发育和疾病中的上皮间质转化

在EMT过程中表达上调的因子主要包括间质细胞标志 物如纤维连接蛋白、波形蛋白、神经钙粘蛋白等，以及 诱导EMT的细胞因子和转录调节因子如snail，E47等，
还有对诱导EMT有辅助作用的MMP-2，MMP-9等。
在EMT过程中表达下调的因子主要包括上皮细胞的标 志物如上皮钙粘蛋白，桥板蛋白，紧密连接蛋白，细胞 角蛋白等。
也起了重要作用。小分子GTP酶在建立神经嵴EMT转录因 子自我调控网络中发挥了主要作用。
三 发育中的EMT
（二）次级EMT
细胞通过初级EMT分化成不同类型的细胞。在原肠胚
形成之后，中胚层细胞再分成轴中胚层，轴旁中胚层，中
间中胚层和侧中胚层，这些细胞群通过MET分别形成不同 的临时上皮结构，即：脊索，体节，泌尿生殖系统前体以
三 发育中的EMT
在小鸡胚胎中，钙粘蛋白6B也可以调节神经嵴细胞的 迁移。神经嵴细胞从神经管的分离涉及钙粘蛋白6B的下调，
研究表明，钙粘蛋白6B的敲除导致了神经嵴细胞的过早迁
移，而钙粘蛋白6B的超表达阻止了神经嵴细胞的迁移。钙 粘蛋白6B下调的准确时间直接受到Snail2的调控。
除了钙粘蛋白之外，小分子GTP酶在神经嵴的EMT中
通过抑制抗癌的两种机制—衰老和凋亡而确保微转移细胞 的存活时，EMT诱导者的组成型表达可以维持间充质细胞
表型和侵袭表型。
五 EMT与癌症
（二）EMT与化疗和免疗的抗性
经历EMT的肿瘤可以抵抗传统的化疗。例如，发生EMT 的MCF7细胞对紫杉醇产生抗性，在MCF7细胞中Twist和它 的靶基因表达量增加了。然而，Twist的缺失可以逆转抗
发育和疾病中的上皮间质转化
一 EMT及其特征
二 EMT诱导者及其相关的信号通路 三 发育中的EMT
四 疾病中的EMT
五 EMT与癌症
一 EMT及其特征
EMT（epithelial-mesenchymal transition）即上皮间 质转化描述的是上皮细胞在与周围间质的相互作用过程中 逐渐获得了某些间质细胞所特有的性状的现象。 上皮间质转化不仅存在于多细胞生物的胚胎发生过程 中，同时也存在于多种慢性疾病（如肾纤维化）的发病以 及肿瘤的发展过程中。目前，研究EMT在肿瘤发生及其
一 EMT及其特征
二 EMT诱导者及其相关的信号通路 三 发育中的EMT
四 疾病中的EMT
五 EMT与癌症
二 EMT诱导者及其相关的信号通路
（一）EMT诱导者
1、Ｅ钙粘蛋白抑制子
依据对Ｅ钙粘蛋白启动子的作用，我们把E钙粘 白白蛋白抑制子分为两类： 直接结合到Ｅ钙粘蛋白启动子上并且抑制它的活性：
方法Snail，Zeb，E47和KLF8
及胚体壁和内脏壁。除脊索之外，这些上皮细胞经历次级
EMT形成分化潜能受到限制的间质细胞。
三 发育中的EMT
三 发育中的EMT
（三）三级EMT——心脏的发育
心脏的形成经历了三次连续的EMT和MET循环。 TGFβR，Notch和ErbB信号通路调控形成心脏瓣膜的
EMT。
一 EMT及其特征
二 EMT诱导者及其相关的信号通路 三 发育中的EMT
肠胚,并将决定其各器官原基,它是通过空间和时间方面的 紧密结合,复杂的形态发生运动而完成的。 原肠胚形成是指形成三胚层（内胚层、中胚层和外胚 层）的形态发生过程，它也用于描叙在EMT之前或之后的 单个胚层的形态发生过程。
三 发育中的EMT
（1）无脊椎动物的原肠胚形成 ①海胆胚胎原肠胚形成 Ⅰ.海胆胚胎原肠胚形成示意图
EMT目前被认为是肾脏 纤维化的主要因素，它导致 肾脏间质成纤维肌细胞的增生， 最终导致肾小管的纤维化。 在肾纤维化过程中，BMP-7和
TGFβ是两种主要的调节因子，
而且在病人的纤维化组织中
发现了高水平的TGFβ。
（二）癌症的发展
EMT虽然在体外癌细胞模型中得到了证明，但是由 于缺少EMT和癌症发展相关性的临床证据，因此，EMT 在癌症发展中的作用以及它与癌症发展的关系仍旧存在着 争议。最近的研究表明，在结肠癌中，侵袭前端发生了
最近研究表明，microRNA也可以通过控制EMT诱导者
调节EMT。
