趙莉莉，李青穎,2，高攀,2，付紅勇，趙承志，王藝，楊琛擘，豆萌萌，王超塵，吳息鳳，歐陽宏偉，申培紅

(1.鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 a.臨床病理中心；b.腫瘤研究院；c.婦女腫瘤科，河南 鄭州 450008；2.河南大學(xué)第一附屬醫(yī)院 乳甲外科&腫瘤內(nèi)科，河南 開封 475000；3.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 博士流動站，河南 鄭州 450008；4.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310012)

近年來，腫瘤的發(fā)病率越來越高，病死率逐年上升。乳腺癌被稱為是威脅女性生命健康的最危險的殺手，其發(fā)病率居女性惡性腫瘤的第2位，每年約有140萬人被確診為乳腺癌，而約有50萬人死于乳腺癌[1]。干細(xì)胞概念的提出，也讓大多數(shù)的研究認(rèn)為乳腺癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的特點與干細(xì)胞相關(guān)[2]。根據(jù)上述理論，乳腺癌是一種由具有功能異質(zhì)性的細(xì)胞群組成，只有少數(shù)的具有干細(xì)胞特性的乳腺癌細(xì)胞才具有自我更新和分化的能力，這才是乳腺癌易發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的原因。乳腺癌腫瘤干細(xì)胞概念的提出，為乳腺癌的治療提供了新的靶向策略。本綜述總結(jié)了乳腺癌干細(xì)胞再生和自我更新主要方式的近期進(jìn)展，以期為相關(guān)研究提供理論支持。

1 上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (epithelial-mesenchymal transition，EMT)發(fā)生乳腺癌干細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的機(jī)制

20世紀(jì)80年代，Greenburg等[3]通過體外研究實驗發(fā)現(xiàn)，在膠原凝膠的條件下晶體狀上皮細(xì)胞生成偽足，繼而轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞，由此提出EMT的概念。EMT可發(fā)生于生理條件，也可以發(fā)生于病理狀態(tài)。根據(jù)研究可以將EMT分為3型：Ⅰ型EMT出現(xiàn)在組織和器官的發(fā)育過程中，Ⅱ型EMT則與創(chuàng)傷、修復(fù)、預(yù)后、組織再生和器官纖維化的過程相關(guān)，Ⅲ型EMT發(fā)生于腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移中[4]。3種類型的EMT的共同細(xì)胞基質(zhì)包括細(xì)胞形態(tài)改變，與基膜的分離作用，喪失極性，黏附性下降，侵襲能力，細(xì)胞遷移能力和抗凋亡能力提高，分解產(chǎn)物的增加[5]。

傳統(tǒng)的層次模型認(rèn)為，腫瘤干細(xì)胞處于以單向分化的形式產(chǎn)生非干性腫瘤細(xì)胞。然而分化的腫瘤細(xì)胞也可通過一些調(diào)控機(jī)制如腫瘤微環(huán)境分子調(diào)控和EMT，最終轉(zhuǎn)化為腫瘤干細(xì)胞。2003年，Ai-Hajj等[6]首次證實乳腺癌干細(xì)胞的表型CD44+CD24-/low。Moral等[7]證實了EMT激活RAS/MAPK通路，誘導(dǎo)CD44+CD24-/low的細(xì)胞表型，并且產(chǎn)生了間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物，表明EMT在乳腺癌干細(xì)胞發(fā)生的過程中起著重要作用。有研究還表明，在EMT的過程中，乳腺癌干細(xì)胞不僅可以獲得抗凋亡的能力和間質(zhì)表型，還具有不斷自我更新和侵襲轉(zhuǎn)移的特性，且CD44+CD24-表型的乳腺癌干細(xì)胞水平不斷上升[8]。而在正常的乳腺細(xì)胞的分化過程中，經(jīng)歷了EMT后，可以分化出更多的CD44+CD24-/low表型細(xì)胞，這些CD44+CD24-/low表型細(xì)胞的E-cadherin水平降低，波形蛋白、N-cadherin和纖維連接蛋白的水平升高，且還高表達(dá)FoxC2、Snail、Twist和Slug[9]。這些都是EMT過程重要的分子過程。EMT介導(dǎo)產(chǎn)生的間質(zhì)細(xì)胞樣乳腺癌干細(xì)胞具有較高的侵襲力。

