種 陽，李國軍，張世謙(綜述)，邵 明※，楊艷梅(審校)

(1.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院骨科，哈爾濱 150001； 2.哈爾濱醫(yī)科大學腫瘤防治研究所，哈爾濱150001)

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EMT與骨肉瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)性的研究進展

種 陽1△，李國軍1，張世謙1(綜述)，邵 明1※，楊艷梅2(審校)

(1.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院骨科，哈爾濱 150001； 2.哈爾濱醫(yī)科大學腫瘤防治研究所，哈爾濱150001)

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是指上皮細胞轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)細胞的過程，EMT可增強腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。既往研究發(fā)現(xiàn)，EMT可以通過影響多種基因及通路來影響多種腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，除此之外，EMT也會與細胞周期中的某些酶具有一定的相關(guān)性。骨肉瘤細胞作為骨腫瘤中轉(zhuǎn)移性較強的一種，其轉(zhuǎn)移性與EMT的關(guān)系尚未明確。該文旨在闡明EMT與骨肉瘤細胞轉(zhuǎn)移性的相互關(guān)系，希望可以為抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移提供新的思路。

骨肉瘤；上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)移

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)指具有黏附性的上皮細胞在某些特定的因素下，向著有遷移性的間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化的過程，EMT使上皮細胞擁有間質(zhì)細胞的特性。在惡性腫瘤中，EMT與其侵襲及轉(zhuǎn)移相關(guān)性很大[1-2]。骨肉瘤是一種最常見的惡性程度較高的原發(fā)性骨腫瘤，并且屬于間質(zhì)性癌癥，發(fā)病率在骨原發(fā)性腫瘤中居第2位；除此之外，骨肉瘤還具有很強的轉(zhuǎn)移性[3-5]。骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展與細胞周期、凋亡機制相關(guān)，而骨肉瘤的轉(zhuǎn)移性與骨肉瘤相關(guān)基因遠處器官表達、骨肉瘤細胞的侵襲運動及轉(zhuǎn)移等因素相關(guān)。EMT相關(guān)的基因和通路很多，現(xiàn)就EMT與骨肉瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)性的研究進展予以綜述。

1 EMT簡介

1.1 EMT的概念 EMT是指上皮細胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細胞的過程，這個概念最早由Greenburg和Hay[6]于1982年提出。EMT過程可以使上皮細胞失去極性后獲得間質(zhì)細胞的移行能力。EMT最初作用于生物胚胎發(fā)育過程，后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，EMT對腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移也具有很大的影響[7]。與EMT相關(guān)的細胞因子有很多，如N-鈣黏蛋白的上調(diào)等；除此之外，EMT會使細胞骨架廣泛重構(gòu)，游走能力提高，顯著增強同其他間質(zhì)組織的親和能力，借此來轉(zhuǎn)移和擴散惡性腫瘤細胞[8-9]。EMT早期轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子Zeb1、Snail、Slug、轉(zhuǎn)化生長因子β (transforming growth factor β,TGF-β)、Twist等使上皮細胞的表達受抑制，同時也增強了轉(zhuǎn)化后的間質(zhì)細胞的運動性等特性；基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)2、MMP-9等因子表達上調(diào)對這一過程有輔助作用[10-11]。

1.2 EMT與惡性腫瘤的關(guān)系 惡性腫瘤的多器官及遠處轉(zhuǎn)移是患者病死率增高的主要原因。惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移主要為浸潤性種植轉(zhuǎn)移、血道轉(zhuǎn)移及淋巴轉(zhuǎn)移等。近年來研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌[12]、乳腺癌[13-15]、結(jié)腸癌等多種惡性腫瘤中，EMT與其原發(fā)性浸潤及繼發(fā)性轉(zhuǎn)移都具有相關(guān)性[16]。多條信號通路參與惡性腫瘤的EMT轉(zhuǎn)化過程，從而使惡性腫瘤細胞具有間質(zhì)細胞的運動特性而轉(zhuǎn)移。

1.3 多種信號通路與EMT相關(guān)性 多條通路與EMT具有相關(guān)性，如Wnt通路、TGF-β通路、Notch通路等。Wnt通路中，Wnt/PCP(平面細胞極性)通路激活Ras家族中的G蛋白，使細胞形態(tài)協(xié)同極化，同時也使非對稱性細胞骨架形成，從而參與了惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移的過程[17]。除此之外，在Wnt/β聯(lián)蛋白通路中，通過多種基因的調(diào)節(jié)，也參與了細胞的EMT的過程；其中，β聯(lián)蛋白/上皮鈣黏素復合體起關(guān)鍵作用，通過介導細胞之間的黏附，來調(diào)控腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移能力；當細胞胞質(zhì)聚集的β聯(lián)蛋白轉(zhuǎn)入細胞核后，與核內(nèi)T淋巴細胞因子/淋巴樣增強因子相互作用, 激活下游的眾多靶基因過度表達，從而誘導惡性腫瘤的EMT過程[18]。已有大量的研究表明，TGF-β不僅在胚胎發(fā)育過程中有調(diào)節(jié)EMT的作用[19]，在腫瘤EMT過程中也起著重要作用[20]。其機制主要是通過Smad依賴通路[21]和非Smad依賴通路[22]完成的。

