白璐，張森，盧亞樂(lè)，高漓

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 泌尿外科，廣西 桂林 541000）

前列腺癌作為泌尿系腫瘤中發(fā)病率和致死率極高的惡性腫瘤，嚴(yán)重危害男性健康，不僅增加患者家庭負(fù)擔(dān)，減少社會(huì)勞動(dòng)力，更嚴(yán)重影響國(guó)家的長(zhǎng)久發(fā)展規(guī)劃。雖然目前我國(guó)前列腺癌的發(fā)病率占比較少，但統(tǒng)計(jì)學(xué)顯示已呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。獲取有效的臨床治療手段是對(duì)疾病發(fā)病機(jī)制研究的基礎(chǔ)，雖然癌癥的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，但究其根源是由于基因?qū)用娴母淖冇绊懼[瘤的發(fā)生。因此，深入研究癌癥的發(fā)病機(jī)制對(duì)臨床治療有很高的價(jià)值?，F(xiàn)從信號(hào)通路的角度對(duì)前列腺癌的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行闡述。

1 PI3K-AKT-mTOR/FOXO/NF-κB 信 號(hào)通路

磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）作為下游受體蛋白的主要組成成分，是異源二聚體，即由調(diào)節(jié)亞基和催化亞基構(gòu)成。首先，細(xì)胞膜上的受體酪氨酸激酶（RTK）與在應(yīng)激下產(chǎn)生的配體表皮生長(zhǎng)因子（EGF），血小板衍生因子（PDGF），血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF），胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）結(jié)合，PI3K 隨之被激活，二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）在細(xì)胞膜內(nèi)表面被催化成有活性的三磷酸肌醇（PIP3），PI3K 作為次級(jí)信使與蛋白激酶B（AKT）和3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（PDK1）結(jié)合，與此同時(shí)，也激活了另一個(gè)關(guān)鍵的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子——小G 蛋白R(shí)as。在正常人體內(nèi)存在平衡，激活PI3K-Akt 的同時(shí)活化磷酸（酯）酶和一類PIP3-磷酸酶（PTEN），引起PIP3 還原成PIP2的結(jié)果［1］，信號(hào)通路的開(kāi)啟被阻斷，避免了基因表達(dá)被改寫(xiě)。PI3K 引起p-AKT 和下游基因包括雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的磷酸化。PI3K/AKT 途徑可能被幾種磷酸酶所拮抗，如磷酸酶和張力素同源基因（PTEN）、PH 結(jié)構(gòu)域富含亮氨酸的重復(fù)蛋白磷酸酶（PHLPP）。但在前列腺癌患者體內(nèi)，抑癌基因PTEN 的缺失開(kāi)啟通路［2］。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，遏制mTOR 通路是通過(guò)細(xì)胞周期停滯在DNA合成前期（G1 期）的途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的。癌細(xì)胞利用一些腫瘤抑制基因結(jié)節(jié)硬化癥TSC 基因等的失活突變，使其在缺乏養(yǎng)分的情況下存活而無(wú)法有效抑制mTOR 通路致使通路過(guò)度活化［3］。不僅如此，PI3K-AKT 信號(hào)通路的激活會(huì)抑制下游促細(xì)胞凋亡相關(guān)基因叉頭框轉(zhuǎn)錄因子的一個(gè)亞群FOXO 的轉(zhuǎn)錄，使FOXO 磷酸化水平升高，抑制FOXO 的轉(zhuǎn)錄，阻斷前列腺癌細(xì)胞的凋亡［4］。同時(shí)，促進(jìn)二聚體轉(zhuǎn)錄因子κ 基因結(jié)合核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）和環(huán)磷腺酸苷（cAMP）效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）。正常情況下，NF-κB 家族與IKB 蛋白結(jié)合成為異三聚體而失活。但此通路的增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致IKB 激酶（IKK）磷酸化，造成NF-κB 與IKB分離，從而被活化，暴露出NF-κB 的核定位序列，隨后從胞質(zhì)移入核內(nèi)，激活靶基因促進(jìn)癌細(xì)胞的存活。由此，我們可以通過(guò)干擾此信號(hào)通路中的關(guān)鍵因子或激酶比如用PI3K 抑制物阻止白細(xì)胞介素-1（IL-1）誘導(dǎo)NF-κB 增加，或調(diào)高PTEN 的表達(dá)等抑制癌細(xì)胞。作為腫瘤作用機(jī)制研究中最深入的信號(hào)通路之一，這些分子的生物學(xué)功能要比這些更為復(fù)雜，還需要進(jìn)行更加深入的研究和探索。