2 間充質(zhì)干細(xì)胞(esenchymal stnDmal/Stem cells，MSCs)向乳腺癌干細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化機(jī)制

MSCs是干細(xì)胞家族的重要成員，來源于發(fā)育早期的中胚層和外胚層，屬于多能干細(xì)胞。最初在骨髓中發(fā)現(xiàn)MSCs，經(jīng)過研究了解，MSCs具有多向分化潛能、靶向腫瘤、定向分化、免疫抑制和自我更新等特點，一直受到研究界的重視[10-11]。目前研究已經(jīng)成熟，骨髓、羊水血和組織中所含有的MSCs最豐富[12-14]。在體外和體內(nèi)的合適條件下可以將MSCs誘導(dǎo)分化為乳腺、脂肪、骨、軟骨和心肌等器官和組織細(xì)胞[15]。在連續(xù)培養(yǎng)多代后仍然具有多向分化潛能，臨床上可用于組織損傷修復(fù)，移植物抗宿主反應(yīng)，一些腫瘤的治療等[16-18]。但由于MSCs仍然處于未分化狀態(tài)，其具有較好的可塑性和較長的壽命，因此，更加具有惡性轉(zhuǎn)化的傾向。Golfinopouloss等[19]報道了1例急性白血病的女性患者，在接受乳腺癌患者的骨髓移植后，發(fā)生了供體來源的乳腺癌。這種干細(xì)胞移植的方法發(fā)生了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的(bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSCs)的惡性轉(zhuǎn)化。腫瘤微環(huán)境中存在著巨噬細(xì)胞、免疫細(xì)胞和多種高分泌因子、生長因子(如BCSG1、IL-8、TNF-α和EGFR、VEGF等)[20-23]。人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells，hUCMSC)在這種腫瘤微環(huán)境中具有惡性傾向，可向乳腺癌干細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化。這種腫瘤微環(huán)境會激活信號轉(zhuǎn)錄與激活因子3(signal transducer and activator of transcription3，STAT3)發(fā)生磷酸化調(diào)控相關(guān)靶基因，然后通過磷酸化的STAT3調(diào)控下游基因c-myc和Bcl-xL的表達(dá)，進(jìn)而參與腫瘤形成以及治療抵抗[24]。汪玲等[25]研究證實了hUMSCs與人乳腺癌細(xì)胞(human breast cancer cells，MCF-7B)共培養(yǎng)2周后，hUMSCs成團(tuán)聚集生長，排序紊亂，黏附性差，并在基因和蛋白水平上證實顯著高表達(dá)了下游c-myc和Bcl-xL。這說明存在MCF-7B的腫瘤微環(huán)境中，hUMSCs會引發(fā)STAT3發(fā)生異常磷酸化后結(jié)合靶基因，啟動下游的c-myc和Bcl-xL等腫瘤的基因靶點，導(dǎo)致出現(xiàn)hUMSCs異常增殖，凋亡較少，細(xì)胞周期發(fā)生紊亂等表現(xiàn)出腫瘤干細(xì)胞的特性。

3 乳腺癌干細(xì)胞自我更新的通路

3.1 Notch信號通路乳腺癌干細(xì)胞分化增殖的信號途徑有很多，最重要的3條途徑是Notch、Hedgehot和Wnt。這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是乳腺干細(xì)胞正常自我更新的途徑，在乳腺癌發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。

Notch在正常乳腺和良性乳腺疾病中都可以表達(dá)，但是在乳腺癌中表達(dá)更高，同時浸潤性導(dǎo)管癌的表達(dá)率會比浸潤性原位癌高。Notch信號通路是一條影響細(xì)胞自我更新與分化中最重要的途徑，Notch通路不像其他通路一樣需要第二信使的參與，Notch信號通路的激活僅由Notch受體與鄰近細(xì)胞表面的配體直接接觸實現(xiàn)。目前“三步蛋白水解模型”已經(jīng)被廣泛接受，在乳腺癌干細(xì)胞的增殖、分化和凋亡中發(fā)揮著重要作用，Notch信號通路中包括著Notch受體、Notch配體以及細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)器分子CSLDNA結(jié)合蛋白3部分[26]。Notch是一種單跨膜蛋白，共有4種Notch基因，對應(yīng)有4種Notch受體，分別為Notch1～4。Notch1與乳腺癌干細(xì)胞的自我更新和分化聯(lián)系密切，沉默的Notch1反而可以使乳腺癌干細(xì)胞生長停滯甚至促進(jìn)其凋亡，并有效地減少乳腺微球體形成單位。且有研究指出，Notch1陽性表達(dá)率的高低與乳腺癌的預(yù)后有關(guān)，分化越低，分期越晚，有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的乳腺癌中Notch1的陽性表達(dá)率越高，預(yù)后越差[27]。Notch2與雌激素受體(estrogen receptor，ER)陽性的Luminal型乳腺癌干細(xì)胞形成密切相關(guān)。有研究表明，Notch3受體水平升高，乳腺癌干細(xì)胞的比例也會相應(yīng)升高，在人類祖細(xì)胞向乳腺癌干細(xì)胞轉(zhuǎn)化中起著重要作用[28]。Notch4主要存在于乳腺基底導(dǎo)管上皮中和乳腺癌干細(xì)胞富集的細(xì)胞群中。Notch通路的分子標(biāo)志物的檢測可以初步為臨床提供理論依據(jù)。

