2014年皮肤恶性肿瘤发病机制研究进展

王玲艳 晋红中

2014年中，皮肤肿瘤发病机制方面的研究取得诸多进展，现从肿瘤分子生物学、肿瘤免疫学，肿瘤病毒学和肿瘤遗传学方面进行综述。

一、肿瘤分子生物学

1.黑素细胞性肿瘤：恶性黑素瘤是恶性肿瘤中发病率增长较快的肿瘤之一［1］，2014年黑素瘤的研究进展令人瞩目。

既往的流行病学研究表明，黑素瘤与紫外线照射相关。Viros等［2］构建了在黑素细胞中表达BRAF（v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1）V600E突变（第600位缬氨酸替换为谷氨酸）的小鼠模型，发现利用可引起人类轻度晒伤剂量的紫外线对该小鼠进行单次照射，可导致小鼠体内的黑素细胞增殖，而利用该剂量的紫外线多次照射则诱发小鼠形成黑素瘤。作者还进一步从分子水平证实紫外线照射可诱导肿瘤抑制因子转化相关蛋白53（transformation related protein 53，Trp53）发生突变，并协同BRAF基因的V600E突变加速黑素瘤形成。Fell等［3］采用转基因小鼠和行为药理学方法，证实长期紫外线照射可通过角质形成细胞p53信号途径，使β内啡肽对阿片类受体的作用增加，从而引发内源性阿片类物质依赖状态，这些结果有力地证实动物体内存在由皮肤内啡肽介导的紫外线成瘾性。该研究提示，日光照射引起的欣悦感是人类喜爱暴露在日光中的原因之一，这种机制使人们能够获得日光照射，促进维生素D的生物合成，但也大大提高了人类罹患皮肤肿瘤的可能性。

有观点认为，紫外线照射只与黑素瘤的发病密切相关。但Bald等［4］发现，紫外线照射能诱发肿瘤，还能促进肿瘤转移。紫外线照射能诱导受损的上皮细胞释放高迁移率族蛋白1（high mobility group box-1 protein，HMGB1），HMGB1 能诱发TLR4依赖的中性粒细胞性炎症，这种炎症能促进血管生成，并导致黑素瘤细胞沿着发生炎症处的皮肤血管扩散。以往对黑素瘤扩散的认识是黑素瘤细胞产生基质金属蛋白酶（MMP）来分解周围组织，以细长形状通过骨头等坚硬组织，而Orgaz等［5］首次发现分泌高水平MMP-9的黑素瘤细胞以圆变形虫样形状通过血流运动，实现更高效的肿瘤侵袭和全身转移。

除紫外线照射外，一氧化氮合成酶（iNOS）也在黑素瘤细胞的生长及增殖中起重要作用，然而这一过程的形成机制并不清楚。Lopez-Rivera等［6］利用鸡胚尿囊绒膜（CAM）检测法，对iNOS依赖的磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-哺乳类动物西罗莫司靶蛋白（PI3K-PKB/AKT-mTOR）通路活化能够调控黑素瘤生长这一假说进行了验证。该研究发现，抑制iNOS能够抑制黑素瘤在鸡胚尿囊绒膜中的生长和增殖，这一过程还伴随着PI3K-PKB/AKT-mTOR途径活性的显著抑制。iNOS的表达水平与PI3K-PKB/AKT-mTOR途径相关信号分子的表达存在着显著相关性，而外源导入的一氧化氮则能够解除BRAF抑制剂vemurafenib对PI3K-PKB/AKT-mTOR途径的抑制，上述研究结果与既往结果相符，即iNOS的过表达与肿瘤预后不良相关。

在黑素瘤生长和转移中起作用的还有表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）。康晶等［7］通过细胞划痕实验和集落形成实验证实，过表达EGFR的黑素瘤细胞更容易存活，迁移能力更强。进一步研究表明，在表皮生长因子的刺激下，过表达EGFR的黑素瘤细胞中的磷酸化磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C-γ（pPLCγ）、磷酸化信号转导和转录活化因子5（pSTAT5）、磷酸化信号转导和转录活化因子3（pSTAT3）被激活，磷酸化丝/苏氨酸蛋白激酶（pAKT）和磷酸化有丝裂原活化蛋白激酶（pMAPK）表达均升高，这些信号通路的活化可能促进肿瘤的转移。

