Wnt拮抗因子SFRP1与肿瘤相关性的研究进展

伍 丹综述，伍尤华审校

（南华大学第一附属医院肿瘤内科，湖南衡阳421001）

Wnt拮抗因子SFRP1与肿瘤相关性的研究进展

伍 丹综述，伍尤华审校

（南华大学第一附属医院肿瘤内科，湖南衡阳421001）

胞间信号肽类和蛋白质类； 肿瘤； 基因； Wnt蛋白质类； 信号通路； SFRP1基因； 综述

Wnt信号通路是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路，对细胞增殖、迁移、分化有重要影响，在胚胎发育、组织内平衡和肿瘤进展过程中扮演重要角色。分泌型卷曲相关蛋白1（SFRP1）是已知的Wnt信号通路拮抗剂，定位于人染色体8p11.2上，是近年来发现的新的抑癌基因。SFRP1基因在多种肿瘤中的缺失，导致Wnt信号通路转导途径紊乱，影响肿瘤的发生及发展。

1 Wnt信号通路简介

Wnt信号通路传统上被描述为β-连环蛋白（β-catenin）特征依赖（经典）和β-catenin独立（非经典）途径，后者包括非规范平面细胞极性和Wnt/Ca2+通路。但是，最近有学者提出这些途径之间有一定程度的重叠和相互作用[1]。Wnt信号途径的主要效应器是Wnt配体，是一个由分泌型糖蛋白组成的大家族，这些分泌性糖蛋白富含半胱氨酸，高度疏水性和卷曲的受体（FZD），能绑定到Wnt配体并驱动Wnt信号通路。目前有19个已知的Wnt蛋白及10种已知的人类卷曲受体在哺乳动物系统生长发育中起重要作用[2]。

1.1 经典Wnt信号通路 在经典途径“关闭”状态下，β-catenin大部分与细胞膜表面的E-钙黏蛋白（E-cadherin）结合，维持细胞上皮完整性，小部分与轴蛋白（Axin）、腺上皮增生息肉病杆菌（APC）和糖原合成激酶3β（GSK3β）形成的复合体结合，形成多聚体，而后多聚体中的β-catenin通过GSK3β磷酸化作用被快速地降解。当Wnt通路被异常激活时，在磷蛋白参与下，Wnt配体与FZD膜受体蛋白质和低密度脂蛋白受体相关蛋白质（LRP-5/6）结合，从而抑制GSK3β磷酸化，β-catenin未被降解，在细胞质中累积，最后易位到细胞核，与转录因子t细胞因子/淋巴细胞增强因子（TCF/LEF）家族相互作用，启动转录过程，促进相关基因的表达，如c-myc和cyclin D。Wnt信号通路下游目的基因参与细胞生存、增殖和分化，Wnt信号的异常激活经常与肿瘤发生有关[3]。

1.2 非经典Wnt信号通路 在非经典Wnt信号，Wnt能够不依赖β-catenin开启下流信号传导及转录。2个特征明显的非经典Wnt信号通路传导途径是平面细胞极性（PCP）的途径和Wnt/Ca2+途径。PCP信号途径是至关重要的信号途径，能通过激活JUN-N-terminal激酶依赖的转录因子调节细胞极性。有研究表明，PCP信号途径通常由Wnt5a配体被激活，并对抗规范化路径[4]。而在Wnt/Ca2+通路中，磷脂酶C第1个被激活，导致细胞内钙离子的释放，随后激活下游感受器、Ca2+和钙调蛋白依赖激酶Ⅱ、钙调磷酸酶和蛋白激酶C，最后激活活化t细胞转录调节核因子。该通路的激活可以影响细胞的运动、分化及凋亡。

