邱敏琦 綜述,姜 浩,賀修勝 審校(. 南華大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 衡陽(yáng)400;. 南華大學(xué)腫瘤研究所,湖南衡陽(yáng)400)
wnt 信號(hào)通路是一條在進(jìn)化上高度保守的通路,對(duì)細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡起重要作用,wnt 信號(hào)通路的失調(diào)與許多疾病的病理改變甚至腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[1-2]。目前發(fā)現(xiàn)的人類(lèi)wnt 基因共有19 種,它們有不同的表達(dá)形式和功能[3]。其中發(fā)現(xiàn)wnt2 在多種腫瘤組織中高表達(dá),且能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)遷移,包括胰腺癌、胃癌、直腸結(jié)腸癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤等。本文重點(diǎn)就wnt2 與多種腫瘤之間關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1.1 Maiese 等[4]發(fā)現(xiàn)一種原癌基因參與小鼠乳腺腫瘤的發(fā)生,并將其命名為int1,隨后研究發(fā)現(xiàn)int1 與果蠅Wingless 具有同源性,因此將其統(tǒng)稱(chēng)為wnt 基因。wnt 基因編碼的WNT 蛋白為350~400 個(gè)氨基酸的分泌型糖蛋白,在胚胎形成期間調(diào)控細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo),包括蒼蠅、蠕蟲(chóng)、人等[5]。目前已在不同動(dòng)物間發(fā)現(xiàn)多種wnt 基因,在人類(lèi)中包含19 種基因組(wnt1、wnt2、wnt3、wnt4、wnt5、wnt5a、wnt5b、wnt6、wnt7b、wnt10b、wnt11 等)[2]。wnt 基因介導(dǎo)的信號(hào)通路的失調(diào)或過(guò)度活化可導(dǎo)致腫瘤的形成、侵襲與轉(zhuǎn)移。由WNT蛋白介導(dǎo)的信號(hào)通路主要分為:(1)wnt 經(jīng)典信號(hào)通路,WNT 蛋白與細(xì)胞膜受體特異性結(jié)合,通過(guò)核內(nèi)β-catenin 累積,激活下游相關(guān)的靶基因,從而促進(jìn)腫瘤形成。(2)wnt/Ca2+非經(jīng)典通路,由wnt5a、wnt11 激活,主要通過(guò)蛋白激酶C(PKC)依賴(lài)機(jī)制調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的高低,抑制wnt 經(jīng)典信號(hào)通路,調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞之間的黏附。(3)wnt/Jun 激酶途徑,主要通過(guò)誘導(dǎo)Jun 激酶(JNK)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞骨架,參與腫瘤細(xì)胞的變形、遷移、細(xì)胞極性變化等[6-8]。
1.2 wnt2 基因位于人類(lèi)染色體7q31.3,與7 次跨膜蛋白受體Fzd9結(jié)合,協(xié)同共同受體LRP5/6 激活Dishevelled(DLV)阻止β-catenin降解,使其向核內(nèi)易位,促進(jìn)下游相關(guān)靶基因轉(zhuǎn)錄[9]。經(jīng)研究證實(shí),wnt2 通過(guò)激活wnt/β-catenin 經(jīng)典路徑,可促進(jìn)中腦腹部等組織的生長(zhǎng)和分化[10]。而wnt/β-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常與人類(lèi)疾病有關(guān),包括腫瘤、骨質(zhì)疏松、衰老和退化等[11]。有學(xué)者研究證實(shí),wnt2 可通過(guò)激活wnt/β-catenin 經(jīng)典路徑促進(jìn)食管癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲能力[12]。另外,wnt2 能通過(guò)自分泌和旁分泌途徑誘導(dǎo)乳腺上皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變。Dale 等[13]通過(guò)原位雜交技術(shù)證實(shí)乳腺癌組織中存在wnt2。在胰腺癌、胃癌、直腸結(jié)腸癌、膠質(zhì)細(xì)胞瘤中wnt2 均可見(jiàn)高表達(dá),且與腫瘤細(xì)胞的侵襲遷移呈正相關(guān)。在乳腺癌患者和胰腺癌患者的血清中均可檢測(cè)到wnt2 陽(yáng)性表達(dá),且高于健康成年人。wnt2 高表達(dá)于這些腫瘤組織及血清中,揭示wnt2 在腫瘤生長(zhǎng)、發(fā)展過(guò)程中起著重要的促進(jìn)腫瘤增殖,遷移的作用[12-13]。
