EMT（上）：亚型、标志物诱导因素

EMT（上）：亚型、标志物诱导因素
EMT，助力肿瘤侵袭性增强的帮凶。

上皮间质转化现象（EMT），指的是上皮细胞在形态学上发生成纤维细胞或间充质细胞表型的转变，细胞极性消失，细胞骨架重排，并且迁移运动能力增加的现象。

EMT是可逆的，在解除诱导因素后，细胞可发生间质上皮转化（MET），即间质细胞表型向上皮细胞表型转化的事件，从加强细胞间的连接紧密，减弱细胞的的移动和侵袭能力。

EMT和MET是相反的生物学过程，一旦EMT可逆过程不能完成，最终会导致病理结果。

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EMT的3种亚型
根据EMT发生的特定生物学环境，可将EMT分为3种亚型。

1型EMT：与胚胎植入、发育和器官形成相关。

通过这种转化，上皮细胞获得了能够在细胞外基质中迁移的表型，并迁移到特定的部位参与组织的形成。

2型EMT：与组织再生、损伤修复和器官纤维化相关。

通过产生纤维细胞，从而修复由创伤和炎症反应造成的组织损伤。

3型EMT：恶性肿瘤发生时，上皮样细胞转化为间质样细胞的过程，与肿瘤相关的表型转化相关。

这些细胞通常位于肿瘤周边，通过EMT获得局部和全身的侵袭能力，最终导致肿瘤的转移。

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EMT的标志物（biomarker）
在EMT过程中，即有上皮样细胞的标志物，又有间质样细胞的标志物。

1）上皮样细胞的标志物
A）E-cadherin（E-钙粘蛋白），一种Ca2+依赖的、与细胞间黏附密切相关的跨膜糖蛋白，主要分布于上皮细胞的膜表面，是典型的上皮细胞标志物。

E-cadherin的表达水平与肿瘤的侵袭/转移能力呈负相关性。

细胞膜表面钙粘蛋白类型的转变（E-cadherin转变为N-cadherin），可增加细胞的运动性及侵袭和转移的能力。

B）β-catenin，胞浆蛋白，位于正常上皮细胞和非侵袭性肿瘤细胞膜上。

通常认为，细胞质中的β-catenin反映了E-cadherin的分解情况；而位于细胞核中的β-catenin 则发挥了激活转录因子的作用。

C）Claudin-1，属于Claudins家族，介导细胞紧密连接（tight junction，TJ）。

在同一个细胞中，claudins可以通过N末端的细胞外环（大环）与其他claudins相互作用；而在相邻的细胞之间，claudins 之间的相互作用，主要由C末端的细胞外环（小环）介导。

D）ZO-1，属于ZO家族，分子量为225 kDa，是最先被鉴定出的紧密连接相关蛋白。

它有两种异构体，分别是ZO-1α+和ZO-1α-。

相较于ZO-1α+，ZO-1α-的序列中缺少了80个氨基酸残基。

2）间质样细胞的标志物
A）vimentin （波形蛋白），是最丰富和高度保守的III型中间纤维（IFs）蛋白之一，主要在内皮细胞等间质起源细胞中表达，因此被认为是间质细胞的一种重要标志物。

在癌症中，Vimentin的表达增加，是细胞发生EMT的重要标志。

B）α-SMA，是肌动蛋白家族成员中的一个成员。

在胚胎发育及伤口愈合过程中，细胞内大量表达的α-SMA常常作为细胞发生EMT 的标志物，而且α-SMA在肿瘤新生血管的生成过程中也起到重要的作用。

C）Snail1（Snail）和Snail2（Slug），两者都可以和SIP1（Smad相关蛋白1）竞争性结合 E-cadherin 基因的启动子近端的E-box序列，从而抑制E-cadherin的表达，诱导细胞发生EMT现象。

此外，Snail表达升高后，可激活核内的ERK2，从而导致E-cadherin 的表达减少，Vimentin表达增加，诱导细胞发生EMT现象。

D）Twist1/Twist2 ，碱性螺旋-环-螺旋结构（basic-Helix-loop-Helix，bHLH）转录因子。

Twist 基因序列高度保守，即便在不同种属之间也高度一致。

Twist能与E-cadherin基因启动子近端的E-box相互结合，形成二聚体或者异二聚体，从而抑制 E-cadherin的转录和表达，促进EMT 的发生。

E）ZEB1/2 ，属于转录因子ZEB家族（E-box结合锌指蛋白），能识别E-cadherin启动子近端的E-box序列，直接抑制E-cadherin 的转录和表达，促进细胞发生EMT现象。

此外，ZEB2还能直接抑制紧密连接蛋白claudin-4和ZO-3的表达，还可以通过某种未知的机制，诱导间质细胞标志物vimentin和N-cadherin的表达。

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诱导EMT发生的诱导因素
在细胞赖以生存的微环境中，发挥诱导EMT功能的因素有很多。

A）细胞外基质（ECM）
细胞外基质中所存在的多种生长因子（TGFβ、TGFβ等），可以自分泌或旁分泌的形式发挥作用，即通过与细胞膜特异性受体结合，激活细胞内Smad、ERK、NF-κB、Wnt、Notch等信号通路，上调并激活调节EMT的转录因子，从而启动EMT过程。

B）肿瘤细胞和间质细胞之间的相互作用
研究发现，肿瘤细胞（特别是来源于上皮组织的肿瘤细胞）和间质细胞之间的相互作用，常常调控肿瘤细胞发生EMT过程。

C）缺氧
缺氧可以通过多种分子机制来诱导EMT的发生，这些机制包括上调 HIF-1α、HGF、Snail1和Twist，或者激活Notch通路或者NF-κB 通路或者诱导DNA的甲基化。

在缺氧环境下，细胞内的正反馈环路被激活，从而稳定肿瘤细胞的间质样细胞表型，细胞变得更有侵袭力。

D）肿瘤相关巨噬细胞（TAM）
在EMT过程中，肿瘤细胞首先释放高水平的巨噬细胞趋化因子；将TAM吸引到坏死区或者低氧区，而且促进了肿瘤相关巨噬细胞和肿瘤细胞之间的相互作用。

这种相互作用，促进TAM发生表型改变，上调TAM细胞内生长因子分子的表达，进而诱导并促进肿瘤细胞内的迁移和侵袭相关基因的表达上调，诱导了肿瘤细胞EMT的发生。

E）微环境介导的 MET 现象
有一种观点认为，只有EMT信号的持续激活，才能让肿瘤细胞持续处于间质细胞的表型；否则一旦EMT信号消失，肿瘤细胞会退回到上皮细胞的状态。

根据此理论，当肿瘤细胞发生转移并进入原先健康的组织内，基于当时肿瘤细胞周围的“正常”的微环境中，缺少EMT的持续激活信号，从而诱导转移的肿瘤细胞发生MET现象，再次回到上皮样细胞的状态。