2 Wnt 信號(hào)通路

Wnt 基因作為關(guān)鍵基因是一個(gè)多基因家族，其表達(dá)產(chǎn)物則是富含半胱氨酸的分泌型脂糖蛋白家族——Wnt 蛋白，在發(fā)育和疾病中發(fā)揮著重要作用。受β-catenin 的核易位影響的經(jīng)典Wnt/βcatenin 途徑——平面細(xì)胞極性（PCP）［5］是與前列腺癌關(guān)系尤為密切的一條通路。另一途徑Wnt/Ca2+與前者相互作用，Wnt/Ca2+信號(hào)刺激雌激素受體（ER） 釋放Ca2+并激活G 蛋白、蛋白激酶C（PKC）和鈣/鈣調(diào)素依賴性激酶II，它們調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活、侵襲和血管生成。PCP 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)包括激活Rho 相關(guān)激酶的小G 蛋白R(shí)ho 和激活Jun-N-末端激酶（JNK）和激活蛋白-1（AP-1）轉(zhuǎn)錄因子并調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移的小GTP 結(jié)合蛋白R(shí)ac。胞膜的G 蛋白偶聯(lián)（Frizzled）受體（FZD）和多種受體（低密度脂蛋白受體相關(guān)的蛋白4-6、受體樣酪氨酸酶RYK、弓形蟲(chóng)棒狀體蛋白R(shí)OP1/2）結(jié)合形成共受體后結(jié)合Wnt 配體移入胞內(nèi)，將dishevelled 蛋白（Dsh）活化，此時(shí)Dsh 便可以抑制軸抑制基因（Axin）、腺瘤性結(jié)腸息肉病基因（APC）和糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）組成的復(fù)合物的活性，導(dǎo)致β-catenin 由于不能通過(guò)GSK-3β磷酸化因而不能通過(guò)蛋白酶體在胞漿中被降解，積聚在胞漿中最終完成核易位。進(jìn)入胞核的β-catenin 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子T 細(xì)胞因子（TCF）/淋巴增強(qiáng)因子（LEF），TCF 轉(zhuǎn)錄活性被激活，受到調(diào)控的基因有：細(xì)胞周期相關(guān)基因以及凋亡相關(guān)基因c-myc 和cyclinD1；生長(zhǎng)因子如VEGF，胃泌素，HGF，間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子（c-met）等；參與腫瘤進(jìn)展的基因基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP） 7，MMP26，CD44 和Nr-CAM；轉(zhuǎn)錄因子ITF-2 和Id2；其他靶基因如COX-2 等的靶基因的表達(dá)。該途徑的異常激活主要見(jiàn)于這幾種情況：上游各組成成分結(jié)構(gòu)與功能的改變使β-catenin 的含量增加從而激活該途徑促進(jìn)腫瘤發(fā)生；過(guò)多的Wnt 信號(hào)被接收激活通路；細(xì)胞內(nèi)其他干擾因素通過(guò)直接或間接干預(yù)Wnt 途徑間接或直接被細(xì)胞內(nèi)的其余干擾因素干預(yù)，致使細(xì)胞反應(yīng)異常。已有研究發(fā)現(xiàn)，Wnt 抑制劑有望成為前列腺癌治療的有效藥物，分泌型Wnt 抑制劑由幾個(gè)小蛋白組成，包括dickkopfs （DKKs）、分 泌 型fryzzled 相 關(guān) 蛋 白（sFRPs）和Wnt 抑制因子1（WIF1）［6］。抑制劑中的DKK（1-4）影響Wnt、β-catenin 級(jí)聯(lián)反應(yīng)，與LRP5/6 結(jié)合后，DKK 與膜錨定分子Kremen1 和2形成復(fù)合物，最終使得Wnt/β-catenin 信號(hào)通路由于Wnt 與LRP5/6 相互作用被阻止而被抑制，因此得出DKK1 與前列腺癌生存率負(fù)相關(guān)，可以作為一種新的前列腺癌的診斷/預(yù)后生物標(biāo)志物。雖然DKK2 最初鑒定為可溶性Wnt/β-連環(huán)蛋白拮抗劑，現(xiàn)在明確了它激活或抑制通路的作用取決于細(xì)胞環(huán)境。經(jīng)典Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)可被DKK2 拮抗，富含半胱氨酸的DKK2 的C 末端的結(jié)構(gòu)域與Wnt 共同受體LRP5/6 的結(jié)合最終抑制了LRP5/6 與Wnt 的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)DKK2 在前列腺癌組織和細(xì)胞中上調(diào)，并且可以通過(guò)敲低DKK2 抑制Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)傳導(dǎo)途徑達(dá)到抑制癌細(xì)胞的增殖和侵襲的目的。在原發(fā)性前列腺癌細(xì)胞，DKK-3 的表達(dá)下調(diào)與癌癥的進(jìn)展相關(guān)。DKK-3 表達(dá)的缺失激活TGF-β/Smad 信號(hào)通路從而刺激了前列腺癌的進(jìn)展［7］。降低sFRP5 的表達(dá)的DNA 高甲基化是前列腺癌發(fā)生的主要特點(diǎn)，由于PC3 細(xì)胞系中其啟動(dòng)子的DNA 高甲基化可能是sFRP1 的下調(diào)的可能原因。相比于其他良性前列腺疾病如前列腺上皮內(nèi)瘤變（HGPIN），前列腺癌中sFRP2 甲基化水平增加以及表達(dá)水平下降。表明由表觀遺傳改變引起的sFRP2 表達(dá)缺失可能是確定前列腺癌癥進(jìn)展的有可能的生物標(biāo)志物候選者。前列腺癌細(xì)胞系PC-3 中sFRP3 高表達(dá)可以抑制腫瘤生長(zhǎng)和集落形成。過(guò)表達(dá)的WIF-1 抑制Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)減少磷酸化和AKT 的活性，并誘導(dǎo)化學(xué)敏感性PTEN-null PC-3 前列腺癌細(xì)胞系。提示W(wǎng)IF-1 可以是一個(gè)提高前列腺癌患者化療效率的新靶點(diǎn)［8］。