3.2 Hedgehot信號通路Hedgehot基因最早是由Nusslein-Volhard等[29]在果蠅突變基因中發(fā)現(xiàn)，后來證實在脊椎動物中也存在此基因。Hedgehot(HH)信號通路是由HH配體(Sonic Hedgehot、Desert Hedgehot和Indian Hedgehot)、受體蛋白(Ptch1、Ptch2)、跨膜蛋白(Smo)和核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子GLI以及其下游的靶基因等構(gòu)成。

3種HH配體功能基本相同，但是在人體發(fā)育過程中空間和時間上會表現(xiàn)出差異。受體蛋白是Patch一種12跨膜受體蛋白，與HH配體具有很強(qiáng)的親和力，參與Hedgehot信號通路的下游基因調(diào)控，同時也受下游基因核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子是一種鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子。在正常的生理條件(沒有HH配體)下， Patch抑制Smo的活性，使Smo限制在囊泡中，蛋白酶加工水解下游核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子GLI(GLI2/GLI3)蛋白的C-末端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，變成了轉(zhuǎn)錄抑制因子。在有HH配體的情況下，HH配體與Ptch結(jié)合，Smo的活性蛋白不受抑制，Smo與下游的核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子GLI1結(jié)合，激活Hedgehot信號通路。Wang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌干細(xì)胞中，高水平表達(dá)Patch、Smo、GLI1，靶向藥物阻斷Hedgehot信號通路后，乳腺癌細(xì)胞的成球能力減弱。乳腺癌細(xì)胞經(jīng)過紫杉醇類藥物治療后，Hedgehot信號通路被激活，乳腺癌干細(xì)胞的數(shù)目比例增高[31]。Lu等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在用鹽霉素誘導(dǎo)乳腺癌干細(xì)胞凋亡時Smo和下游核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子GLI的表達(dá)下調(diào)。

3.3 Wnt信號通路Wnt信號通路是由Wnt蛋白、Frizzled(Fz)、E-cadherin、β-catenin、GSK-3β、Dsh、抗原提呈細(xì)胞(antigen-presenting cell，APC)、Axin、Tef/Lef、Ub等組成。在正常的生理條件(沒有Wnt)下，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的APC、Axin、GSK-3β和CKI與新合成的β-catenin相互作用，結(jié)合成Axin-APC-GSK-3β復(fù)合物。在存在刺激因素的條件下，β-catenin會與Axin-APC-GSK-3β復(fù)合物分離，易與細(xì)胞核內(nèi)的Tef/Lef轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，激活靶基因，導(dǎo)致正常乳腺組織超長增生，Wnt信號通路的異常激活會使乳腺干細(xì)胞異常增殖，轉(zhuǎn)化為乳腺癌干細(xì)胞，致瘤性增高。

4 總結(jié)

乳腺癌干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是乳腺癌發(fā)生、易復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、耐藥、影響患者壽命的重要因素。本研究通過探討乳腺干細(xì)胞EMT、再生、間充質(zhì)干細(xì)胞向乳腺癌干細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的機(jī)制和體內(nèi)異常激活Notch、Hedgehot和Wnt三條乳腺癌干細(xì)胞自我更新的通路，認(rèn)識到乳腺癌干細(xì)胞更新的條件，同時也為乳腺癌的靶向治療方向提供理論指導(dǎo)。