上皮-间质转化在肿瘤侵袭转移中作用的研究进展
来源:99网
医堂受塞生堂塑垫!Q生≥旦筮垫鲞箜圣翅』丛旦旦坠圈翌:y垡:垫:塑壁:三:丛!堕照:垫!Q・319・综述上皮一间质转化在肿瘤侵袭转移中作用的研究进展黄晓丹综述,季国忠审校【摘要】上皮一问质转化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)是指具有极性的上皮细胞转化成具有活动能力的间质细胞的过程,在胚胎发生与器官发育、肿瘤形成和转移以及组织纤维化等生理病理过程中均有表现。EMT的发生涉及多种信号转导通路,与诱导因子、转录因子及微环境等有关。研究表明,EMT参与肿瘤的发生与发展,在促进肿瘤侵袭转移中发挥了重要作用。文中综合目前研究进展,就EMT在肿瘤侵袭转移中的作用及其分子机制作一综述。【关键词】上皮-问质转化;肿瘤;侵袭转移R73—37【中图分类号】【文献标志码】A【文章编号】1008-8199(2010)03-0319-04Epithelial・mesenchymaltransitionintumorinvasionandmetastasisHUANGXiao・danreviewing,J1Guo—zhongchecking(InstituteofDigestiveEndoscopyandMedicalCenterforDigestiveDiseases/SecondAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing21001l,五angsu,China)[Abs打act】Epithelial—mesenchymaltransition(EMT)isaprocessthatepithelialcelllayerslosepohrityandacquireexpres-sionofmesenchymalcomponents.Itexistsinmanyphysiologicalandpathologicalprocesses,suchasinthedevelopmentofembryoandorgall,intheformationandmetastasisoftumor,andintheprocessoffibrosis.TheprocessofEMTductioninvolvesanumberofsignaltrans-pathways,andisrelatedtogrowthfactors,transcriptionfactors。micro-environment,etc.EMTplaysallimportantroleintheprogressinthedevelopmentoftumor,especiallyintheprocessoftumorinvasionandmetastasis.ThisreviewsununadzesthecurrentresearchfieldofEMTandtheroleofEMTintumorinvasionandmetastasis.[Keywords】Epithelial-mesenchymaltransition;Tumor;InvasionandmetastasisO引言1EMT的概念EMT是指上皮细胞在特定的生理和病理情况下向间质细胞发生转化的现象。大量研究表明。EMT是哺乳动物胚胎发育与器官形成中的基础过程…。近年来研究发现,在各类细胞中,EMT现象与肿瘤的侵袭转移密切相关,在卵巢癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌、前列腺癌、口腔癌、肝癌等多种癌症的原位浸润和远处转移中发挥了重要作用旧J。目前,EMT在肿瘤侵袭转移中的作用及其机制正受到越来越多的关注。研究肿瘤细胞EMT将为寻找抗肿瘤治疗靶点奠定基础。EMT的概念在1982年被Greenburg和Hay"1首次提出,是指在某些特殊的生理或病理条件下,具有极性的上皮细胞失去极性,转换成具有活动能力、能够在细胞基质间自由移动的间质细胞的过程。EMT以上皮细胞极性的丧失及间质特性的获得为重要特征L41,具体包括:①细胞黏附分子(E.cadherin)表达减少,导致细胞间连接解体,细胞分散;②角蛋白为主的细胞骨架转变为波形蛋白为主的细胞骨架。细胞骨架重排,形成细胞一基质黏附,引起细胞表型的改变,细胞运动能力增强【4J。通常,EMT在正常成年人中不会广泛存在,正常上皮细胞不会相互分离并从上皮层转移出去。然而,在肿瘤发生过程中,EMT使得没有侵袭和迁徙能力的细胞获得浸润能力并最终转移到其他组织和器官,从而使肿瘤形成局部浸润和远处转移,并再次通过问质-上皮转化(mesenchymal.epithelialtransition,MET)定植形成转移灶。