Notch信号通路介导卵巢生理病理的作用

蒲凯瑞，肖 萍，李 佳，郑月慧，郑莉萍，黄 健*

（南昌大学1.第二临床医学院2012级;2.医学部医学实验教学中心，江西南昌 310006）

Notch信号通路介导卵巢生理病理的作用

蒲凯瑞1，肖 萍1，李 佳2，郑月慧2，郑莉萍2，黄 健2*

（南昌大学1.第二临床医学院2012级;2.医学部医学实验教学中心，江西南昌 310006）

Notch信号通路参与卵子发生、卵巢激素分泌，调控卵巢生殖干细胞的增殖分化，此外它还参与卵巢癌的发生发展等病理过程。

Notch信号通路;卵巢

*通信作者（corresponding author）:jian2004fei@126.com

Notch一词最早来源于果蝇，研究者发现一种基因的突变可造成果蝇残翅，因此把该基因定义为Notch基因［1］。Notch信号通路是一条进化上十分保守的信号传导系统，在各种无脊椎和脊椎动物的细胞发育及干细胞增殖、分化和凋亡过程中起着关键性的作用。

该通路由Notch受体、配体和细胞内效应器3部分组成［2］。果蝇有1种 Notch受体和2种配体（Delta和 Serrate）。哺乳动物有 4种同源受体（Notch 1－4）和5种配体（与Delta同源的Delta-1、Delta-3及Delta-4，与Serrate同源的Jagged1和Jagged2）。Notch受体是单跨膜蛋白，分为胞外区、跨膜区和胞内区。胞外区由29～36个生长因子样重复序列（epidemal growth factor-like repeats，EGF-R）和3个富含半胱氨酸的LNR（lin/Notch repeats）组成。跨膜区含有1个S3裂解位点，经水解作用，生成胞内段NICN/ICN（Notch intracellular domain）和1个短跨膜片段。胞内段由N端到C端依次由RAM区（RBP2J kappa associated molecular）、核定位信号（nuclear localization signal，NLS）、6 个锚蛋白样重复序列 （ankyrin repeats，ANK）、NLS、转录激活区（translational active domain，TAD）和 PEST 区（Proline Glutamate Serine Threonine）组成，其功能是将Notch信号传递到细胞内。

Notch配体也属于单跨膜蛋白，它由氨基端的DSL区（Delta/Serrate/Lag-2）、DOS区（Delta andOSM-11-like proteins）以及EGF-R组成，其中DSL、DOS参与受体的结合（图1）。细胞内的效应器分子是DNA结合蛋白［CBF-1或 RBP-JK/Su（H）/Lag，CSL］。CSL是转录因子，结合于靶基因启动子区。当Notch信号被激活时，配体释放，与邻近细胞上的受体结合，在S3位点于γ-分泌酶的催化下释放出胞内段NICN，NICN进入细胞核与CSL结合，形成转录激活物，上调CUT、HES、HEY和HNT等靶基因的表达（图2）。

1 Notch信号通路与卵巢生理

卵巢的主要生理功能包括卵子发生和内分泌功能。

1.1 Notch信号通路与卵子发生

1.1.1 Notch信号通路与果蝇卵子发生:Notch信号通路参与果蝇卵子发生的多个过程［3］:1）滤泡上皮细胞的M/E转换（mitotic cycle to endocycle switch，M/E switch）:在该过程中生殖细胞表达释放

Notch配体Delta，与邻近滤泡上皮细胞表面受体结合，激活Notch信号，促进靶基因CUT的表达，调控细胞进入M/E转换。2）生殖干细胞（germline stem cells，GSCs）自我维持和更新:在果蝇卵巢中，生殖干细胞通过钙黏蛋白与帽细胞（cap cell）直接相连，帽细胞与周围的末端纤维细胞（terminal filament cells）、护卫细胞（escort cells）共同构成生殖干细胞生存的微环境（niche）。帽细胞的数目受Notch信号的调控，而GSCs的数目又受帽细胞数量的影响，当Notch信号受抑制时，帽细胞数量减少，GSCs的数量也随之减少。3）Notch通路还参与果蝇卵子发生中的柄细胞（stalk cell）和极细胞的分化、卵室前后轴的确立以及一些体细胞的迁移。另外Hippo通路也可通过Notch信号通路，间接调控极细胞的分化［4］。可以发现，Notch信号的调控与其他信号通路存在交流，但它们在整体调控网络如何进行协调还有待探索。

