柯 彬 劉 寧 梁 寒

胃癌Hedgehog通路研究進展*

柯 彬 劉 寧 梁 寒

Hedgehog（Hh）信號通路在胚胎組織的分化過程中發(fā)揮著重要作用，最近研究認為該信號通路的持續(xù)異常激活與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關系。已有研究報道胃癌中也存在Hh信號通路的異?；罨?，并與胃癌的發(fā)生、增殖和侵襲轉(zhuǎn)移等過程密切相關。本文就Hh信號通路在胃癌中的研究進展作一系統(tǒng)綜述，為完善胃癌的發(fā)病機制、診斷及治療提供新的思路。

信號轉(zhuǎn)導 胃癌 Hedgehog信號通路

胃癌是我國高發(fā)的消化道惡性腫瘤之一，由于缺乏有效的篩查，絕大多數(shù)患者就診時已屬于中晚期，預后較差［1］，因此了解胃癌的發(fā)生發(fā)展機制對腫瘤治療有重要意義。自20世紀80年代發(fā)現(xiàn)Hedgehog（Hh）信號通路以來，許多研究認為其不僅在胚胎發(fā)育中起重要作用［2］，還發(fā)現(xiàn)其在多種腫瘤組織中有激活的現(xiàn)象，并與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關［3-4］。研究表明Hh信號通路在胃癌組織中存在異?；罨?］，相信深入了解Hh信號通路與胃癌的關系對揭示胃癌的發(fā)生發(fā)展過程具有重要的意義。本文就Hh信號通路的構成激活機制及其在胃癌中的作用及意義等方面進展進行綜述。

1 Hh信號通路的構成與激活

Hh基因是1980年Nusslein等在研究果蠅的基因突變時發(fā)現(xiàn)的，其編碼的Hh蛋白是一種高度保守的分泌性蛋白，在動物胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮重要的作用。隨后在脊椎動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)其有Shh（sonic hedgehog，shh）、Ihh（indian hedgehog，Ihh）及Dhh（desert hedgehog）3種同源基因，分別編碼Shh、Ihh及Dhh蛋白［6］。此后研究發(fā)現(xiàn)了Hh信號通路的其他成員，包括跨膜受體Ptch（Patched）和Smo（Smoothened）組成的跨膜蛋白受體復合物以及Hh信號復合體（HSC），HSC由絲氨酸/蘇氨酸激酶Fu（Fused）、絲氨酸/蘇氨酸激酶抑制子（SuFu）、動力素樣蛋白Cos2和下游的膠質(zhì)母細胞瘤（Glioblastoma，Gli）家族轉(zhuǎn)錄因子等組成［7］。

當Hh蛋白缺失時，Ptch與Smo結合形成復合物，對Smo產(chǎn)生抑制作用，阻止下游基因的轉(zhuǎn)錄。當有活性的Hh蛋白存在時，Hh與Ptch結合，Ptch對Smo的抑制作用解除，信號下傳引起Cos2和Fu的過度磷酸化，激活轉(zhuǎn)錄因子Gli家族（Gli1，Gli2，Gli3），隨后Gli以全長形式進入細胞核激活下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，進而引起細胞的生物學特性發(fā)生改變。除此經(jīng)典的激活途徑外，研究發(fā)現(xiàn)，Gli蛋白可以直接被蛋白激酶B（PKB/Akt），促分裂素原活化蛋白激酶-細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（MAPK-ERK）和癌基因K-ras等激活。Dennler等［8］在對胰腺癌細胞系研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β直接作用于Shh信號通路Smo的下游基因，并激活依賴Smad3的途徑從而引起Gli1活化，而且TGF-β引起的Gli1高表達和活化并不能被環(huán)靶明（Cyclopamin）所抑制；但是在胃癌中研究發(fā)現(xiàn)TGF-β通過介導ALK5-Smad3通路來活化Hh信號通路并引起胃癌細胞遷移和侵襲能力的改變，此作用可被環(huán)靶明所抑制。這也提示在不同腫瘤中，Hh信號通路的激活機制不盡相同。

