鐘江利 王紅 趙凌葦

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院,貴州 遵義 563000)

p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)途徑參與惡性腫瘤的快速增殖、遷移及凋亡過程。研究證實(shí)食管腺癌(EAC)的發(fā)生、發(fā)展與MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路密切相關(guān)〔1〕。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中扮演重要角色,可以作為監(jiān)測(cè)腫瘤形成和發(fā)展的生物標(biāo)志物,在食管癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用,與患者的預(yù)后密切相關(guān)。本文對(duì)p38MAPK信號(hào)通路及EMT在EAC中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 p38MAPK與EAC

1.1p38MAPK通路概述 p38MAPK信號(hào)通路是MAPK家族的重要組成部分,p38MAPK在細(xì)胞質(zhì)呈靜止?fàn)顟B(tài),激活后轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核。迄今為止,已鑒定出4個(gè)p38激酶家族成員:p38α、p38β、p38γ和p38δ。 p38α和p38β具有75%的序列同源性,并普遍存在于心肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、牙髓細(xì)胞等細(xì)胞中,而p38γ和p38δ具有70%的序列同源性,p38γ和p38δ也以組織特異性方式表達(dá)。例如,p38γ在骨骼肌和心臟中大量表達(dá),p38δ在巨噬細(xì)胞中大量表達(dá)。由于p38α的表達(dá)無處不在,是p38MAPK家族中最有特色的成員,激活后通過大量的底物發(fā)揮其功能。體外和體內(nèi)證據(jù)表明,100多種蛋白質(zhì)易受p38MAPK的直接磷酸化,其中約一半是轉(zhuǎn)錄因子,其余的底物包括蛋白激酶、磷酸酶、凋亡調(diào)節(jié)因子、生長(zhǎng)因子受體和細(xì)胞骨架蛋白等,這些底物及其下游靶點(diǎn)介導(dǎo)p38信號(hào)在炎癥、增殖、凋亡等多種細(xì)胞過程中的功能〔2〕。

1.2p38MAPK與EAC的關(guān)系 研究顯示,p38MAPK作為關(guān)鍵的炎癥信號(hào)通路,參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展,在腫瘤的細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化及凋亡中都有重要的作用〔3,4〕。在世界范圍內(nèi),食管癌是第8大最常見的癌癥,但卻是癌癥相關(guān)死亡的第6大最常見原因〔5〕。在過去的幾十年中,EAC的發(fā)病率迅速增加,而食管鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)病率逐漸下降。該變化表明兩種腫瘤的發(fā)病機(jī)制存在差異,并且致癌環(huán)境也在改變。EAC于1989年被首次報(bào)道,1900年文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)只有6例〔6〕。隨著人們生活方式及習(xí)慣的改變,在過去近30年中增加了6倍以上〔7,8〕。EAC發(fā)病率在西方國(guó)家以年均10%的速度遞增,在我國(guó)亦呈現(xiàn)升高的趨勢(shì),是一種高死亡率、5年生存率低于20%的侵襲性疾病。Barrett食管(BE)是EAC目前已知的癌前病變,隨著時(shí)間的推移,BE患者有持續(xù)和過度的EAC風(fēng)險(xiǎn)?；加蠦E的個(gè)體患EAC的可能性是普通人群的30～125倍〔9〕。BE是由慢性胃食管反流病(GERD)發(fā)展而來,長(zhǎng)期存在GERD癥狀的BE患者癌變的風(fēng)險(xiǎn)最高,主要有害成分反流的胃內(nèi)容物是酸和膽鹽。膽汁酸和鹽酸可誘導(dǎo)活性氧和一氧化氮的產(chǎn)生,與DNA損傷和基因突變有關(guān)〔10,11〕,這些機(jī)制涉及MAPK途徑從細(xì)胞表面到細(xì)胞核的信號(hào)。研究表明,即使沒有BE的存在,長(zhǎng)期存在的GERD本身就是一種腺癌的風(fēng)險(xiǎn)因子,這種風(fēng)險(xiǎn)與GERD發(fā)生頻率、嚴(yán)重程度及反流癥狀的持續(xù)時(shí)間相關(guān)〔12〕。p38MAPK信號(hào)通路主要由MAPK激酶(MKK)3和MKK6介導(dǎo)的雙重磷酸化激活,以響應(yīng)多種細(xì)胞應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子〔13〕,MKK活性的抑制導(dǎo)致癌細(xì)胞在包括食管在內(nèi)的多種組織中增殖減少〔14～17〕。Jaiswal等〔18〕研究表明,在膽鹽誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖中,細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和p38MAPK通路有著不可或缺的作用。在EAC中,酸通過ERK和p38MAPK激活增殖,酸性條件下ERK1/2和p38MAPK途徑的激活可以通過Gi/o蛋白耦聯(lián)受體、磷脂酰膽堿特異性磷脂酶(PC-PL)C、磷脂酶(PL)D、PLA2和蛋白激酶(PK)C的激活來介導(dǎo)〔19〕,目前在一些EAC細(xì)胞中已經(jīng)檢測(cè)到MAPK活性的增加〔20～22〕。p38MAPK在酸和膽鹽的刺激下被激活,促進(jìn)了食管黏膜白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-8和IL-1β等炎性介質(zhì)的釋放,進(jìn)而引起一系列生物學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生癌變,但具體機(jī)制尚不清楚,有待研究予以證實(shí)。

