Notch通路在口腔癌EMT中的作用机制及其与耐药性关系的研究

Notch 通路在口腔癌 EMT 中的作用机制及其与耐药性关系的研究

侯菊花 1 刘圆月 1 段娟 1 何正兵 2*

1 益阳医学高等专科学校 2 益阳市中心医院 湖南益阳 413000

口腔鳞状细胞癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，每年约有30万人死于口腔鳞癌，我国口腔鳞癌的死亡率居世界首位。虽然近年来口腔鳞癌的诊断和治疗取得了较大进展，但由于患者进行治疗后，普遍的预后较差，难以根治，而且转移及耐药性较高，口腔鳞癌仍然严重威胁着人类的生命和健康，对其防治显得尤为重要^[1]。

口腔鳞癌涉及多步骤、多因素、多基因改变的复杂过程。由于鳞癌起源于上皮细胞，因此，长期以来国内外学者多注重对变异上皮细胞本身进行研究，并在癌基因、抑癌基因等研究领域取得了重大突破^[2]。然而，上皮细胞的恶性转化及发展在很大程度上受到上皮－间质转化（epithelial-mesenchymal transition ,EMT)作用的调控，在上皮的增殖、分化、侵袭、转移过程中扮演关键角色成为研究热点。

目前，肿瘤细胞通过EMT实现转移过程是肿瘤领域的研究热点。因此，明确EMT信号通路，研发针对信号通路中相应靶点的抗肿瘤药物，将有利于预防或限制肿瘤转移，从而提高肿瘤患者的生存率。

1982年上皮-间质转化的概念被提出来。Greenburg和Hay发现晶状体上皮细胞可暂时失去细胞极性，在胶原凝胶中转化为间质细胞样形态，具有了移行能力，从而提出了EMT这一说法。随后的大量研究发现，EMT不仅在多细胞生物胚胎发育过程中起作用^[3],而且在器官纤维化(如肝脏纤维化、肾脏纤维化等)以及肿瘤侵袭和转移中也起着重要作用。在肿瘤EMT过程中，上皮标志物E-钙粘蛋白(E-cadherin)、紧密连接蛋白ZO-1(zonula occluden-l)等表达下调，间质标志物波形蛋白(vimentin)、N型钙粘蛋白(N-cadherin)等表达上调，表现为上皮源性的肿瘤细胞失去细胞极性，细胞间的连接变得疏松，胞内骨架蛋白发生重组。这一系列的改变导致肿瘤细胞的黏附能力下降，迁移运动能力增加，使得肿瘤细胞更易于离开原有位置，发生原位浸润或者随血液、淋巴等途径转移到体内远隔部位，重新定位并破坏新的器官或组织，最终导致肿瘤患者死亡^[4]。大量研究发现，多种信号通路参与了肿瘤细胞的EMT过程，如Notch信号通路、转化生长因子-β (transforming growth factor-β, TGF-β)等。

研究人员发现Notch信号通路不仅参与肿瘤的形成、EMT，还参与耐药性的发生。Notch基因最初由Morgan于1917年报道，当时人们认为他主要参与胚胎发育过程，近年研究发现EMT过程与Notch信号通路密切相关。 在肿瘤中，Notch受体在其配体刺激下发生裂解，其胞内结构域被释放出来，从胞质易位入核，调控下游靶基因的转录，不仅能调控肝癌等肿瘤的形成，在肿瘤EMT过程中也有着重要作用。Wang等发现对吉西他滨耐药的胰腺癌细胞发生了EMT现象，其机制是通过Notch信号通路实现的。他们检测到Notch-2及其配体Jagged-1在胰腺癌细胞中高表达，而当Notch-2和Jagged-1被其特异性的小干扰RNA干扰后，Notch信号通路下游的靶基因vimentin, Slug, Snail以及核因子-κB的表达发生下调，出现了EMT现象，同时降低了胰腺癌细胞的侵袭能力，证实Notch信号通路参与了胰腺癌的EMT过程。研究发现低氧诱导因子(hypoxia inducible factor, HIF)与Notch信号通路的靶基因HES1的启动子相结合，诱导乳腺癌EMT发生。而敲除HIF-1基因后， HES1的表达受到抑制。应用Notch信号通路抑制剂阻断了HIF-1诱导的EMT过程，下调了Snail、Slug的表达，增加了E-cadherin的表达，同时也降低了乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力。Notch信号通路不一定独立行使其功能，有时也必须同其他信号通路协同作用才能诱导肿瘤EMT发生。虽然目前已有部分关于Notch信号通路诱导肿瘤EMT的报道，但这方面的研究还不够深入，且其与口腔癌的相关性研究少见其诱导口腔癌EMT的具体分子机制鲜为人知，尚待进一步研究。

