王顯陽常君麗，2施杞，2王擁軍，2楊燕萍，2

作者單位：200032 上海1上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院；2上海中醫(yī)藥大學(xué)脊柱病研究所

綜述

骨肉瘤相關(guān)信號通路的研究進展

王顯陽1常君麗1，2施杞1，2王擁軍1，2楊燕萍1，2

作者單位：200032 上海1上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院；2上海中醫(yī)藥大學(xué)脊柱病研究所

骨肉瘤是骨骼系統(tǒng)常見的惡性腫瘤，轉(zhuǎn)移率高，肺是骨肉瘤轉(zhuǎn)移的主要靶器官，臨床上由于缺乏特異性，常在疾病晚期才得到確診。近年來骨肉瘤及其肺轉(zhuǎn)移相關(guān)信號通路的作用已為人們所重視，分子遺傳學(xué)及細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展為探求骨肉瘤發(fā)生、發(fā)展的機制提供了新的研究方向。本文主要介紹參與骨肉瘤及骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的信號通路及其與骨肉瘤的關(guān)系。

骨腫瘤；信號通路；Notch；Wnt/β-catenin；MAPK；肺轉(zhuǎn)移

骨肉瘤又稱成骨肉瘤，是臨床最常見的惡性成骨性腫瘤之一，也是最常見于骨組織的原發(fā)性惡性腫瘤。在原發(fā)性骨腫瘤中骨肉瘤的發(fā)病率僅次于漿細(xì)胞骨髓瘤而居第二位，其特點是腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生骨樣基質(zhì)，存在多種亞型和繼發(fā)性骨肉瘤。該腫瘤常形成梭形瘤體，可累及骨膜、骨皮質(zhì)及髓質(zhì)，病灶切面呈魚肉狀、棕紅或灰白色。骨肉瘤占所有原發(fā)性惡性骨肉瘤的1/3～1/4，極易侵及生長迅速的骨干骺端。股骨遠(yuǎn)端及脛骨、肱骨的近端是最常見發(fā)病部位。臨床上外科手術(shù)加輔助放化療已成為骨肉瘤治療的標(biāo)準(zhǔn)模式。骨肉瘤一經(jīng)診斷成立，若有截肢手術(shù)的指征即行手術(shù)切除，但術(shù)后功能恢復(fù)差、致殘率高，5年生存率僅為20%。骨肉瘤轉(zhuǎn)移率高，80%～90%的患者死于肺轉(zhuǎn)移。根據(jù)腫瘤發(fā)生部位可分為兩大類，即中央性骨肉瘤和周圍性骨肉瘤；根據(jù)病因可分為原發(fā)性骨肉瘤和繼發(fā)性骨肉瘤。至今骨肉瘤的病因和機制不明，發(fā)病因素十分復(fù)雜，但其發(fā)生和轉(zhuǎn)移與腫瘤細(xì)胞所處的內(nèi)外環(huán)境有密切的聯(lián)系。近年來信號傳導(dǎo)通路在骨肉瘤病因?qū)W中的作用不斷得到闡明。

1 Notch信號通路

研究表明N ot ch信號通路是骨肉瘤侵襲的啟動因素。在具有高度轉(zhuǎn)移能力的骨肉瘤細(xì)胞系中，N ot ch 1和N ot ch2受體的下游基因H e s1的表達(dá)上調(diào)。D ai l ey等［1］認(rèn)為在多種人類癌癥中，N ot ch信號通路和H e s1的表達(dá)與腫瘤的生長和存活有關(guān)，并且有助于人骨肉瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。研究顯示N ot ch信號通路的激活可能有助于骨肉瘤的發(fā)生。

