·综述·

上皮-间质转化(EMT)在上皮性卵巢癌的作用

袁少艳 何秀萍

【摘要】 上皮-间质转化(EMT)将良性肿瘤转化为具有侵袭性和转移性肿瘤的潜在作用而受到广泛关注,它是一个复杂及可逆的过程,在此过程中细胞表型、功能及大量分子表达发生变化。EMT是正常胚胎发育所必需的生理过程。然而,在病理情况下,这种转变可能是变态的,且有文献报道,EMT在上皮性肿瘤的发生、侵袭及转移过程起关键作用。它涉及多个信号通路和复杂的分子机制,本文对EMT多个信号通路及相关转录因子(ZEB1、KLF4)与上皮性卵巢癌的发生、发展进行综述,为上皮性卵巢癌早期诊断提供新的研究思路。

【关键词】 上皮性卵巢癌(EOC); 上皮-间质转化(EMT); 信号通路

作者单位:150001 哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第一医院妇产科

通讯作者:何秀萍(Xiuping_ng_he@live.cn)

上皮性卵巢癌(epithelial ovarian cancer,EOC)是最致命的妇科恶性肿瘤。由于缺乏明显的症状,早期检测只能发现超过一半的EOC患者。EOC通常在疾病已经进展到晚期后才被诊断出来,因此被认为是“隐形的杀手”。近些年来,尽管卵巢癌治疗方法(手术治疗结合放化疗)取得进一步发展,但到目前为止,晚期卵巢癌患者生存率仍不足30%[1]。尽管如此,卵巢癌早期诊断仍缺乏有效方法。因此,了解EOC启动和进展的机制对于其早期诊断至关重要。一些研究表明,上皮-间充质参与EOC的发生和发展[1]

一、上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)

EMT是指上皮细胞转化为间质细胞并获得侵袭迁移能力的过程[2]。 EMT最近成为一个大家关注的研究目标,因为上皮细胞极性的丧失和与新的间充质表型相关是其特征性表现,它不仅是正常的胚胎发生和发育过程,而且病理应激情况,如与组织变性,再生和癌症相关的纤维化[3]。有报道,EMT在发育过程中起关键作用,例如胚胎发生过程中的神经嵴和中胚层形成,EMT也被证明在肿瘤侵袭和转移中起关键作用[4]。EMT期间基因表达的变化导致许多表型变化,例如细胞形态变化,黏附丧失和干细胞样特征的获得[5]。经历EMT过程的细胞大部分都显示上皮基因的表达水平下调,包括E-钙粘蛋白(e-cadherin),细胞角蛋白,ZO-1和密蛋白,及间充质基因的表达水平上调,包括N-钙粘蛋白(n-cadherin),波形蛋白(vimentin),纤连蛋白和MUC1[5]

然而,E-钙粘蛋白的丧失被认为是EMT的典型特征。EMT中的起始过程是基于E-钙粘蛋白对细胞间粘附的破坏,并且这种破坏在许多癌症的恶性转化和肿瘤进展中起作用。E-钙粘蛋白的表达受各种转录因子的调节,包括Snail,Slug,Twist,ZEB1和ZEB2。这些转录因子通过结合CDH1启动子区的E-box序列并抑制E-钙粘蛋白的表达[6],从而导致EMT的发生。

