EMT与骨肉瘤转移相关性的研究进展

种 阳，李国军，张世谦(综述)，邵 明※，杨艳梅(审校)

(1.哈尔滨医科大学附属第一医院骨科，哈尔滨 150001； 2.哈尔滨医科大学肿瘤防治研究所，哈尔滨150001)



EMT与骨肉瘤转移相关性的研究进展

种 阳1△，李国军1，张世谦1(综述)，邵 明1※，杨艳梅2(审校)

(1.哈尔滨医科大学附属第一医院骨科，哈尔滨 150001； 2.哈尔滨医科大学肿瘤防治研究所，哈尔滨150001)

上皮-间质转化(EMT)是指上皮细胞转化为间充质细胞的过程，EMT可增强肿瘤细胞的侵袭和转移能力。既往研究发现，EMT可以通过影响多种基因及通路来影响多种肿瘤的侵袭和转移，除此之外，EMT也会与细胞周期中的某些酶具有一定的相关性。骨肉瘤细胞作为骨肿瘤中转移性较强的一种，其转移性与EMT的关系尚未明确。该文旨在阐明EMT与骨肉瘤细胞转移性的相互关系，希望可以为抑制骨肉瘤转移提供新的思路。

骨肉瘤；上皮-间质转化；转移

上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)指具有黏附性的上皮细胞在某些特定的因素下，向着有迁移性的间质细胞转化的过程，EMT使上皮细胞拥有间质细胞的特性。在恶性肿瘤中，EMT与其侵袭及转移相关性很大[1-2]。骨肉瘤是一种最常见的恶性程度较高的原发性骨肿瘤，并且属于间质性癌症，发病率在骨原发性肿瘤中居第2位；除此之外，骨肉瘤还具有很强的转移性[3-5]。骨肉瘤的发生、发展与细胞周期、凋亡机制相关，而骨肉瘤的转移性与骨肉瘤相关基因远处器官表达、骨肉瘤细胞的侵袭运动及转移等因素相关。EMT相关的基因和通路很多，现就EMT与骨肉瘤转移相关性的研究进展予以综述。

1 EMT简介

1.1 EMT的概念 EMT是指上皮细胞转化为间质细胞的过程，这个概念最早由Greenburg和Hay[6]于1982年提出。EMT过程可以使上皮细胞失去极性后获得间质细胞的移行能力。EMT最初作用于生物胚胎发育过程，后经研究发现，EMT对肿瘤的侵袭及转移也具有很大的影响[7]。与EMT相关的细胞因子有很多，如N-钙黏蛋白的上调等；除此之外，EMT会使细胞骨架广泛重构，游走能力提高，显著增强同其他间质组织的亲和能力，借此来转移和扩散恶性肿瘤细胞[8-9]。EMT早期转录相关因子Zeb1、Snail、Slug、转化生长因子β (transforming growth factor β,TGF-β)、Twist等使上皮细胞的表达受抑制，同时也增强了转化后的间质细胞的运动性等特性；基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)2、MMP-9等因子表达上调对这一过程有辅助作用[10-11]。

1.2 EMT与恶性肿瘤的关系 恶性肿瘤的多器官及远处转移是患者病死率增高的主要原因。恶性肿瘤的转移主要为浸润性种植转移、血道转移及淋巴转移等。近年来研究发现，在肝癌[12]、乳腺癌[13-15]、结肠癌等多种恶性肿瘤中，EMT与其原发性浸润及继发性转移都具有相关性[16]。多条信号通路参与恶性肿瘤的EMT转化过程，从而使恶性肿瘤细胞具有间质细胞的运动特性而转移。

1.3 多种信号通路与EMT相关性 多条通路与EMT具有相关性，如Wnt通路、TGF-β通路、Notch通路等。Wnt通路中，Wnt/PCP(平面细胞极性)通路激活Ras家族中的G蛋白，使细胞形态协同极化，同时也使非对称性细胞骨架形成，从而参与了恶性肿瘤细胞的侵袭和迁移的过程[17]。除此之外，在Wnt/β联蛋白通路中，通过多种基因的调节，也参与了细胞的EMT的过程；其中，β联蛋白/上皮钙黏素复合体起关键作用，通过介导细胞之间的黏附，来调控肿瘤细胞的转移能力；当细胞胞质聚集的β联蛋白转入细胞核后，与核内T淋巴细胞因子/淋巴样增强因子相互作用, 激活下游的众多靶基因过度表达，从而诱导恶性肿瘤的EMT过程[18]。已有大量的研究表明，TGF-β不仅在胚胎发育过程中有调节EMT的作用[19]，在肿瘤EMT过程中也起着重要作用[20]。其机制主要是通过Smad依赖通路[21]和非Smad依赖通路[22]完成的。