1.3p38MAPK與腫瘤治療 p38MAPK通路廣泛參與肺癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、食管癌等多種腫瘤凋亡的啟動(dòng)、細(xì)胞周期的靜止等,通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡從而達(dá)到抗腫瘤的作用。但是p38MAPK通路參與了多種應(yīng)激,不是一條完全獨(dú)立的傳導(dǎo)路徑,而是與其他傳導(dǎo)路徑協(xié)同或拮抗共同發(fā)生作用〔23〕,不僅在不同腫瘤細(xì)胞的作用不同,甚至可能起到完全相反的作用。如在乳腺癌中,p38MAPK信號(hào)可以抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α,從而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡〔24〕。在角膜上皮細(xì)胞的遷移中,p38MAPK阻斷劑SB203580幾乎可完全抑制其過程〔25〕。同樣,研究也表明在血管緊張素(Ang)Ⅱ誘導(dǎo)的血管外膜成纖維細(xì)胞的遷移中,特異p38MAPK抑制劑SB202190發(fā)揮著不可忽視的作用〔26〕。另有研究表明,p38MAPK與腫瘤的耐藥有關(guān)〔27〕,對(duì)這一機(jī)制的研究可以逆轉(zhuǎn)腫瘤的耐藥過程,輔助目前抗腫瘤藥物的治療。這就需要更多的研究來充分認(rèn)識(shí)p38MAPK在不同腫瘤細(xì)胞中的效應(yīng)來區(qū)別治療。

2 EMT與EAC

2.1EMT概述 EMT最初被定義為胚胎發(fā)育過程中發(fā)生形態(tài)變化所需的復(fù)雜分子過程,最早是由Greenburg和Hey在胚胎學(xué)領(lǐng)域提出來的,目前已擴(kuò)展到腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中〔28〕。EMT被分為3型,Ⅰ型與胚胎發(fā)育相關(guān),Ⅱ型與炎癥及傷口愈合相關(guān),Ⅲ型主要參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展〔29〕。上皮細(xì)胞在很大程度上依賴于一個(gè)非常精細(xì)的調(diào)節(jié)和高度調(diào)控的EMT程序,將其轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)狀態(tài)。在EMT過程中,極化上皮細(xì)胞的細(xì)胞特性(細(xì)胞-細(xì)胞黏附和細(xì)胞極性)丟失,侵襲性的間充質(zhì)表達(dá)增高。不同上皮(β-連環(huán)蛋白,E-鈣黏蛋白)和間充質(zhì)標(biāo)記物(波形蛋白、N-鈣黏蛋白、纖維連接蛋白和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白)的協(xié)同丟失和獲得,增強(qiáng)了腫瘤的遷移和侵襲能力及細(xì)胞凋亡的抵抗力,增加了細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生,并與轉(zhuǎn)移的進(jìn)展有關(guān)〔30〕,其對(duì)于胚胎發(fā)育、傷口愈合、纖維化、癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要〔31～33〕。 除了促進(jìn)腫瘤發(fā)展階段的轉(zhuǎn)變,使原發(fā)性腫瘤轉(zhuǎn)化為侵襲性惡性腫瘤,EMT與腫瘤的產(chǎn)生也有關(guān),包括增加自我更新、腫瘤啟動(dòng)等功能。其中E-鈣黏蛋白和波形蛋白分別是上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞的代表標(biāo)志。E-鈣黏蛋白是一種相對(duì)分子質(zhì)量為120 000的一類依賴鈣的跨膜黏連糖蛋白,表達(dá)于上皮組織中,在上皮細(xì)胞的細(xì)胞黏附及相鄰細(xì)胞的緊密連接中起了重要作用,E-鈣黏蛋白的下調(diào)可使腫瘤發(fā)展過程中侵襲和轉(zhuǎn)移性的增加〔34〕。E-鈣黏蛋白的異常表達(dá)已被證明在多種人類惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起重要作用〔35〕,如食管癌、胃癌、卵巢癌、乳腺癌等。柳志〔36〕研究也表明 E-鈣黏蛋白在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后差的肝內(nèi)膽管癌中低表達(dá)。波形蛋白是間充質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的中間絲蛋白,表達(dá)于發(fā)生EMT的上皮細(xì)胞中,調(diào)節(jié)參與細(xì)胞遷移的多種細(xì)胞類型〔37〕。研究表明,波形蛋白在癌癥中的過度表達(dá)與腫瘤的加速生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和不良預(yù)后密切相關(guān)〔38〕。對(duì)EMT的研究表明,上皮來源的惡性腫瘤細(xì)胞利用其獲得遷移和侵襲的能力〔39〕。EMT相關(guān)的信號(hào)途徑有MAPK信號(hào)通路、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β信號(hào)通路、Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路、核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路、微小RNA途徑,也有研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌細(xì)胞中,轉(zhuǎn)錄因子RGC32通過Smad/Smad蛋白(Sip)1信號(hào)通路發(fā)生EMT〔40〕。胰腺癌中胚胎蛋白(Nodal)可通過依賴Smad2/3信號(hào)通路誘導(dǎo)EMT發(fā)生〔41〕。