2.非黑素细胞性皮肤肿瘤：在非黑素细胞性皮肤肿瘤中，皮肤鳞状细胞癌（简称鳞癌）的研究也取得了不少的进展。有研究表明，皮肤鳞癌中存在肿瘤干细胞，其调节肿瘤发生和多能性的分子机制却所知甚少。来自比利时和美国的团队［8-10］先后在皮肤鳞癌小鼠的肿瘤干细胞中发现转录因子性别决定区 Y框蛋白 2［（sex determining region Y）-box 2，SOX2］。与其他鳞癌中SOX2在基因水平进行扩增进而引起SOX2蛋白水平表达增高不同的是，皮肤鳞癌中SOX2基因并未出现扩增，但其mRNA表达显著升高，表明皮肤鳞癌中SOX2蛋白水平升高可能是在转录水平进行调节的。染色质沉淀实验表明，这种增高可能与SOX2基因的启动子与活化的组蛋白相结合有关。进一步研究发现，该转录因子调控的如 LIN28、MET、CBX6、EPHA7 等多个靶基因在肿瘤多能性和肿瘤发生、增殖、黏附、侵袭及副肿瘤综合征的发生等方面起着重要作用，因此是全面调节皮肤鳞癌的关键转录因子［8］。

既往认为去乙酰化酶6（sirtuin-6，SIRT6）是一种抑癌基因，而Ming等［11］最近的研究发现，人类皮肤鳞癌组织中SIRT6表达上调，而且特异性地在小鼠皮肤中敲除SIRT6后可以抑制鳞癌的发生；进一步研究表明，紫外线照射促使AKT信号途径活化，使皮肤角质形成细胞中SIRT6表达增多，且SIRT6可通过抑制腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号途径促进环氧化酶-2（COX-2）的表达，促使细胞增殖和存活。这些实验证实在表皮中，SIRT6可能作为癌基因起作用。

已知G蛋白偶联受体RAB23参与多种肿瘤的发生发展，但其对于鳞癌细胞生长增殖的影响尚不清楚。刘曦霖等［12］发现，RAB23过表达可使鳞癌细胞增殖能力降低，而RAB23沉默可使其增殖能力提高，提示RAB23参与调控鳞癌细胞增殖。进一步研究显示，RAB23抑制鳞癌细胞增殖可能与抑制ERK通路有关。

大部分肿瘤无法自我消退，角化棘皮瘤作为一种皮肤鳞癌良性变种，具有自发消退的能力。Zito等［13］试图通过研究这种特殊类型的肿瘤，寻找能使肿瘤自然消退的机制。他们发现Wnt通路与维A酸信号通路“交互作用”（cross-talk）是导致成熟的角化棘皮瘤消退的关键的分子机制。维A酸信号途径的活化可以引起Wnt表达下调，使得未分化的增殖性细胞发生消亡和分化，从而导致角化棘皮瘤消退。

既往研究发现，以Hedgehog信号通路为核心的多种信号通路的失调在基底细胞癌的肿瘤生物学行为中发挥重要的作用，其中跨膜蛋白受体PTCH是Hedgehog通路的重要组成部分之一。90%的散发型基底细胞癌患者中存在PTCH1失活性突变。X染色体耦联锌指蛋白（zinc finger X-chromosomal protein,ZFX）在胚胎干细胞和成体干细胞的自我更新方面发挥重要作用，在多种肿瘤细胞中表达明显升高。Palmer等［14］构建PTCH1敲除及PTCH1-ZFX双敲除小鼠，结果表明，PTCH1敲除过度激活Hedgehog信号通路从而诱发小鼠基底细胞癌，而PTCH1-ZFX双敲除则显著抑制这一过程，表明ZFX是一类重要的基底细胞癌调节因子。

皮肤CD30+淋巴组织增生性疾病是皮肤T细胞淋巴瘤中较为多见的一组疾病。汪旸等［15］发现，在皮肤CD30+淋巴组织增生性疾病中，大部分CD30+淋巴瘤细胞过表达特异性富含AT域结合蛋白1（special AT-rich region binding protein 1，SATB1），且其表达量随疾病的进展上调，进一步研究发现，SATB1以p53依赖的方式直接调节细胞周期蛋白p21转录，其表达静默可介导p21活化并引起G1细胞周期停滞，表明SATB1在促进细胞增殖中起重要的正向调控作用，上述结果提示SATB1-p21途径可能是影响皮肤CD30+淋巴组织增生性疾病发病的新的信号通路。