2 骨肉瘤简介

2.1 骨肉瘤的概念 骨肉瘤是一种最常见的恶性程度较高的原发性骨肿瘤，好发于长管状骨干骺端，如胫骨近端、股骨远端、肱骨近端及腓骨近端。大部分骨肉瘤为溶骨性，另外一些为成骨性肿瘤。组织学中，骨肉瘤细胞会直接成骨，并且产生骨基质。骨肉瘤会在髓腔内部和骨皮质出现浸润性扩散。该肿瘤中会出现增生的骨组织、软骨及纤维组织，发病率在骨原发性肿瘤中居第2位，占原发性恶性骨肿瘤的34%，是青少年和年轻成年人最常见的五大恶性肿瘤之一[23]。除此之外，骨肉瘤还具有很强的转移性，血行转移较早出现，多数骨肉瘤患者发现时已发生了肺或者其他器官的转移，由于转移性强，造成了骨肉瘤患者病死率比其他恶性肿瘤高的现象[24]。

2.2 骨肉瘤的相关调控 骨肉瘤的发生、发展与细胞周期、凋亡机制等相关，而骨肉瘤的转移性与骨肉瘤相关基因远处器官表达、骨肉瘤细胞的侵袭运动及转移等因素相关。近期的国内外研究表明，多条通路、多数基因或其表达的蛋白与骨肉瘤的发生、发展及转移具有相关性，如端粒酶、微RNA(microRNA，miRNA)126、b4整联蛋白、Cyr61、miR-34a、miR-17-92、miR-145、CXCR4、CD133等[25-27]。研究表明，EMT与骨肉瘤的侵袭和转移具有相关性[28]。

