葛瑞祥，毛捷（皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院神經(jīng)外科，安徽　蕪湖241001）

細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在膠質(zhì)瘤侵襲及遷移中的作用

葛瑞祥，毛捷*
（皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院神經(jīng)外科，安徽蕪湖241001）

膠質(zhì)瘤為中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的腫瘤，現(xiàn)階段治療方式為外科手術(shù)治療為主，術(shù)后聯(lián)合放化療。膠質(zhì)瘤具有高度的侵襲能力，在顱內(nèi)呈彌漫性生長，是治療失敗的主要原因。隨著基因和分子生物學(xué)的發(fā)展，膠質(zhì)瘤侵襲的分子機制逐漸被人們認(rèn)識。多種信號通路參與膠質(zhì)瘤的侵襲與遷移，有望成為藥物治療潛在的作用靶點。

膠質(zhì)瘤；信號通路；侵襲；遷移

doi：10.16753/j.cnki.1008-2344.2016.04.024

［Abstract］Glioma is the most commonly diagnosed central nervous system tumors.The standard treatment for glioma is combination of surgery，radiotherapy and chemotherapy.The main cause of the treatment failure is the highly invasive and diffusely infiltrative nature of glioma.With the development of genetics and molecular biology，signaling mechanisms that drive glioma invasiveness has been recognized.Varioussignalingpathwaysareinvolvedindevelopmentofglioma，andhaveemergedaspromisingtherapeutictargets.

［Key words］glioma；signaling pathway；invasion；migration

神經(jīng)膠質(zhì)瘤起源于神經(jīng)上皮細胞，為神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的腫瘤，約占顱內(nèi)原發(fā)性腫瘤的40％～50％［1］。膠質(zhì)瘤細胞具有高度的侵襲能力，在腦實質(zhì)中呈彌漫浸潤性生長，手術(shù)難以做到完全切除，術(shù)后患者不可避免地出現(xiàn)復(fù)發(fā)［2］。侵襲、遷移是膠質(zhì)瘤重要的生物學(xué)特性，是多基因調(diào)控、多步驟發(fā)展的過程。此過程涉及膠質(zhì)瘤細胞之間、膠質(zhì)瘤細胞與細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，EMC）之間的相互作用，主要包括：（1）腫瘤細胞自原發(fā)部位分離；（2）通過黏附作用結(jié)合EMC；（3）腫瘤細胞分泌的蛋白酶降解EMC；（4）腫瘤細胞的形態(tài)發(fā)生改變，發(fā)生細胞骨架重構(gòu)。以上各步驟中膠質(zhì)瘤細胞高度侵襲性和增殖性等惡性表型，都證實與多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通調(diào)控密切相關(guān)。本文對參與膠質(zhì)瘤侵襲、遷移的惡性生物學(xué)過程相關(guān)信號通路進行綜述。

1　轉(zhuǎn)化生長因子β-（TGF-β）信號通路

TGF-β是一種生物效應(yīng)多肽類細胞因子，與眾多細胞因子和生長因子共同調(diào)節(jié)著細胞的生長和分化。TGF-β信號通路通過其下游Smads蛋白，將細胞外信號由胞膜轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，發(fā)揮著廣泛的功能作用［3］。一方面TGF-β在正常機體內(nèi)能抑制細胞增殖、誘導(dǎo)細胞凋亡和調(diào)控細胞的自噬，起到抑制腫瘤發(fā)生的作用。另一方面，TGF-β在腫瘤發(fā)展過程中，卻發(fā)揮著促進腫瘤發(fā)展的作用［4］。TGF-β信號通路主要通過調(diào)控Snail、ZEB和bHLH 3種轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT），改變腫瘤細胞及其生長環(huán)境，影響腫瘤發(fā)生發(fā)展進程。在EMT過程中，起源于神經(jīng)上皮的膠質(zhì)細胞逐漸丟失上皮細胞特征，通過去分化轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動能力更強、抗失巢凋亡的細胞，而具有侵襲能力，在膠質(zhì)瘤細胞的浸潤和遷移過程中起樞紐作用［5］。越來越多的證據(jù)表明，TGF-β通路異常激活和膠質(zhì)瘤細胞的侵襲、遷移能力密切相關(guān)［6-7］。

