上皮间质转化分子机制研究进展

世界中西医结合杂志2011年第6卷第1期 W orl d J ou rnal of In t egrated T rad iti onal and W esternM ed i ci ne 2011,Vo l 6,No 1
综述
基金项目:国家自然科学基金(No .30873258);上海市浦东新区中医领军型人才项目(No .P W Z2008-20-104)
作者单位:上海中医药大学附属龙华医院,上海200032通讯作者:沈克平,Em ai:l shen0313@163.co m
上皮间质转化分子机制研究进展
沈克平 王海永 胡兵
关键词! 上皮间质转化;肿瘤转移;中医药
上皮间质转化(Ep ithe lial-m esenchy m a l transi ti o n ,E MT),是上皮细胞失去上皮特性获得间质细胞表型的一种生物现象,发生E MT 后,细胞E -钙黏蛋白、角蛋白等上皮标记基因表达降低,波形蛋白、纤维连接素、N-钙黏蛋白等间质标记基因表达升高。

已证实E MT 参与肿瘤侵袭转移,在肿瘤转移过程中,癌细胞通过E MT 而获得间质细胞表型和侵袭性,实现对周围组织的浸润;在种植部位,癌细胞通过间质细胞-上皮细胞转化(M esenchy m al-ep i thelia l transiti o n ,MET)最终形成与原发灶形态结构
相似的转移灶[1]。

一、E M T 发生机制
1.肿瘤微环境与E MT:肿瘤微环境是指在肿瘤细胞周围区域中与其相互作用的非肿瘤细胞与基质,包括细胞外基质、成纤维细胞、肌纤维母细胞、以及免疫细胞等。

基质金属蛋白酶作为一组锌依赖性的高度保守的蛋白水解酶,可直接诱导癌上皮细胞发生E MT ,发生E MT 后肿瘤细胞产生更多基质金属蛋白酶,促进癌细胞的侵袭与转移。

在前列腺癌研究中发现
[2]
,膜型基质金属蛋白酶可能通过上
调W nt-5 引起癌细胞发生E MT,增强癌细胞的移动、侵袭能力。

基质金属蛋白酶还通过释放转化样生长因子、表皮生长因子、胰岛素样生长因子等可溶性细胞因子,激活多种下游信号转导,促进肿瘤
细胞的侵袭与转移[3]。

肿瘤相关成纤维细胞与肌纤维母细胞对E MT 的发生也有一定影响,已证实在乳腺癌中肿瘤相关成纤维细胞可以通过诱导E MT 的发生而促进肿瘤的侵袭转移[4]。

此外,肿瘤细胞产生的集落刺激因子可刺激巨噬细胞合成表皮生长因子,诱导并促进肿瘤迁徙与侵袭相关基因的表达上调,增强肿瘤细胞在基质中的定向活动和侵袭
活性
[5]。

2.生长因子与E MT :已发现多种生长因子参与E MT,转化生长因子(Transfor m i n g gro w th factor- ,TGF- )可通过 -整合素信号传导途径,促进Sm ad3分子依赖的基因转录,或丝裂原活化蛋白激酶途径(p38MAPK )介导的信号转导途径影响细胞基因表达,促进E MT 的发生。

肝细胞生长因子(H epatocyte gro w th factor ,HGF)是原癌基因C -m et 的配体,可以通过改变癌细胞表面E -钙黏蛋白的分布和活化PI 3K 与ERK1/2信号途径而促进肿瘤
癌细胞的侵袭与转移能力[6]。

胰岛素样生长因子(Insuli n -li k e g ro w th factor II ,I GF-II)可以诱导 -连环素从上皮细胞表面转移到核内,同时使胞内E -钙黏蛋白的表达降低,促进E MT 的快速转化[7]。

表皮生长因子(Epider m a l gro w t h factor ,EGF)是发现最早的生长因子,可以促进受损表皮的修复与再生,如创伤修复、肠胃道修复等,EGF 可上调E -钙黏蛋白表达,下调波形蛋白表达,促进子宫癌细胞E MT 的发生[8]。