3 EMT与骨肉瘤的相关性

Yu等[29]认为，EMT是转移的上皮衍生性的一个相关步骤，但在骨肉瘤这样的间质性组织癌症中的作用还是不得而知的。在EMT的作用下，癌症干细胞生长得很快，端粒酶在正常干细胞和一些恶性肿瘤中有维持的作用。近期研究表明，端粒酶活性的异质性存在于独立的骨肉瘤细胞中[30]。人类端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)启动子区受体依赖体外MG63的骨肉瘤细胞中的端粒酶活性，并且把hTRET的启动子区分类为TELpos 和TELneg亚核区两种；TELpos的细胞出现波形蛋白的高表达，此基因为EMT相关基因，并且通过聚合酶链反应、蛋白质印迹法分析发现此基因会显著促进TELpos细胞的生长；通过体外侵袭实验证实，TELpos细胞侵袭性很强[31]。实验结果表明，EMT与间质源性骨肉瘤相关，这也使端粒酶与EMT具有相关性。因此，EMT与骨肉瘤的转移性具有一定的关系。Shang等[32]认为，T细胞免疫球蛋白的信号可以积极调控肉瘤的发生、发展，研究中通过对9例骨肉瘤患者组织进行免疫组织化学法监测T细胞免疫球蛋白的表达，并且显性的通过二次免疫荧光来染色；免疫组织化学显示，只有TIM-3在肿瘤标本中表达，并且定位在肿瘤细胞的细胞质和胞膜；二次免疫荧光染色证实，TIM-3在所有细胞中均有表达(包括CD68+、巨噬细胞、CD31+、内皮细胞、CK-18+上皮细胞及PCNA+肿瘤细胞)。在肉瘤中，TIM-3的表达和EMT的相关因子具有相关性，如波形蛋白、Slug、Snail和Smad。这些结果表明,TIM-3的目标肿瘤细胞会增强EMT的发生，也会增强肿瘤的恶性程度和转移能力。Ishikawa等[33]认为，EMT会增强癌细胞的恶性程度，其中包括转移的能力。但是，EMT相关转录因子已经成为恶性上皮细胞肿瘤发展的重要因素，他们在间质肿瘤的作用还属于未知状态。Twist2基因在人骨肉瘤中为低表达，而在鼠骨肉瘤中表达相反；在体外，鼠类骨肉瘤细胞中过高的Twist2表达会诱导产生抑制细胞生长现象；在体内也会出现显著地抑制肿瘤形成[34]。在骨肉瘤细胞中，剔除Twist2基因，导入体内会促进肿瘤的形成，表明Twist2在骨肉瘤细胞中是作为抑癌基因存在的，然而，Twist2减少了抑癌基因fibulin-5的表达[35]。在小鼠骨肉瘤细胞中，过度表达Twist2抑制了MMP-9的表达，同时也只抑制对胚胎纤维母细胞的侵袭性；在肿瘤组织中，Twist2的表达也会抑制MMP-9的表达[36]。因此，人骨肉细胞中的Twist2表达较低，从而促进了EMT的过程，因此也会促进骨肉瘤的转移的发生。Sharili等[37]认为，Snail2是上皮性恶性肿瘤发生的介质，可促进EMT的过程，促进肿瘤的发生和发展。但是，由于骨肉瘤为间质肿瘤，所以对骨肉瘤来说可能并不需要EMT的过程。Snail2在间质性肿瘤中的作用还处于未知状态，通过剔除和过表达实验发现，Snail2调节骨肉瘤细胞的侵袭和转移，剔除Snail2会显著减低能动性，重构肌动蛋白组成的细胞骨架，并且失去细胞前突，从而负向调节肿瘤的侵袭及转移[37]。过表达促进其能动性，促进肌动蛋白丰富的细胞前突，在减少黏附性分子OB-钙黏蛋白的同时，改变了一些非经典Wnt通路中的构成，促进其转移和侵袭的发生[38]。因此，Snail2可能会成为骨肉瘤临床上潜在的治疗目标基因。就此来说，Snail2基因与EMT过程相关，Wnt通路中也存在与骨肉瘤转移相关的基因。因此，Snail2与骨肉瘤的转移具有相关性。Poudel等[39]认为，Ⅰ型胶原在U2OS细胞的形态学、黏附性、增殖和侵袭能力及胶原处理后细胞中细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路的反应中起作用；Ⅰ型胶原会在U2OS细胞中引起EMT过程的出现，与未用胶原处理过培养瓶中的细胞相比，胶原处理过并且与EMT过程相关的培养瓶中细胞出现扩散现象，表明Ⅰ型胶原会促进U2OS细胞的增殖；PD98059处理后，降低了胶原MMP-9的表达，也减少了胶原处理后培养瓶里U2OS的现象。U2OS细胞为骨肉瘤细胞的一种，因此，Ⅰ型胶原与EMT均与骨肉瘤的转移性相关联。

4 小 结

随着医疗水平的提高及分子生物学的研究进展，骨肉瘤的发生、发展及转移机制越来越明确。临床上关于骨肉瘤的治疗思路及方法也会不断地进步。通过对EMT与骨肉瘤转移的相关性的讨论，发现骨肉瘤转移性与多种因素相关，而EMT即是其中的一种机制。EMT可能会成为未来抑制骨肉瘤转移的一个新的靶点，但仍需进一步研究。而对EMT与骨肉瘤转移性的具体因素的研究，将是未来研究领域的主要方向和目标。

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Relationship between EMT and Metastasis of Osteosarcoma

CHONGYang1,LIGuo-jun1,ZHANGShi-qian1,SHAOMing1，YANGYan-mei2.

(1.DepartmentofOrthopedics,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001,China； 2.TumorResearchInstituteofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001，China)

Epithelial-mesenchymal transiton (EMT) is a procedure of epithelial cells turning into mesenchymal cells.EMT can enhance the invasive and metastatic abilities of cancer cells.Previous studies showed us that EMT can influence many genes and paths to influence the invasion and metastasis of tumors.Besides,EMT is also associated with some enzymes of cell cycle.Osteosarcoma is one of the bone tumors with strong metastasis.The relationship between EMT and osteosarcoma′s metastasis is little known so far.Here focuses on the correlation between EMT and osteosarcoma′s meatstasis,with the hope to provide new ideas to inhibit the metastasis of osteosacoma.

Osteosarcoma; Epithelial mesenchymal transition; Metastasis

R738.1

A

1006-2084(2015)12-2185-04

10.3969/j.issn.1006-2084.2015.12.027

2014-10-10

2014-12-12 编辑：郑雪