2 Wnt拮抗剂：SFRPs家族

Wnt拮抗剂根据其作用机制可分为2类。第1类包括分泌型SFRP家族，Wnt抑制因子1和Cerberus，这类拮抗剂直接与Wnt蛋白及FZD结合，能够阻止所有Wnt信号通路转导。第2类拮抗剂包含Dickkopfs家族，它是一种分泌性型糖蛋白，通过与Wnt合作受体LRP-5/6结合，抑制规范化β-catenin信号转导。

SFRPs家族是第一种被确定的WNT拮抗剂，是一种调节Wnt信号转导途径的分泌性糖蛋白[5]。其大小约300个氨基酸长度，包含1个信号序列和1个类似卷曲蛋白半胱氨酸丰富的区域（CRD）构成的n端和一个亲水区域构成c端。CRD区域有10个保守的半胱氨酸残基并且与细胞外的部分卷曲的受体CRD域有序列同源性。这种特性增加SFRP分子与FZD受体及Wnt配体结合的可能性。到目前为止，5种哺乳动物的 SFRPs（SFRP1-5）已经明确。Finch等[6]首次克隆SFRPs基因，并证实了SFRPs通过与Wnt配体结合拮抗Wnt信号。SFRP1是已知的Wnt信号通路拮抗剂，其基因表达的缺失导致Wnt信号通路异常激活，是肿瘤发生过程中的常见事件。

3 SFRP1 与肿瘤

3.1 乳腺癌 乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一，相比正常对照组，Wnt配体在乳腺肿瘤组织和细胞株中高度表达。在高度侵袭的三阴性乳腺癌中，Wnt配体激活β-catenin信号促进乳腺增生[7]，导致预后不良[8]。在乳腺癌mda-mb-231乳腺癌细胞中，SFRP1的异位表达被发现能阻止Wnt通路，下调CyclinD1表达，增加p21表达，抑制Wnt介导的异种移植生长和转移[9]。Schneider′s研究组在最近的一次研究中发现，SFRP1介导其抑癌作用是通过p53-介导的细胞凋亡[10]。表明取源于剔除SFRP1基因小鼠的乳腺上皮细胞，p53和caspase-3的表达减少，重组表达SFRP1可以提高细胞凋亡水平和p53介导的基因表达。在另一项研究中，SFRP1表达缺失被认为是乳腺癌发生的早期事件[11]，说明SFRP1可作为早期乳腺癌的潜在肿瘤标志物。SFRP1的特异性抑瘤作用主要是表观遗传修饰的结果[12]。甲基化相关研究检测SFRP1启动子的甲基化发生在7/8乳腺癌细胞系，9/13在2和3级导管原位癌，19/28浸润性导管癌和6/18小叶原位癌中，提示SFRP1甲基化依赖的失活/抑制提示不良预后[13]。除了Wnt信号通路外，在乳腺癌细胞株MDA-mb-231细胞中，SFRP1被发现参与其他信号途径，如阻止血栓黏合素-1介导的黏附和迁移[14]。在三阴性乳腺癌中，Bernemann等[15]的研究取得一系列成果，首先，其结果证实SFRP1与三阴性乳腺癌亚型有显著相关性；其次，其结果表明SFRP1可能被用作积极应对新辅助化疗的一个指针；三阴性乳腺癌中SFRP1影响肿瘤细胞的致癌特性不依赖Wnt信号，肿瘤相关信号途径之间存在交互作用。由此可见，SFRP1与乳腺癌的发生及预后密切相。