3 TGF-β/Smads 途徑

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β）信號(hào)通路發(fā)揮的功能不僅僅與細(xì)胞生長(zhǎng)，分化，凋亡等生物學(xué)過(guò)程相關(guān)，而且可以誘導(dǎo)新血管生成，促進(jìn)轉(zhuǎn)移并有效抑制免疫系統(tǒng)。盡管作用范圍廣，但原理相對(duì)簡(jiǎn)單。此分子Ⅱ型受體與TGF-β 信號(hào)分子配體相結(jié)合，而后Ⅱ型受體連接跨膜Ⅰ型受體，I 型受體發(fā)生磷酸化后，使得下游的受體調(diào)節(jié)型R-Smad 蛋白（包括Smad1,2,3,5,8）被激活，或激活抑制型受體Ⅰ-Smad （Smad6,7）。其中Smad2/3 調(diào)控TGF-β、激活素信號(hào)通路，而Smad1/5/8 調(diào)控BMP、AMH 等信號(hào)通路，均需要與共同調(diào)節(jié)受體（Co-Smad）Smad4 結(jié)合才能進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄［9］。這是一條由TGF-β，BMP 和Activin 等信號(hào)分子啟動(dòng)的信號(hào)通路。腫瘤的分期決定了TGF-β 的作用。TGF-β 對(duì)正常人的前列腺細(xì)胞以及早期的癌細(xì)胞的生長(zhǎng)是抑制的，誘導(dǎo)其凋亡。抑制TGF-β1/Smads 信號(hào)通路中斷增殖信號(hào)是前列腺癌發(fā)生發(fā)展的可能機(jī)制。但在中晚期的前列腺癌細(xì)胞中，TGF-β 和Smads 表達(dá)上調(diào)卻能促進(jìn)了前列腺癌的骨轉(zhuǎn)移［10］。而與其他信號(hào)相關(guān)聯(lián)，如Rho/ROCK 信號(hào)通路，可促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移；協(xié)同促進(jìn)PI3K/AKT/mTOR 信號(hào)通路；介導(dǎo)上皮間質(zhì)化（EMT），可增加腫瘤細(xì)胞的侵襲性［11］，也能通過(guò)NF-κB 信號(hào)通路介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的EMT。不僅如此，TGF-β 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常激活也導(dǎo)致前侵襲因子如MMPs 的表達(dá)，而Dkk-3 抑制MMP 的表達(dá)和活性，MMP 抑制劑拮抗了DKK3 基因敲除對(duì)前列腺上皮細(xì)胞腺泡形態(tài)發(fā)生的影響。因此內(nèi)源性Dkk-3通過(guò)限制TGF-β/Smad/MMP 信號(hào)傳導(dǎo)在前列腺癌中發(fā)揮保護(hù)作用。Dkk-3 的缺失可能會(huì)影響腫瘤微環(huán)境中其他蛋白質(zhì)的活性和/或表達(dá)。間質(zhì)Dkk-3的表達(dá)水平也與前列腺癌有關(guān)，有研究在前列腺基質(zhì)細(xì)胞內(nèi)確定了兩種分泌蛋白，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β誘導(dǎo)（TGFBI）和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白1（ECM-1），其水平受到Dkk-3 沉默的影響不同，而在前列腺癌中似乎起相反的作用［12］。