2 Hh信號通路與腫瘤

目前研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌、前列腺癌、非小細胞肺癌、食管癌、胃癌、結直腸癌等多種惡性腫瘤中都存在Hh信號通路的異常活化，證明Hh信號通路參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個環(huán)節(jié)。Souzaki等［9］在乳腺癌研究中發(fā)現(xiàn)Hh信號通路在乳腺癌組織存在過度活化，并且在乳腺侵襲性導管癌中Hh信號通路的激活程度比導管原位癌中明顯升高，Hh信號通路的活化水平與乳腺癌的侵襲水平相關。在前列腺癌研究中發(fā)現(xiàn)，前列腺癌組織中Hh信號通路相關蛋白表達增加，且與前列腺癌細胞的生長和增殖相關，使用環(huán)靶明阻斷Hh信號通路后前列腺癌細胞的生長受抑［10］。在對非小細胞肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)肺癌組織中Shh、Smo、Gli1等表達明顯升高，且與患者預后相關［11］；而Ahmad等［12］發(fā)現(xiàn)Hh信號通路與非小細胞肺癌的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移有關，使用Shh siRNA干擾Shh表達后能抑制非小細胞肺癌的轉(zhuǎn)移，并且能增加肺癌對EGFR-TKI藥物治療的敏感性。上述研究結果表明Hh信號通路的過度激活不僅促進腫瘤的生長增殖，并且與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移能力相關，阻斷Hh信號通路可抑制腫瘤細胞的惡性表型。

3 Hh通路與胃癌

研究表明胃癌中Hh信號通路活化異常，Hh通路分子的異常表達與胃癌的發(fā)生、發(fā)展關系密切，Hh信號通路參與了細胞周期調(diào)節(jié)、細胞增殖和凋亡調(diào)控、腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移等多個環(huán)節(jié)。

3.1 Hh信號通路與在胃癌中的表達

在多種胃癌細胞株和胃癌組織樣本中發(fā)現(xiàn)了Hh信號通路分子的異常表達。Yanai等［13］在體外實驗中發(fā)現(xiàn)在多種胃癌細胞株中都存在Hh通路相關分子Shh、Ptchl和Gli1的表達，并且外源性N-Shh可以顯著促進胃癌細胞的遷移和侵襲能力。Yan等［14］研究Hh通路在胃癌發(fā)生發(fā)展中的作用時發(fā)現(xiàn)，在正常胃黏膜中Gli1陽性率僅為34%，胃黏膜腸上皮化生組中Gli1陽性率為52%，胃不典型增生組陽性率為67%，胃癌組織中Gli1陽性率高達74%，在不典型增生和胃癌組織中Gli1表達顯著高于正常胃黏膜；而SuFu在胃癌組織中陽性率僅為12%，顯著低于其他三組組織中的表達（67%～78%），提示Shh信號通路在胃癌組織中被異常激活，并且參與了胃癌的早期發(fā)生發(fā)展過程。Saze等［15］檢測了41例胃癌組織中Shh、Ptch1和Gli1的表達，結果顯示Shh、Ptch1的高表達與胃癌患者的預后不良相關，并且Ptch1的高表達與胃癌的惡性進展相關。然而也有相反的結果，Lee等［16］檢測了52例胃癌組織及16例腺瘤中Shh蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)在胃腺瘤中Shh表達強于胃癌組織；而且與腸型胃癌中Shh的表達并無顯著性差異。另外Kim等［17］利用組織芯片技術檢測了319例胃癌患者組織中Shh的表達，陽性率達63.9%（204/319），結果顯示在無淋巴結轉(zhuǎn)移、TNM分期較早的胃癌中Shh陽性比例高，且生存分析顯示Shh過表達組患者預后較好。因此，Shh與胃癌患者預后的關系仍需要進一步的研究證實。目前認為Shh通路靶基因Ptch1和Gli1的激活即預示Shh信號通路的激活，而在胃癌中Shh與Gli1的表達往往具有一致性，但是胃癌中Shh高表達時，Gli1表達未必總是增高，這提示在胃癌中Gli1也可能通過其他信號途徑被激活。

