Rho激酶在胶质瘤侵袭调控中作用的研究进展

李云涛　陈谦学★　吴庭枫　邵灵敏

·综述·

Rho激酶在胶质瘤侵袭调控中作用的研究进展

李云涛陈谦学★吴庭枫邵灵敏

胶质瘤是最常见的原发性中枢神经系统脑肿瘤，起源于神经胶质，约占成人恶性中枢神经系统肿瘤的80%。其具有局部高侵袭力、高核分裂活性、血管生成和局部坏死等特点。胶质母细胞瘤（GBM，WHO Ⅳ级）是恶性程度最高的胶质瘤，其中位生存期仅14.6个月，5年生存率仅为9.8%。胶质瘤较少会转移到中枢神经系统之外，但在脑实质中有较高的侵袭性。而且，无论何种级别的胶质瘤均表现出较高的侵袭性，提示在胶质瘤发生的早期即存在这种恶性表现［1］。到目前为止，仍无针对胶质瘤有效的治疗方法，胶质瘤患者的预后亦无明显改善，且经放、化疗后肿瘤复发较明显。而且，放化疗等临床治疗手段会促进胶质瘤的侵袭能力［2］。所以，掌握胶质瘤发生发展中侵袭的分子机制可能为胶质瘤患者提供新的临床治疗方案。

1　Rho激酶

Rho激酶通过调节细胞骨架肌动蛋白的活性来影响细胞移行。正常细胞中，Rho激酶有正常的表达和调控，而在胶质瘤细胞中，Rho激酶过度表达，活性异常增高。同时，Rho激酶下游蛋白已被证明可提高胶质瘤的侵袭和生存能力。因此，对Rho激酶相关信号通路的研究将在胶质瘤治疗中发挥重要的作用。

Rho激酶家族属于Ras大家族。目前已有20种已知的哺乳动物Rho蛋白成员，分为Rac、Cdc42、Rho、Rnd、RhoD、RhoF、RhoH和RhoBTB八个亚家族，而Rac被认为是整个家族的起源［3］。Rho激酶通过以无活性的GDP结合状态或者有活性的GTP结合状态，和其下游分子相互作用。而调节这种活性平衡的有三类细胞因子：鸟苷酸交换因子（GEFs），GTP 酶激活蛋白（GAPs），GDP 解离抑制因子（GDIs）。GEFs促进GTP和GDP交换使Rho激酶激活，Rho GEFs有一个催化GDP和GTP交换的DH结构域，其后面pH结构域结合磷酸肌醇调节Rho GEFs的亚细胞定位［4］。研究表明，GEFs的活性在氮端序列移除后才得以表现，氮端序列可能扮演着自动抑制DH结构域作用的角色，这种抑制作用可能通过氮端的磷酸化而解除［4］。目前GEFs发挥作用的信号通路机制仍无较明确的数据支持。GAPs促进GTP水解，使Rho激酶恢复至无活性的GDP结合状态；GDIs阻止GDP与Rho蛋白的分离。最近研究表明Rho激酶可以受泛素化酶调节降解［5］，同时通过GDIs阻止Rho蛋白降解来调控体内Rho蛋白平衡［6］。

目前，Rho家族中RhoA、Rac和Cdc42这3个成员，被认为是和收缩性肌动球蛋白细丝和外周肌动蛋白网，包括板状伪足和丝状伪足等有关。同时，Rho家族成员之间存在着相互作用：Cdc42可以活化Rac；RhoA和Rac1存在着相互抑制的作用［3］；RhoG是Rac1的上游调节因子，并以此来促进细胞运动［7］。RhoA在细胞边缘激活，RhoA信号通过下游效应器p160 ROCK促进肌球蛋白轻链的磷酸化［8］，影响肌球蛋白收缩性。Rac刺激肌动蛋白驱动突起，同时协调Cdc42整合细胞外定向因素来调节细胞极性与运动［9］。

2　Rho激酶在胶质瘤中的异常调节

研究发现，胶质瘤细胞中Rho激酶的表达和胶质瘤恶性程度高度相关［10］。Rac1的表达水平和胶质瘤等级呈正相关，Rac1能提高胶质瘤细胞侵袭性［11］。Rac1促进胶质瘤细胞侵袭是通过多种受体和效应器实现的。目前已有研究证明，Rac1在肿瘤坏死因子样微弱凋亡诱导因子（TWEAK）诱导激活Akt和NF-κB信号通路中有重要的作用，成纤维细胞生长诱导因子受体14（Fn14）信号通过Rac1提高细胞侵袭性，抵抗细胞毒性治疗引起的凋亡［11，12］。值得一提的是，TWEAK-Fn14诱导的Rac1依赖于Cdc42的存在，而Rac1降解却与TWEAK诱导激活的Cdc42无关［13］。TWEAKFn14信号通过TNF受体相关因子2 （TRAF2）依赖的SGEF和RhoG活性使Rac1激活。

