Wnt信号通路影响肺癌干细胞机制的研究进展

Wnt 信号通路影响肺癌干细胞机制的研究进展*
*基金项目:国家自然科学青年基金资助项目(81001578)1通讯作者，E-mail :jiayingjie1616@sina．com 2300060天津市神经外科研究所3
300193
天津中医药大学研究生院
300193
天津天津中医药大学第一附属医院肿瘤科
李小江，贾英杰1，张文治2，张莹，娄怡
3
【摘要】检索2001年至2011年Medline 、
PubMed 及CNKI 期刊全文数据库检索系统与Wnt 信号通路及肺癌干细胞相关的中、英文文献发现，Wnt 信号主要通过Wnt 经典信号传导途径、Wnt-Ca 2+途径、Wnt-细胞平面极化途径在细胞中起作用。

作为Wnt 信号通路中最关键的通道传递分子，
Wnt /β-catenin 信号通路在维持肺癌干细胞的增殖和克隆形成方面发挥着重要作用，通过对关键蛋白的影响抑制肺癌干细胞增殖，为肺癌的治疗提供了新路径。

【关键词】Wnt 信号通路;肺癌干细胞
中图分类号:R734.2
文献标识码:A
文章编号:1009－0460(2012)04－0364－03
Research progress of Wnt pathway on lung cancer stem cells
LI Xiao-jiang ，JIA Ying-jie ，ZHANG Wen-zhi ，ZHANG Ying ，LOU Yi．Department of Oncology ，the First Affil-iated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine ，Tianjin 300193，China
Corresponding author :JIA Ying-jie ，E-mail :jiayingjie1616@sina．com 【Abstract 】By studying a total of 31papers searched with lung cancer stem cells and Wnt pathway as key words in Medline ，Pubmed and CNKI databases from 2001to 2011，we found that the Wnt pathway played its role in cell through the following three chan-nels :Wnt classical signaling pathway ，Wnt-Ca 2+pathway and the Wnt-cell plane polarization．As the most critical signaling molecule in the Wnt pathway ，the Wnt /β-catenin signaling pathway plays an important role in maintaining the cell proliferation and clone forma-tion of lung cancer stem cells ，which can restrain the proliferation of lung cancer stem cells by influencing key protein．It provides a new method in the treatment of lung cancer．
【Key Words 】Wnt signaling pathway ;
Lung cancer stem cells
肺癌是全球发病率最高的恶性肿瘤，己成为人类因癌症死亡的主要原因
［1］。

近年研究发现［2］，肿瘤干细胞作为一类
特殊的干细胞，具有自我更新能力和分化潜能，以及高致瘤性和耐药性的特点，可以分化为肿瘤细胞，这是肿瘤形成及不断生长的根源。

2005年Kim 等
［3］
首次报道BASCs 是肺腺
癌的祖细胞，它能在K-Ras 突变活化的终末支气管和肺泡上皮的不典型增生和腺瘤中大量增生，在肺腺癌的最初形成过程中扮演重要角色。

Wnt 途径作为细胞信号传导系统之一，与肺癌特别是肺癌干细胞的发生密切相关，涉及信号传导、细胞周期、细胞增殖、凋亡以及细胞粘附等多个方面
［4］。

Wnt
信号通路的不恰当激活参与了肿瘤的发生及其侵袭转移的过程，该通路可能通过作用于肺癌干细胞而促使肺癌细胞的复制更新或转移复发，这为肺癌的治疗提供了新的突破口。

1Wnt 信号通路
Wnt 信号通路因其启动蛋白Wnt 而得名。

Wnt 最初发
现为果蝇分节极性基因，其功能与胚胎发育和蜕变过程中成体翼的形成有关，
1982年Nusse 等在小鼠乳头瘤病毒整合部位发现并报道了int-1基因，随后发现这一基因与果蝇胚胎发育基因wingless 同源，将二者名称简并后，该基因被重新命名为Wnt 。