二、EMT涉及的信号通路

已知几种关键的信号传导途径,包括转化生长因子β(TGF-β)、Wnt、Hedgehog和Notch参与EMT[7]。研究表明,TGF-β是EMT的主要诱导剂[5]。TGF-β信号通路是发育中涉及的主要途径之一,负责调节胚胎发生,维持人体组织稳态,调节不同细胞类型中的增殖、分化、凋亡和迁移。文献报道,TGF-β途径在卵巢癌发展的早期阶段起着双重作用,它抑制肿瘤生长并诱导细胞凋亡,但在后期阶段,它通过诱导上皮-间质转化(EMT),迁移和侵袭来介导肿瘤进展[8]。在多种类型的人类癌症,包括结肠癌、乳腺癌、黑色素瘤和前列腺癌中,通过沉默Wnt信号传导的内源性抑制剂的异常激活Wnt信号传导,并且已经证明与EMT相关[9-10]。Wnt可能是通过抑制APC下调β-连环蛋白的表达,进而诱导β-连环蛋白入核,从而激活Wnt通路诱导EMT。Hedgehog信号通路是生物体内关键的信号通路,它在细胞分化、增殖、生存过程中起重要作用[11]。越来越多的证据支持Hh信号的激活在许多类型的人类癌症中起重要病理生理作用的观点。据推测,超过30%的人类癌症呈现激活的Hh信号,包括脑肿瘤、黑色素瘤、白血病、淋巴瘤、胃肠道、肾脏、膀胱癌、胰腺癌、肝癌、前列腺癌、肺癌、卵巢癌和乳腺癌[12]。尽管在一些文献报道了Notch信号通路可能在EMT过程是重要的诱导者[13],但Notch通路仍需要其它信号通路分子的互相协助作用而诱导EMT。Bolos等[14]报道了Wnt途径和Notch通路在诱导EMT过程及肿瘤发生过程有互相作用。

三、EMT和卵巢癌

与大多数血管转移的上皮性恶性肿瘤不同,上皮性卵巢癌(EOC)的转移主要通过跨体外传播发生(通过腹膜覆盖的表面、腹腔和盆腔器官),其特征是从原发肿瘤中剥离细胞,避免逃脱诱导的细胞死亡(失巢凋亡),通过癌细胞的直接延伸扩展将原发肿瘤进入腹腔流动的空间里,在那里它们存活并作为单细胞和多细胞聚集体(MCAs)与腹膜液一起流动,随后黏附于腹膜组织,并迁移到间皮细胞基质并形成局灶转移或大片转移[15-17]。这种特殊的微环境有赖于EMT转换实现。大多数上皮癌通过血行或淋巴系统传播,利用经典的侵袭-转移级联机制,原发性肿瘤上皮细胞局部侵入周围基质和细胞外基质(ECM),在血管内通过血行/淋巴管转运,停留在远处器官部位,外渗到器官薄壁组织,随后增殖形成微转移和大转移[18-20]。这些事件诱发和最终成功取决于上皮-间质转化(EMT)及其关键参与者,包括E-钙粘蛋白、N-钙粘蛋白和钙依赖性跨膜粘附分子,它们负责维持相邻细胞之间的连接,从而调节完整的上皮和组织结构性。在EMT期间,上皮型癌细胞经历一系列分子、形态和功能变化,伴随E-钙粘蛋白的丧失和N-钙粘蛋白的增加,这导致上皮细胞-细胞连接和细胞极性受损,获得间充质运动细胞表型,导致与表达N-钙粘蛋白的成纤维细胞,内皮细胞和周细胞不稳定结合[21]。这些变化促进癌细胞通过基质组织迁移,渗透和整个生物体的传播。

卵巢癌细胞受到EOC相关恶性腹水中存在的细胞因子和免疫细胞的影响,这可能有赖于EMT作用。特别地,白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8和IL-10在EOC患者的腹水中明显升高[22]。值得注意的是,文献报道了IL-6和IL-8在卵巢癌中的促EMT作用。已经证实了减弱E-钙粘蛋白表达,增强N-钙粘蛋白的表达以及响应于IL8增强的SKOV3和OVCAR3细胞迁移[23]。同样,EOC和其他妇科癌细胞暴露于IL-6治疗同时可削弱上皮标志物的表达,增强间充质标志物的表达,增加EMT活性,并强烈增强癌细胞迁移和侵袭性[24]。此外,已知IL-6参与EMT转换,自我更新,诱导癌细胞的干性和耐药性[25]。还报道了趋化因子配体5(CCL-5)和趋化因子受体(CCR)-1/3/5 、CCL-19/21和CCR-7 参与EMT事件和卵巢癌转移的证据。