还有研究表明[9]
,血管内皮生长因子(Vascular endothelial gro w th factor ,VEGF)除参与血管生成外,也可以通过自分泌促进肿瘤细胞E MT 的发生。

3.激酶类与E MT:蛋白激酶在信号转导中位于生长因子下游,Src 激酶、Rho 激酶是研究较早的激酶;Src 激酶可能通过三种途径参与E MT 的过程:∀Src 使细胞骨架以及黏附结构的成分发生磷酸化,从而改变细胞结构引起细胞移动;#可以诱导c-m yc ,影响细胞进入S 期;∃Src 还可以与其他信号途径相互作用,如活化Ras-MAP K 等信号通路途径[10]。

Rho 家族激酶可诱导张力纤维形成、调控细胞骨架蛋白、细胞黏附和细胞能动性,可以为膜内CD44、CD43、血管内皮细胞间黏附分子(I C AM )与骨架成分之间的连接提供支持,通过参与骨架-胞
膜的锚定及细胞黏附作用的修饰调控细胞表型[11]。

G-蛋白偶联受体酪氨酸激酶激活后可通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK )信号通路将胞外信号转入核
87
世界中西医结合杂志2011年第6卷第1期 W orl d J ou rnal of In t egrated Trad iti onal and W estern M ed i ci n e 2011,Vo l 6,No 1
内,影响相关基因表达,介导E MT发生[12]。

细胞外信号调节激酶(ERK)作为丝/苏氨酸蛋白激酶的一种,也参与调控E MT的过程[13]。

另外,酪氨酸激酶受体B作为一种酪氨酸蛋白激酶基因,可以诱导头颈部鳞状癌细胞发生E MT,对头颈部肿瘤的侵袭起关键作用[14]。

4.转录因子与E MT:转录因子在信号转导中位于蛋白激酶下游,目前发现Snail、S l u g、Tw ist、ZEB1、Sm ad、NF-B等转录因子与E MT密切相关。

Sna il 与Slug同属于一个转录因子家族,两者不仅可以与Sm ad的相互作用蛋白(sip1)竞争性结合E-钙黏蛋白启动子区的E-box连接基序,抑制E-钙黏蛋白的表达及波形蛋白的表达水平的上升,也可以经由形成 -连环-T细胞因子-4(TCF-4)转录复合体来促进E MT的发生[15-16]。

Tw ist蛋白作为一个碱性螺旋-环-螺旋结构的转录因子,也通过与E-box序列结合来抑制E-钙黏蛋白的表达,诱导E MT的发生[17]。

ZEB1与SI P1结构相似,同属ZEB 家族,ZEB1与SI P1均能结合TGF- 信号通路中的R-Sm ads,并在TGF- 信号刺激下,与R-Sm ads-s m ad4复合体直接结合,调节SMA、p21、p15等多个与E MT相关的基因转录[18]。