研究發(fā)現(xiàn)，激活膠質(zhì)瘤中TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可使鈣粘素（E-cadherin）的表達降低，促進膠質(zhì)瘤細胞的侵襲、遷移［8］。E-cadherin是上皮組織中一類依賴Ca2+的細胞間黏附分子，它可以與胞內(nèi)的連環(huán)素（β-catenin）結(jié)合形成復(fù)合體，連接于肌動蛋白細胞骨架上，維持細胞間黏附的穩(wěn)定。E-cadherin表達下調(diào)是EMT最重要的特征之一，當(dāng)E-cadherin表達下調(diào)，上皮細胞間的細胞黏附將不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃凭哂幸菩心芰Φ拈g質(zhì)細胞。Liu等［9］研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1能夠抑制E-cadherin的表達，使參與細胞運動和基質(zhì)降解的波形蛋白（Vimentin）和基質(zhì)金屬蛋白酶2 （MMP-2）過表達，認(rèn)為TGF-β1能通過誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細胞EMT，提高神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的侵襲能力。

2　PI3K/AKT信號通路

PI3K家族是一類能特異催化磷脂酰肌醇的脂質(zhì)激酶，它們通過不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，調(diào)節(jié)細胞增殖、分化、侵襲、遷移和新陳代謝。AKT是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中重要的蛋白激酶，為PI3K下游的靶蛋白，是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的核心，其持續(xù)活化與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。PI3K特異性地使磷脂酰肌醇環(huán)上的3位羥基磷酸化，生成3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol（3，4，5）triphosphate，PIP3），而第10號染色體缺失的磷酸酶與張力蛋白同源（phosphatase and tensin homolog，PTEN）能使PIP3去磷酸化［10-11］。PIP3能與信號蛋白AKT和PDK1（phosphoinositide dependent kinase-1）結(jié)合，促進PDK1磷酸化AKT蛋白的Ser308導(dǎo)致AKT活化，活化后的AKT通過激活其下游因子而產(chǎn)生一系列的生物效應(yīng)［12］?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤發(fā)生過程中出現(xiàn)PTEN突變、缺失和PI3K過表達而導(dǎo)致PI3K/AKT信號通路過度活化現(xiàn)象。在膠質(zhì)瘤中，異?；罨腜I3K/AKT通路通過調(diào)控基質(zhì)金屬蛋白酶類（matrix metalloproteinases，MMPs）活性，影響膠質(zhì)瘤侵襲、遷移能力。

膠質(zhì)瘤細胞突破EMC是發(fā)揮侵襲、遷移作用的關(guān)鍵步驟，ECM降解為膠質(zhì)瘤的生長提供空間，是膠質(zhì)瘤細胞侵入正常腦組織的有利條件［13-14］。MMPs在EMC的降解過程中發(fā)揮重要作用，影響著膠質(zhì)瘤侵襲、遷移過程。MMPs在膠質(zhì)母細胞瘤中的表達不僅明顯增高，且在膠質(zhì)瘤中的表達水平與膠質(zhì)瘤級別相關(guān)，這說明MMPs在膠質(zhì)母細胞瘤侵襲、遷移過程中發(fā)揮重要作用［15-16］。Kubiatowski等［17］通過RT-PCR及Western blot實驗發(fā)現(xiàn)，隨著C6膠質(zhì)瘤細胞系中PI3K表達增高，MMP-2及MMP-9的表達隨之降低，認(rèn)為PI3K/ AKT通路可調(diào)控MMP-2和MMP-9在膠質(zhì)瘤中的表達，影響膠質(zhì)瘤細胞的侵襲能力。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制PI3K/AKT信號通路的激活，可阻斷MMP-9啟動子區(qū)域與核因子κB（NF-κB）和AP-1結(jié)合，下調(diào)MMP-9的表達，抑制膠質(zhì)瘤細胞的侵襲能力［18］。值得注意的是，PTEN能夠使PIP3去磷酸化，可抑制AKT的活化。Koul等［19］研究發(fā)現(xiàn)，PTEN能抑制PI3K/AKT通路的激活，下調(diào)MMP-2在膠質(zhì)瘤中的表達水平，抑制膠質(zhì)瘤的侵襲、遷移。