2.1 wnt2 與乳腺癌。Watananbe 等[14]對(duì)23 例乳腺癌組織及癌旁乳腺組織運(yùn)用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)法檢測(cè)wnt2 的表達(dá),發(fā)現(xiàn)23 例乳腺癌組織中wnt2 均高表達(dá),而僅有13%(3/23)的癌旁組織中wnt2 表達(dá)上調(diào)。郭變琴等[15]為進(jìn)一步研究wnt2 在乳腺癌患者體內(nèi)的表達(dá)情況,采用免疫組織化學(xué)(免疫組化)方法檢測(cè)了5 例配對(duì)癌旁組織、9 例乳腺癌原位組織及9 例侵襲性乳腺癌組織中wnt2 的表達(dá)情況,結(jié)果顯示,wnt2 在配對(duì)癌旁組織中僅見(jiàn)1 例乳腺上皮細(xì)胞質(zhì)或間質(zhì)弱表達(dá),而在6 例例乳腺原位癌及9 例侵襲性乳腺癌組織上皮細(xì)胞中呈高表達(dá),部分間質(zhì)細(xì)胞胞漿中也可見(jiàn)陽(yáng)性表達(dá)。在乳腺癌原位組織及侵襲性乳腺癌組織中wnt2 表達(dá)陽(yáng)性率明顯高于配對(duì)癌旁組織;同時(shí),他們運(yùn)用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)對(duì)30 例乳腺癌患者及15 例健康成年女性的血清進(jìn)行了wnt2 檢測(cè),經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示,乳腺癌患者血清中wnt2 水平顯著高于健康成年女性,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),表明wnt2與乳腺癌的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。
2.2 wnt2 與胰腺癌。Yu 等[16]采用數(shù)字基因分析、RNA 原位雜交方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn),wnt2 高表達(dá)于胰腺癌小鼠的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTCs)中,并且wnt2 只在64%小鼠(3/4)中表達(dá)細(xì)胞角質(zhì)的細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄;他們對(duì)胰腺癌原位標(biāo)本、CTCs、胰腺癌轉(zhuǎn)移性腹腔積液中的wnt2進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,在CTCs、胰腺癌轉(zhuǎn)移性腹腔積液中均可見(jiàn)大量wnt2 mRNA 信號(hào),而在8/14 胰腺癌原位組織中僅有1%~5%的細(xì)胞中可檢測(cè)到少量wnt2 mRNA 信號(hào),因此,進(jìn)一步得出結(jié)論,wnt2 信號(hào)在CTCs、轉(zhuǎn)移癌性腹腔積液中呈陽(yáng)性表達(dá),而在胰腺癌原位組織僅少量表達(dá)。為進(jìn)一步研究wnt2 在體內(nèi)表達(dá)的意義,構(gòu)建慢病毒載體,并轉(zhuǎn)染NB508 胰腺導(dǎo)管癌細(xì)胞使其缺失wnt2 基因,將其接種于裸鼠皮下;另外,將帶有熒光蛋白標(biāo)記(GFP)的wnt2-NB508 也接種于裸鼠皮下,將二者進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察發(fā)現(xiàn),接種帶有GFP 的wnt2-NB508 細(xì)胞的裸鼠產(chǎn)生了更多的肺轉(zhuǎn)移,因此可推測(cè)wnt2 增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移性的潛能。為進(jìn)一步揭示wnt2的分子作用機(jī)制,隨之又構(gòu)建了針對(duì)Tak1(轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β 激活性激酶)的shRNA 并將之轉(zhuǎn)染進(jìn)wnt2-NB508,應(yīng)用蛋白免疫印跡(western blot)法檢測(cè)轉(zhuǎn)染前后相關(guān)基因表達(dá)情況,結(jié)果顯示,F(xiàn)n1 表達(dá)下降,與之相關(guān)的Cleaved caspase-3 表達(dá)上調(diào),證實(shí)在胰腺導(dǎo)管癌中存在非經(jīng)典途徑的wnt 信號(hào)通路活化,并對(duì)腫瘤的轉(zhuǎn)移起著至關(guān)重要的作用。
2.3 wnt2 與結(jié)腸直腸癌。wnt 通路與結(jié)直腸癌的發(fā)展有高度相關(guān)性[17],近年來(lái)越來(lái)越多的wnt2 信號(hào)被證實(shí)高表達(dá)于腫瘤組織中。Park 等[18]運(yùn)用免疫組化方法對(duì)120 例結(jié)直腸癌組織中wnt2 基因表達(dá)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),61.7%(74/120)標(biāo)本的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中wnt2高表達(dá),統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示,wnt2 表達(dá)上調(diào)可能是一個(gè)獨(dú)立于臨床與病理學(xué)特征的腫瘤標(biāo)記物,并且與腫瘤位置、大小、臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及5 年生存率無(wú)關(guān)(P>0.05),推測(cè)wnt2 的高表達(dá)可能與結(jié)直腸癌的發(fā)生息息相關(guān)。最近,Carmona 等[19]研究發(fā)現(xiàn),結(jié)直腸癌的原位癌標(biāo)本中存在wnt2 基因的DNA 甲基化,并進(jìn)一步證實(shí)在結(jié)直腸癌患者的糞便標(biāo)本中,有78%的標(biāo)本可檢測(cè)到wnt2基因的DNA 甲基化, 為臨床上早期無(wú)創(chuàng)診斷結(jié)腸直腸癌提供了有效的甲基化生物標(biāo)記。
