关[52-53]。TC中MAPK/ERK信号通路通过促进转录因子Snail和slug的表达来抑制E钙黏蛋白的表达[54]。
低表达的E钙黏蛋白在TC中促进肿瘤细胞的侵袭和迁移，从而诱导EMT的发生。调控这一过程的信号通路包括Wnt/β-catenin、PI3K/AKT、MAPK等。E钙黏蛋白作为黏附在细胞膜上的蛋白质，当肿瘤细胞发生转移时，分解为可溶于细胞外基质和血液中的分子，因此在患者血清中可以检测到E钙黏蛋白的变化。血清E钙黏蛋白在甲状腺乳头状癌中的表达高于良性结节和正常组织，而E钙黏蛋白在甲状腺乳头状癌中的表达低于癌旁组织，并与淋巴转移、远处转移等恶性表型显著相关[55]。已有研究发现，TC伴淋巴转移更容易发生E钙黏蛋白甲基化和E钙黏蛋白低表达。随着恶性程度的增加，E钙黏蛋白阳性表达率逐渐降低，与临床分期高、远处淋巴结转移、囊外浸润及无病生存率低呈负相关。而在胃癌、乳腺癌、卵巢癌等肿瘤中，E钙黏蛋白诱导的EMT低表达也与肿瘤的侵袭性相关，成为肿瘤患者独立的预后因素[56]。通过抑制E钙黏蛋白，减少细胞之间的接触，诱导EMT的发生，导致甲状腺肿瘤的转移。从体外和体内研究来看，E钙黏蛋白可能是肿瘤侵袭性、远处转移和淋巴结转移等恶性表型的一个有前景的生物标志物，这可能使E钙黏蛋白成为TC早期诊断和预后的一个指标。提示E钙黏蛋白可能为甲状腺肿瘤的诊断提供依据，并有助于甲状腺肿瘤的恶性程度和病理分型。通过对E-钙黏蛋白调控机制的综述，E钙黏蛋白可能为TC的治疗提供了一种新的思路，它为TC的治疗提供了丰富的选择，而不仅仅局限于传统的手术、放射性碘疗法和放化疗。
综上所述，TC的恶性表型与E钙黏蛋白表达程度呈负相关，其复杂的调控机制和广泛参与的细胞因子可能为TC的早期诊断、预后和治疗提供新的思路。
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