Merkel细胞癌是发生于皮肤的一种罕见的侵袭性神经内分泌肿瘤。Shao等［16］分析16例Merkel细胞癌标本，发现绝大部分肿瘤中有骨髓细胞瘤病毒癌基因（cmyelocytomatosis viral oncogene，c-MYC）过表达。溴结构和特别终端区（bromodomain and extraterminal domain，BET）抑制剂Q1能通过上调细胞周期蛋白p21、p27和p57的表达，使c-MYC表达减少甚至消失，进而抑制Merkel细胞癌发展。

神经内分泌黏液性汗腺癌（endocrine mucin-producing sweat gland carcinoma）是一种低度恶性皮肤附属器肿瘤，其形态学和免疫组化均与内分泌导管原位癌类似。Shon和Salomão［17］发现，在13例神经内分泌黏液性汗腺癌肿瘤细胞及非典型上皮增生处均有肾母细胞瘤蛋白1（Wilms tumor 1,WT1）的表达，肿瘤上覆表皮、良性汗腺囊肿和附属器不表达该蛋白，说明WT1可能与神经内分泌黏液性汗腺肿瘤的增生和进展密切相关。

二、肿瘤免疫学

ATP结合蛋白5（ATP-binding cassette,sub-family B,member 5，ABCB5）是黑素瘤起始细胞（malignant melanoma initiating cell，MMIC）的标记物之一，既往认为它仅与肿瘤药物抵抗有关。Wilson等［18］的研究发现，ABCB5还能调节肿瘤生长，并通过白细胞介素8-白细胞介素8受体α（IL-8/IL-8RA）信号途径在保持黑素瘤起始细胞沉默中起重要作用。

肿瘤细胞能逃避宿主免疫反应的机制目前还不清楚。Dong等［19］发现，缺失肿瘤抑制基因磷酸酶及张力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的黑素瘤患者宿主抗肿瘤反应不活跃。研究表明，PTEN能够通过阻断磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K）途径引起IL-10、IL-6等免疫抑制细胞因子表达减少，进而促进机体的免疫反应。同时，PTEN的存在有助于树突细胞产生IL-12，并抑制程序性细胞死亡1配体（programmed cell death 1 ligand，PD-L1）的表达，由于PD-L1是一类重要的免疫反应抑制因子，PTEN可能通过该过程提高机体的免疫反应，并促进黑素瘤的免疫监视。

已知IL-17和IL-22在自身免疫性疾病和炎症中起重要作用，但其在肿瘤中的作用所知不多。Nardinocchi等［20］发现，基底细胞癌和鳞癌的癌周浸润细胞有大量表达IL-17和IL-22的CD4+T细胞，且IL-17和IL-22均能促进鳞癌和基底细胞癌两种肿瘤细胞的增殖和迁移。另外，IL-17或IL-22联合TNF-α能促进鳞癌细胞两种重要的促肿瘤因子IL-6和IL-8的产生，体内实验同样证实，IL-22和IL-17能促进鳞癌生长。进一步实验发现，IL-17能够活化核因子（NF）-κB信号通路，而IL-22可激活STAT3信号途径并活化AKT蛋白，表明IL-17和IL-22可能通过调节相关的信号通路促进基底细胞癌和鳞癌生长。

三、肿瘤病毒学

已知人乳头瘤病毒（HPV）与鳞癌的发生有着密切的关系［21］。HPV8转基因小鼠模型常用于研究皮肤鳞癌，该小鼠可自发形成皮肤鳞癌/癌前病变，紫外线照射和创伤可加速肿瘤形成。Ding等［22］采用这种转基因小鼠，分别研究上皮细胞来源和骨髓来源的血管内皮生长因子A（VEGF-A）对于皮肤鳞癌发生过程中的不同作用，证实上皮来源而不是骨髓来源的VEGF对于HPV8介导的自发或紫外线照射后的鳞癌发生有促进作用。而且，上皮来源的VEGF不仅可以通过旁分泌效应作用于血管生成，还可以以自分泌-胞内分泌循环机制控制HPV8介导的肿瘤发生，这种机制与血管生成无关。

黑素瘤的治疗药物vemurafenib不良反应之一是诱发皮肤鳞癌或角化棘皮瘤，其中多达60%的肿瘤是由于vemurafenib活化丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途径刺激RAS基因突变细胞的增殖引起的［23］。Holderfield 等［23］对此展开研究，发现 vemurafenib 诱发皮肤鳞癌标本中部分存在HPV DNA，他们采用表达HPV16早期基因的转基因小鼠（K14-HPV16）进行实验发现，vemurafenib能在该模型中显著诱导皮肤鳞癌，但有55%的发病小鼠RAS基因并未发生突变，推测HPV的原癌蛋白可能增加某些癌前突变的频率，从而与vemurafenib协同促进鳞癌/角化棘皮瘤的发生。