miRNA-200家族(包括miR-200a、miR-200b、miR200c、miR-141和miR-429)和miR-205共同调节E-钙粘蛋 白转录抑制因子Zeb1，这些miRNAs表达下降可上调 Zeb1(与EMT和肿瘤的转移密切相关)，抑制E-钙粘蛋白表 达，诱发EMT。相反，这些miRNAs过表达可逆转EMT，诱 发间质上皮转化(MET)。 Zeb1可以结合到miR-200c和miR-141的启动子上抑制
一个暂时性结构，位于神经管背侧，是具有迁移特点和多
向分化潜能的细胞群。 神经嵴细胞经历EMT并且脱离神经管，然后再分化成 不同结构，包括颅骨，外周神经系统，内分泌细胞和黑素 细胞。
三 发育中的EMT
（1）神经嵴的形成过程
三 发育中的EMT
（2）神经嵴细胞的迁移 在神经嵴细胞的EMT中，钙粘蛋白发挥了重要作用。 神经嵴细胞从神经管分离的过程涉及N-钙粘蛋白和钙粘
EMT并且生成了不能表达Ｅ-钙粘蛋白的单个移动细胞。
其它实体瘤也出现了这种现象，如乳腺癌的侵袭前端出现 了EMT表型。另外，体内成像也提供了肿瘤发展中EMT 的证据。
一 EMT及其特征
二 EMT诱导者及其相关的信号通路 三 发育中的EMT
四 疾病中的EMT
五 EMT与癌症
五 EMT与癌症
（一）EMT与衰老和死亡的抗性 （二）EMT与化疗和免疗的抗性 （三）EMT与免疫监督，免疫抑制和炎症 （四）EMT赋予干细胞特征 （五）针对EMT信号通路的癌症治疗
五 EMT与癌症
（四）EMT赋予干细胞特征
最近研究表明，经历EMT的细胞获得了干细胞特征。
正常干细胞和癌干细胞都表现出间质细胞表型，间质细胞 表型使它们保持干细胞状态，迁移特性以及应答扩增和分 化中不同的刺激信号。在Snail或Twist的表达或者TGFβ存 在的情况下，永生化人乳腺上皮细胞经历EMT表现出间质
2、蛋白酶
一些蛋白酶可以诱导EMT。例如，MMP3通过增加
细胞内的活性氧诱导了EMT，反过来EMT诱导了Snail1 的表达。在结肠癌细胞系中，Zeb转录以及E钙粘蛋白 下调之后，跨膜丝氨酸蛋白酶TMPRSS4也诱导了 EMT，进而促进了转移。
3、新的EMT诱导者
最近研究表明，一些细胞内分子和外来因子也可以作 为EMT的诱导者。例如，酪氨酸磷酸酶Pez和PRL3都能 诱导EMT。在MDCK中，TGFβ诱导了Pez，Pez诱导了 Snail和Zeb，进而诱导了EMT；Pez也诱导了TGFβ，从而
细胞表型。另外，Zeb1也能够赋予干细胞特征。
五 EMT与癌症
在研究肿瘤发展的过程中，提出了一个问题，这些 肿瘤起始细胞是不是癌干细胞？小鼠上皮肿瘤发生模型和 来自病人的原始资料直接支持了癌干细胞的存在。然而， 一些研究表明，肿瘤不是必须由癌干细胞起始，而且大部 分单个人黑色素瘤细胞可以有效形成肿瘤。
它们的表达，从而增强了Zeb1维持间质细胞表型的能力。
一 EMT及其特征
二 EMT诱导者及其相关的信号通路 三 发育中的EMT
四 疾病中的EMT
五 EMT与癌症
三 发育中的EMT
在胚胎发育过程中，许多组织建构过程都观察到了 EMT,包括中胚层的形成，神经嵴发育，心瓣膜发育以及 次生腭的形成等。
上皮间质转化是可逆的。EMT和MET若干次的转变对于
特定细胞的分化和内部器官复杂三维结构的形成是必要的， 把这些连续的转变称为初级EMT，次级EMT和三级EMT。
三 发育中的EMT
三 发育中的EMT
（一）初级EMT
1、原肠胚的形成
原肠胚是胚胎发育中一个极为重要的时期,胚胎从囊
胚未分化的分裂球发育成为具有内、中、外三个胚层的原
定位，而且它的主要作用是诱导间质细胞表型。
在许多细胞中，Ｅ钙粘蛋白抑制子通过调节许多基因 的表达，抑制上皮细胞表型而促进间质细胞表型，从而发
挥了EMT的诱导者作用。
此外，它们抑制了上皮细胞极性和细胞分裂而促进了 细胞的存活。因此，除了作为Ｅ-钙粘蛋白表达的抑制子 之外，它们也是上皮细胞表型以及细胞粘附和运动的调节 者。
蛋白6B的下调以及Ⅱ型钙粘蛋白(如钙粘蛋白7和11)的表