EMT概念的提出使人们对肿瘤侵袭转移基金项目:南京市科技局科技与发展计划项目(200801128)作者单位:21001l南京。南京医科大学第二附属医院消化医学中心.南京医科大学消化内镜研究所[黄晓丹(医学硕士研究生)、季国忠]通讯作者:季国忠,Email:JGZZL@163.嗍万方数据・320・匡堂班究生堂拯至Q!Q生三旦笠垫鲞筮2翅』丛笪旦!蔓婴:!Q!:望:堕Q:三:丛璺堡塾z垫!Q机制有了更深入的理解。2EMT的发生机制2.1EMT的诱导因子研究表明,生长因子及其受体具有促进EMT的作用。生长因子,如肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)、表皮生长因子(epithelialgrowthfactor,FGF)、转化生长因子一B(transforminggrowthhctor—B,TGF—B)、胰岛素样生长因子(insulin—likegrowthfactor,IGF)、血管内皮细胞生长因子(vascularendothelialgrowthfactor.VEGF)和成纤维细胞生长因子(fibroblastgrowthfac-tor,FGF)等,可与上皮细胞表面的相应受体结合,经不同的信号转导通路,影响细胞黏附分子和细胞骨架功能,破坏细胞间连接,使细胞离散”J。事实上,这些生长因子并非功能特异的,它们可以诱导EMT发生,也可以引起细胞的增殖,实现其效应的选择性取决于局部的微环境与信号分子间的相互作用帕J,详细机制有待进一步探讨。TGF.13是EMT中一个重要的诱导因子,已经证实,在多种高表达TGF.B的肿瘤中,TGF—p可以自分泌和旁分泌的形式作用于肿瘤细胞,从而诱导和维持细胞的EMT。Xu等Ho发现TGF—Bl可诱导肝癌细胞SMMC07721发生EMT。Bates等哺1在对结肠癌模型的研究中发现,TGF—B介导结肠癌细胞的EMT发生,TNF—Ot可以加速这一过程,与TGF—B协同作用,促进结肠上皮细胞向问质细胞形态改变。FGF-2与TGF.B可促进基质金属蛋白酶-2/9(matrixmetalloproteinase-2/9,MMP-2/9)的表达,参与基膜的降解【9J。最近研究还发现¨o|,TGF.B可通过Smad4信号通路诱导miRl55表达,下调RhoA表达,破坏细胞间的紧密连接,促进EMT发生。Gra-ham等…3在对前列腺癌的研究中发现,IGF-1可以上调ZEBl表达,抑制E-cadherin,促进EMT发生。Lee等¨引研究表明,EGF作用与子宫鳞状上皮细胞,可以下调E.eadherin表达和上调vimentin,诱发EMT,使细胞形态变长,细胞间连接变得松散,细胞侵袭力增加。2.2EMT的信号通路2.2.1TGF—B—Smad信号通路TGF・B与细胞膜上的TGF—BII型受体(T13RII)结合,通过T13R1I激酶使TpRI磷酸化,启动细胞内信号转导。受体与Smad2/Smad3结合形成复合物,Smad2/Smad3被磷酸化后与Smad4结合进入细胞核内,与转录因子相互作用激活EMT相关基因的表达,而介导EMT。过表达Smad2/Smad3能促进TGF—B诱导的EMT;而显性负性(dominantnegative,DN)的Smad2/Smad3和Smad4能够抑制EMT【t3]。这些研究表明,Smad在介导TGF—B诱导的EMT过程中起了重要作用。万方数据2.2.2丝裂原活化蛋白激酶(mitogen—activatedpro-teinkinase,MAPK)信号通路MAPK是一种丝/苏氨酸蛋白激酶,它包括细胞外信号调节激酶(extral・lularsignalregulatedproteinkinase.ERK)、C—JunK端激酶(C-JunN.terminalkinase.JNK)、P38MAPK和ERK5。参与EMT的MAPK信号通路主要有2条:(①Ras/Raf/MAPK信号通路:受体酪氨酸激酶是一类小GTP结合蛋白,各种刺激源导致其激活后,使G蛋白等活化,将细胞外信号转入核内,通过级联反应引起MAPK途径的激活。Edme等¨41发现,转染Ras可诱导大鼠膀胱癌NBT-Ⅱ细胞发生EMT,Ras/RalYMAPK信号通路促进了细胞离散。在小鼠乳腺上皮细胞中,Ras和TGF—B通路协同作用,诱导EMT的发生,Ras/Raf/MAPK通路参与了细胞的侵袭和转移¨5|。②P38MAPK信号通路:TGF一13激活P38MAPK的上游激酶TAKl、MKK3、MKK6,诱导EMT发生。E-eadhefin表达下调,N.cadherin、vimen・tin和fibronectin等表达上调¨6|o2.2.3Src激酶信号通路Src属于非受体酪氨酸激酶家族,至少包括9个成员,其中Src、Fyn、Yes广泛表达于多种组织,主要调节与形态发生的许多生物功能,包括上皮细胞极性、细胞间黏附以及恶性表型的形成…]。