（1河北联合大学基础医学院 河北唐山 063000）
（2内蒙古医科大学附属人民医院 内蒙古呼和浩特 010020）
【中图分类号】RA 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5085（2013）42-0269-02
随着经济的发展和生活水平的进步，人民群众的饮食结构发生很大变化：以细粮、多蛋白、多肉、多油饮食为主，同时久坐不动人群、反复减肥人群、经常乱用营养品、保健品者增加，这些因素使得肠道蠕动减慢、盆腹腔血液循环不畅，有害物质不能及时排出体外，人体免疫屏障功能下降，从而增加恶性肿瘤的发病风险。恶性肿瘤已经成为目前威胁人类健康的头号杀手。据统计，2008年全球恶性肿瘤新发病例1270万例，死亡病例760万例，侵袭和远处转移仍然是恶性肿瘤患者目前的主要死亡原因。常规的手术治疗、放化疗难以对恶性肿瘤的侵袭和转移进行有效逆转。因此，深入研究恶性肿瘤发生、发展的形成机制及恶性肿瘤的转移机制并寻找可能的治疗靶点，抑制其侵袭和转移，对于提高恶性肿瘤的预后具有积极的意义。
肿瘤干细胞学说（ancerstem cell hypothesis）[1]是继遗传突变和环境诱变之后的主要研究方向，该学说认为肿瘤干细胞源于自发突变或诱发突变的干细胞，属于成体干细胞范畴，具有自我更新及分化潜能等干细胞特性，同时具有耐药性及高致瘤性，在肿瘤的发生、发展中起重要作用[2-4]。其中，Cripto-1 和SOX2 、OCT4、NANOG 等基因的表达与干细胞状态密切相关，参与多种肿瘤的发生、发展，且与肿瘤的恶性潜能关系密切[5-8]。
1.1 干细胞转录因子SOX2
SOX2作为多能性干细胞标记物，在维持干细胞未分化状态、增殖等方面起关键作用，通过对目的基因转录的调控促进细胞的增殖和肿瘤的发生。SOX（SRY-related HMG-box）是SPY（sex determinationregion of Y chromosome）相关基因构成的控制发育的基因家族，编码SOX 家族一系列转录因子，作用于胚胎的发育、细胞的生长和分化等方面。SOX2 基因是SOX 家族的成员之一，定位于染色体3q26.33，全长约2518bp，编码317个氨基酸，分子量38KD，含有一个高度保守的HMG-boxDNA结合域，能够操控一些在早期胚胎、神经、晶状体、味蕾等分化过程中起关键作用的基因［9-12］，并且参与维持干细胞特性。研究发现将Oct4、Sox2、C-myc、Klf4 4种因子转入已分化细胞，能够产生诱导性的多能干细胞(induced pluripotentstem cells，iPS cells)，重新出现自我更新及多向分化潜能，从而具有和胚胎干细胞相同或类似的特性[13]。SOX2表达下调可引发细胞自我更新特性和多功能性的丢失并伴随之后的细胞分化。早期胚胎过程中，SOX2是许多信号转导途径的调控靶点，其中包括Wnt/β-catenin等信号途径。近年来发现，SOX2 基因异常表达能够见于许多肿瘤：在结肠息肉、印戒细胞癌、粘液腺癌中高表达[14] ，也表达于部分（16%）乳腺癌细胞，尤其是分化程度低的基底细胞样乳腺癌（43%）。有研究发现将神经胶质瘤细胞中的SOX2基因沉默，可导致细胞增殖停止并使细胞失去致瘤性[15] 。SOX2表达在胃癌中经常下调，而结肠癌中则上调[16-18]。对于直肠癌手术前进行放、化疗的患者，SOX2、Oct4、CD133表达阳性对于直肠癌远处复发与预后不良有预警价值[19]。SOX2在胰腺从上皮内瘤变到侵袭性导管癌的渐进过程中随着病变侵袭程度的增加而表达增强，提示SOX2 可能在肿瘤发展的晚期事件如侵袭和转移中发挥作用而不是上皮内瘤变等早期阶段[20]。
作为干细胞基因，SOX2通过与其靶基因结合的方式调控胚胎及组织的发育，同时是Wnt/β-catenin信号通路重要的调控因子[21]。SOX2蛋白能够通过Wnt/β-catenin信号通路激发TCF/ LEF/β-catenin 级联反应，从而激活TCF/LEF靶基因（被SOX 蛋白所抑制）的转录。另外，SOX2 介导的Wnt/β-catenin 信号通路又需要SOX 蛋白与β-catenin 共同作用激活SOX 靶基因。研究发现，SOX2基因通过协同β-catenin作用，共同上调细胞周期蛋白D1（cyclin-D1）的表达，激活细胞周期向G1/S期的转变，促进肿瘤细胞增殖，进而导致肿瘤的形成[22]。在乳腺癌细胞株实验中，沉默SOX2后发现β--catenin的表达有所下降，这提示SOX2可能是通过Wnt/β-catenin信号转导通路实现对相关基因转录的调控，从而增强细胞迁移能力，导致肿瘤发生转移[23]。
