Hedgehog信号通路及其与非小细胞肺癌关系的研究进展

山东医药2019年第59卷第13期

Hedgehog信号通路及其与非小细胞

肺癌关系的研究进展

陈盈盈，展翼翼,刘春玲

(新疆医科大学第三临床医学院，乌鲁木齐830011)

摘要:Hedgehog(Hh)信号通路的结构组成包括作为配体的Hh分泌蛋白，分布于靶细胞膜上的受体Patched蛋白、Smoothened蛋白，转录因子蛋白家族，主要校正器蛋白及下游的驱动蛋白、蛋白激酶A、环磷腺昔等淇通过信号串联传导信息。Hh信号通路不但在正常肺组织中扮演着重要角色，而且在非小细胞肺癌细胞系中被激活，参与肿瘤的增殖分化、细胞凋亡、侵袭转移、复发等过程;Hh信号已成为治疗非小细胞肺癌、逆转肿瘤耐药的重要研究靶点。

关键词：非小细胞肺癌;Hedgehog信号通路;肿瘤耐药

doi：10.3969/j.issn.I002-266X.2019.13.027

中图分类号:R734.2文献标志码:A文章编号；1002-266X(2019)13-0095-04

据统计，肺癌是发病率和病死率最高的恶性肿瘤，严重威胁人类的生命安全⑴。肺癌大致分为非小细胞肺癌(NSCLC，和小细胞肺癌两类，其中NSCLC约占85%。虽然近年晚期表皮生长因子受体(EGFR)基因突变的NSCLC在使用酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗后获得了显著疗效,但疾病复发转、变不的。Hedgehog

(Hh)信号通路被发现以来，一系列研究表明，其不但调控胚胎发育和干细胞分化［,］,而且在维持肿瘤起始/干细胞特性方面有重要作用，与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关⑵。随着肺癌发病机制分子的,Hh号通NSCLC发生发

中的重要作用已被证实⑶。本文分析Hh信号通路的结构与传导，并对其在MSCLC发生发展贝台疗、耐药中的作用作一综述。

1Hh信号通路的结构与传导

1.1结构在脊椎动物中，Hh通路结构组成包括作为体的Hh分泌蛋白,分细胞的受体Patched(Ptch)蛋白、Smoothened(Smo)蛋白,转

因子(Gli)蛋白家族，主要校正器(Sufu)蛋白及下游的驱动蛋白(Kif7)、蛋白激酶A(PKA)和环磷腺昔(cAMP)等⑷。此外，在Corbit等［5］研究证实，Hh 信号通路与初级纤毛(PC)息息相关,PC不仅为通路组件的分布提供了至关重要的特殊细胞腔隙，而且还能调节通路的信号浓度和作用细胞的应答，从

基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目(2016D01C365)o

通信作者：刘春玲(E-mail:liudeyouxiang66@)多方面保证了Hh通路发挥功能。

1.1.1Hh蛋白相对于染色体只有四对的果蝇,在生命架构更高级的脊椎动物中，由于基因组的重复,Hh基因扩增,Hh蛋白有三个亚组同源物，分别为Sonic Hedgehog(Shh),Desert Hedgehog(Dhh)和Indian Hedgehog(Ihh)［］。其中，Shh是哺乳动物中表达最广泛的Hh蛋白，贯穿胚胎发育到器官形成过程;Ihh特异性地在原始内胚层、骨、消化道中表达;Dhh表达主要限于性腺，包括睾丸的支持细胞和卵巢的颗粒细胞。但在所有哺乳动物中,Hh蛋白具有相似的生理效应［7］。

1.1.2Ptch蛋白Ptch蛋白是由肿瘤抑制基因Patched编码,12个单一肽链构成的跨膜蛋白，具有在细胞膜上接受Hh信号蛋白和抑制Smo蛋白的功能，对Hh信号通路起负性调控作用⑻。脊椎动物Ptch同：Ptch1和Ptch2。显,Ptch蛋白的功能体Ptchl蛋白, Ptchl类固醇依赖性地与上游Shh蛋白结合⑼，Ptch2蛋白是Ptchl蛋白的旁系同源，可以弥补Ptchl 蛋白的部分功能。

1.1.3Smo蛋白Smo蛋白是由1024个氨基酸组成的七次跨膜蛋白，在结构上类似G蛋白偶联受体，但在细胞外富含维持其功能的半胱氨酸结构域［0］。研究显示,Sm。蛋白是Hh信号传导途径中的辅助受体，代表受体复合物的信号传导组分，是Hh信号的转换器，同时因其在缺失Ptchl的情况下仍能促进Hh信号通路下游成分的激活，也被认为Hh号通的正因子［11］。

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1.1.4Gli转录因子Gli蛋白最初是从胶质母细胞瘤中分离出来，定位于细胞核和细胞质，是通路下游的多功能转录因子。在脊椎动物中,Gli蛋白家族有三个成员：Gli1、Gli2、Gli3［12］°三者均有5个保守的锌指DNA结合结构域。其中Gli2和Gli3因在氨基末端有阻遏结构域，在竣基末端有活化结构域的特殊结构，均可充当通路的抑制剂和激活剂；而Gli1因缺乏氨基末端阻遏物结构域，在通路中仅有激活剂的功能。在通路信号传导中，三者协作，通过直接结合启动子来调节靶基因的表达［13］°

