HGF/c-Met信号途径与肿瘤关系的研究进展

HGF/c-Met信号途径与肿瘤关系的研究进展

贾颖，陈兴国

(天津市泰达医院，天津300457)

摘要：肝细胞生长因子(HGF)是一种能诱导多种细胞形态发生、增殖及血管发生的细胞因子，与其特异性受体c-Met结合发挥生物学作用。除参与正常的生物过程外，HGF/c-Met信号通路在肿瘤的发生、发展中有重要作用，HGF和c-Met过表达、c-Met突变与扩增造成的异常活化参与了肿瘤的侵袭和转移。

关键词：肝细胞生长因子；肝细胞生长因子受体；癌症

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.41.042

中图分类号：R730

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2015)41-0101-04

收稿日期：(2016-06-15) (2014-07-28)

20世纪80年代初，研究人员从大鼠血清中发现了一种新型的肝营养因子，其可刺激成年大鼠原代培养肝细胞的DNA合成与增殖，故命名为肝细胞生长因子(HGF)[1]。HGF是一种能诱导多种细胞形态发生、增殖及血管发生的细胞因子，主要由基质细胞表达，与其特异性受体c-Met结合发挥生物学作用。除参与正常的生物过程外，HGF/c-Met信号通路在肿瘤的发生、发展中起重要作用。现将HGF/c-Met信号途径与癌症关系的研究进展综述如下。

1HGF/c-Met信号途径

1.1HGF和c-Met的化学性质HGF是由α-亚基(69 kD)和β-亚基(34 kD)通过二硫键连接组成的二聚体分子，在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的相对分子质量为84 kD。α-亚基和β-亚基间的切割位点序列为Arg 494-Val 495，该位点可被丝氨酸蛋白酶切割，成为成熟的HGF。成熟HGF通过α-亚基的Cys 487和β-亚基的Cys 604形成二硫键连接。c-Met是HGF的高亲和性受体，由50 kD的α-链和145 kD的β-链组成，α-链暴露在细胞外，β-链为穿膜亚单位，具有位于胞内的酪氨酸激酶结构域。HGF主要由间充质细胞分泌，尤其是成纤维细胞和平滑肌细胞，经旁分泌的方式通过c-Met产生信号转导，与c-Met结合后介导细胞的多种生物活性变化，包括促有丝分裂、运动、存活及形态发生等。

通信作者：陈兴国

1.2HGF/c-Met信号途径c-Met受体与HGF结合后，在酪氨酸激酶结构域的Y1234和Y1235酪氨酸残基发生自身磷酸化，诱导激酶活性；同时，碳末端区Y1349和Y1356酪氨酸残基磷酸化建立一个多功能对接位点，结合胞内接头蛋白，进而募集具有Src同源区-2(SH2)结构域的胞内信号效应分子，也可结合传递更下游信号的其他特异性受体识别基序[2]。研究证明，完整的多功能对接位点才能介导细胞转化以及诱导转移的发生。

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与c-Met信号通路有关的接头蛋白和直接激酶底物包括Grb2、Gab1、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、磷脂酶C-γ(PLCγ)、Shc、Src、Shp2、Ship1和STAT3，其中Gab1和Grb2是与受体直接结合的效应蛋白中关键的蛋白。通过这些接头蛋白组成更为复杂的信号网络，服务于HGF刺激所引起的多种类型的生物学效应。Grb2通过Y1356酪氨酸直接结合c-Met对接位点，链接受体至Ras/MAPK信号途径，调控细胞周期；Gab1通过直接结合或经Grb2间接募集至c-Met，驱动上皮细胞和血管内皮细胞分支形态发生；Gab1亦可被c-Met高度磷酸化，募集更多的PI3K(PI3K也可直接通过其p85亚基直接被募集至c-Met)，促进细胞周期、抗凋亡以及增强细胞运动性[3]。

c-Met作为暴露于磷脂双层的单一穿膜受体，可与其他酪氨酸激酶受体家族成员结合，RON与c-Met具有显著同源性，可通过结合巨噬细胞刺激蛋白(MSP)被特异性活化。当两者高表达时，即使缺少配体，c-Met与RON亦可结合，一种受体的活化可诱导另一受体的磷酸化。这种交互作用并不依赖于受体的碳末端对接位点，但需要RON及其酶的活性。此外，c-Met与semaphorin家族受体成员如plexin具有相似的结构，c-Met与plexin B结合后，可导致HGF非依赖性的c-Met活化及侵袭性生长[4]。