3.2 Hh信號通路與胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移

文獻報道Hh信號通路與胃癌細胞的遷移及侵襲能力密切相關，在胃癌侵襲轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要作用。Yan等［14］研究發(fā)現(xiàn)在胃癌組織中Gli1過表達與淋巴結轉(zhuǎn)移、腫瘤侵犯深度及TNM分期有關，且Gli1表達量越高轉(zhuǎn)移風險越高，并且預后不佳。同時體外培養(yǎng)胃癌細胞株，加入外源N-Shh可顯著促進胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力，這也進一步表明Hh通路與胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關。Yoo等［18］報道使用N-Shh處理胃癌細胞后能促進細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力，但當使用Hh通路抑制劑環(huán)靶明后細胞的遷移侵襲能力則明顯下降；且N-Shh誘導的細胞侵襲轉(zhuǎn)移能被TGF-β抗體或TGF-β1 siRNA拮抗，進一步研究推斷Hh-Gli1通路促進胃癌細胞的侵襲可能與TGF-β介導的ALK5-Smad3通路相關。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是多種腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移早期的一個重要過程，研究發(fā)現(xiàn)Hh信號通路可通過誘導EMT促進胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移。Wang等［19］通過免疫組織化學方法檢測121例進展期胃癌中Gli1和EMT相關分子Snail、E-Cadherin表達，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中Gli1表達明顯升高，并且與Snail表達呈正相關，與E-Cadherin表達呈負相關，結果提示胃癌中Hh通路的活化狀態(tài)與EMT過程密切相關。Yoo等［20］研究則發(fā)現(xiàn)Hh信號通路可通過激活PI3K/Akt通路，介導MMP-9表達及誘導EMT化，促進胃癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移。陳劍輝等［21］研究發(fā)現(xiàn)在胃癌細胞株中采用環(huán)靶明藥物抑制Gli1 siR-NA的方法抑制Shh-Gli1信號通路，細胞的遷移侵襲能力明顯下降，并可以逆轉(zhuǎn)TGF-β1引起的胃癌EMT轉(zhuǎn)化，提示Hh通路可能是TGF-β1誘導的EMT化途徑中的關鍵通路。

3.3 Hh信號通路與胃癌的治療

研究表明Hh信號通路的異常激活與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關，因此針對Hh通路的抗腫瘤研究已成為抗腫瘤研究的熱點。環(huán)靶明是第一個發(fā)現(xiàn)的Hh通路抑制劑，研究發(fā)現(xiàn)其能夠與Hh信號通路中的Smo蛋白結合，從而影響其下游靶基因Gli和Ptch1的轉(zhuǎn)錄和表達。Wan等［22］研究表明環(huán)靶明能使胃癌細胞發(fā)生細胞周期阻滯，誘導細胞凋亡，而抑制細胞的生長和增殖。環(huán)靶明及其衍生物IPI-926（Saridegib）［23］在神經(jīng)膠質(zhì)瘤、骨髓纖維化治療方面正在進行相關Ⅰ～Ⅱ期臨床研究，對于其他的適應證也正在進行相關臨床研究。GDC-0449（Vismodegib）［24］是第一個被FDA批準的用于治療基底細胞癌的Smo蛋白小分子抑制劑，目前也正進行髓母細胞瘤、卵巢癌等腫瘤的研究。Lee等［5］研究發(fā)現(xiàn)Hh通路抑制劑GDC-0449能顯著抑制胃癌細胞的增殖，這提示GDC-0449在胃癌治療中有一定價值，但需進一步的臨床研究證實。GANT61是一種新型的Gli抑制劑［25］，在慢性淋巴細胞白血病的研究中發(fā)現(xiàn)GANT61能下調(diào)腫瘤中Ptch基因的表達，進而抑制惡性細胞的生存，誘導細胞凋亡。Yan等［14］在胃癌的研究中亦證實GANT61能抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲，并誘導腫瘤細胞凋亡。隨著對Hh通路認識的深入，以及Hh通路為治療靶點在更多的腫瘤中得到證實，Hh通路抑制劑的研發(fā)已經(jīng)成為近來抗腫瘤藥物研究的熱點。