3.2 宫颈癌 和其他癌症一样，有研究表明，Wnt信号激活可以导致宫颈鳞状细胞癌和腺癌细胞的增长[16]。Wnt拮抗剂SFRPs已被发现在宫颈癌中表达下调，并且被假定为肿瘤抑制剂[17]。在这里，人类mRNA转录对应的SFRP基因（hSFRP）已经在3个正常宫颈组织检测出来，而不是3个宫颈癌组织和5种人类宫颈肿瘤细胞系。hSFRP在人宫颈癌细胞和CUMC-6宫颈癌细胞的重新表达导致caspase-3介导的细胞死亡。除了凋亡，研究还证明了SFRP分子抑制迁移和转移的能力。SFRP1和SFRP2被发现能降低Wnt介导的宫颈癌细胞的入侵能力[18]。肿瘤特定SFRP基因的失活主要是由于启动子甲基化[19]。启动子的甲基化出现率分别是SFRP1 52.2%（12/23），SFRP2 52.2%（19/23），SFRP4 65.2%（15/ 23），SFRP5 73.9%（17/23），该频率明显高于正常宫颈腺组织[20]。类似的研究发现，SFRP1、SFRP 2、SFRP 4、SFRP 5基因启动子区域甲基化在鳞状细胞癌中显著高于高度鳞状上皮内病变、低度鳞状上皮内病变或正常组织[21]。

3.3 结直肠癌（CRC） CRC是最常见的恶性肿瘤之一，是全球肿瘤和癌症死亡的主要原因。APC基因最初是发现参与遗传性癌症综合征，称为家族腺瘤息肉病（FAP）。FAP患者继承一个有缺陷的APC基因造成出现大量结肠息肉。通过积累激活癌基因的突变或沉默K-Ras、p53和Smad4等肿瘤抑制基因导致腺癌的出现是显而易见的[22]。此外，APC的突变失活导致游离β-catenin增加[23]，β-catenin累积激活经典的Wnt信号通路并被认为是90%APC基因，轴抑制蛋白质或β-catenin/CTNNB1突变的启动事件[24]。众所周知，异常的Wnt信号是结直肠癌进展的早期事件[25]。有研究表明，恢复Wnt拮抗剂如SFRP1能减少结肠癌细胞中Wnt信号在下游突变的发生[26]。有证据表明，Wnt和凋亡通路中的遗传和表观遗传变异影响结直肠癌的易感性和进展[27]。有研究发现，对比相邻的正常黏膜，结直肠肿瘤WNT拮抗剂更频繁地甲基化，因此，SFRP1、SFRP2、SFRP 4、SFRP 5在结直肠癌和腺瘤中表达下调[28]。然而，将细胞与脱甲基药物如5-aza-2′脱氧胞苷/曲古抑菌素A作用，沉默的SFRP信使核糖核酸可以有效重新表达在结直肠癌细胞系。总之，SFRP基因的沉默往往可增加结直肠肿瘤进展，SFRP基因的下调可能与大肠癌的发展有关。在结直肠癌中下调SFRP1可能会导致异常Wnt信号和诱导异常β-catenin、E-cadherin表达，表明SFRP1可能参与大肠癌的发生和发展，并可能成为一个新的结直肠癌的治疗靶点[29]。

3.4 肾癌 Wnt拮抗基因由于启动子甲基化而表达下调也是肾细胞癌中的常见事件[30]。在一项关于肾癌的研究中，Wnt甲基化频率高于正常组织，73%的肾癌患者出现甲基化。此外，血清DNA中Wnt拮抗剂的甲基化状态与肿瘤分期显著相关，表明Wnt拮抗剂的甲基化状态可作为潜在的生物学标志物。Wnt拮抗剂的家庭成员也被单独研究其启动子甲基化和肿瘤抑制活动的关系。有研究发现SFRP1在启动子区域被甲基化沉默[31]。另一项研究也证实SFRP1作为肿瘤抑制剂，其表达被甲基化沉默[32]。表明SFRP1表达的缺失与透明细胞的肿瘤表型一致[33]。在这些SFRP1表达下降的细胞中，重新稳定表达SFRP1能减少细胞生长并抑制肿瘤生长在异种移植模型。表明血清中SFRP1甲基化状态有可能成为肾癌的潜在生物学标志物，而且SFRP1基因可能成为治疗肾癌的潜在生物学靶点。