NF-B可以通过Akt上调Sna il的表达,也可以通过抑制E-钙黏蛋白的表达并且上调ZEB1,ZEB2因子而增强E MT的发生[19-20]。

另外,FOXA1与FOXA2作为一种转录因子,能调控E-钙黏蛋白的表达以及对上皮表型的保持,其表达缺失对胰腺癌细胞E MT发生有重要影响[21]。

最近研究发现[22],T-box转录因子B rachyury也可以促进E MT发生,并促进肿瘤的侵袭转移。

5.其他调控因子与E MT:m i R-200与m i R-205可以调节ZEB1与ZEB2因子,抑制E-钙黏蛋白的表达,而引起E MT发生[23]。

花生四烯酸可以提高波形蛋白及N-钙黏蛋白表达,降低E-钙黏蛋白表达,并且激活FAK、Src与NF-B等途径而诱导乳腺癌细胞M CF10A发生E MT[24]。

C11a作为一种抗凋亡蛋白可以下调E-钙黏蛋白、上调N-钙黏蛋白而诱导MDC K细胞发生E MT[25]。

H I F- 过表达可以通过调控E-钙黏蛋白以及波形蛋白表达而诱导前列腺癌发生E M T[26]。

B MP-2可以通过PI3K/Akt途径诱导胃癌细胞发生E MT,引起肿瘤的侵袭转移[27]。

COX-2可以抑制Sm ad信号,同时通过一个PGE2依赖机制而经由TGF- 途径增强E MT的发生[28]。

I型胶原可以通过I LK依赖性激活NF-B和LEF-1来促进E MT的发生[29]。

此外,白细胞介素-6[30]、URG11[31]可以通过不同途径诱导E MT的发生以及肿瘤的侵袭与转移。

二、E MT与中医药作用
中医药有一定的抑制肿瘤侵袭与转移作用,但其具体作用机制尚未完全阐明。

赵晓珍等[32-33]研究发现,中药复方肺岩宁方具有一定抑制肺癌转移作用,同时可升高肿瘤细胞上皮标志基因E-Cad herin、 -caten i n及 -catenin表达,降低间质标志基因Fibr onectin和N-cadheri n表达,提示肺岩宁方可能通过抑制E MT的发生而达到抗肿瘤转移作用。

三、小结
大量临床及实验研究表明,中医药具有一定的抗肿瘤转移作用,鉴于上皮间质转化在肿瘤转移中的作用,推测部分中药可能通过上皮间质转化途径发挥作用。

研究中医药对E MT是否具有抑制作用,不仅可以为中医药抗肿瘤转移、提高临床疗效提供新的实验依据,同时可以体现中医药抗肿瘤侵袭转移的多靶点治疗作用,因此开展相关研究具有重要意义。