达，例如，少量的Ⅱ型钙粘蛋白使得嵴细胞脱离神经管。 在小鸡胚胎中，神经嵴细胞从神经管分离涉及
ADAM10蛋白酶介导的N-钙粘蛋白的分解，然后N-钙粘
蛋白的胞质部分与β -连环蛋白一起转运到核内活化周期 蛋白D1并且促使神经嵴细胞离开了G1期，进而使细胞 迁移。
五 EMT与癌症
（一）细胞死亡和衰老的
TGFβ 是Snail表达的有效诱导者，Snail可以抗细胞死 亡而促进细胞存活。因此，在TGFβ 长期作用下，许多细 胞通过激活E-钙粘蛋白抑制子发生EMT。Twist也有类似的 作用。 EMT也可以阻止细胞的衰老。 Twist1和Twist2通过抑
制了p16/ink4a 和p21/cip阻止了细胞的衰老。因此，在
演进中的作用，已成为肿瘤研究中的热点。
EMT上皮细胞极性的丧失及其间质特性的获得为主 要特征，具体包括： （1）形态学的改变，具有上下极性的单层立方上皮 细胞，转变为具有迁移突起的纺锤形间质细胞。 （2）分化标志物的改变，细胞连接蛋白和细胞角蛋
白转变为波形蛋白和纤维连接蛋白。
（3）功能性的改变，固定细胞转变为可以穿过细胞 外基质（ECM）的移动细胞。
药性。Snail通过对抗P53介导的凋亡，也赋予了对紫杉醇，
阿霉素和辐射的抗性。miR-200c超表达（EMT的负调节子） 恢复了化疗的敏感性。
五 EMT与癌症
（三）免疫监督，免疫抑制和炎症
肿瘤通过诱导耐受性或者修饰它们的表型可以逃脱 免疫监督。事实上，借助EMT一些肿瘤确实逃脱了免疫 监督。 Snail表达与乳腺癌的复发有关，而且与免疫抑制细
虽然在诱导EMT过程中经常发现Snail参与基因调控，
但是其效应可能具有细胞依赖性。例如，Snail的激活通 常可以激活Zeb，但是在一些不表达Snail的肿瘤中,也可 以表达Zeb。
KFL８因子通过与E-钙粘蛋白启动子区的GC-盒
直接结合，诱导了EMT和肿瘤的侵袭。 Twist和Goosecoid也间接下调了E-钙粘蛋白的表达。 位于Twist，Snail和Goosecoid下游的Foxc2不影响 E-钙粘蛋白的表达，但是它促进了E钙粘蛋白的细胞质
三 发育中的EMT
Ⅱ.海胆胚胎原肠胚形成基因调控网络
三 发育中的EMT
②果蝇胚胎原肠胚形成 Ⅰ.果蝇胚胎原肠胚形成示意图
三 发育中的EMT
Ⅱ.果蝇胚胎原肠胚形成基因调控网络
三 发育中的EMT
（2）脊椎动物的原肠胚形成
三 发育中的EMT
（一）初级EMT
2、神经嵴
神经嵴(neural crest，NC)是脊椎动物胚胎发育早期
四 疾病中的EMT
五 EMT与癌症
四 、疾病中的EMT
（一）器官纤维化
纤维化由于成纤维细胞的病理性激活所致，即成纤
维细胞转变为成纤维肌细胞，成纤维肌细胞积累并分泌 过多的胶原，这些胶原被当作纤维储存形成纤维化胶原 网络，从而破坏了器官功能并且导致了器官的变性。研究 表明，这些成纤维肌细胞是通过EMT形成的。
形成了正反馈调节。在结肠癌细胞系中，PRL3激活
PI3K/AKT通路，从而诱导了EMT。
二 EMT诱导者及其相关的信号通路
（二）EMT相关的信号通路
Fra Baidu bibliotek
Wnts TGFβ
β-catenin Smad
Twist
EMT Raf PI3K MAPK AKT
RTK
Ras
Snail
Notch NF-kB
Hey1
间接抑制Ｅ钙粘蛋白的转录： Twist，Goosecoid和Foxc2
Snail通过与E-钙粘蛋白启动子区的E-盒结合，下调 E-钙粘蛋白的表达。 作为多效蛋白，Snail因子可能需要与其它蛋白相互协
作以调控转录。例如，在TGFβ诱导的EMT中，Snail可以
与Smad蛋白结合形成复合物，发挥辅阻遏物的作用，从 而抑制上皮钙粘蛋白的表达。
胞因子的激活有关。因此，Snail和EMT不仅通过增强侵
袭，而且通过多种免疫抑制机制来促进癌症转移。 炎症诱导了NF-κ B，进而增加了EMT诱导者（尤其是 Snail）的表达，从而诱导了EMT。炎症也与癌症的发展和 纤维化相关，最近研究证明炎症诱导的EMT对这种联系是 非常重要的。
五 EMT与癌症