在胃癌、结肠癌、乳腺癌等多种肿瘤组织中发现Src异常激活与肿瘤的侵袭转移相关¨引。Src激酶主要通过3条途径参与诱导EMT:(Dsrc可能通过对黏附分子的磷酸化,直接破坏上皮细胞间的连接,从而改变细胞的结构,引起细胞移动;②Src可能参与了SmallGTPase介导的细胞骨架重排,介导EMT发生;@Src可以与其他信号通路相互作用,通过结合Shc,从而活化R∥R∥MAPK信号通路,减弱细胞间的黏附连接,促进细胞外基质的降解,增加肿瘤细胞的侵袭转移能力∞1。2.2.4Rho激酶通路Rho家族属于SmallGr‰家族,包括Rho、Racl、Cde42等16种不同的RhoGTPa∞,诱导张力纤维形成,是细胞骨架肌动蛋白的重要调节因子,负责细胞骨架重排,在调节细胞极性和细胞迁徙中起重要作用¨引。Symons和Seg-allⅢ1认为,Rho和Rac之间的活性平衡决定了细胞的形态和生物学行为。当Rho的活性占优势时,细胞向间质细胞表型转化,E.cadherin表达减少,发生EMT,侵袭能力增加;当Rac活性占优势时,E・cad.herin表达增加,介导的细胞黏附连接增多。2.2.5磷脂酰肌醇.3激酶(phosphatidylinositol3kinase,H3K)信号通路P13K是一类磷脂酰肌醇依赖的激酶。是促进抗细胞凋亡作用的重要调节因子,其过量产生可以导致细胞凋亡。在EMT的过程中,PDK通路多起辅助作用旧¨。PDK通路和RhoGTPase可以互为活化,参与细胞骨架。在匿堂班塞垒堂拯垫!Q生兰旦筮至兰鲞筮!塑』丛笪塑!!鲤:!Ql:垫:№:三:丛型b:垫!Q・32l・TGF一13和Ras协同诱导的小鼠乳腺上皮细胞发生EMT时,P13K通路与细胞的离散有关015]。也有报道P13K通路诱导鳞癌细胞EMT的发生旧】:活化的P13K产生第二信使PIP3,继而活化丝/苏氨酸激酶AKT,介导很多靶基因的活化和抑制。从而影响细胞的生存、生长、增殖以及细胞骨架的构成等,诱导EMT的发生。2.2.6Wnt/lB—catenin信号通路Wnt信号通路是一条十分保守的传导通路,在胚胎发育过程及多种肿瘤的发生发展中起作用。B—catenin是Wnt信号通路的最关键的分子,Wnt信号通路通过激活B.catenin入核与核内转录因子(Tcellfactor/lymphoidenhancerfactor,TCF/LEF)相互作用,调节下有靶基因的表达水平,促进EMT的发生,影响细胞增殖、凋亡和转移旧3|。在细胞膜上。B-catenin与E・cadherin、actin、Q-cadherin等构成连接复合体,再与肌动蛋白骨架相连,介导细胞间黏附,E—cadherin可以通过结合或释放B—catenin对Wnt信号通路进行调节,B-catenin的酪氨酸残基磷酸化以及多种细胞因子对E—cadherin的调节,都可以破坏E.cadherin—B-catenin复合物,导致细胞黏附力下降,细胞浸润转移能力增强。2.3EMT的转录因子近年来,许多研究证实,Twist、Snail、Slug、NF—zB等多种转录因子可以促进EMT,在肿瘤细胞转移中起重要作用。Twist属于碱性螺旋一环一螺旋蛋白家族,是一个高度保守的转录因子,可以调节胚胎发育中的组织重建,并赋予细胞迁徙的能力。研究发现,表达Twist的细胞呈细长形,Twist可能与E—box序列结合,下调E—eadherin和B-catenin等黏附连接蛋白表达,激活间质标记物,从而引起EMTⅢJ。Snail/Slug都属于锌指蛋白Snail超家族,它们通过与Smad相互作用蛋白(Smad-interactingprotein-l,SIPl)竞争性结合E—cad—herin启动子区的E—box序列,抑制E-eadherin、Oc-cludin等的表达,上调FSPl、vimentin和Rho等表达,从而诱导EMT的发生,提高细胞侵袭转移能力嗌Jo核因子一KB(nuclearfactorkappaB,NF-KB)可与vimentin基因启动子调节序列结合,促进Twist表达,诱导EMT发生旧o。NF-KB可以上调ZEBl(zincfingerE.boxbindinghomeobox1),ZEBl可抑制多种重要的上皮分化和细胞黏附因子,抑制E.cadherin92表达,诱导EMT发生‘冽。Min等‘圳证实,在EMT的发生和维持的过程中,NF-KB是必需的,抑制NF—zB,可以阻止EMT的发生,相反的,激活NF-KB则可以促进上皮细胞向问质细胞转变。3EMT与肿瘤侵袭和转移肿瘤的侵袭转移是指肿瘤细胞脱离其原发部万方数据位,向周围传播,浸润正常组织,并通过各种方式转运到继发靶组织或器官继续增殖生长,形成与原发肿瘤相同性质的继发肿瘤的过程旧J。肿瘤的侵袭转移是多基因参与、多步骤完成的复杂过程,肿瘤细胞间的黏附减弱和肿瘤细胞运动能力增强是肿瘤发生侵袭转移的基础旧1。