3.5 胃癌 在东亚、东欧和南美，胃癌的发病率最高，而在非洲和北美的发病率最低[34]。在人类胃癌中，因β-catenin或APC突变导致Wnt信号通路激活并不多见。然而，分泌型SFRP、负性调节Wnt信号通路，常在人类胃肿瘤中沉默。抑制SFRP基因表达可能导致人胃癌细胞中Wnt/β-catenin通路激活。人胃癌细胞核β-catenin积累和SFRP启动子甲基化相比相邻癌变组织显著增加。应用DNA甲基转移酶抑制剂能诱导SFRP1/2启动子区域的脱甲基和组蛋白迅速恢复SFRPs的表达。这些数据表明，表观遗传修饰是SFRP基因异常表达的主要机制之一[35]。与相应正常胃组织相比，胃癌组织中SFRP1的表达明显降低。SFRP1基因在所有35例癌组织和相应癌变组织，以及所有7个胃癌细胞株高甲基化。尽管性别、年龄、肿瘤大小、病理类型与SFRP基因的表达没有显著相关，但有淋巴结转移的胃癌组织中SFRP1的表达明显降低。表明SFRP1作为肿瘤抑制基因的可能性，其下调不仅导致致癌作用，也在一定程度上与肿瘤细胞转移能力相关[36]。

4 小结与展望

异常的Wnt通路激活是一个肿瘤发生、发展的推动力。大量学者一直在寻找可以干扰Wnt通路的抑制剂，以便抑制或者至少控制相关的信号事件。在回顾了药物如非甾体类抗炎药后，维生素和甲磺酸伊马替尼被推测为有潜力的Wnt信号抑制剂。尽管针对Wnt信号的治疗方法在理论上听起来是有吸引力及合理的，但在临床上并没有针对Wnt相关肿瘤有效的治疗方案。Garber[37]清楚地指出，在寻找Wnt通路药物问题上仍面临着很多问题。这些问题归因于无处不在的Wnt信号广泛地存在于细胞发展过程，从而影响治疗的疗效和特异性。然而，新技术的不断增加以及科学界对Wnt信号的兴趣，帮助人们了解更多关于Wnt通路的知识并研究发展更好的药物。抑制Wnt信号通路已经作为一个潜在而广泛的研究癌症治疗的目标。抑制Wnt信号的一种方法是通过Wnt拮抗剂抑制Wnt信号。因此，Wnt拮抗剂SFRP1有可能成为潜在的生物学靶点，为研究肿瘤抑制药物另辟蹊径。

[1]Rao TP，KühlM.An updated overview onWntsignaling pathways：a prelude formore[J].Circ Res，2010，106（12）：1798-1806.

[2]Schneider AJ，Branam AM，Peterson RE.Intersection of AHR and Wnt signaling in development，health，and disease[J].Int JMol Sci，2014，15（10）：1782-1785.

[3]Kaur P，ManiS，CrosMP，etal.Epigenetic silencingofsFRP1 activates the canonicalWnt pathway and contributes to increased cell growth and proliferation inhepatocellularcarcinoma[J].Tumour Biol，2012，33（2）：325-336.

[4]Niehrs C.The complexworld ofWNT receptor signalling[J].NatRevMol CellBiol，2012，13（12）：767-779.

[5]Cruciat CM，Niehrs C.Secreted and transmembrane wnt inhibitors and activators[J].Cold Spring Harb PerspectBiol，2013，5（3）：a015081.

[6]Finch PW，He X，Kelley MJ，etal.Purification andmolecular cloningofa secreted，Frizzled-related antagonistofWntaction[J].Proc Natl Acad Sci USA，1997，94（13）：6770-6775.

[7]Jabbarzadeh KaboliP，RahmatA，Ismail P，etal.Targetsandmechanisms ofberberine，a natural drugwith potential to treat cancerwith special focuson breastcancer[J].Eur JPharmacol，2014，740：584-595.