2 骨肉瘤簡介

2.1 骨肉瘤的概念 骨肉瘤是一種最常見的惡性程度較高的原發(fā)性骨腫瘤，好發(fā)于長管狀骨干骺端，如脛骨近端、股骨遠端、肱骨近端及腓骨近端。大部分骨肉瘤為溶骨性，另外一些為成骨性腫瘤。組織學中，骨肉瘤細胞會直接成骨，并且產(chǎn)生骨基質(zhì)。骨肉瘤會在髓腔內(nèi)部和骨皮質(zhì)出現(xiàn)浸潤性擴散。該腫瘤中會出現(xiàn)增生的骨組織、軟骨及纖維組織，發(fā)病率在骨原發(fā)性腫瘤中居第2位，占原發(fā)性惡性骨腫瘤的34%，是青少年和年輕成年人最常見的五大惡性腫瘤之一[23]。除此之外，骨肉瘤還具有很強的轉(zhuǎn)移性，血行轉(zhuǎn)移較早出現(xiàn)，多數(shù)骨肉瘤患者發(fā)現(xiàn)時已發(fā)生了肺或者其他器官的轉(zhuǎn)移，由于轉(zhuǎn)移性強，造成了骨肉瘤患者病死率比其他惡性腫瘤高的現(xiàn)象[24]。

2.2 骨肉瘤的相關(guān)調(diào)控 骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展與細胞周期、凋亡機制等相關(guān)，而骨肉瘤的轉(zhuǎn)移性與骨肉瘤相關(guān)基因遠處器官表達、骨肉瘤細胞的侵襲運動及轉(zhuǎn)移等因素相關(guān)。近期的國內(nèi)外研究表明，多條通路、多數(shù)基因或其表達的蛋白與骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性，如端粒酶、微RNA(microRNA，miRNA)126、b4整聯(lián)蛋白、Cyr61、miR-34a、miR-17-92、miR-145、CXCR4、CD133等[25-27]。研究表明，EMT與骨肉瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性[28]。