4 結語

研究表明Hh信號通路的活化與多種腫瘤均密切相關，并且Hh信號通路與胃癌發(fā)生發(fā)展及預后的關系被不斷揭示，但其在胃癌中的具體作用機制仍不明了。隨著對Hh信號通路的組成及分子作用機制和信號轉(zhuǎn)導途徑的深入了解，可為胃癌的早期診斷、靶向治療及預后評估提供新的思路。目前Hh信號通路抑制劑的研究受到越來越多的關注，隨著多種新的小分子化合物藥物的面世，相信以Hh信號通路為靶點的治療會成為胃癌治療的新選擇。

1 Lin Y,Ueda J,Kikuchi S,et al.Comparative epidemiology of gastric cancer between Japan and China[J].World J Gastroenterol, 2011,17(39)：4421-4428.

2 Dessaud E,McMahon AP,Briscoe J.Pattern formation in the vertebrate neural tube：a sonic hedgehog morphogen-regulated transcriptional network[J].Development,2008,135(15)：2489-2503.

3 Lu JT,Zhao WD,He W,et al.Hedgehog signaling pathway mediates invasion and metastasis of hepatocellular carcinoma via ERK pathway[J].Acta Pharmacol Sin,2012,33(5)：691-700.

4 Oue T,Uehara S,Yamanaka H,et al.Hedgehog signal inhibitors suppress the invasion of human rhabdomyosarcoma cells[J].Pediatr Surg Int,2013,29(11)：1153-1158.

5 Lee SJ,Do IG,Lee J,et al.Gastric cancer(GC)patients with hedgehog pathway activation：PTCH1 and GLI2 as independent prognostic factors[J].Target Oncol,2013,8(4)：271-280.

6 Robbins DJ,Fei DL,Riobo NA.The Hedgehog signal transduction network[J].Sci Signal,2012,5(246)：6.

7 Zhang Y,Mao F,Lu Y,et al.Transduction of the Hedgehog signal through the dimerization of Fused and the nuclear translocation of Cubitus interruptus[J].Cell Res,2011,21(10)：1436-1451.

8 Dennler S,André J,Alexaki I,et al.Induction of sonic hedgehog mediators by transforming growth factor-beta：Smad3-dependent activation of Gli2 and Gli1 expression in vitro and in vivo[J].Cancer Res,2007,67(14)：6981-6986.

9 Souzaki M,Kubo M,Kai M,et al.Hedgehog signaling pathway mediates the progression of non-invasive breast cancer to invasive breast cancer[J].Cancer Sci,2011,102(2)：373-381.

10 Gonnissen A,Isebaert S,Haustermans K.Hedgehog signaling in prostate cancer and its therapeutic implication[J].Int J Mol Sci, 2013,14(7)：13979-14007.

11 Savani M,Guo Y,Carbone DP,et al.Sonic hedgehog pathway expression in non-small cell lung cancer[J].Ther Adv Med Oncol, 2012,4(5)：225-233.

12 Ahmad A,Maitah MY,Ginnebaugh KR,et al.Inhibition of hedgehog signaling sensitizes NSCLC cells to standard therapies through modulation of EMT-regulating miRNAs[J].J Hematol Oncol, 2013,6(1)：77.

13 Yanai K,Nagai S,Wada J,et al.Hedgehog signaling pathway is a possible therapeutic target for gastric cancer[J].J Surg Oncol,2007, 95(1)：55-62.

14 Yan R,Peng X,Yuan X,et al.Suppression of growth and migration by blocking the Hedgehog signaling pathway in gastric cancer cells [J].Cell Oncol,2013,36(5)：421-435.

15 Saze Z,Terashima M,Kogure M,et al.Activation of the sonic hedgehog pathway and its prognostic impact in patients with gastric cancer[J].Dig Surg,2012,29(2)：115-123.