[8]Geyer FC，Lacroix-TrikiM，Savage K，etal.β-catenin pathway activation in breast cancer isassociated with triple-negative phenotype butnotwith CTNNB1mutation[J].Mod Pathol，2011，24（2）：209-231.

[9]Huth L，RoseM，KloubertV，etal.BDNF isassociated with SFRP1 expression in luminal and basal-like breast cancer cell lines and primary breast cancer tissues：a novel role in tumor suppression?[J].PLoSOne，2014，9（7）：e102558.

[10]Gauger KJ，Schneider SS.Tumour supressor secreted frizzled related protein 1 regulates p53-mediated apoptosis[J].Cell Biol Int，2014，38（1）：124-130.

[11]Gauger KJ，Bassa LM，Henchey EM，etal.The effectsofdiet induced obesity on breast cancer associated pathways inmice deficient in SFRP1[J]. MolCancer，2014，13：117.

[12]Flanagan JM，Wilhelm-Benartzi CS，Metcalf M，et al.Association of somatic DNAmethylation variabilitywith progression-free survivaland toxicity in ovarian cancer patients[J].Ann Oncol，2013，24（11）：2813-2818.

[13]Jeong YJ，Jeong HY，Bong JG，etal.Lowmethylation levelsof the SFRP1 gene are associated with the basal-like subtype of breast cancer[J].Oncol Rep，2013，29（5）：1946-1954.

[14]Martin-MansoG，CalzadaMJ，Chuman Y，etal.sFRP-1 bindsvia itsnetrinrelatedmotif to the N-module of thrombospondin-1 and blocks thrombospondin-1 stimulation of MDA-MB-231 breast carcinoma cell adhesion andmigration[J].Arch Biochem Biophys，2011，509（2）：147-156.

[15]Bernemann C，Hülsewig C，RuckertC，etal.Influenceofsecreted frizzled receptor protein 1（SFRP1）on neoadjuvant chemotherapy in triple negative breast cancer does not rely on WNT signaling[J].Mol Cancer，2014，13：174.

[16]Zhang P，LiH，Yang B，etal.Biological significance and therapeutic implication of resveratrol-inhibited Wnt，Notch and STAT3 signaling incervical cancer cells[J].GenesCancer，2014，5（5/6）：154-164.

[17]Lin YW，Chung MT，Lai HC，etal.Methylation analysis of SFRP genes family in cervicaladenocarcinoma[J].JCancerResClin Oncol，2009，135（12）：1665-1674.

[18]Chung MT，Lai HC，Sytwu HK，et al.SFRP1 and SFRP2 suppress the transformation and invasion abilitiesof cervical cancer cells through Wnt signalpathway[J].GynecolOncol，2009，112（3）：646-653.

[19]Lin YW，Chung MT，Lai HC，et al.Methylation analysis of SFRP genes family in cervicaladenocarcinoma[J].JCancer ResClin Oncol，2009，135（12）：1665-1674.

[20]Vincan E，Barker N.The upstream components of theWntsignalling pathway in the dynamic EMT and MET associated with colorectal cancer progression[J].Clin Exp Metastasis，2008，25（6）：657-663.

[21]ChungMT，Sytwu HK，Yan MD，etal.Promotermethylation of SFRPsgene family in cervicalcancer[J].GynecolOncol，2009，112（2）：301-306.

[22]Su HX，Zhou HH，Wang MY，etal.MutationsofC-reactive protein（CRP）-286 SNP，APC and p53 in colorectal cancer：implication for a CRP-Wnt crosstalk[J].PLoSOne，2014，9（7）：e102418.

[23]Rafael S，Veganzones S，Vidaurreta M，etal.Effectofβ-catenin alterations in the prognosis of patients with sporadic colorectal cancer[J].JCancer Res Ther，2014，10（3）：591-596.