四、肿瘤遗传学

Shi等［24］和 Robles-Espinoza 等［25］在对数个恶性黑素瘤家系的基因分析后，发现端粒酶1基因保护因子（POT1）缺失可能是家族性恶性黑素瘤的关键基因。Heidenreich等［26］对287例原发性黑素瘤患者的基因进行检测，发现109例患者中的端粒酶反转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）基因启动子发生突变，提示该基因突变与恶性黑素瘤的发生相关。这种突变在间歇性及长期日光暴露区发生率更高，常与BRAF和细胞周期依赖性激酶抑制基因（CDKN2A）突变伴发，也与肿瘤breslow厚度、溃疡发生有相关性，可能与预后不良、复发率高相关。Mertz等［27］对22 283例原发性黑素瘤标本进行分析，发现转移抑制因子1（MTSS1）基因在部分恶性黑素瘤中起促进肿瘤发生、迁徙迁移和转移的作用，并证实其通过Rho族同源蛋白Rac-磷酸化p21激活激酶-单丝氨酸蛋白激酶（Rac-PAK-LIMK）和RAS同源物基因家族成员a-视紫红质蛋白激酶-单丝氨酸蛋白激酶（RhoA-ROCKLIMK）两条信号途径调节丝切蛋白（cofilin）活性，从而促进肿瘤侵袭和转移。

Spitz样肿瘤是一组有独特组织病理学特征的黑素细胞肿瘤，包括Spitz痣，Spitz样黑素瘤和不典型Spitz肿瘤。这个疾病谱的遗传学特性人们所知不多，而常见黑素瘤相关的肿瘤基因如NRAS、KIT、GNAQ或GNA11都与之无关。Wiesner等［28］对140例Spitz样肿瘤进行大规模平行测序，发现72例患者存在激酶 ROS1、NTRK1、ALK、BRAF或者 RET基因重排，导致框内激酶融合，这些嵌合蛋白能活化致癌信号通路，诱发肿瘤。

Stacey等［29］对2 230名冰岛人进行全基因组序列测定，并对3.85×108个单核苷酸多态性位点和小片段插入/缺失进行全基因组关联分析，随后利用Illumina SNP芯片对4 208例基底细胞癌和109 408例对照进行基因分型并进行关联检验，筛选出基底细胞癌两个新的易感基因位点位于 TGM3和RGS22基因，其中TGM3编码谷氨酰胺转移酶3，该酶主要定位于表皮、毛囊和其他复层鳞状上皮的角质化包膜中，在参与角质化细胞的终末分化过程中起重要作用；RGS22则可能参与G蛋白介导的信号传导。

［1］Nikolaou V,Stratigos AJ.Emerging trends in the epidemiology of melanoma［J］.Br J Dermatol,2014,170（1）:11-19.

［2］Viros A,Sanchez-Laorden B,Pedersen M,et al.Ultraviolet radiation accelerates BRAF-driven melanomagenesis by targeting TP53［J］.Nature,2014,511（7510）:478-482.

［3］Fell GL,Robinson KC,Mao J,et al.Skin β-endorphin mediates addiction to UV light［J］.Cell,2014,157（7）:1527-1534.

［4］Bald T,Quast T,Landsberg J,et al.Ultraviolet-radiation-induced inflammation promotes angiotropism and metastasis in melanoma［J］.Nature,2014,507（7490）:109-113.

［5］Orgaz JL,Pandya P,Dalmeida R,et al.Diverse matrix metalloproteinase functions regulate cancer amoeboid migration［J］.Nat Commun,2014,5:4255.

［6］Lopez-Rivera E,Jayaraman P,Parikh F,et al.Inducible nitric oxide synthase drives mTOR pathway activation and proliferation of human melanoma by reversible nitrosylation of TSC2 ［J］.Cancer Res,2014,74（4）:1067-1078.

［7］康晶,Miletic H,郭淑兰.过表达表皮生长因子受体对人类黑素瘤脑转移瘤细胞系H1生长和转移的影响［J］.中华皮肤科杂志,2014,47（12）:877-882.

［8］Boumahdi S,Driessens G,Lapouge G,et al.SOX2 controls tumour initiation and cancerstem-cellfunctions in squamous-cell carcinoma［J］.Nature,2014,511（7508）:246-250.