越来越多的证据表明，
Wnt 信号途径的异常激活参与了多种人类肿瘤的发生，此信号传导途径在维持肿瘤干细胞的特性，如肿瘤干细胞的数量、耐药性、克隆形成能力、体内成瘤性等方面也有着重要作用
［5-8］。

2Wnt信号通路的途径
2.1Wnt经典信号传导途径即Wnt/β-catenin信号传导途径［9］。

目前已经在包括肺癌等多种实体瘤中均检测到β-catenin高表达［10］。

在没有Wnt信号刺激的情况下，β-cate-nin与GSK-3β组成的降解复合物结合，通过磷酸化、泛蛋白化等过程发生降解，使胞质β-catenin保持在较低水平［11］。

TCF/LEF与抑制物结合，阻碍下游基因的表达。

Wnt信号通路启动后，Wnt配体与细胞膜表面的Fz/LRP受体结合，β-catenin即从axin/APC、GSK-3β组成的降解复合物分离，在细胞内积聚并向细胞核内转移，与TCF/LEF结合［12］，从而调节下游靶基因c-myc的表达。

作为决定细胞从G0/G1期进入S 期的开关，c-myc基因不显示转录活性或呈低水平表达;只有在某些因子激活时c-myc基因才大量表达［13-14］，使细胞由静止期进入增殖期，促进癌细胞的增殖、浸润与转移。

因此，c-myc是较早发现的细胞恶变的分子标志，与肺癌启动、恶性增殖密切相关［15］。

2.2Wnt-Ca2+途径［16］Ca2+途径的主要过程为Wnt蛋白结合于Fz受体，由Wnt-5a或Wnt-11激活卷曲蛋白受体后，通过三聚体G蛋白介导，使细胞内Ca2+浓度升高，从而对钙调蛋白依赖的激酶(CaMKⅡ)、蛋白激酶C(PKC)起作用，活化T细胞核因子，核内NFAT的积聚导致靶基因的激活。

Ca2+途径多由Wnt-5a等低转化型Wnt蛋白激活，也参与原肠胚的形成，并且对于β-catenin途径起抑制作用［17］。

2.3Wnt-细胞平面极化途径［16］即PCP信号途径，Wnt蛋白直接作用于Fz受体，使Dvl活化，进而激活小三磷酸鸟苷酸酶RhoA和Rac，以及它们下游的Rho激酶和JUN激酶［16，18］。

PCP途径主要调节细胞的迁移与极性，该途径的主要作用可能是在胚胎发育阶段调控细胞骨架的重排，并参与原肠胚形成［19］。

3Wnt信号通路影响肺癌干细胞机制
3.1肺癌干细胞基因普与Wnt通路的相关性动物研究表明Wnt5a在小鼠肺的末梢形态发生中起重要作用，Lic等［20］发现Wnt5a活性缺失的肺上皮细胞和间充质细胞增殖减少，整个肺的结构表现为末梢气道过度膨胀，持续的囊性间隔增厚反映了肺的成熟受阻。

王琴等［21］报道Wnt1蛋白和肿瘤分化是影响非小细胞肺癌预后的独立危险因素，Wnt1蛋白阳性者预后差(OR=1.834，P=0.032)，肿瘤细胞分化差者预后差(OR=2.931，P＜0.001)。

Wnt信号影响干细胞，特别是肿瘤干细胞的自我更新。

You等［22］在非小细胞肺癌新鲜切除标本中发现Wnt2蛋白过表达，对Wnt2蛋白过表达的非小细胞肺癌细胞株应用抗Wnt2单克隆抗体可以诱导细胞凋亡，而对无Wnt2表达的正常人气道细胞应用该抗体则未发生明显的细胞凋亡。

3.2通过对Wnt通路的直接影响抑制肺癌干细胞Maziers 等［23］证实在肺癌细胞信号转道通路中存在Wnt过度表达，非经典途径JNK通路激活和Wnt拮抗剂WIF-1的抑制和失活调节作用。