多种膜相关蛋白可与c-Met结合，调控HGF刺激的细胞信号应答。c-Met与结合素结合，可调控细胞迁移与侵袭必须的下游信号效应分子；c-Met与死亡相关受体Fas结合，可抵抗细胞凋亡；c-Met与穿膜糖蛋白CD44结合，可产生特殊的CD44亚型，驱动并增强c-Met的活化，活化的c-Met受体可通过CD44v5表达，调控角化细胞迁移[5]，而CD44v5与肾肿瘤细胞侵袭性有关。

1.3HGF/c-Met信号途径的生理功能HGF和c-Met对正常的发育过程具有重要的影响，两者中任一基因缺失均会导致胚胎发育致死性中断。HGF/c-Met信号通路具有控制肝细胞增殖与存活、胎盘形成、神经系统构造、骨修复、血管发生以及从生皮肌节至骨骼肌形成靶组织的细胞迁移等作用。在成体条件突变型小鼠中下调HGF或c-Met信号可造成组织损伤后修复能力下降[6]。HGF和c-Met在成年期仍持续性表达，并且在肾脏、肝脏和心脏受损后高表达，说明HGF/c-Met具有保护组织损伤、启动修复与再生的功能[7]。在伤口愈合模型中，HGF/c-Met信号通路启动角质形成细胞的运动性及快速迁移[8]。c-Met特异性定位于迁移角蛋白细胞的前缘，以自分泌的方式促进伤口愈合；皮肤细胞表达功能缺失性c-Met突变受体则无法增殖并迁移至受伤区域[6]。在正常乳腺组织中，HGF主要由间质成纤维细胞产生，通过旁分泌方式刺激正常乳腺导管和小叶上皮细胞表达的c-Met受体，促进芽体延伸以及分支管的形成。

魏晋南北朝时期，“过”紧跟在别的动词后的情况比先秦、两汉时期大量增加，其他动词的种类也有所增加，如“来”“行”“飞”“经”“送”等。且“过”出现在位移动词之后，作趋向补语，表示动作行为的趋向，这是“过”由连动式虚化成前一动词的趋向补语。但其中也有大量连动关系。

2HGF/c-Met信号途径异常与癌症

HGF和c-Met过表达、c-Met突变与扩增造成HGF/c-Met信号通路异常活化可导致肿瘤发生、进展以及转移。此外，配基-受体活化回路的建立，诱导受体以旁分泌或自分泌方式持续性活化，受体过表达启动寡聚化并相互激活，成为对低水平HGF的敏感状态，激酶结构域活性位点突变，低氧条件诱导的信号通路活化，其他膜蛋白反式激活，以及负调控机制的缺失等条件均可导致c-Met受体的组成性活化。在许多人类原发肿瘤如胃癌与食管癌、髓母细胞瘤以及具有获得性表皮生长因子抑制剂耐受的非小细胞肺癌中，均发现c-Met扩增[9]。结直肠癌患者肝转移较原发肿瘤具有更高比例的c-Met扩增。与c-Met信号途径在器官发生中的功能一致，致癌性c-Met信号途径可促进HGF调控的上皮与间质细胞类型间的转换，表现为蛋白酶产量增加并伴随细胞解离与运动性增强，促进经细胞外基质侵袭能力，启动肿瘤侵袭与转移。相反，在高表达c-Met的肿瘤细胞中，沉默c-Met可抑制小鼠模型肿瘤生长与转移，并消退已有的转移灶[10]。此外，低氧可上调培养细胞和小鼠肿瘤模型的c-Met表达及HGF信号，血管内皮细胞中HGF/c-Met信号途径可刺激肿瘤血管发生，促进由于低氧造成生长限制的肿瘤的生长并可独立地加速肿瘤转移。