多项研究已经证实,EMT在肿瘤的侵袭和转移过程中扮演了重要角色,EMT发生后,肿瘤细胞的侵袭能力明显增强…。近来有研究证实,在包括结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌、肺癌及宫颈癌等多种肿瘤侵袭转移的过程中均观察到EMT的发生,而且肿瘤组织中的发生EMT的肿瘤细胞数目直接与病变组织的侵袭转移程度有关。Brabletz等mo观察到在结肠癌转移前,EMT相关上皮样标志物E—cadherin表达下调。上皮样标志物B—catenin的定位发生变化,从而诱导单个结肠癌细胞发生侵袭转移。Gjerdrum等"川在乳腺癌研究中发现用EMT调节因子Twist处理乳腺癌细胞,可以诱导Axl表达上调,从而促进乳癌细胞的侵袭和远处转移。Zhau等旧21研究发现,诱导上皮样的前列腺癌细胞发生EMT后,通过NF—kappaBlig-and(RANKL)活化,其远处骨转移的能力大大增强。Yang等p副通过研究发现,Snail、Twist高表达的肝癌Mahlavu细胞较Snail、Twist低表达的肝癌Huh-7细胞具有更高的侵袭转移能力。在肝细胞肝癌的动物模型中,过表达Snail/Twist,可以促进EMT的发生,肝癌细胞的转移能力增加;相反沉默Snail/Twist,肝癌细胞的转移能力得到抑制。上述结果有力地说明了EMT参与各种肿瘤的侵袭和转移的过程,是决定肿瘤侵袭和转移程度的关键因素之一。目前的研究结果认为。微环境在肿瘤细胞EMT的发生中起着重要的作用。肿瘤细胞E-cadherin的下调和EMT的发生可能是瞬时的、短暂的,可以被微环境的调节逆转。研究表明Ⅲ1,继发性肿瘤细胞到达新的位置后多重新表达E.cadherin,获得上皮样特性和细胞的黏附性,即发生MET,MET的发生更有利于肿瘤细胞的转移扎根和继发性肿瘤组织的形成。4结语EMT是胚胎发育过程中必需的生理机制。随着关于EMT的研究逐渐深入,其在肿瘤侵袭转移中的作用不断的被发现,一些新的领域,正在成为EMT研究中的热点。如:EMT的众多影响因子在体内的协同作用,EMT与肿瘤血管新成的关系,如何阻断EMT的发生而抑制肿瘤的侵袭转移等。深入研究EMT的分子机制,对EMT进行动态的观察,将有助于我们更深刻的理解肿瘤侵袭转移的发生发展机制,为临床防治肿瘤侵袭转移提供新的思路和方法。・322・匡堂班窒生堂拯至Q!Q生3旦筮至三鲞簋三翅』丛鲤旦塑!霞堕:!型:垫:№:三:丛垒丝丛:垫!Q[17]GuarinoM.Srcsignalingincancerinvasion[J].JCellPhysiol。EF.TheroleofSrcsolid【参考文献】[1】ThieryJP。Aeloque2010,223(1):14-26.H,HuangRY。et耐.Epithelial-mesenchy-and[18][19]WheelerDL,IidaM,Dunnintumorsrealtransitionsindevelopmentdisease[J].Cell,2009,139andtumourinva-(5):871.890.Karlssonin[J].Oncologist.2009,14(7):667-678.R.PedersenED,WangZ.拼4.RhoGTPasefunctiontumorigenesis[J].BiochimBiophysAota,2009,1796(2):M,SngallJE.BacandRhodrivingtumorinvasion:whowheel?[J]GenomeBi01.2009.10(3):213.transition[2][3]GuarinoM.Epithelial・mesenehymaltransitionsion[J】.IntJBiochemCellBiol,2007,39(12):2153-2160.GreenburgG,HayED.Epitheliasuspendedlosepolarityin9l_98.collagen[20]gelscanSymons§atandexpresscharacteristicsofmigratingmesenchymalthecells[J].JCellBiol,1982,95(1):333-339.[4][5]ThieryJP.Epithelial—mesenehymaltransitionsin[21]developmentandLsJ'ueL。BellscesaA.Epithelial.mesenchymalvelopmentandinde.cancor!mleofphosphatidylinositol3’kinase/AKTA,UpsonJ。et耐.Thetransitionpathologi∞[J].CurtOr'inCellBiol。