T ana k a等［2］認(rèn)為N ot ch信號通路通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子低表達(dá)抑制骨肉瘤的生長，并認(rèn)為N ot ch信號通路的失活可能是一種治療骨肉瘤行之有效的方法。以γ-分泌酶抑制劑處理異種移植瘤模型能顯著減緩骨肉瘤的生長。通過細(xì)胞周期分析顯示γ-分泌酶抑制劑促進細(xì)胞G1期的阻滯。M u等［3］認(rèn)為N ot ch基因的表達(dá)上調(diào)包括下游的目的基因H e s1和St a t3，相比轉(zhuǎn)移性較弱的骨肉瘤K12細(xì)胞，K7M2細(xì)胞中的N ot ch信號通路更活躍。K7M2細(xì)胞乙醛脫氫酶（AL D H）的活性隨著N ot ch的抑制而降低，這表明AL D H的活性可能由N ot ch信號通路途徑部分調(diào)控。N ot ch信號通路與細(xì)胞抗氧化抵抗能力、遷移、侵襲及血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)有關(guān)，但N ot ch信號通路途徑的抑制并沒有顯著改變K7M2細(xì)胞的增殖。L i等［4］通過實驗發(fā)現(xiàn)在大部分骨肉瘤細(xì)胞株中能夠檢測到 N ot ch 1、N ot ch 2、N ot ch 3、D LL1、J A G1及J A G2的表達(dá)。骨形態(tài)發(fā)生蛋白-9（BM P-9）能促進骨肉瘤細(xì)胞的增殖和腫瘤的生長，至少部分是由N ot ch信號通路所調(diào)控，這表明骨肉瘤成瘤過程中骨形態(tài)發(fā)生蛋白家族可能作為N ot ch信號通路上游的調(diào)控器。在人類多種細(xì)胞中mi RN A對細(xì)胞的生長和分化起重要作用。實驗結(jié)果表明在骨肉瘤N ot ch信號通路中mi R-199b-5p發(fā)揮重要作用［5］。通過D ia ll y ltr i s u lf i d e干預(yù)骨肉瘤細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)其可抑制細(xì)胞存活、侵襲和血管形成的能力。實驗檢測發(fā)現(xiàn)N ot ch1及其下游基因，如血管內(nèi)皮生長因子（V E G F）及基質(zhì)金屬蛋白酶（MM P）的表達(dá)均下調(diào)，而mi R-34a、mi R-143、mi R-145及mi R-200b/c則呈高表達(dá)［6］。

2 W nt/β-catenin信號通路

W n t家族分泌的信號分子已被廣泛研究，發(fā)現(xiàn)其對于控制胚胎骨骼發(fā)育、骨量和出生后骨再生起到關(guān)鍵作用，骨的發(fā)展及重塑是終身的過程。已知W n t信號通路的作用是其對成骨細(xì)胞分化的影響。大量實驗研究顯示W(wǎng) n t信號通路途徑與原發(fā)性骨腫瘤及繼發(fā)性骨腫瘤均有密切聯(lián)系［7，8］。