2.1HGF与c-Met高表达与癌症在很多种癌症中已发现HGF过表达，如肺癌、乳腺癌、胃癌、结肠癌、头颈部肿瘤、肝癌等[11]。血清HGF水平增高是一些癌症预后不良的因素之一。肺癌HGF高表达已证实是表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKIs)耐受的因素之一。骨肉瘤、肾癌、卵巢癌、肝细胞癌、非小细胞肺癌、胃癌、胰腺癌、前列腺癌和侵袭性乳腺癌等多种实体瘤中均已报道c-Met表达增高[12]。c-Met受体过表达与肿瘤的强侵袭表型及预后不良有关。在无基因扩增或突变时，c-Met过表达可由原癌基因Ras、Ret或Ets等的活化而驱动。Ets与细胞侵袭性生长有关，而c-Met启动子具有Ets转录因子家族成员潜的4个结合位点。在结直肠癌中Wnt/β-catenin级联反应导致c-Met受体过表达并组成性活化[13]。而在乳腺中，c-Met表达从正常乳腺、良性乳腺增生、原位导管癌呈梯度增加，在侵袭性癌中则呈过表达。在实验室模型中c-Met过表达造成组成性c-Met酶活性刺激更多的c-Met转录，导致旁分泌正反馈回路支持癌细胞的增殖与散播。在乳腺癌、胶质母细胞瘤、骨肉瘤和横纹肌肉瘤中均发现存在自分泌反馈回路。同样，人和小鼠细胞系中c-Met和HGF共表达可促进无胸腺裸鼠转移性肿瘤的形成，而HGF高表达转基因小鼠倾向于多种类型肿瘤的发生与转移。

2.2c-Met突变与癌症在遗传性和散发性乳头状肾细胞癌、小儿肝癌、头颈部鳞状细胞癌中均发现了酪氨酸激酶结构域的c-Met激活突变。在胃癌、乳腺癌、胸膜间皮瘤和小细胞肺癌中则发现c-Met近膜区或Sema结构域突变。基于细胞水平的研究发现，不同突变型c-Met的激酶活性不受调控，显示这些突变具有不同的生物学效应。如乳头状肾细胞癌相关突变D1228H/N与M1250T可增强c-Met激酶活性、Ras信号途径活化与集落形成，而L1195V与Y1230C则可更有效地活化PI3K、促进细胞存活、软琼脂克隆形成以及基质侵袭等[14]。在遗传性癌症中，含有c-Met基因座的7号染色体三体性常与单等位基因c-Met激活突变有关，提示肿瘤发生需要突变型c-Met的复制。在动物模型中，具有c-Met激活突变的肿瘤具有突变型c-Met等位基因的复制，且这些肿瘤往往发生转移[15]。已有研究证实，在非小细胞肺癌来源细胞系、12.5%的小细胞肺癌以及8%的肺腺癌组织样本中，胞外Sema结构域(E168D、L229F、S323G与N375S)以及近膜结构域(R988C、T1010I、S1058P与外显子14缺失)编码区发生了变异，这些突变有一部分可在培养细胞中刺激增殖能力、运动性和侵袭力[16]。c-Met的1003位酪氨酸在HGF结合时发生磷酸化并募集c-Cb1，导致c-Met泛素化降解，而在c-Met近膜区结构域突变种缺失外显子14则造成Y1003位酪氨酸缺失，导致c-Met在细胞表面积累及持续性HGF刺激信号，引起转化活性与致瘤性的增强[17]。近膜区突变R988C与T1010I在肿瘤发生中的作用是一个存在争议的课题。T1010I是一种罕见的多态性现象，尽管其并不刺激NIH3T3细胞在软琼脂中的生长，但该突变较野生型c-Met在无胸腺裸鼠中的成瘤能力更强，并造成细胞骨架功能的改变[18]。Tyner等[19]发现，在多种类型的恶性肿瘤及未罹患癌症的个体中均存在这种突变，推测R988C与T1010I多态性突变与某种促增殖的致癌基因共同存在时，可能使个体更易罹患癌症。新型错义突变P1009S位于编码c-Met近膜区的外显子14，可造成软琼脂中克隆形成以及无胸腺裸鼠肿瘤发生。当c-Met中酪氨酸激酶结构域突变时可造成组成性激活，而经HGF处理的P1009S c-Met突变较野生型c-Met磷酸化的时间更长(24～48 h)，但却不是组成性激活。说明在受体活化剂酪氨酸磷酸化后的c-Met下调可能被这种突变破坏。总体来说，c-Met突变的发生率较肿瘤中其他HGF/c-Met信号途径活化机制低，尽管如此，c-Met突变为HGF/c-Met信号途径致癌提供了有力证据，并可能使患者从针对c-Met的治疗中获益[20]。