16 Lee SY,Han HS,Lee KY,et al.Sonic hedgehog expression in gastric cancer and gastric adenoma[J].Oncol Rep,2007,17(5)：1051-1055.

17 Kim JY,Ko GH,Lee YJ,et al.Prognostic value of sonic hedgehog protein expression in gastric cancer[J].Jpn J Clin Oncol,2012,42 (11)：1054-1059.

18 Yoo YA,Kang MH,Kim JS,et al.Sonic hedgehog signaling promotes motility and invasiveness of gastric cancer cells through TGF-beta-mediated activation of the ALK5-Smad 3 pathway[J]. Carcinogenesis,2008,29(3)：480-490.

19 Wang ZS,Shen Y,Li X,et al.Significance and prognostic value of Gli-1 and Snail/E-cadherin expression in progressive gastric cancer [J].Tumour Biol,2014,35(2)：1357-1363.

20 Yoo YA,Kang MH,Lee HJ,et al.Sonic hedgehog pathway promotes metastasis and lymphangiogenesis via activation of Akt, EMT,and MMP-9 pathway in gastric cancer[J].Cancer Res,2011,71(22)：7061-7070.

21 Chen JH,Wu H,Ma JP,et al.Effects of inhibition of Hedgehog signaling pathway for transforming growth factor-β-induced epithelial-mesenchymal transition[J].National Medical Journal of China, 2013,93(26)：2075-2078.[陳劍輝,吳 暉,馬晉平,等.抑制胃癌Hedgehog通路對轉(zhuǎn)化生長因子β誘導的上皮間質(zhì)化的影響[J].中華醫(yī)學雜志,2013,93(26)：2075-2078.]

22 Wan J,Zhou J,Zhao H,et al.Sonic hedgehog pathway contributes to gastric cancer cell growth and proliferation[J].Biores Open Access,2014,3(2)：53-59.

23 Lee MJ,Hatton BA,Villavicencio EH,et al.Hedgehog pathway inhibitor saridegib(IPI-926)increases lifespan in a mouse medulloblastoma model[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2012,109(20)：7859-7864.

24 Dreno B,Basset-Seguin N,Caro I,et al.Clinical benefit assessment of vismodegib therapy in patients with advanced basal cell carcinoma[J].Oncologist,2014,19(8)：790-796.

25 Desch P,Asslaber D,Kern D,et al.Inhibition of GLI,but not Smoothened,induces apoptosis in chronic lymphocytic leukemia cells[J].Oncogene,2010,29(35)：4885-4895.

（2014-08-14收稿）

（2014-09-20修回）

（本文編輯：賈樹明）

Research progress on the role of hedgehog signaling pathway in gastric cancer

Bin KE,Ning LIU,Han LIANG

Department of Gastric Cancer,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital,National Clinical Research Center for Cancer,Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy of Tianjin,Tianjin 300060,China

Han LIANG;E-mail:tj_lianghan@126.com

Hedgehog(Hh)signaling pathway is critical during embryonic development.Recent studies have shown that Hh signaling plays an important role in oncogenesis and development of many malignant tumors.In particular,activation of the Hh signaling pathway is implicated in the aggressiveness and progression of gastric cancer.This review provides an overview of the research progress on the role of Hh pathway in gastric cancer.Investigation of this pathway may reveal a novel target for gastric cancer therapy.

signal transduction,gastric cancer,hedgehog signaling pathway

10.3969/j.issn.1000-8179.20141392

天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院胃部腫瘤科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市腫瘤防治重點實驗室（天津市300060）

*本文課題受國家自然科學基金項目（編號：81401952）和國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目（973計劃）（編號：2010CB529301）資助

梁寒 tj_lianghan@126.com

This work was supported by the National Natural Science Foundation(Grant No.81401952)and grants from the National MajorProgram for the Fundamental Research&Development Plans(973 Plan:Grant No.2010CB529301)

柯彬 專業(yè)方向為胃癌的基礎及臨床研究。

E-mail：kebinchina@163.com