其他生物活性分子也可参与EOC中的EMT过程。例如,粘蛋白CA125 / MUC16可能与卵巢癌中的EMT有关,因为其调节转录蛋白,包括E-钙粘蛋白和细胞角蛋白-18的丢失和获得N-钙粘蛋白和纤维蛋白,从而诱导上皮-间质转换,表明在MUC16过表达时促进EOC肿瘤生长,集落形成,细胞运动性,侵袭性和转移性增加,伴随着E-钙粘蛋白的丧失和N-钙粘蛋白和波形蛋白表达的增强。有文献报道,非经典Wnt5a信号传导是另一种潜在的EMT调节因子,最近已成为全面综述的主题,Wnt5a蛋白富含卵巢癌患者的恶性腹水[26],其表达与血行转移成功相关。某些相关转录因子(ZEB1、KLF4)同样通过EMT在癌症侵袭和转移起作用。

四、ZEB1、KLF4与卵巢癌

锌指E-盒结合同源异形盒1(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1) 被认为是转录因子,细胞黏附分子和细胞极性相关基因的阻遏物[27]。在EMT过程中,它通过抑制参与维持上皮基因(E-钙粘蛋白)和激活转化为间充质表型所需的基因。ZEB1在许多癌症中的异常表达及高水平的ZEB1促进了妇科癌症的进展[28]。Kruppel样因子4(krüppel-like factor,KLF4) 是Kruppel的锌指转录因子家族的一员,在癌症进展期间,KLF4可以作为肿瘤启动子或作为抑制剂起作用,这取决于癌症类型和细胞标记[29]。有70%的乳腺癌具有升高的KLF4 mRNA水平,这与更具攻击性的KLF4表型相关[29]。有文献报道,KLF4表达经常在各种人类癌症中下调,包括胃肠道、膀胱和晚期前列腺癌,并且已经发现KLF4发挥肿瘤抑制作用[30]。但在卵巢癌相关研究中,国内外相关研究相对较少,期待更多研究证明ZEB1与KLF4在卵巢癌的相互作用。

五、结语

越来越多的证据表明,EMT在上皮肿瘤细胞的转移性侵袭有着重要意义和作用,基于EMT中涉及相关通路及其与转移级联相关的知识所获得的进展,有可能设想有关鉴定针对高级恶性肿瘤(包括EOC)的新治疗靶标的有希望的迹象。故针对EMT的治疗方法是未来治疗上皮性恶性肿瘤的重要方向。

参考文献

1 Ponnusamy MP,Lakshmanan I,Jain M,et al.MUC4 mucin-induced epithelial to mesen-chymal transition:A novel mechanism for metastasis of human ovarian cancer cells.Oncogene,2010,29:5741-5754.

2 Cano CE,Motoo Y,Iovanna JL.Epithelial-to-mesenchymal transition in pancreatic adenocarcinoma.Scientific World J,2010,10:1947-1957.

3 Kalluri R,Weinberg RA.The basics of epithelial-mesenchymal transition.Clin Investig,2009,119:1420-1428.

4 Thiery JP,Acloque H,Huang RY,et al.Epithelial-mesenchymal transitions in development and disease.Cell 2009,139:871-890.

5 Lamouille S,Xu J,Derynck R.Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition.Nat Rev Mol Cell Biol,2014,15:178-196.

6 Kalluri R,Weinberg RA.The basics of epithelial-mesenchymal transition.J Clin Invest,2009,119:1420-1428.

7 Gonzalez DM,Medici D.Signaling mechanisms of the epithelial-mesenchymal transition.Sci Signal,2014,7:re8.

8 Lebrun JJ.The Dual Role of TGFβ in Human Cancer:From Tumor Suppression to Cancer Metastasis.ISRN Mol Biol,2012,38:14-28.

9 DiMeo TA,Anderson K,Phadke P,et al.A novel lung metastasis signature links Wnt signaling with cancer cell self-renewal and epithelial-mesenchymal transition in basal-like breast cancer.Cancer Res,2009,69:5364-5373.