2.2EMT與EAC的關(guān)系 近年來,EAC的發(fā)病率呈迅速上升趨勢(shì),其在美國(guó)發(fā)病率甚至已經(jīng)超過食管鱗癌〔42〕,引起了廣泛的重視。即使積極采用外科手術(shù)、化學(xué)療法和放射療法在內(nèi)的治療措施,患者的預(yù)后也很差,復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的發(fā)生率很高。長(zhǎng)期酸暴露導(dǎo)致食管上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化是誘發(fā)食管反流病的關(guān)鍵事件,越來越多的證據(jù)表明在反流性食管炎-BE-不典型增生-EAC的演變過程中,食管黏膜細(xì)胞EMT扮演著重要的作用。有研究〔43〕表明酸和膽鹽可以直接誘導(dǎo)BE細(xì)胞減少上皮表達(dá),增加間質(zhì)表達(dá),且酸性膽鹽誘導(dǎo)的EMT是BE上皮細(xì)胞的一種獨(dú)特性質(zhì),因?yàn)轭愃频臈l件不能誘導(dǎo)食管鱗狀細(xì)胞發(fā)生EMT,酸性膽鹽導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)-A的分泌和產(chǎn)生,VEGF-A激活VEGFR2信號(hào),導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄抑制因子鋅指結(jié)合蛋白(ZEB)1和ZEB2的增加,從而降低鈣黏蛋白的表達(dá)。通過EMT誘導(dǎo)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞,這一過程可能是BE腸化生的基礎(chǔ)。另外,從BE到不典型增生到EAC過程中,其EMT標(biāo)志物E-鈣黏蛋白表達(dá)下降,波形蛋白增強(qiáng)〔44,45〕。另有研究表明這一過程中Smad4、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(SMA)表達(dá)增多,TGF-β表達(dá)明顯升高〔46,47〕,且呈遞增趨勢(shì),表明TGF-β/Smad信號(hào)通路參與從食管炎到EAC的過程。TGF-β可能通過多種信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制誘導(dǎo)EMT,包括轉(zhuǎn)錄因子如鋅指轉(zhuǎn)錄因子(Snail)1的配體激活受體直接磷酸化或Smad通路〔48〕。Smads是TGF-β1受體直接作用底物,活化后的Smads可以激活或抑制其轉(zhuǎn)錄。Snail是含有鋅指結(jié)構(gòu)的DNA結(jié)合蛋白,幾乎所有的EMT過程都與其相關(guān)〔49〕。Snail通過識(shí)別并與Smad競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合E-鈣黏蛋白的連接基序從而抑制其表達(dá),同時(shí)增加間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),誘導(dǎo)EMT的發(fā)生。除此以外,細(xì)胞EMT化同時(shí)還受多種影響因素的共同調(diào)控。