2003.15(6):740-746.hlZ,GhoshS,WangZ,et“.Downregulationofeaveolin・1funetionbyEGFleadsscriptionalactivitytopathways[J].Oncngene。2005,24(50):7443-7454.[22]GrilleSJ,BellacosaproteinkinaseAktthelossofE.eadherin.increasedtumort瑚.inva-inducesepithelialmesenchymalmotilityandCancerinvasivenessandpromotesenhancedlines[J].ofbeta—catenin,andenhancedcellofsquamouscellcarcinomasion[J].CancerCell,2003,4(6):499-515.[6]SavagncrP.Leavingtheneighberhood:molecularroechanismsinvolvedduringepithelial・mesenehymaisays,2001,23(10):912-923.Res,2003,63(9):2172-2178.in[23][24]SatdarshanP.SinghM.Wmsignalingliverphysiologyandpa-transition[J].Blocs—thology[J].医学研究生学报,2009,22(2):113.114.KangY,MassagueJ.Epithelial—mesenehymaltransitions:twistin[7]XuZ。ShenMX,Mato-mesenehymaltransformationDZ.et耐.TGF-betal.promotedepithelial.andcelladhesioncontributetomigrationindevelopmentandmetastasis[J].Cell,2004,118(3):277-279.[25]PeinadoH,OlmedatumourD。CanoA.Snail。ZebandallianceagainstbHLHfactorsinTGF—betal-enhancedcellSMMC-7721cells[J].[26]progression:alltheepithelialphenotype?ceIIRes,2003,13(5):343-350.[JJNatRevCancer,2007,7(6):415-428.MinC,Eddymesenchymal[8]BatesRC,DeLeoMJ3rd,MereurioAM.1'把epithelial—meflcn-chymaItransitionSF,SberrDH。村甜.NF—kappaBandepithelialtransitiontoofcoloncarcinomainvolvesexpressionofIL-8ofcancer[J].JCeilBiochem,2008,104andCXCR—l-mediatedehemotaxis[J].ExpCellRes。2004,299(2):315-324.[9]StrutzF,ZeisbergM.ZiyadehFN。et耐.Roleofbasicfibmblastgrowth(3):733-744.[27]ChuaHL,Bhat・NakshatriP.ClarepressesSE。et耐.NF-kappaB*toE-eadherintransitionofexpressionandenhancesepithelialmesonofactor-2inepithelial・mesenehymaltransformation[J].ehymalment724.mammaryepithelialcells:potentialinvolve-KidneyInt,2002,61(5):1714—1728.isofZEB・landZEB-2[J].Oncngenc,2007,26(5):711-[10]KongW,YangH,HeL.ef01.MieroRNA一155regulatedbythetransforminggrowthfactorbeta/Smadpathwayandtocontributes[28][29][30]左衍海,施鑫.恶性肿瘤转移机制研究新进展[J].医学研究生学报。2008,21(3):293-297.GeigerBiophysepithelialcellplasticitybytargetingRhoA[J].MolCellBid,2008,28(22):6773石784.TR,PeeperDS.Metastasismechanisms[J].BioehimActa,2009。