图1 Notch配体（A）和受体（B）结构示意图Fig 1 The structure of Notch ligand（A）and its receptor（B）

图2 Notch信号通路激活途径Fig 2 The Notch signal transduction pathway

1.1.2 Notch信号通路与哺乳动物卵子发生:在原始卵泡形成时和形成后，新生小鼠卵巢中无论是卵母细胞还是前颗粒细胞均有Notch家族基因及蛋白的表达。应用Notch通路抑制剂DAPT或L-685，458对其处理，相应蛋白和基因转录均下调［5］。使用泛Notch抑制剂（pan-Notch inhibitor）将此通路完全阻滞，还可观察到卵泡发育和血管生成受阻［6］。这些均提示Notch通路参与哺乳动物卵子发生。Notch2基因敲除后出现含多个卵母细胞的卵泡，且有雌性小鼠生育力下降并伴出血。还在Notch2突变的小鼠卵巢中发现卵母细胞数量增多，原始卵泡数量减少的现象［7］。Notch通路的靶基因HES1是卵母细胞存活和发育成熟所必需的［8］。目前研究发现Notch信号通路可能在卵巢生殖干细胞及生殖干细胞微环境系统中有重要的调控作用［9］，近期的实验结果提示，Notch信号通路活性在小鼠卵巢组织及卵巢上皮组织中的表达随着年龄的增长而逐渐减弱，对应的生殖干细胞标志基因的表达水平呈现一致性，Notch信号通路参与卵巢生殖干细胞增殖的调控［10］。

1.2 Notch信号通路与卵巢的内分泌功能

卵巢有分泌雌激素、孕激素和雄激素等功能。在卵巢切除小鼠的乳腺中，Notch受体和配体的mRNA水平改变与卵巢激素的缺失有关［11］。此外，在乳腺癌中发现，雌激素通过Notch信号和EGFR信号可增强雌激素受体为阴性（ER－）的乳腺癌干细胞活性［12］。ER－PR－CK5+的 luminobasal细胞在雌激素刺激下的癌细胞扩散由Notch1信号介导，并可被γ-分泌酶抑制剂所阻断［13］。可见Notch信号通路是卵巢激素调控活动的介导者。此外，雌激素是正常骨髓造血所必须的，核因子E2-相关因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，NRF2）可介导Notch信号通路，以增强造血祖干细胞（hematopoietic stem progenitor cell，HSPC）的功能［14］。连接黏附分子（junctional adhesion molecules，JAMs）JAM1a和JAM2a之间的相互作用也可以促进Notch信号传导，进而实现对造血干细胞命运的调控［15］。提示Notch通路可能参与雌激素对骨髓造血的调控。目前，有关Notch信号通路与卵巢内分泌功能的报道很少，对于该通路是如何参与卵巢分泌激素的过程以及其介导的病理生理活动还待进一步研究。

2 Notch信号通路与卵巢癌

2.1 Notch1与卵巢癌

Notch1及下游HES1基因在卵巢癌组织中均有表达，Jagged1及Notch1在上皮性卵巢癌（epithelial ovarian cancer，EOC）中表达升高［16］。还有，microRNA-199b-5p基因启动子区的去乙酰化修饰可激活Jagged1-Notch1 通路，诱导卵巢癌产生耐药［17］。Notch1信号通路可能介导卵泡刺激素（FSH）促进的卵巢癌的侵袭与转移。用FSH处理卵巢癌HEY细胞系后，N1CD、CSL、Snai蛋白及靶基因HEYmRNA表达升高，细胞侵袭力增强［18］，其中的Snai作为上皮-间 质 转 化 （epithelial-mesenchymaltransition，EMT）的转录因子，可诱导参与多种肿瘤包括卵巢癌的化疗耐药、侵袭和转移的EMT的发生［19］。