2.4 wnt2 與肺癌。Chen等[20]篩選出1 株側(cè)群細(xì)胞(SP)上高表達(dá)wnt1、wnt2、notch1 和c-myc 的肺腺癌細(xì)胞株A549,并沉默sox2,用逆轉(zhuǎn)錄PCR(RT-PCR)和Western blot 檢測(cè)沉默sox2 基因后相關(guān)基因的變化,發(fā)現(xiàn)wnt1、wnt2、notch1 和c-myc 在mRNA 和蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào),證明在肺癌的發(fā)生過(guò)程中,wnt1、wnt2、notch1 和c-myc 等致癌基因的轉(zhuǎn)錄可能與sox2 的調(diào)控有關(guān)。而sox2 是一種干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)胚胎干細(xì)胞全能性發(fā)育、器官形成及神經(jīng)分化等起著重要作用[21]。研究發(fā)現(xiàn),人體內(nèi)多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與其異常表達(dá)相關(guān),進(jìn)一步推測(cè),wnt1、wnt2、notch1 和c-myc 可能與腫瘤干細(xì)胞的強(qiáng)致癌性有關(guān)。You 等[22]發(fā)現(xiàn)wnt2 基因在人非小細(xì)胞肺癌組織中過(guò)表達(dá),使用WNT2 蛋白阻滯劑能導(dǎo)致過(guò)表達(dá)wnt2的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系凋亡,并能減少β-catenin 在核內(nèi)的累積、轉(zhuǎn)錄因子T 細(xì)胞因子(TCF)依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄活性。另外,還向非小細(xì)胞肺癌中A549 細(xì)胞轉(zhuǎn)染針對(duì)wnt2 基因的siRNA,并下調(diào)β-catenin在核內(nèi)的累積和TCF 依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄活性,在此過(guò)程中還觀(guān)察到,在分別經(jīng)過(guò)上述2 種處理方式的細(xì)胞中,凋亡抑制基因(Suvivin)均表達(dá)下調(diào),他們假設(shè)WNT2 蛋白阻滯劑和wnt2-siRNA 可能通過(guò)抑制Suvivin 而起到細(xì)胞凋亡的作用。
2.5 wnt2 與胃癌。早期研究發(fā)現(xiàn),胃癌組織上wnt2 呈高表達(dá),推測(cè)其高表達(dá)可能與激活wnt-β-catenin 信號(hào)通路有一定關(guān)聯(lián)性[23]。王自闖[24]為進(jìn)一步研究其分子作用機(jī)制,對(duì)兩種類(lèi)型的胃癌組織(腸型和彌漫型)及4 種人胃癌細(xì)胞系(AGS、HGC-27、MGC803、BGC823) 采用免疫組化、RT-PCR、Western blot 方法進(jìn)行了E-cadherin、β-catenin、wnt2 進(jìn)行檢測(cè),并用Kruskal-Wallis 和Mann-Whitney 檢驗(yàn)方法對(duì)上述指標(biāo)在不同胃組織及臨床不同分期中的表達(dá)進(jìn)行了差異分析; 用Spearman 相關(guān)分析檢測(cè)該幾項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)性。發(fā)現(xiàn)兩種類(lèi)型的胃癌組織及4 種人胃癌細(xì)胞系均可見(jiàn)到膜型E-cadherin 表達(dá)下調(diào)甚至缺失;同時(shí)還伴隨著wnt2 表達(dá)上調(diào)(在此過(guò)程中β-catenin 在膜周邊的分布減少,而在核內(nèi)累積增加),且與T 分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。提示在胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中,E-cadherin 表達(dá)丟失可能對(duì)激活wnt2 介導(dǎo)的wnt-β-catenin-TCF 信號(hào)通路起到促進(jìn)作用。
2.6 wnt2 與膠質(zhì)細(xì)胞瘤。Pu 等[25]采用RT-PCR 和免疫組化方法對(duì)45 例膠質(zhì)細(xì)胞瘤標(biāo)本中wnt2、wnt5a、frizzled2、β-catenin 進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)上述基因均高表達(dá),并向U251 人膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)染靶向抑制wnt2、β-catenin 的siRNA, 證實(shí)能抑制細(xì)胞的增殖和侵襲能力,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。向裸鼠皮下瘤內(nèi)移植經(jīng)沉默wnt2、β-cateni基因的U251 人膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞,能減慢腫瘤的生長(zhǎng)速度。另外,經(jīng)研究證實(shí),在下調(diào)wnt2、β-catenin 基因的同時(shí)伴隨著PI3K/p-AKT表達(dá)下調(diào),說(shuō)明在膠質(zhì)細(xì)胞瘤的生長(zhǎng)和侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中存在wntβ-catenin 和PI3K/p-AKT 通路的交叉作用。
WNT2 蛋白高表達(dá)于許多腫瘤組織、患者血清、轉(zhuǎn)移病灶甚至患者糞便中,與腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、凋亡密切相關(guān)。目前研究證實(shí),針對(duì)WNT2 的阻滯劑和siRNA 能有效抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。但關(guān)于wnt2 與其他信號(hào)通路之間的相互作用機(jī)制還不十分清楚,對(duì)wnt2 的深入研究有望為臨床腫瘤的早期診斷及治療提供新的依據(jù)和手段。
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