参 考 文 献
[1]Th iery J P.Ep it h eli al-m esenchy m al transiti ons i n tu m or p rogression
[J].NatRev C ancer,2002,2(6):442-454.
[2]C ao J,Ch i arelliC,R i chm an O,et a.l M e m bran e type1m atri x m etal
l op rotei nase i nduces ep i thelial-t o-m esenchy m al tran siti on i n p ros tate can cer[J].J B i ol Che m,2008,283(10):6232-6240.
[3]M i m eau ltM,Batra SK.In terp l ay of d i sti nct gro w t h factors during ep i
thelialm esenchy m al tran siti on of cancer progen itor cells and m olecu l ar targeti ng as novel cancer therap i es[J].Ann On co,l2007,18
(10):1605-1619.
[4]L ebret SC,N e w green DF,Th o mp s on EW,et a.l Inducti on of epitheli al
t o m esenchy m al transiti on i n P M C42-LA hum an breas t carci n o m a cells by carci no m a-ass oci ated fi b rob l ast secreted f actors[J].B reast
C ancer R es,2007,9(1):19.
[5]W els J,Kaplan RN,RafiiS,et a.l M igrat ory nei ghbors and d i stan t i n
vaders:tu m or-associat ed n iche cells[J].Gen es Dev,2008,22
(5):559-574.
[6]M enak ongka A,Su t h i phongcha iT.I nvol ve m ent of PI3K and ERK1/2
pat hw ays i n hepat ocyte gro w t h f actor-i nduced cholangi ocarci n o m a cell i nvasion[J].W orl d J Gastroentero,l2010,16(6):713-722. [7]M oraliOG,Del m as V,M oore R,et a.l I GF-II i nduces rap i d -
cat en i n relocati on t o t h e nu cl eu s duri ng ep i theli um to m esen c hym e tran sition[J].Oncogene,2001,20(36):4942-4950.
[8]LeeM Y,Chou CY,T ang M J,et a.l Ep it h eli al-m esenchy m al trans i
ti on in cervical can cer:correlati on w ith tum or progression,ep i der mal gro w t h f actor receptor overexpression and snail up-regu l ati on[J].
C li n C ancer Res,2008,14(15):4743-4750.
[9]Gon z alez-M oreno O,Lecanda J,Green J E,et a.l VEGF elicits ep i
88
世界中西医结合杂志2011年第6卷第1期 W orl d J ou rnal of In t egrated T rad iti onal and W esternM ed i ci ne 2011,Vo l 6,No 1
t h eli al-m esenchy m al trans i ti on (E M T )i n prostat e i ntraep it h eli al neo p las i a(PI N)-li ke cells v i a an au t ocri ne l oop [J ].E xp C ell Res ,2010,316(4):554-567.
[10]S avagner P .Leav i ng t he n ei ghborhood :mo l ecular m echan is m s in
volved du ri ng epitheli a l m esenchy m al transiti on [J ].B io E ssays ,2001(23):912-923.
[11]Fu se T ,Kan aiY,Kanai-A z um a M,et a.l C ond i ti on al acti vati on of
RhoA s uppresses t h e ep it h eli al t o m esenchymal trans iti on at the p ri m iti ve streak duri ng mouse gas trulati on[J].B i oche m B i ophys Res Co mmun,2004,318(3):665-672.
[12]Sm all h orn M,M u rray M J ,S ai nt R.The epitheli a l-m esenchy m al
tran siti on of the D rosophil a m esoder m requ ires t he Rh o GTP ex change factor Pebb l e [J ].Developm ent ,2004,131(11):2641-2651.
[13]W ang J ,Ku i atse I ,Lee AV,et a.l Sustai ned c-J un -N H 2-k i nase
acti v i ty p ro m ot es ep it h eli al-m esen chy m al transiti on,i nvas i on,and s u rvi val of b reast cancer cell s by regu l ati ng extracell u l ar signal-regulat ed k i nase acti vati on [J].M o lC ancer Res ,2010,8(2):266-277.
[14]Kupfer m an M E ,J iff ar T ,E l-Naggar A ,et a.l T rkB i nduces E M T
and has a key role i n i nvasi on of h ead and neck squa m ous cell car ci no m a[J].On cogene ,2010,29(14):2047-2059.
[15]N i essen K ,Fu Y,C hang L ,et a.l S l ug i s a d i rect Notch t arget re
qu ired f or i n i ti ati on of card iac cu s h i on cell u l ariz ati on[J].J C ellB i o,l 2008,182(2):315-325.
[16]M ed i ci D ,H ay ED,O ls en BR .Snail and S l ug pro m ote epithelial-m es en chy m al trans iti on t h rough -catenin-T -cell factor-4-dependent exp res s i on of transfor m i ng gro w th fact or- 3[J].M olB i ol C el ,l 2008,19(11):4875-4887.