Rac1和侵袭伪足的形成有重要关系。侵袭伪足作为细胞膜的一个结构，可以降解细胞外基质，促进肿瘤细胞侵袭。Rac1的效应器突触伸蛋白2（SYNJ2） 在侵袭伪足中亦是高表达，SYNJ2的消耗会导致侵袭伪足形成的减少和胶质瘤细胞侵袭能力的降低［14］。Rac1在胶质瘤细胞膜上的激活受香叶烯基转移酶调控和RLIP76泛素化调节［15］。Cdc42在TWEAK-Fn14信号诱导的Rac1激活中有不可替代的作用，Cdc42的消耗使胶质瘤细胞迁移和侵袭能力减弱［13］。在细胞极性和细胞移行功能中Cdc42和RhoG是Rac1的上游信号分子［16］。而在神经肽处理的胶质瘤细胞中，Rac1和Cdc42尽管共同激活，但是关于他们相互之间的关系，仍无明确的数据支持。RhoG在胶质瘤中高表达，其能刺激板状伪足的形成，并能使Rac1激活［7，16］。在TWEAK-Fn14信号中，RhoG迅速激活，进而提高Rac1活性。在胶质母细胞瘤中，RhoG作为EGF信号通路的下游被激活，提高胶质瘤细胞的迁移能力［16］。RhoA的活性和胶质瘤细胞迁移能力呈负相关［11］。RhoA受体ROCK的抑制导致Ra c1的激活，进而增强胶质瘤细胞侵袭性。RhoA对胶质瘤的作用是通过改变细胞形态实现的。荧光能量共振转移实验证明大鼠脑实质中，Rac1和Cdc42的活性高，而在血管周围区域中RhoA活性高，同时Rac1和Cdc42均有降低［17］。因此，RhoA影响着胶质瘤细胞在不同的基质中的侵袭能力。

GAPs家族中部分蛋白在胶质瘤中存在异常表达。IQGAP1是Rac1调节胶质瘤细胞侵袭信号通路激活的重要调节因子。IQGAP1和Rac1结合，使Rac1保持GTP结合状态，从而调节胶质瘤细胞侵袭。IQGAP1的缺失和高级别胶质瘤患者的长期预后有重要联系［18］。GEFs家族部分成员在胶质瘤中高表达。如在高侵袭的胶质瘤组织中吞噬迁移因子1（ELMO1）和胞质分裂作用因子1（Dock180），明显高于周围正常组织，同时在胶质瘤细胞系和人正常星形胶质细胞中有相同结论。研究亦证明了ELMO1/Dock180抑制剂能抑制胶质瘤侵袭［19］。此外，其余三种GEFs：Trio，Ect2和Vav3在胶质母细胞瘤细胞中的表达高于低级胶质瘤细胞，并且与患者预后有重要联系。Trio和Ect2的降解能抑制胶质瘤细胞生长［20］。

3　Rho激酶与胶质瘤耐药

肿瘤侵袭和药物抵抗密切关联，他们通过共同的信号通路一起促进疾病进程，并导致治疗失败。例如，胶质瘤细胞化疗抵抗作用的提高来自于Bcl-2家族上游Rac1依赖的Akt2激活，由此提高肿瘤细胞生存能力。Akt2的激活导致MMP-9表达量的升高，促进胶质瘤细胞的迁移和侵袭。对胶质瘤细胞的放射性照射会增强其侵袭性。TRAF2是TWEAK-Fn14轴SGEF-RhoG-Rac1促侵袭信号的上游，当其在胶质瘤细胞中减少时会抑制细胞生长，并赋予胶质瘤细胞放疗敏感性［21］。TRAF2传导的信号不仅提高NF-κB信号通路的活性，还促进JNK/SAPK激活，肿瘤炎性反应、细胞迁移和放化疗抵抗［22］。

4　讨论

在胶质瘤发生发展过程中，相关信号通路会失调。Rho激酶是胶质瘤侵袭过程中重要的调控因子，同时Rho激酶在胶质瘤发生发展等环节中均有促进作用。因此，Rho激酶可以作为胶质瘤临床靶向治疗的作用靶点。选择性的抑制Rac活性可以诱导胶质瘤凋亡，但对正常星形胶质细胞无影响［23］，为针对Rac抑制的临床药物治疗方案提供了理论依据。而且，以Rho激酶通路抑制剂作为胶质瘤临床药物治疗手段将会有较大前景。

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国家自然科学基金（81372683）

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