张菁茹等［24］采用干细胞基因芯片比较了受损伤气管上皮分别在恢复24h及48h与正常气管上皮基因表达的差异。

24h后差异基因有8个上调，31个下调;48h后有5个上调，42个下调。

差异基因表达主要集中在细胞周期调控、细胞连接、FGF、BMP、Notch和Wnt信号通路上。

罗福康等［25］对基因表达谱进行信号通路分析后发现，只有Wnt信号通路与肺腺癌干细胞密切相关且在肺腺癌干细胞(LCSC)与正常肺干细胞(LSC)两种细胞中差异显著(P＜0.01)。

在差异表达的基因中共有13个直接或间接参与了Wnt通路信号转导，其中表达上调8个，下调5个。

在表达上调的基因中TLE2达到13.1倍，而表达下调的基因改变倍数均≤3倍。

3.3通过对关键蛋白的影响抑制肺癌干细胞肺癌干细胞的分子标记OCT-4在维持肺癌细胞的侵袭、克隆形成、耐药方面具有重要作用［26］。

滕颖等［27］报道Wnt/β-catenin干扰质粒转染A549细胞可抑制细胞内Wnt/β-catenin信号传导途径;通过抑制Wnt/β-catenin信号通路使细胞发生G0/G l 期阻滞，抑制细胞增殖，同时克隆形成、迁徙及耐药等肿瘤干细胞特性亦受抑制，肺癌干细胞标记物OCT-4的基因及蛋白表达均降低。

因此，以Wnt/β-catenin信号传导途径为靶点，抑制肺腺癌中该通路的活化及其靶基因的表达有可能成为针对肺癌干细胞治疗的新靶点。

ATP结合转运蛋白G超家族成员2(ABCG2)等分子也是可能的肺癌干细胞表面标志［28］。

研究表明，G0期细胞中有干细胞存在，免疫组化结果显示ABCG2阳性表达支持此观点。

在肺癌干细胞分化阶段，调节细胞周期基因cyclin D1上调。

当G0期向S期转变时发现cyclin D的转录表达、cyc-lin E下调可能作用于G
1
晚期，与S期启动相关。

3.4Wnt信号通路对肺癌干细胞增殖、转移及耐药性的影响Teng等［29］研究发现Wnt/β-catenin信号通路激活可促进肺癌A549细胞由G l期向S期转换，从而促进细胞增殖，同时克隆形成、迁徙及耐药能力等肿瘤干细胞特性增强，阻断Wnt信号通路将影响肺癌干细胞的转移及耐药能力。

Kim 等［30］应用转染后含有Wnt抑制因子基因的A549和H460细胞株，测定细胞增殖，并将含有Wnt抑制因子的脂质体注射到移植瘤瘤周。

结果表明Wnt抑制因子表达增加可以促进肿瘤细胞的凋亡，使克隆形成率下降，并且重组的Wnt抑制因子蛋白能够抑制H460的增殖，显著抑制肿瘤生长。

Wnt/β-catenin通路可以调控细胞周期，从而维持干细胞的分化和自我更新。

在肺癌干细胞中β-catenin主要通过减弱分化促进组织干细胞数量的增加，而不是促进干细胞直接增殖，其确切作用需要进一步研究［31］。

4研究展望
肺癌目前仍是全球范围内致死率居首的恶性肿瘤，现有的治疗手段仍未使5年生存率超过15%。

肺癌干细胞具有
克隆形成、迁徙及耐药等特征与肺癌的复发、转移密切相关，是治疗失败的主要原因，而Wnt信号途径异常是导致肺癌干细胞增殖、转移及耐药发生的重要因素之一。

因此，在今后的研究中可通过确定肺癌干细胞特异性标记的Wnt关键蛋白或Wnt通路信号抑制因子来阻断肿瘤干细胞的细胞周期，达到诱导肺癌细胞生长阻滞或凋亡的目的，从而给肺癌的治疗带来新的希望。

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收稿日期:2011－05－04;修回日期:2011－12－28。