1.2 Wnt/β-catenin信号转导通路
Wnt/β-catenin 信号转导通路在正常系统发育及肿瘤发生、发展的过程中均起重要作用。Wnt属于分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌的方式与细胞膜上受体结合，激活三条细胞内信号途径：（1）Wnt/PCP通路[24]，这条信号通路通过Dsh和Jnk通路在胚胎发育时期的时间和空间上发挥作用，目前没有证据证明该通路与肿瘤相关。（2）Wnt/Ca2+通路，通路成员有Wnt-4、Wnt-5ａ和Wnt-1l等，通路激活时可以激活蛋白激酶C（PKC），促进细胞胞内Ca2+的释放，从而调节下游靶基因的表达。研究表明，该通路的生物学效应与由β-catenin/Tcf执行的Wnt/β-catenin信号效应起相互拮抗的作用，但是目前尚无证据表明该通路与肿瘤发生机制间的关系。上述两条通路被称为非经典Wnt通路。
（3）是经典的也是最为重要的Wnt/β-catenin信号途径[25]。经典的Wnt信号途径可概括为：激活信号通过抑制胞质内β-catenin与支架蛋白及E-cadherin形成复合物，使得β-catenin氨基端无法被磷酸化降解，不能降解的β-catenin积累入核与转录因子TCF/LEF相互作用，激活靶基因如C-myc、CyclinD1，进而引起细胞的增殖。该通路主要由Wnt1、Wnt2介导，通过对胞内β-catenin水平的调节控制靶基因的表达，最终影响细胞的生长、分化和凋亡。Wnt/β-catenin通路在各种肿瘤中呈现异常激活状态。
Wnt/β-catenin 信号转导通路通常由Wnt 蛋白、卷曲蛋白、散乱蛋白、APC 复合物（包括APC 蛋白、GSK3β、Axin蛋白）、β-catenin、TCF /LEF 转录因子家族组成。其中β-catenin 是Wnt 信号转导通路中的关键蛋白，在细胞膜表达时与E-cadherin相连，构成细胞间的紧密连接；在胞质中与α-catenin 相互作用连接至胞内细胞骨架，维持上皮结构稳定[26]。β-catenin一方面可以与E-cahenin 结合成复合体调节细胞间粘附，一方面又是Wnt 信号通路的调节中心及下游分子[27,28]。细胞中没有Wnt信号时，β-catenin结合胞浆中的APC、Axin、CKl和GSK-3B，形成Axin-APC-GSK3β复合物。CKI首先将β-catenin第45位的色氨酸磷酸化，GSK-3β再将β-catenin的Ser3、Ser37、Thr41磷酸化，从而迅速降解β-catenin使之始终保持低水平；有Wnt信号刺激时，Wnt蛋白与FZ受体及LRP5/6组成的受体复合物(FZ/LRP)结合，胞质中的Dsh被募集至胞膜下，磷酸化GSK-3β，使其从β-catenin降解复合物上脱落，进而阻断其磷酸化使之不能降解，导致大量游离的β-catenin在胞浆聚集并进入细胞核[29,30]。当β-catenin进入细胞核后与LEF/TCF结合，并与胞内其他因子共同作用解除LEF/TCF的被抑制状态，特异性启动、激活下游靶基因，如e-myc、cyclinDl等的转录和表达，而这些基因在肿瘤的发生和转移中起重要作用[31]。因此，Wnt/β-catenin信号通路不仅对细胞维持自我更新、抑制分化、增殖迁徙及凋亡起到重要作用，同时也是是肿瘤生成过程中重要的通路之一，在肿瘤的生物学行为调控中起重要作用。
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1.3 上皮间质转化（epithelial mesenchymal transition, EMT）
目前，越来越多的证据表明 EMT 在肿瘤侵袭、转移中起着重要的作用[32,33]。已有报道指出EMT常发生于肿瘤组织侵袭的边缘，发生EMT后的肿瘤细胞更容易脱离肿瘤原发部位，进而往周边组织进行侵袭和转移[34]。上皮间质转化（epithelial mesenchymal transition, EMT）是肿瘤发生浸润转移的第一步[35]。EMT指在特定的生理和病理情况下上皮细胞失去极性、细胞间粘附力减弱而运动性增强，导致细胞极性和密切链接被破坏，细胞骨架重塑过程被改变[36]，细胞的迁徙侵袭能力增强，并获得远处转移的能力[37,38]。在此过程中上皮细胞表型转化为间质细胞表型，E-钙粘着蛋白（E-cadherin）、β-连环素（β-catenin）、紧密连接蛋白ZO-1（zonula occluden-l）、γ-连环素（γ-catenin）等上皮标志物下调，波形蛋白（vimentin）、N-型钙粘着蛋白（N-cadherin）、α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、纤连蛋白（fibronectin）、成纤维细胞特异蛋白-1（FSP-1）等间质标志物上调，核转录因子如Snail、Slug、Twist 等表达上调。