1796(2):293-308.A,RanS。et以.Variablebeta—eatenincancersindicatestumorprogressionexpres-【11]GrahamTR,ZhauHE.Odero—MarahVA.et越.Insulin—likegrowthfactor-I—dependentup—regulationtransitioninofZEBidrivesepithelial—BrabletzT。Jungsioninto-mesonehymalCancerhumancelorectaiprostatecancercells[J].drivenbyRes,2008,68(7):2479—2488.cervicalthetumorenvironment[J].ProcNailAcadSciUSA,2001,98[12]LeeMY,ChonCY,TangMJ,da/.Epithelial—mesenchymalcanee—r:correlationwithreceptortumorprogression,snailup—reg-(18):10356—10361.transitionin[31]epidermalgrowthfactor[13]Valeourtoverexpression,andGjerdmmC。TironC,HoibyT,et甜.Axlisanessentialepithe-lial—to—mesenehymaltransition—inducedmgnlatorofbreastcancermetastasisulation[J].ClinCancerRes,2008。14(15):4743-4750.U,KowanetzM.Niimisupportandpatientsurvival[J】.ProcNat]AcadSeiUSA,H。辨以.TGF—betaandthetranscriptomic2010,107(3):1124—1129.[32]ZhauSmadsignalingpathwayreprogrammingHE,Odero—MarabV。LueHW,甜a/.Epithelialhumanprostatetorne∞n.duringepithelial—mesenchymalcelltransition[J].MolBiolCell,ehymaltransition(EMT)infromcancer:lessons2005,16(4):1987.2002.[14]EdmeN,DownwardJ,ThieryJP,矗以.RasinducesNBT・lIep-ithelialcellMAPKlearnedARCaPmodel[J].ClinExpMetastasis,2008,25(6):601.610.scatteringthroughthecoordinateactivitiesofRacand[33][15]pathways[J].JCellSei,2002,115(PI12):2591-2601.JandaE。LehmannK。Killisch1.da1.PalsandTGF[beta]co.operativelyregulateepithelialsectionofRascellYangMH。ChenCL,ChanGY。et以.Comprehensiveanalysisoftheindependenteffectoftwistandsnailinpromotingmetastasisofbepatoceliularearcinoma[J].Hepatology,2009,.50(5):1464—1474.plasticityandmetastasis:dis-[34]signalingpathways[J].JCellBiol,2002,156sigua-HugoH,AcklandML,BliekT,d面.Epithelial-mesenehymaltransitionsincarcinomaprogression(2):299-313.[16]BhowmiekNA.ZentR。GhiassiM,et耐.Integrinbetalandmesenchymal一--epithelial[J].JCellPIlysiol,2007,213(2):374-383.(收稿日期:2010-02-08;修回日期:2010..02.10)transforminggrowthfactor—betaactivationofandp38MAPKepithelialplasticity[J].JBiolChem。2001,276ling(50):46707-46713.isnet?msaryfor(责任编辑:李风华;英文编辑:郭联庆)万方数据