EMT 可通过多种途径参与化疗药物耐药性。有研究表明，敲除Snail或 Twist，锌指转录因子和关键的E-钙黏蛋白阻遏物分子可导致EMT期间化疗敏感性的恢复。目前，与EGFR 相关的靶向药物（如厄洛替尼和吉非替尼）已被应用于晚期非小细胞肺癌的治疗，但很多患者在治疗数月内发生耐药现象。有研究学者常认为，非小细胞肺癌对EGFR 药物的耐药与EGFR及其他基因突变有关，包括EGFR突变或活化替代的受体酪氨酸激酶如HER2、HER3、IGF-1R和 AXL 等。但也有研究发现，厄替尼治疗有效的肺癌患者中存在高水平表达的脯氨酸羟化酶3（PHD3），并进一步证明了TGF-β介导的PHD3失活能通过肺癌细胞中TGF-α/EGFR信号通路而促进细胞的EMT和转移及对厄洛替尼的耐药性，诱导PHD3的再表达可抑制肿瘤转移并使细胞重新对药物敏感

^[5]。有研究发现，使用达沙替尼（ABL/Src激酶抑制剂）单药治疗不能逆转肺腺癌细胞中的EMT，但用厄洛替尼和达沙替尼进行组合治疗可以阻止EMT介导的肺癌耐药性，但具体机制尚不明确。通过si RNA 或使用蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMT-1）抑制剂呋喃二脒降低p120-catenin 和PRMT-1 表达，可增加肺癌细胞对厄洛替尼的敏感性，并可逆转EMT以克服酪氨酸激酶抑制剂（TKI）的耐药性。EMT 介导的耐药性还与AXL受体酪氨酸激酶对下游信号通路的持续激活有关，但目前对该通路在肿瘤细胞药物抗性方面的机制还有待充分阐明。SONG等^[6]发现，通过条件激活Twist 或重组TGF-β来诱导EMT后，对EGFR-TKI下调EGFR磷酸化或下游致癌信号转导的能力（即PI3K/Akt和MEK/ERK途径）无影响。然而，EGFR-TKI诱导细胞凋亡的能力却显著下降，说明EMT在EGFR-TKI耐药中的独特地位。综上所述，EMT与EGFR-TKI的耐药性有密切关系。

已有研究证实，Notch信号通路可以影响化疗药物如吉西他滨在胰腺癌中的化疗敏感性。吉西他滨是一种脱氧胞苷类似物具有强的抗癌活性，可以单独应用，或者与其他化疗药物联合应用，广泛应用于各种进展期肿瘤如肺癌，胰腺癌和卵巢癌的治疗，是人类癌症治疗的标准化疗方案。然而，由于内源性或者外源性药物抵抗的存在，吉西他滨对肿瘤的这种影响作用逐渐减弱。最近在胰腺癌中，研究发现Notch 信号通路在吉西他滨药物抵抗中发挥作用，Yao 等发现在胰腺癌中 Notch3 misi RNA 可以抑制Notch3 的表达，提高吉西他滨在诱导酶介导下的细胞凋亡。而且，通过非激活PI3K/Akt依赖途径，可以抑制Notch3提高胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性。同时还发现在对吉西他滨耐药的胰腺癌细胞中Notch-2和 JAG-1 表达也是上调的。通过 si RNA途径下调Notch信号通路可以导致部分EMT表型的逆转，这与吉西他滨敏感性提高有关。

综上所述，在人类许多实体瘤如肺癌、乳腺癌、宫颈癌及血液系统肿瘤中都存在Notch信号通路相关蛋白的异常表达。而在Notch受体中，研究最多的是Notch3。Notch3 在卵巢癌、胆管癌及尿路上皮癌等肿瘤中主要表现为致癌作用，并且发现过量表达的Notch3与尿路上皮癌对化疗药物耐药有关。据此，拟进一步研究Notch信号通路在口腔癌EMT过程中的作用机制及其与耐药性的关系，从而为口腔癌的治疗带来新的希望。

参考文献

[1] Koo K，Barrowman R，McCullough M，et al.Non-smoking non-drinking elderly females: a clinically distinct subgroup of oral squamous cell carcinoma patients[J]. Int J Oral Maxillofac Surg. 2013,42(8):929-33.

[2] 黄建,侯菊花,王国华等,HMBA对人舌癌TCA8113细胞增殖和KLF6及相关蛋白表达的影响[J].中国病理生理学杂志,2012,28(03):433-438.

[3] Thiery JP, Acloque H, Huang RY, et al. Epithelial-mesenchymal transitions in development and disease. Cell 2009; 139: 871-890.

[4] Huelsken J, Behrens J. The Wnt signalling pathway. J Cell Sci 2002; 115: 3977-3978.

[5] DOPESO H，JIAO HK，CUESTA AM，et al. PHD3 controls lung cancer metastasis and resistance to EGFR inhibitors through TGFα[J]. Cancer Res，2018，78（7）：1805-1819.

[6] SONG KA，NIEDERST MJ，LOCHMANN TL，et al. Epithelial-to-Mesenchymal transition antagonizes response to targeted therapies in lung cancer by suppressing BIM[J]. Clin Cancer Res，2018，24（1）：197-208.

课题名称及课题编号：湖南省教育厅科学研究一般项目（18C1732）

第一作者：侯菊花，硕士研究生，研究方向：口腔癌的防治；

*通讯作者：何正兵，副主任医师，研究方向：肿瘤的防治