1.1.5Sufu蛋白临〈if7蛋白、PKA临AMP及下游靶基因Sufu蛋白定位于细胞核,直接与Gli蛋白结合，在Gli的稳定和加工中起关键作用，保证了Hh 信号准确传导，是关键负调节因子。驱动蛋白Kif7是Hh信号传导的一个组成部分，可以作为正调节因子和负调节因子，但具体作用方式尚未完全清楚，现在发现的一种可能机制是蛋白磷酸酶2A对Kif7磷酸化的翻译后控制［14］°cAMP依赖性PKA也是Hh通路的重要负调节因子，位于纤毛的基部并调节Gli蛋白氨基端和竣基端的复合物形成［15］,因此PKA的活性对Hh信号传导同样至关重要°Hh通路的下游，还有大量参与调控信号传导的靶基因，诱导细胞增殖分化及促进肿瘤发生等°

1.2信号传导与其他信号通路一样,Hh通路也是通过信号串联传导信息。Hh蛋白是整个通路的启动因子，是Ptch的配体,Sm。是信号转导子。通过Patc、Smo与Hh体的结合及活后

Gli蛋白发挥生物学效应，分为经典的Hh/Gli信号通路和非经典的Hh信号通路［16］°经典激活途径：即Hh配体与Ptch结合，解除Ptch1对Smo的抑制“从而导致转录因子Gli入核,这是哺乳动物途径激活的必要步骤。非经典激活途径：可分为不依赖Smo蛋白的I型和依赖Smo蛋白不依赖GLi蛋白的I型。此外脊椎动物中还存在与Ptch结合的共受体,如生长阻滞特异蛋白1、半胱氨酸双加氧酶等，与Ptch—起形成受体复合物,共同传递通路信号。2Hh信号通路与NSCLC的关系

2.1Hh信号通路在NSCLC发生发展中的作用Hh信号通路在胚胎肺发育和出生后肺发育过程中起关键作用［7］°在健康成人肺组织中,Hh信号传导维持成人肺部稳定并调节修复［18］°然而，目前尚不清楚Hh信号传导如何一方面促进肺部稳定，另一方面促使肿瘤发生。近年研究证实，在小细胞肺癌中，常有Shh途径表达上调,Gli转录因子激活［19］°有研究则证实Sm。可在体外促进人小细胞肺癌的克隆及小96鼠体内小细胞肺癌的起始和进展［20］°

目前已有大量研究多环节、多步骤证明Hh通路在NSCLC发生发展中起重要作用。Bai等［1］研发Hh通分子Shh、Dhh、Ihh、Smo及Gli3 NSCLC组织中均广泛表达；Gli3髙表达可能参与促

进了NSCLC患者发生淋巴结转移°Shi等［22］分离来自人大细胞肺癌细胞系中具有干细胞功能的H460SP细胞后显示,H460SP细胞不仅能增强致瘤性，更重要的是其优先表达Smo,进一步提示了Hh 号大细胞肺癌干细胞的作用°Bermudez

等［23］在2013年通过抑制Shh信号传导，导致NSCLC细胞在Gli1和Gli2介导下增殖降低;并深入研究发现了肺腺癌和肺鳞状细胞癌(鳞癌)细胞都分泌Shh配体，可诱导成纤维细胞增殖、迁移，介导肿瘤组织中血管和成纤维细胞生成，在NSCLC上皮间质化(EMT)中起重要作用。后续研究发现，肺鳞癌组织中Ptch.Smo和Gli2表达上调，且抑制了Gli2表达后,肿瘤细胞增殖明显受阻并伴有广泛的细胞凋亡a；Gli1表达则与肺鳞癌的T分期、淋巴结转移和临床分期密切相关,Gli1阳性的肺鳞癌组织微血管密度明显高于阴性者［25］°在肺腺癌组织中Gli1表达在76%左右，可能是由于表观遗传沉默。在超过一半的肿瘤组织中，经典的Hh途径激活剂Smo呈低表达水平，初步推断Gli1可能是致癌途径的下游效应物［26］°同时,在通路的下游，对部分微小RNA(miRNA)的功能分析显示，miR-326能通过直接靶向Smo和Gli2而充当Shh信号传导的负调节剂，引起肺疾病；miR-520b通过激活Hh通路和Gli2、Gli3的稳态化，促进NSCLC细胞的增殖和转移。此外，研究还发现，在NSCLC组织中，Hh信号通路常与其他通路处于会聚或串扰状态,如肺腺癌中，当EMT相关基因过表达和Hh传导途径激活后，腺癌细胞和癌相关成纤维细胞可以通过相互作用,促进腺癌细胞转移;也有研究指出原癌基因蛋白

激酶1在肺鳞癌细胞内激活细胞经典Hh途径，诱细胞［27］

°

2.2Hh信号通路在NSCLC治疗中的作用目前,Hh信号通路作用于NSCLC的确切位点,仍存在疑问。因此，虽然Hh基因已经发现了30余年，却无法比拟晚期表皮生长因子受体(EGFR)间变性淋巴瘤激酶基因在NSCLC治疗上的进展。环巴胺是首个被发现的可以抑制Smo的植物碱。有研究用环巴胺处理NSCLC细胞，发现其通过作用于线粒体，达到抑制肿瘤细胞增殖并凋亡的目的［28］°尽管后续有研究证明环巴胺类抑制剂只对Hh 通路上游