2.2 Notch3与卵巢癌

Chen等用ChIP-chip技术发现一个CSL结合序列，确认了一系列Notch3通路的下游基因，其中有丝分裂组织蛋白DLGAP5（HURP/DLG7）基因是一个重要致瘤靶基因［20］。在卵巢癌细胞中，Notch3可作为NO/sGC信号通路的正性调控者。上调或下调Notch3信号通路均可上下调NO/sGC信号通路相应元件。而NO/sGC信号通路已被证实可促进卵巢癌细胞的增殖和存活。使用sGC的抑制剂ODQ可抑制卵巢癌细胞的生长［21］，首次提供了Notch和NO两个信号通路在卵巢癌发展进程中相互作用的证据。Notch3还促进卵巢癌的化疗耐药进程。在卵巢癌细胞系OVCA429中，Notch3通路一方面诱导OVCA429发生EMT;另一方面削减铂类药物化疗诱导的细胞凋亡［22］。并且发现，细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）的磷酸化对铂类化疗药物诱导的癌细胞凋亡起正调控作用，Notch3通路通过抑制ERK的磷酸化间接诱导卵巢癌的耐药［22］。另外，在卵巢癌中，Notch3与配体Jagged1之间存在正反馈关系，Jagged1的表达受Notch3的调控，过表达或沉默Notch3均可使Jagged1相应的上下调，同时Jagged1也可被WNT/βcatenin途径调控。这两条配体调控途径独立存在，互相协同影响Notch3信号通路，促进卵巢癌的发生［23］。Notch3通路在调控卵巢癌干细胞（cancer stem cells，CSCs）和耐药性方面起重要作用。用γ-分泌酶抑制剂（GSI）靶向作用于Notch通路能有效杀伤对铂化疗不敏感的CSCs，使肿瘤对铂化疗的敏感性增加。但此效应仅对表达Notch3的卵巢癌细胞有效，对不表达Notch3的癌细胞如SKOV3无明显疗效［24］。

2.3 Notch2与卵巢癌

在正常输卵管上皮和卵巢上皮表达的Notch2在大部分低分化上皮性卵巢癌中表达缺失，其表达模式与肿瘤病理组织分型有关，由此提示Notch2可能对卵巢癌起抑制作用［25］，但该实验结果以及它在卵巢癌中的功能还有待验证。

2.4 Dll4/Notch通路与卵巢癌血管生成

促进肿瘤血管生成的Dll4/Notch和VEGF通路的相关元件也在卵巢癌中表达，且Dll4和VEGFR1表达正相关，Notch1和 VEGFR2、微血管密度（MVD）正相关，VEGFR2与腹水和远处转移正相关［26］。

Notch信号通路在卵巢癌的发展过程中的作用是复杂的。它可诱导卵巢癌发生EMT，也可参与肿瘤血管的生成，还可调控卵巢癌干细胞的增殖分化，更能增加癌细胞耐药性。

3 结语与展望

本文重点阐述了Notch信号通路在卵巢生理病理中的作用机制，这与Notch信号通路的本质功能即参与细胞增殖分化密切相关。此外，该通路作为一种局部信号，与其他信号通路之间都存在着交流。因此，Notch信号通路的相关元件可作为卵巢疾病的生物学标志和治疗的靶点，为卵巢相关疾病有效防治提供依据。

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The role of Notch signaling pathway in ovarian physiology and pathology

PU Kai-rui1，XIAO Ping1，LI Jia2，ZHENG Yue-hui2，ZHENG Li-ping2，HUANG Jian2*

（1.2012 Grade of the Second Clinical Medical College;2.Dept.of Experimental Teaching of Medical College，Nanchang University，Nanchang 310006，China）

Notch signaling pathway is involved in oogenesis and the secretion of ovarian hormones.It controls proliferation and differentiation of ovarian stem cells.In addition，the Notch pathway is also involved in ovarian carcinogenesis.

Notch signaling pathway;ovary

R335.5

A

10.16352/j.issn.1001-6325.2015.09.030

1001-6325（2015）09-1276-05

2015-01-04

2015-04-24

国家自然科学基金（81160081，81360100）;江西省自然科学基金（20142BAB205002）