4 Notch 信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路由三部分組成：跨膜受體蛋白Notch，一種高度保守的蛋白，具有Notch1、Notch2、Notch3、Notch4 四種受體，29～36 種串聯(lián)的EGF 以及三個(gè)Lin Notch 重復(fù)序列構(gòu)成其蛋白結(jié)構(gòu)域。臨近細(xì)胞的配體將其受體活化并結(jié)合觸發(fā)一系列的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，在分化中起至關(guān)重要的作用。其中，Notch1 通路是前列腺癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的重要因素。Notch1 的3 個(gè)裂解位點(diǎn)：S1、S2、S3，在高爾基體內(nèi)，堿性氨基酸蛋白酶樣轉(zhuǎn)化酶在S1 位上將Notch1 分成2 個(gè)亞基后，通過(guò)配體-受體相互作用或Notch 受體突變，結(jié)合成為異二聚體Notch1 受體蛋白，需要對(duì)Notch 受體進(jìn)行兩次連續(xù)的蛋白水解裂解。激活Notch 通路。Notch1受體胞外區(qū)的結(jié)構(gòu)改變，暴露出S2 裂解位點(diǎn)，再由去整合素和金屬蛋白酶家族的兩個(gè)成員ADAM10 或ADAM17 介導(dǎo)裂解后，通過(guò)γ-分泌酶復(fù)合物來(lái)介導(dǎo)S3 位點(diǎn)第二次裂解。使得Notch 細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（NICD）得以釋放，NICD 轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，與DNA 結(jié)合蛋白CSL 和MAML 結(jié)合成三聚體，進(jìn)行基因轉(zhuǎn)錄。下游關(guān)鍵靶基因之一是HES1［13-17］。盡管ADAM10 以配體依賴的方式介導(dǎo)S2 的裂解，但ADAM17 在缺乏配體的情況下會(huì)裂解Notch，這一過(guò)程可能在腫瘤中過(guò)度表達(dá)ADAM17 蛋白中很重要。有研究表明Notch1 激活可以抑制PTEN 水平，從而引發(fā)腫瘤。PTEN 的丟失增強(qiáng)了ADAM17 的水平，從而促進(jìn)了Notch 信號(hào)的激活。此通路可通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子如：TGF-β，PDGF，Snail 等促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)行EMT［18］?？梢钥闯鐾分g的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至存在著蛋白質(zhì)串?dāng)_現(xiàn)象［19］。Notch 信號(hào)通路與Hedgehog、Wnt 信號(hào)通路有極大關(guān)聯(lián)，Hedgehog 信號(hào)通路在BMP 蛋白的影響下，SFRP-1，JAG-2，F(xiàn)OXL-1 的表達(dá)被Hedgehog 蛋白上調(diào)，JAG2 對(duì)Notch 信號(hào)通路具有促進(jìn)作用，Wnt 信號(hào)通路則受到SFRP-1 的抑制。而Notch 通路的下游因子同樣也會(huì)受到其他兩種通路的影響［20］。