3 EMT與骨肉瘤的相關(guān)性

Yu等[29]認為，EMT是轉(zhuǎn)移的上皮衍生性的一個相關(guān)步驟，但在骨肉瘤這樣的間質(zhì)性組織癌癥中的作用還是不得而知的。在EMT的作用下，癌癥干細胞生長得很快，端粒酶在正常干細胞和一些惡性腫瘤中有維持的作用。近期研究表明，端粒酶活性的異質(zhì)性存在于獨立的骨肉瘤細胞中[30]。人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)啟動子區(qū)受體依賴體外MG63的骨肉瘤細胞中的端粒酶活性，并且把hTRET的啟動子區(qū)分類為TELpos 和TELneg亞核區(qū)兩種；TELpos的細胞出現(xiàn)波形蛋白的高表達，此基因為EMT相關(guān)基因，并且通過聚合酶鏈反應、蛋白質(zhì)印跡法分析發(fā)現(xiàn)此基因會顯著促進TELpos細胞的生長；通過體外侵襲實驗證實，TELpos細胞侵襲性很強[31]。實驗結(jié)果表明，EMT與間質(zhì)源性骨肉瘤相關(guān)，這也使端粒酶與EMT具有相關(guān)性。因此，EMT與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移性具有一定的關(guān)系。Shang等[32]認為，T細胞免疫球蛋白的信號可以積極調(diào)控肉瘤的發(fā)生、發(fā)展，研究中通過對9例骨肉瘤患者組織進行免疫組織化學法監(jiān)測T細胞免疫球蛋白的表達，并且顯性的通過二次免疫熒光來染色；免疫組織化學顯示，只有TIM-3在腫瘤標本中表達，并且定位在腫瘤細胞的細胞質(zhì)和胞膜；二次免疫熒光染色證實，TIM-3在所有細胞中均有表達(包括CD68+、巨噬細胞、CD31+、內(nèi)皮細胞、CK-18+上皮細胞及PCNA+腫瘤細胞)。在肉瘤中，TIM-3的表達和EMT的相關(guān)因子具有相關(guān)性，如波形蛋白、Slug、Snail和Smad。這些結(jié)果表明,TIM-3的目標腫瘤細胞會增強EMT的發(fā)生，也會增強腫瘤的惡性程度和轉(zhuǎn)移能力。Ishikawa等[33]認為，EMT會增強癌細胞的惡性程度，其中包括轉(zhuǎn)移的能力。但是，EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子已經(jīng)成為惡性上皮細胞腫瘤發(fā)展的重要因素，他們在間質(zhì)腫瘤的作用還屬于未知狀態(tài)。Twist2基因在人骨肉瘤中為低表達，而在鼠骨肉瘤中表達相反；在體外，鼠類骨肉瘤細胞中過高的Twist2表達會誘導產(chǎn)生抑制細胞生長現(xiàn)象；在體內(nèi)也會出現(xiàn)顯著地抑制腫瘤形成[34]。在骨肉瘤細胞中，剔除Twist2基因，導入體內(nèi)會促進腫瘤的形成，表明Twist2在骨肉瘤細胞中是作為抑癌基因存在的，然而，Twist2減少了抑癌基因fibulin-5的表達[35]。在小鼠骨肉瘤細胞中，過度表達Twist2抑制了MMP-9的表達，同時也只抑制對胚胎纖維母細胞的侵襲性；在腫瘤組織中，Twist2的表達也會抑制MMP-9的表達[36]。因此，人骨肉細胞中的Twist2表達較低，從而促進了EMT的過程，因此也會促進骨肉瘤的轉(zhuǎn)移的發(fā)生。Sharili等[37]認為，Snail2是上皮性惡性腫瘤發(fā)生的介質(zhì)，可促進EMT的過程，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。但是，由于骨肉瘤為間質(zhì)腫瘤，所以對骨肉瘤來說可能并不需要EMT的過程。Snail2在間質(zhì)性腫瘤中的作用還處于未知狀態(tài)，通過剔除和過表達實驗發(fā)現(xiàn)，Snail2調(diào)節(jié)骨肉瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，剔除Snail2會顯著減低能動性，重構(gòu)肌動蛋白組成的細胞骨架，并且失去細胞前突，從而負向調(diào)節(jié)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移[37]。過表達促進其能動性，促進肌動蛋白豐富的細胞前突，在減少黏附性分子OB-鈣黏蛋白的同時，改變了一些非經(jīng)典Wnt通路中的構(gòu)成，促進其轉(zhuǎn)移和侵襲的發(fā)生[38]。因此，Snail2可能會成為骨肉瘤臨床上潛在的治療目標基因。就此來說，Snail2基因與EMT過程相關(guān)，Wnt通路中也存在與骨肉瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因。因此，Snail2與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性。Poudel等[39]認為，Ⅰ型膠原在U2OS細胞的形態(tài)學、黏附性、增殖和侵襲能力及膠原處理后細胞中細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路的反應中起作用；Ⅰ型膠原會在U2OS細胞中引起EMT過程的出現(xiàn)，與未用膠原處理過培養(yǎng)瓶中的細胞相比，膠原處理過并且與EMT過程相關(guān)的培養(yǎng)瓶中細胞出現(xiàn)擴散現(xiàn)象，表明Ⅰ型膠原會促進U2OS細胞的增殖；PD98059處理后，降低了膠原MMP-9的表達，也減少了膠原處理后培養(yǎng)瓶里U2OS的現(xiàn)象。U2OS細胞為骨肉瘤細胞的一種，因此，Ⅰ型膠原與EMT均與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移性相關(guān)聯(lián)。

4 小 結(jié)

隨著醫(yī)療水平的提高及分子生物學的研究進展，骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移機制越來越明確。臨床上關(guān)于骨肉瘤的治療思路及方法也會不斷地進步。通過對EMT與骨肉瘤轉(zhuǎn)移的相關(guān)性的討論，發(fā)現(xiàn)骨肉瘤轉(zhuǎn)移性與多種因素相關(guān)，而EMT即是其中的一種機制。EMT可能會成為未來抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移的一個新的靶點，但仍需進一步研究。而對EMT與骨肉瘤轉(zhuǎn)移性的具體因素的研究，將是未來研究領(lǐng)域的主要方向和目標。

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Relationship between EMT and Metastasis of Osteosarcoma

CHONGYang1,LIGuo-jun1,ZHANGShi-qian1,SHAOMing1，YANGYan-mei2.

(1.DepartmentofOrthopedics,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001,China； 2.TumorResearchInstituteofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001，China)

Epithelial-mesenchymal transiton (EMT) is a procedure of epithelial cells turning into mesenchymal cells.EMT can enhance the invasive and metastatic abilities of cancer cells.Previous studies showed us that EMT can influence many genes and paths to influence the invasion and metastasis of tumors.Besides,EMT is also associated with some enzymes of cell cycle.Osteosarcoma is one of the bone tumors with strong metastasis.The relationship between EMT and osteosarcoma′s metastasis is little known so far.Here focuses on the correlation between EMT and osteosarcoma′s meatstasis,with the hope to provide new ideas to inhibit the metastasis of osteosacoma.

Osteosarcoma; Epithelial mesenchymal transition; Metastasis

R738.1

A

1006-2084(2015)12-2185-04

10.3969/j.issn.1006-2084.2015.12.027

2014-10-10

2014-12-12 編輯：鄭雪