3HGF/c-Met信号途径与EGFR-TKI耐受

HGF/c-Met信号途径与EGFR和KRAS信号途径交互影响，对EGFR抑制剂具有固有或获得性耐受的非小细胞肺癌等特定类型癌症的分子发病机制发挥重要作用。在10%～30%的非小细胞肺癌中具有EGFR激活突变(外显子19缺失或外显子21中L858R点突变)，并对EGFR-TKIs如吉非替尼和埃罗替尼具有良好的应答性[21]，然而许多非小细胞肺癌患者在6个月至1年后对EGFR-TKIs产生耐受性。c-Met扩增是EGFR-TKIs耐受的主要机制，另外一种机制为HGF高表达[22]。Kobayashi等[23]报道，EGFR外显子20的突变(T790M)是EGFR-TKIs耐受的机制之一。在近期的分析中发现，来自23例EGFR-TKIs耐受患者的肿瘤标本中，具有T790M突变12例(52%)、c-Met扩增2例(9%)、HGF高表达14例(61%)。因此，HGF/c-Met信号途径的活化可能有利于EGFR-TKIs耐受的获得[24]。HGF高表达在EGFR-TKIs耐受的获得中具有三种功能：①HGF活化c-Met，从而活化Gab1/PI3K/Akt信号途径，存活信号途径通过这些替代途径发挥作用，诱导EGFR-TKIs耐受；②高HGF水平可刺激具有c-Met扩增细胞亚群的生长，临床实验中具有EGFR激活突变的HCC827肺癌细胞在HGF与EGFR-TKIs存在时，具有c-Met扩增的细胞亚群的生长受到刺激[25]；③高HGF水平是T790M突变肿瘤对下一代EGFR-TKIs，如不可逆EGFR-TKIs或突变体EGFR选择性TKIs产生耐受的一个影响因子，在一项涉及肺癌细胞系的研究中发现，HGF可诱导肿瘤细胞对吉非替尼和埃罗替尼的耐受，亦可诱导对下一代EGFR-TKIs耐受。HGF诱导的EGFR-TKIs耐受能够被HGF/c-Met抑制剂克服。c-Met抑制剂E7050是一种ATP竞争性小分子化合物在无细胞系统中对c-Met的IC50为23 nM。吉非替尼可强烈抑制具有EGFR激活突变的PC-9和HCC827细胞，加入HGF导致这些细胞产生耐受，而这种耐受可被E7050逆转。在动物模型中，将可产生HGF的人MRC-5成纤维细胞与PC-9细胞一起皮下接种，与E7050共同治疗可逆转由于MRC-5细胞产生HGF造成的吉非替尼耐受，且该治疗具有肿瘤缩小功能。

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2015年第55卷37期“氧化苦参碱对H9c2细胞氧化应激损伤的保护作用及其机制”一文的作者姓名为赵洋，作者单位邮编为712000。特此更正。

本刊编辑部