[24]Méniel V，MeggesM，YoungMA，etal.Apc and p53 interaction in DNA damage and genomic instability in hepatocytes[J/OL].Oncogene，2014-10-27[2014-12-25].http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Meniel% 2C+V.%2C+et+al.%2C+Apc+and+p53+interaction+in+DNA+damage+ and+genomic+instability+in+hepatocytes.+Oncogene%2C+2014.

[25]TangQ，Zou Z，Zou C，etal.MicroRNA-93 suppresscolorectal cancer developmentviaWnt/β-catenin pathway downregulating[J/OL].Tumour Biol，2014-11-05[2014-11-10].http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term= Tang%2C+Q.%2C+et+al.%2C+MicroRNA-93+suppress+colorectal+cancer+development+via+Wnt%2Fbeta-catenin+pathway+downregulating.+ Tumour+Biol%2C+2014.

[26]Amado NG，Predes D，Fonseca BF，et al.Isoquercitrin Suppresses Colon Cancer Cell Growth in Vitro by Targeting theWnt/β-Catenin Signaling Pathway[J].JBiolChem，2014，289（51）：35456-35467.

[27]Frank B，HoffmeisterM，Klopp N，etal.Singlenucleotide polymorphisms inWntsignalingand cell death pathway genesand susceptibility to colorectalcancer[J].Carcinogenesis，2010，31（8）：1381-1386.

[28]Zhang H，Zhu YQ，Wu YQ，etal.Detection ofpromoter hypermethylation ofWnt antagonist genes in fecal samples for diagnosis of early colorectal can[J].World JGastroenterol，2014，20（20）：6329-6335.

[29]Ou YR，Liu J，Gao S，etal.Expression ofsecreted frizzled related protein 1，beta-catenin and E-cadherin in colorectal carcinoma and its clinicopathological significances[J].Zhejiang Da Xue Xue Bao YiXue Ban，2014，43（4）：397-405.

[30]Konac E，Varol N，Yilmaz A，etal.DNAmethyltransferase inhibitor-mediated apoptosis in theWnt/β-catenin signal pathway in a renal cell carcinoma cell line[J].Exp BiolMed（Maywood），2013，238（9）：1009-1016.

[31]Ricketts CJ，Hill VK，Linehan WM.Tumor-specific hypermethylation of epigenetic biomarkers，including SFRP1，predicts for poorer survival in patients from the TCGA Kidney Renal Clear Cell Carcinoma（KIRC）project[J].PLoSOne，2014，9（1）：e85621.

[32]Awakura Y，Nakamura E，Ito N，etal.Methylation-associated silencing of SFRP1 in renal cell carcinoma[J].Oncol Rep，2008，20（5）：1257-1263.

[33]Nikuševa-Martic T，Serman L，ZeljkoM，etal.Expression ofsecreted frizzled-related protein 1 and 3，T-cell factor1 and lymphoid enhancer factor 1 in clear cell renal cell carcinoma[J].Pathol Oncol Res，2013，19（3）：545-551.

[34]Jemal A，Bray F，CenterMM，etal.Global cancer statistics[J].CA Cancer JClin，2011，61（2）：69-90.

[35]Shin H，Kim JH，Lee YS，etal.Change in gene expression profiles of secreted frizzled-related proteins（SFRPs）by sodium butyrate in gastriccancers：induction of promoter demethylation and histonemodification causing inhibition ofWnt signaling[J].Int JOncol，2012，40（5）：1533-1542.

[36]Nakagawa M，Kitazawa R，Kondo T，et al.Duodenal gastric heterotopia，sporadic or fundicgland polyp-associated，frequently carriesbeta-catenin mutation[J].VirchowsArch，2014，465（3）：253-256.

[37]Garber K.Drugging theWnt pathway：problems and progress[J].JNatl Cancer Inst，2009，101（8）：548-550.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.07.021

：A

：1009-5519（2015）07-1016-04

2014-12-26）

伍丹（1989-），女，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事肿瘤内科临床工作；E-mail：893031816@qq.com。

伍尤华（E-mail：330270372@qq.com）。