EMT 样表型[39]根据中间丝蛋白的表达、细胞的极性、粘附力分为四型：0 型：上皮结构和细胞极性分化较好；1 型：多数肿瘤细胞虽然有角蛋白的表达，细胞间的粘附残存，但是出现极性丧失和结构紊乱；2 型：肿瘤细胞仍表达角蛋白，但细胞间粘附连接丧失；3 型：大多数肿瘤细胞角蛋白表达丧失，同时伴有波形蛋白的表达。
EMT是上皮细胞恶性转化的标志性改变，是肿瘤细胞获得浸润和转移能力的分子基础[40]。在EMT过程中，E-cadherin的表达下调或沉默，是上皮细胞获得侵袭、转移能力的先决条件，被认为是EMT 发生最重要的标志。E-cadherin属于细胞钙粘附分子家族中跨膜蛋白亚型的一种，相对分子量124KD，位于紧密连接基底外侧膜，维持细胞顶－底极性，由CDH1 基因编码，与α、β、γ-catenin 和P-120 连环蛋白形成复合物[41]。E-cadherin的胞外结构可与免疫球蛋白结构域相互连接，复合体中的α-catenin 通过连接到位于细胞质中的肌动蛋白细胞骨架上来调节细胞的机械稳定性。E-cadherin的表达缺失使上皮细胞之间的极性丢失，粘附力下降，胞间紧密连接蛋白ZO－1 减少、桥粒等细胞间连接蛋白降解、细胞骨架重组、细胞离体、获得迁移能力。在此过程中转录因子Slug、Snail、Twist 等能够抑制E-cadherin的表达，诱导上皮细胞发生EMT。此外，大量的肿瘤细胞模型还证实E-cadherin能够抑制细胞侵袭：比如胰腺β细胞肿瘤模型研究证实胰腺腺瘤转变为侵袭性腺癌的先决条件之一就是E-cadherin的缺失[42]。
E-cadherin抑制细胞增殖的另一个途径与其相关的下游分子β-catenin有关，E-cadherin能够招募细胞质和细胞核中的β-catenin到细胞膜附近，减少胞质内的游离β-catenin，抑制β-catenin参与Wnt信号途径，从而对抗β-catenin/T细胞因子（TCF）作为转录因子促进细胞增殖的作用。β-catenin/CF/LEF-1可与E-cadherin基因CDH1上游的启动子区域结合抑制CDH1转录，下调E-cadherin的表达水平。因此，E-cadherin的减少或丢失使E-cad/cat 复合物受到破坏，导致上皮细胞的顶－底极性发生改变，上皮细胞转化为间质细胞，从而获得迁移和侵袭能力，具备恶性肿瘤细胞特征。
1.4 SOX2通过Wnt/β-catenin信号通路介导EMT的发生
Wnt/β-catenin信号传导通路不仅与人类的多种肿瘤的发生和发展密切相关，在决定着肿瘤转移的肿瘤干细胞中也扮演重要角色。Matsuoka[43]等研究发现SOX2主要位于胃癌细胞的侵袭前沿区域，它的表达与胃癌的侵袭转移及淋巴管浸润密切关联，并且与患者的预后也呈正相关。研究表明大肠癌中肿瘤中心区域分化良好的实质细胞β-catenin表达在细胞膜上，与正常的大肠上皮的β-catenin表达基本相同，而β-catenin的核累积大部分出现在与间质毗邻的侵袭前沿的肿瘤细胞内，这些细胞表现为细胞周期阻滞和上皮间充质转化，不再表达E-cadherin，而表达间充质细胞的标志Vimentin，这些边缘细胞即所谓的“转移性肿瘤干细胞”，可能重获自我更新及分化的能力，从而能短暂的逆分化而易于侵袭邻近组织，并最终通过上皮-间质转化而发生远处转移。
SOX2 做为一个胚胎干细胞的标志物，又与肿瘤干细胞密切相关，在多种肿瘤中都存在着差异表达。通过对乳腺癌和前列腺癌的相关研究，证实干细胞转录因子SOX2能够促进这两种肿瘤的转移，同时在这两种肿瘤的研究中针对SOX2调节肿瘤的机制进行了初步的探索，发现其可能是通过Wnt信号转导通路完成信号的传递，从而导致肿瘤细胞发生EMT，增强细胞迁移能力，导致肿瘤转移。这不仅进一步完善了SOX2在肿瘤发生、发展过程中的作用机制，也为肿瘤转移早期诊断方法的研究提供了新的靶标。
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论文作者:郭志娟(通讯作者)1,宋旭东
论文发表刊物:《中外健康文摘》2013年第42期供稿
论文发表时间:2014-4-30
标签：细胞论文; 肿瘤论文; 蛋白论文; 干细胞论文; 信号论文; 基因论文; 转录论文; 《中外健康文摘》2013年第42期供稿论文;