2.3EMT與腫瘤治療 近年來,上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化因其在抗腫瘤藥物中的作用而受到越來越多關(guān)注。EMT通過多條信號(hào)通路傳導(dǎo)來調(diào)控腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移,如果能針對(duì)該腫瘤涉及信號(hào)分子進(jìn)行阻斷,那么將會(huì)為腫瘤治療開辟新天地。研究表明,特異性抑制Notch信號(hào)通路可以有效抑制宮頸癌細(xì)胞增殖及遷移能力〔50〕,為宮頸癌聯(lián)合用藥和靶向治療提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)阿司匹林及吲哚美辛均可通過影響Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路而發(fā)揮抑瘤作用〔51〕。另外,EMT受多種生長(zhǎng)因子調(diào)控,也可通過抑制生長(zhǎng)因子從而抑制腫瘤中的EMT。不僅如此,EMT在腫瘤的抗耐藥性中也有著十分重要的作用,逆轉(zhuǎn)EMT,進(jìn)而逆轉(zhuǎn)腫瘤的耐藥性。已有研究〔52〕發(fā)現(xiàn)EMT抑制劑能夠增強(qiáng)藥物的化學(xué)敏感性,如二甲雙胍聯(lián)合順鉑/放射治療非小細(xì)胞肺癌,雙硫侖聯(lián)合吉西他濱治療轉(zhuǎn)移性胰腺癌。盡管這些藥物被證明可以有效增強(qiáng)化學(xué)療法的效力,但EMT抑制劑的安全性尚不清楚,故仍需更多的研究才能為臨床效力。EMT是受多種信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的復(fù)雜過程,與眾多影響因子的協(xié)同拮抗作用相關(guān),阻斷EMT過程發(fā)生的靶點(diǎn),可以為更多EMT相關(guān)腫瘤的治療提供基礎(chǔ)。

3 p38MAPK與EMT在食管腺癌中的相關(guān)性

p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可被缺氧、炎性因子等多種胞外信號(hào)激活,參與細(xì)胞分化、凋亡、炎癥反應(yīng)等過程,研究發(fā)現(xiàn)p38MAPK信號(hào)通路和Ras、Raf胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(MEK)-ERK途徑參與腫瘤EMT過程。事實(shí)上,各信號(hào)通路之間也存在交互作用,往往多條信號(hào)通路之間發(fā)生信號(hào)“串話”。在乳腺癌人乳腺癌細(xì)胞系(MCF)-7中,轉(zhuǎn)染pcDNA-Snail載體后,p38MAPK表達(dá)水平明顯升高,提示p38MAPK參與調(diào)節(jié)細(xì)胞EMT過程。在肺癌中,胱抑素(CST)A通過抑制ERK/MAPK途徑阻止了TGF-β1誘導(dǎo)的EMT〔53〕。越來越多的研究表明p38MAPK和EMT之間有著非常密切的聯(lián)系。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在膽管癌細(xì)胞系膽管癌細(xì)胞系(ICBD)上脂多糖(LPS)能夠激活Toll樣受體(TLR)4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,活化下游的p38MAPK信號(hào)通路表達(dá)上調(diào),導(dǎo)致上皮細(xì)胞標(biāo)志物E-鈣黏蛋白的表達(dá)顯著降低,而間皮細(xì)胞的標(biāo)志物波形蛋白的表達(dá)顯著升高,誘導(dǎo)EMT的發(fā)生〔54〕。在長(zhǎng)期炎癥刺激下可以促使細(xì)胞EMT化,有文獻(xiàn)提示p38MAPK信號(hào)通路參與了食管上皮黏膜細(xì)胞炎癥反應(yīng),這一結(jié)果暗示了p38MAPK可能在EAC的EMT發(fā)生過程中也發(fā)揮重要作用。在反流性食管炎、BE至EAC這一過程中,可能在酸和膽鹽的刺激下激活了p38MAPK,p38MAPK活化后可上調(diào)TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)3、MMP9等,TNF-α通過上調(diào)NF-κB而誘導(dǎo)Snail 鋅指蛋白活性,通過上調(diào)E盒結(jié)合鋅指蛋白(ZEB1、ZEB2)的表達(dá),促進(jìn)EMT表達(dá),但這一機(jī)制尚不明確,仍有待進(jìn)一步的研究。

綜上,p38MAPK及EMT是目前腫瘤研究的熱點(diǎn),p38MAPK是腫瘤發(fā)生發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通路,上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化是腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制中不可或缺的重要組成部分,大量研究表明兩者在EAC的發(fā)生發(fā)展中有著重要作用,同時(shí)有研究表明p38MAPK可以激活EMT而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖,如肺癌、膽管細(xì)胞癌等。p38MAPK、E-鈣黏蛋白、波形蛋白在EAC中也存在著相關(guān)的表達(dá),但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于p38MAPK與EMT在EAC中共同作用的相關(guān)研究鮮有,只有充分認(rèn)識(shí)p38MAPK、EMT在EAC中的作用機(jī)制,明確是否存在共同通路,進(jìn)一步對(duì)其通路進(jìn)行阻斷,才能阻滯或逆轉(zhuǎn)EMT的發(fā)生,并有望成為EAC轉(zhuǎn)移早期診斷和防治的有效方法。