5 JAK/STAT 信號(hào)通路

信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT3）作為轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，在以往的研究中STAT3 展現(xiàn)其促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、增殖［21］、侵襲與遷移、生成血管［22］和抑制腫瘤免疫［23］等功能，使得STAT3 作為腫瘤靶向治療的靶點(diǎn)具有巨大的研究?jī)r(jià)值。攜帶影響因子如干擾素或生長(zhǎng)因子的胞外配體與同源受體結(jié)合后導(dǎo)致受體STAT 募集，STAT 蛋白的SH2 結(jié)構(gòu)域在單個(gè)酪氨酸上的Janus 激酶家族JAKs 或Scr 激酶的磷酸化（STAT3 內(nèi)的Tyr705）介導(dǎo)下結(jié)合并被激活，觸發(fā)STAT 蛋白的二聚和核移位。在核內(nèi)，磷酸化STATs（P-STAT）與名為干擾素γ 的DNA 應(yīng)答元件結(jié)合——在目標(biāo)基因的啟動(dòng)子中激活序列GAS 及啟動(dòng)特定基因表達(dá)程序［24-25］。下游靶點(diǎn)有Ras/MAPK/PI3k/TGF-β 等。在正常細(xì)胞中，細(xì)胞因子誘導(dǎo)的STAT3 活化只是暫時(shí)的，因?yàn)檫@種活性可以由負(fù)反饋環(huán)控制，而負(fù)反饋環(huán)又由多種蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)，包括活化STAT PIAS 家族的蛋白抑制劑，特別是與STAT3 特異性結(jié)合并終止其活性的PIAS3［26］。然而在腫瘤細(xì)胞中，由于生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)失調(diào)，STAT 蛋白被酪氨酸磷酸化組成性激活。最早發(fā)現(xiàn)，STAT3 是細(xì)胞因子白細(xì)胞介素6（IL-6）的轉(zhuǎn)錄因子［27］，后來(lái)經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，IL-6 并不是唯一能激活STAT3 的細(xì)胞因子［28］。阻斷STAT3 是有效治療前列腺癌的一種可行方式［29］。其中阻斷劑可以有多種作用，包括抑制輸入蛋白相互作用；抑制STAT3 上的DNA 結(jié)構(gòu)域/SH2 結(jié)構(gòu)域；去除N 端結(jié)構(gòu)域；抑制上游酶的活性等。近期多個(gè)機(jī)構(gòu)聲明JAK-STAT3和GPCRs 比STAT3 GPCR 更易于制作阻斷劑。應(yīng)用臨床的阻滯劑是多個(gè)小分子JAK 激酶抑制劑［30］。阻斷上游催化劑的IL-6 等不能全面治療腫瘤，需要同時(shí)有多個(gè)上游阻斷劑才能延緩腫瘤的進(jìn)展。需要優(yōu)化的是針對(duì)JAK-STAT3 信號(hào)通路選擇最佳的治療靶點(diǎn)改善前列腺癌的預(yù)后。

6 討論

研究信號(hào)通路，最終目的是尋找針對(duì)前列腺癌治療最佳的靶點(diǎn)。但信號(hào)通路的機(jī)制本身錯(cuò)綜復(fù)雜，包含的作用因子多，并且通路之間相互作用，如Wnt 信號(hào)通路中Dkk-3 表達(dá)的缺失能激活TGF-β/Smad 信號(hào)通路從而刺激了前列腺癌的進(jìn)展；TGF-β/Smads 途徑過(guò)表達(dá)與Rho/ROCK 信號(hào)通路相關(guān)聯(lián)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移；上述多條通路都不同程度影響了PI3K-Akt-mTOR/FOXO/NF-κB 信號(hào)通路的生物學(xué)作用等。都可以看出單純對(duì)單個(gè)作用因子或者機(jī)制內(nèi)任意一個(gè)作用因子的阻斷都不能保證有效抑制前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展。所以在更深入研究各個(gè)信號(hào)通路的因子間相互作用的同時(shí)，如何選擇有效的信號(hào)通路的抑制或激活靶點(diǎn)仍是關(guān)鍵，重要的靶點(diǎn)不僅對(duì)于治療作用顯著，對(duì)于疾病的監(jiān)控和預(yù)測(cè)也同樣重要。