[17]Yang J ,M an i SA ,Don aher J L ,et a.l Tw i st ,a m aster regu lator ofm or
phogen es i s ,play an ess enti al role i n t um or m etastas i s [J ].C el,l 2004,117(7):927-939.
[18]Posti go AA.Opposi ng functi ons of ZEB p rot eins i n t he regu l ation of
t h e TGF /B M P s i gn ali ng pat hw ay[J].EM BO J ,2003,22(10):2443-2452.
[19]J u lien S,Pu i g I ,C aretti E,et a.l A cti vati on ofNF - B by Ak t up
regu lat es Snail express i on and i nduces ep i theli um m es en chy m e tran sition[J].Oncogene ,2007,26(53):7445-7456.
[20]Chua HL ,Bhat-N akshatriP ,C l are SE,et a.l NF- B repress es E
-cadheri n express i on and enhances ep it h eli al t o m es en chy m al tran sition ofm a mm ary ep it h eli al cells :poten tial i nvol ve m ent of ZEB -1and ZEB-2[J].Oncogene ,2007,26(5):711-724.
[21]Song Y,W as h i ngton M K,C ra w f ord H C.Los s of FOXA1/2is essen
ti al f or t he ep i thelial to m esenchyma l tran siti on i n p ancreatic can cer [J].Can cer Res ,2010,70(5):2115-2125.
[22]Fernando R I ,L i tz i nger M,T rono P ,et a.l The T -box tran scri p tion
factor B rachyury pro m otes ep it heli al-m esenchy m al trans i ti on i n hu m an t um or cells[J].J C li n Invest ,2010,120(2):533-544.[23]Gregory PA ,B ertAG ,Paterson EL ,et a.l The m i R -200f a m il y and
m i R-205regu l ate ep it h eli al tom esenchy m al trans iti on by targeti ng ZEB1and S I P1[J].N atC ell B i o,l 2008,10(5):593-601.[24]M arti nez -Orozco R,N avarro -T i to N,Sot o -Guz man A,et a.l
Arach i don ic aci d pro m otes ep i thelial -t o-m esenchymal-li ke tran s i ti on i n m a mm ary ep it h eli al cells M CF10A [J ].E ur J Cell B i o,l 2010,89(6):476-488.
[25]H an SY ,Hw ang H S,C hae J S,et a.l C II A i nduces the ep it helial-m esenchy m al tran sition and cell invasi on[J].B i oche m B i ophys Res C o mm un ,2009,387(3):548-552.
[26]罗勇,贺大林,姜永光,等.缺氧诱导因子1 诱导人前列腺癌细
胞上皮间质化改变的研究[J].中华男科学杂志,2008,14(9):800-804.
[27]Kang MH,K i m J S,S eo J E ,et a.l BM P2accelerates t he m otilit y and
i nvasiven ess of gastric cancer cell s v i a activati on of the phos phati dyli nositol 3-k i nase (P I3K )/Akt pathway [J ].E xp Cell Res ,2010,316(1):24-37.
[28]Jason R,N ei,l Ky l e M,et a.l Cox-2i nacti vates Smad si gnali ng and
enhan ces EM T sti m u l ated by TGF-b through a PGE 2-depend ent m echan is m s[J].Carci nogenes i s ,2008,11(11):2227-2235.[29]M ed i ci D ,Na w shad A .Type I collagen p ro m otes ep it heli al-m esen
chy m al trans iti on through I LK -dependen t acti vation of NF - B and LEF-1[J].M atri x B i o,l 2010,29(3):161-165.
[30]Sulli van NJ ,S asser AK,AxelAE,et a.l In terleuk i n-6i ndu ces an
ep it heli al-m esenchy m al trans i ti on ph enot ype i n hum an b reast can cer cells[J].On cogene ,2009,28(33):2940-2947.[31]Du R ,Hu ang C,B iQ,et a.l URG11m ed i at es hypox i a-i ndu ced ep
i thelial -t o-m esenchyma l transiti on by m odu l ation ofE -cadheri n and bet a-cat en i n [J].B i oche m B i ophys Res Co mmun,2010,391(1):135-141.
[32]赵晓珍,徐振晔,吴中华.肺岩宁方对转移性肺癌小鼠上皮标志
因子表达的影响[J ].中医杂志,2008,49(9):833-835.[33]赵晓珍,徐振晔,吴中华.肺岩宁方对EM T 间质细胞标志因子
V i m enti n 、Fi b ron ecti n 和N -cadheri n 表达的影响[J].上海中医药大学学报,2008,22(6):47-49.
(收稿日期:2010-11-27)
信息
2010年度中华中医药学会学术著作奖评审工作圆满结束
2010年度中华中医药学会学术著作奖评审工作日前在京圆满结束,学会奖励办公室在专家库中遴选了17位评选专家,组成了以中华中医药学会副会长、北京中医药大学校长高思华教授为主任委员的评审委员会,并分为基础、临床、中药三个组对参评著作进行了评审。

经过评审和投票,评选出了一、二、三等奖。

今年学会对各单位推荐名额进行了严格的限制,又因与上次评奖时隔五年,故对授奖著作数量进行了适当增加。

中华中医药学会副会长兼秘书长李俊德出席评审会开幕式,并对评审工作提出了要求,中华中医药学会副秘书长曹正逵主持开幕式。

89。