3　Wnt信號通路

Wnt信號傳導(dǎo)通路在胚胎發(fā)育和維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中扮演重要的角色，其中包括經(jīng)典型Wnt信號通路和非經(jīng)典型Wnt信號通路。經(jīng)典型Wnt/ β-catenin通路是現(xiàn)階段研究較為深入的信號通路。當(dāng)Wnt/β-catenin信號通路尚未激活時，糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、APC（adenomatous polyposis coli）和軸蛋白（Axin）等蛋白一起組成的β-catenin降解復(fù)合體，通過磷酸化胞質(zhì)中游離的β-catenin，使細胞中的β-catenin保持在較低的水平。當(dāng)Wnt配體與細胞膜上的卷曲蛋白（Frizzled，F(xiàn)zd）受體結(jié)合后，Wnt信號通路被激活，在胞質(zhì)內(nèi)的散亂蛋白（Dvl）作用下使降解復(fù)合體解聚，引發(fā)細胞漿中β-catenin的聚集，β-catenin進入細胞核后與T細胞因子（T-cell factor，TCF）、淋巴細胞增強因子（lymphocyte enhancer factor，LEF）結(jié)合，激活下游靶基因c-Myc、細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）和MMPs的轉(zhuǎn)錄［20］。研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號通路的激活與膠質(zhì)瘤細胞侵襲能力密切相關(guān)［21］。Kahlert等［22］通過免疫組化法發(fā)現(xiàn)，30例膠質(zhì)母細胞瘤組織中β-catenin表達高于瘤周組織，認(rèn)為Wnt/β-catenin通路與腫瘤細胞的運動能力直接相關(guān)，進一步研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號通路激活后，能上調(diào)誘導(dǎo)EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（ZEB1、Twist、Snail and Slug），增強膠質(zhì)母細胞瘤細胞系體外侵襲能力。

非經(jīng)典型通路包括Wnt/Ca2+、Wnt/JNK和Wnt/ Ryk等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［23］。Wnt5a是非經(jīng)典型通路Wnt蛋白家族的成員，能激活β-catenin非依賴信號途徑。有研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤患者病理組織中高表達Wnt5a，且Wnt5a陽性表達程度與膠質(zhì)瘤臨床級別呈正相關(guān)［24］。Mika等［25］在研究中發(fā)現(xiàn)，Wnt-5a在膠質(zhì)瘤中過表達，Wnt-5a通過上調(diào)MMP-2表達降解或重構(gòu)ECM，增強膠質(zhì)瘤細胞系的侵襲能力；而下調(diào)Ryk蛋白表達能抑制MMP-2的活性，認(rèn)為Ryk發(fā)揮抑制膠質(zhì)瘤的侵襲能力作用。

4　有絲分裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）信號通路

MAPK信號通路是廣泛存在真核細胞內(nèi)的信號調(diào)節(jié)機制。當(dāng)胞質(zhì)中的MAPK使特定氨基酸位點磷酸化，可逐級激活下游的激酶或進入細胞核內(nèi)激活轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)細胞的增殖、分化、遷移和凋亡過程。哺乳動物體內(nèi)存在p38、ERK1/2和JUN等6種不同MAPK家族亞型。不同的亞族之間具有高度的同源性，但由于不同的激活方式，而代表了不同的MAPK級聯(lián)途徑。MAPK各種亞族組成多條信號通路，被PDGF-A/B、PDGFR-a/b、EGF/EGFR等受體酪氨酸激酶激活，通過多級蛋白激酶級聯(lián)反應(yīng)，協(xié)同發(fā)揮生物效應(yīng)作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的眾多腫瘤中證實存在MARK通路激活物及其效應(yīng)因子。