10 Su HY,Lai HC,Lin YW.et al.Epigenetic silencing of SFRP5 is related to malignant phenotype and chemoresistance of ovarian cancer through Wnt signaling pathway.Int J Cancer,2010,127:555-567.

11 Lee RT,Zhao Z,Ingham PW.Hedgehog signalling.Development,2016,143:367-372.

12 Kiesslich T,Berr F,Alinger B,et al.Current status of therapeutic targeting of developmental signalling pathways in oncology.Curr Pharm Biotechnol,2012,13:2184-2220.

13 Candy PA,Phillips MR,Redfern AD,et al.Notch-induced transcription factors are predictive of survival and 5-fluorouracil response in colorectal cancer patients.Br J Cancer,2013,109:1023-1030.

14 Bolos V,Mira E,Martinez-Poveda B,et al.Notch activation stimulates migration of breast cancer cells and promotes tumor growth.Breast Cancer Res,2013,15:R54.

15 Hudson LG,Zeineldin R,Stack MS.Phenotypic Plasticity of Neoplastic Ovarian Epithelium:Unique Cadherin Profiles in Tumor Progression.Clin Exp Metastasis,2008,25:643-655.

16 Lengyel E.Ovarian Cancer Development and Metastasis.Am J Pathol,2010,177:1053-1064.

17 Shield K,Ackland ML,Ahmed N,et al.Multicellular Spheroids in Ovarian Cancer Metastases:Biology and Pathology.Gynecol Oncol,2009,113:143-148.

18 Chaffer CL,Weinberg RA.A Perspective on Cancer Cell Metastasis.Science,2011,331:1559-1564.

19 Hanahan D,Weinberg RA.Hallmarks of Cancer:The Next Generation.Cell,2011,144:646-674.

20 Valastyan S,Weinberg RA.Tumor Metastasis:Molecular Insights and Evolving Paradigms.Cell,2011,147:275-292.

21 Blaschuk OW.N-Cadherin Antagonists as Oncology Therapeutics.Philos.Trans R Soc Lond B Biol Sci,2015,370:2014-2039.

22 Matte I,Lane D,Laplante C,et al.Profiling of Cytokines in Human Epithelial Ovarian Cancer Ascites.Am J Cancer Res,2012,2:566-580.

23 Yin J,Zeng F,Wu N et al.Interleukin-8 Promotes Human Ovarian Cancer Cell Migration by Epithelial-mesenchymal Transition Induction in Vitro.Clin Transl Oncol,2015,17:365-370.

24 So KA,Min KJ,Hong JH,et al.Interleukin-6 Expression by Interactions between Gynecologic Cancer Cells and Human Mesenchymal Stem Cells Promotes Epithelial-Mesenchymal Transition.Int J Oncol,2015,47:1451-1459.

25 Bharti R,Dey G,Mandal M,et al.Cancer Development,Chemoresistance,Epithelial to Mesenchymal Transition and Stem Cells:A Snapshot of IL-6 Mediated Involvement.Cancer Lett,2016,375:51-61.

26 Asem MS,Buechler S,Wates RB,et al.Stack,M.S.Wnt5a Signaling in Cancer.Cancers,2016,8:79.

27 Zhang P,Sun Y,Ma L.ZEB1:At the crossroads of epithelial-mesenchymal transition,metastasis and therapy resistance.Cell Cycle,2015,14:481-487.

28 Hurt EM,Saykally JN,Anose BM,et al.Expression of the ZEB1 (deltaEF1) transcription factor in human:Additional insights.Mol Cell Biochem,2008,318:89-99.

29 Bureau C,Hanoun N,Torrisani J,et al.Expression and function of Kruppel like-factors (KLF) in carcinogenesis,Curr Genomics,2009,10:353-360.

30 Wang J,Place RF,Huang V,et al.Prognostic value and function of KLF4 in prostate cancer:RNAa and vector-mediated overexpression identify KLF4 as an inhibitor of tumor cell growth and migration.Cancer Res,2010,70:10182-10191.

(收稿日期:2018-10-08)