［9］Siegle JM,Basin A,Sastre-Perona A,et al.SOX2 is a cancerspecific regulator of tumour initiating potential in cutaneous squamous cell carcinoma［J］.Nat Commun,2014,5:4511.

［10］Becher OJ,Holland EC.Sox2,a marker for stem-like tumor cells in skin squamous cell carcinoma and hedgehog subgroup medulloblastoma［J］.EMBO J,2014,33（18）:1984-1986.

［11］Ming M,Han W,Zhao B,et al.SIRT6 promotes COX-2 expression and acts as an oncogene in skin cancer［J］.Cancer Res,2014,74（20）:5925-5933.

［12］刘曦霖,简强,苗叶,等.Rab23对鳞状细胞癌Sa3细胞增殖的抑制作用及相关机制［J］.中华皮肤科杂志,2014,47（7）:499-502.

［13］Zito G,Saotome I,Liu Z,et al.Spontaneous tumour regression in keratoacanthomas is driven by Wnt/retinoic acid signalling crosstalk［J］.Nat Commun,2014,5:3543.

［14］Palmer CJ,Galan-Caridad JM,Weisberg SP,et al.Zfx facilitates tumorigenesis caused by activation of the Hedgehog pathway［J］.Cancer Res,2014,74（20）:5914-5924.

［15］Wang Y,Gu X,Zhang G,et al.SATB1 overexpression promotes malignant T-cell proliferation in cutaneous CD30+lymphoproliferative disease by repressing p21 ［J］.Blood,2014,123（22）:3452-3461.

［16］Shao Q,Kannan A,Lin Z,et al.BET protein inhibitor JQ1 attenuates Myc-amplified MCC tumor growthin vivo［J］.Cancer Res,2014,74（23）:7090-7102.

［17］Shon W,Salomão DR.WT1 expression in endocrine mucinproducing sweat gland carcinoma:a study of 13 cases［J］.Int J Dermatol,2014,53（10）:1228-1234

［18］Wilson BJ,Saab KR,Ma J,et al.ABCB5 maintains melanomainitiating cells through a proinflammatory cytokine signaling circuit［J］.Cancer Res,2014,74（15）:4196-4207.

［19］Dong Y,Richards JA,Gupta R,et al.PTEN functions as a melanoma tumor suppressor by promoting host immune response［J］.Oncogene,2014,33（38）:4632-4642.

［20］Nardinocchi L,Sonego G,Passarelli F,et al.Interleukin-17 and interleukin-22 promote tumor progression in human nonmelanoma skin cancer［J］.Eur J Immunol,2015,45（3）:922-931.

［21］刘小明,康定华,徐春兴,等.锌指蛋白A20和NF-κB在皮肤鳞状细胞癌的表达及其与人乳头状瘤病毒感染的关系［J］.中华皮肤科杂志,2014,47（7）:486-489.

［22］Ding X,Lucas T,Marcuzzi GP,et al.Distinct functions of epidermal and myeloid-derived VEGF-A in skin tumorigenesis mediated by HPV8［J］.Cancer Res,2015,75（2）:330-343

［23］Holderfield M,Lorenzana E,Weisburd B,et al.Vemurafenib cooperates with HPV to promote initiation of cutaneous tumors［J］.Cancer Res,2014,74（8）:2238-2245.

［24］Shi J,Yang XR,Ballew B,et al.Rare missense variants in POT1 predispo se to familial cutaneous malignant melanoma ［J］.Nat Genet,2014,46（5）:482-486.

［25］Robles-Espinoza CD,Harland M,Ramsay AJ,et al.POT1 loss-offunction variants predispose to familial melanoma［J］.Nat Genet,2014,46（5）:478-481.

［26］Heidenreich B,Nagore E,Rachakonda PS,et al.Telomerase reverse transcriptase promoter mutations in primary cutaneous melanoma［J］.Nat Commun,2014,5:3401.

［27］Mertz KD,Pathria G,Wagner C,et al.MTSS1 is a metastasis driver in a subset of human melanomas［J］.Nat Commun,2014,5:3465.

［28］WiesnerT,HeJ,YelenskyR,etal.KinasefusionsarefrequentinSpitz tumoursandspitzoidmelanomas［J］.NatCommun,2014,5:3116.

［29］Stacey SN,Sulem P,Gudbjartsson DF,et al.Germline sequence variants in TGM3 and RGS22 confer risk of basal cell carcinoma［J］.Hum Mol Genet,2014,23（11）:3045-3053.