與正常人成骨細(xì)胞比較，W n t信號通路信號抑制因子-1（W I F-1）的m RN A及蛋白表達(dá)水平在人骨肉瘤細(xì)胞株中的表達(dá)顯著降低，W I F-1m RN A的表達(dá)降低與其啟動子甲基化相關(guān)。W I F-1的沉默化是通過甲基化和W n t信號通路激活的作用，這些都已經(jīng)在許多癌癥中得到證實，例如鼻咽癌、肺癌、間皮瘤、乳腺癌和胃癌等。骨肉瘤細(xì)胞體外實驗顯示，W I F-1能夠抑制β-ca t enin和骨肉瘤細(xì)胞的生長并且誘導(dǎo)初級成骨細(xì)胞分化［9，10］。在人骨肉瘤中，Wnt信號輔助受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5（LRP5）作為候選標(biāo)志物在骨肉瘤進展中表達(dá)。在細(xì)胞核中，β-catenin形成一系列的淋巴細(xì)胞增強因子-T細(xì)胞因子家族激活很多致癌因子，例如c-myc、細(xì)胞周期蛋白D1（cyclin D1）、MMP、c-met等［11］。Lv等［12］發(fā)現(xiàn)BMP-9的表達(dá)可降低β-catenin mRNA和蛋白的表達(dá)水平，并且還下調(diào)其下游蛋白的c-myc和骨保護素（OPG）和抑制糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β）在骨肉瘤細(xì)胞中的磷酸化水平，表明BMP-9通過Wnt/ β-catenin調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞。研究表明TIKI家族對Wnt/ β-catenin信號通路起到負(fù)調(diào)控作用。TIKI 2的表達(dá)導(dǎo)致Wnt/β-catenin信號通路受到抑制，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、克隆形成能力及浸潤能力。Logan等［13］發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路途徑是通過β-catenin非依賴性途徑起作用，即所謂非經(jīng)典的Wnt途徑（包括Wnt/Ca2和Wnt/JNK通路）。Brun等［14］認(rèn)為FHL2作為一種致癌基因存在于骨肉瘤細(xì)胞中，并通過Wnt信號通路促進腫瘤形成。更重要的是，F(xiàn)HL2大大降低了腫瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移的損耗，這同時表明升高FHL2可以有效影響原發(fā)性骨腫瘤的潛在療效。從胚胎發(fā)育到成熟組織穩(wěn)態(tài)，經(jīng)典Wnt/βcatenin信號通路調(diào)控多種細(xì)胞過程，包括細(xì)胞增殖、細(xì)胞存活和在眾多發(fā)育階段分化的Wnt拮抗劑DKK-3，可能抑制骨肉瘤的發(fā)展及肺轉(zhuǎn)移。DKK-3能夠通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin抑制骨肉瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。在骨肉瘤細(xì)胞中DKK-3下調(diào)Wnt/β-catenin從而抑制下游淋巴增強因子/TCF的激活［15］。Dieudonné等［16］發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤細(xì)胞中使用Wnt信號抑制劑sFRP-1可增加蛋白多糖-2的表達(dá)，Wnt/β-catenin和Wnt/RhoA信號通路可導(dǎo)致蛋白多糖-2的表達(dá)降低。

3 MAPK信號通路

絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）是具有第二功能的重要介質(zhì)，介導(dǎo)細(xì)胞脯氨酸定向的絲氨酸-蘇氨酸激酶細(xì)胞外刺激。ERKs是通過各種生長因子激活的典型。p38 MAPK和氨基末端激酶（c-Jun）的成員在強烈應(yīng)激刺激后被激活，從而促炎性細(xì)胞因子，所以被命名為應(yīng)激活化蛋白激酶（SAPKs）。Tingting等［17］發(fā)現(xiàn)三氧化二砷通過MAPK信號通路抑制骨肉瘤的侵襲性。三氧化二砷對MAPK家族磷酸化的ERK1/ERK2和MEK均有抑制作用。實驗證明三氧化二砷對HOS和MNNG兩種細(xì)胞侵襲能力的抑制，可能至少部分是由MAPK信號途徑的失活而引起。Zhang等［18］發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的KiSS1基因不但可抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，并且降低了p38 MAPK及MMP-9的表達(dá)。KiSS1可能與骨肉瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)，在骨肉瘤細(xì)胞中KiSS1可能通過抑制MAPK途徑從而起到抑制腫瘤的作用。Shimo等［19］認(rèn)為骨肉瘤細(xì)胞分化是由ERK及p38 MAPK途徑與MEK/ERK途徑之間的負(fù)反饋平衡調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞的分化，其中p38 MAPK途徑起到積極的平衡調(diào)控作用。Wu等［20］發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤MG-63細(xì)胞中Eag過表達(dá)。p38MAPK抑制劑SB203580或s i RN A抑制骨肉瘤細(xì)胞M G-63的增殖。激活后的p38MA P K受到S B203580或s i RN A抑制，減少E ag蛋白的表達(dá)，但增加了p53蛋白的表達(dá)水平。E ag通路作為致癌基因促進人骨肉瘤細(xì)胞的增殖，在骨肉瘤中E ag的高表達(dá)是由p38MAK P/p53途徑調(diào)節(jié)。

4 骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移相關(guān)的信號通路

多數(shù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移患者長時間內(nèi)幾乎沒有癥狀。由于肺轉(zhuǎn)移瘤多位于胸膜下和肺外圍，因此由腫瘤直接侵犯支氣管而引起的癥狀相對罕見。更多情況下，患者的癥狀來自于氣胸、胸腔積液或胸膜炎性胸痛等。近年來骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移相關(guān)信號通路的實驗研究已取得相關(guān)進展。