有研究表明，膠質(zhì)瘤細胞系中沉默蛋白酶連接蛋白-1的表達，使ERK1/2、p38蛋白磷酸化水平上升，上調(diào)MMP-2和MMP-9的表達，激活ERK1/2、p38信號通路，能顯著提高膠質(zhì)瘤細胞的侵襲和遷移能力［26］。類異戊二烯藥物能抑制U87和U343膠質(zhì)瘤細胞株中Ras-Raf-MEK-ERK信號通路調(diào)節(jié)，影響H-Ras和Rac1蛋白的翻譯后調(diào)控，抑制膠質(zhì)母細胞瘤侵襲、遷移能力［27］。約45％的膠質(zhì)母細胞瘤患者存在EGFR表達失調(diào)現(xiàn)象，EGFR過表達可增強細胞運動能力，促進血管形成，抑制細胞凋亡。近期研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤細胞株中EGFR過表達，可激活下游的MAPK信號通路，誘導(dǎo)MMP-1的表達，促進了膠質(zhì)瘤細胞侵襲、遷移［28］。

5　Notch信號通路

在胚胎發(fā)育過程中，當(dāng)上皮組織的前體細胞中分化出神經(jīng)元細胞后，Notch蛋白與之相鄰的細胞上的Notch配體結(jié)合，啟動Notch信號通路。Notch蛋白是位于細胞膜上的單次跨膜異源二聚體受體，哺乳動物中存在4種亞型，不同亞型發(fā)揮著不同的作用［29-30］。研究發(fā)現(xiàn)，Notch1在膠質(zhì)母細胞中的過表達且促進細胞生長和侵襲，過表達Notch2可以抑制膠質(zhì)瘤細胞的增殖和侵襲，提示Notch1能促進腫瘤發(fā)生發(fā)展而Notch2發(fā)揮抑制腫瘤發(fā)生作用［31］。Notch信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，異常的Notch信號不但直接引起腫瘤的形成，它還能通過與其他多條信號通路的交互作用，間接地促進腫瘤的發(fā)生。Notch1在膠質(zhì)瘤細胞中激活A(yù)KT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，增強與膠質(zhì)瘤侵襲相關(guān)的β-catenin和NF-κB通路效應(yīng)，促進膠質(zhì)瘤細胞的侵襲、遷移［32-33］。

6　展望

本文著重介紹了與膠質(zhì)瘤侵襲相關(guān)的5條信號通路，除此之外還包括Hedgehog、Rho和酪氨酸激酶受體家族等信號通路，這些信號通路已證實在膠質(zhì)瘤侵襲過程中發(fā)揮作用。研究膠質(zhì)瘤侵襲、遷移相關(guān)的信號通路，可以為腫瘤的早期診斷和靶向治療提供一定的依據(jù)。膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展涉及到眾多通路相互作用形成信號通路網(wǎng)共同發(fā)揮作用，因此未來需重點完善對各信號通路之間協(xié)同作用關(guān)系的研究，為膠質(zhì)瘤侵襲、遷移具體機制研究提供全面的認(rèn)識。

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（文敏編輯）

The Role of Signaling Pathways in Invasion and Migration of Glioma

GE Ruixiang，MAO Jie*
（Department of Neurosurgery，Yijishan Hospital of Wannan Medical College，Wuhu 241001，China）

R739.41

A

1008-2344（2016）04-0298-04

毛捷（1971—），男（漢），博士，研究生導(dǎo)師，副教授，研究方向：膠質(zhì)瘤的基礎(chǔ)與臨床.E-mail：myw921@yahoo.com

2016-03-01