Fas途徑在骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。肺屬于在人體內(nèi)組成表達(dá)Fas配體（FasL）的少數(shù)器官。當(dāng)腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)的Fas受體轉(zhuǎn)移到肺，F(xiàn)as與FasL結(jié)合并在肺內(nèi)環(huán)境中表達(dá)。同時也觀察到在病人和動物模型骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移中，F(xiàn)as的表達(dá)水平在治療后均有所升高。這也提示Fas基因存在于骨肉瘤細(xì)胞中，但Fas基因在骨肉瘤轉(zhuǎn)移灶中的表達(dá)被抑制可能通過化療使其激活［21，22］。Tanaka等［23］發(fā)現(xiàn)小鼠骨肉瘤細(xì)胞LM8大量分泌VEGF，使用VEGF小分子抑制劑酪氨酸激酶可以降低血管屏障及小鼠骨肉瘤細(xì)胞LM8跨內(nèi)皮遷移的破壞，從而減少肺轉(zhuǎn)移的發(fā)生率及控制發(fā)生肺轉(zhuǎn)移后腫瘤的大小。Huang等［24］認(rèn)為T細(xì)胞進行遺傳修飾表達(dá)一種識別腫瘤相關(guān)抗原的嵌合抗原受體（CAR），該受體在臨床試驗中的造血系統(tǒng)惡性腫瘤中具有活性，但需要在腫瘤細(xì)胞識別上具有特定的受體。目前的研究中，白細(xì)胞介素11受體α（IL-11Rα）在不同人的骨肉瘤細(xì)胞系及骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的細(xì)胞系中選擇性地表達(dá)，這表明IL-11Rα可能是一種T細(xì)胞療法新的特異性靶點。透明質(zhì)酸（HA）在多種惡性腫瘤成瘤過程中起重要作用。羥甲香豆素（MU）是一種透明質(zhì)酸合成抑制劑。Arai等［25］發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤細(xì)胞中MU可抑制HA在腫瘤中的保留，并抑制骨肉瘤相關(guān)基質(zhì)的形成，從而在降低成瘤性的同時也降低骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的成瘤性。在四肢骨肉瘤中Ki-67抗原為細(xì)胞增殖標(biāo)志物。Liu等［26］研究顯示脂肪酸合成酶與Ki-67蛋白的表達(dá)水平呈正相關(guān)關(guān)系，因此認(rèn)為脂肪酸合成酶可能參與了骨肉瘤的轉(zhuǎn)移過程。Sabile等［27］發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白Cyr61在骨肉瘤小鼠模型中作為促進骨肉瘤惡化的蛋白，同時也是判斷人骨肉瘤潛在惡化程度的蛋白。在骨肉瘤中Caprin-1可能具有促進其轉(zhuǎn)移的作用，并且通過激活A(yù)kt和ERK1/2途徑抑制細(xì)胞凋亡，也說明在骨肉瘤轉(zhuǎn)移、發(fā)展的過程中Caprin-1起重要作用。

至今，有關(guān)骨肉瘤相關(guān)信號傳導(dǎo)通路的研究已取得較大進展，但骨肉瘤轉(zhuǎn)移的機制仍未完全闡明。包括經(jīng)典的Wnt、p53基因、MAPK等信號蛋白的作用逐步被發(fā)現(xiàn)，人們越來越重視信號傳導(dǎo)在骨肉瘤診斷、治療和預(yù)后評估方面的潛在價值。骨肉瘤轉(zhuǎn)移過程中某些分子生物學(xué)的改變可能和化療抵抗有關(guān)，針對這些分子生物學(xué)改變有可能提高治療骨肉瘤的療效。基于以往研究結(jié)果將為進一步探究骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移的生物學(xué)研究提供新的線索。

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R738.1

A

1674-5671（2015）01-04

10.3969/j.issn.1674-5671.2015.01.12

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項目（81102851）；上海市浦江人才計劃基金資助項目（12PJ1408100）；中國博士后科學(xué)基金資助項目（2012M520919）

楊燕萍。E-mail：yanpingyangks@163.com