T细胞因子4在肿瘤发生发展中作用的研究进展

徐佳慧，胡世莲，沈国栋 ，沈干

(1.安徽医科大学附属省立医院、安徽省立医院老年病科，合肥 230001；2.肿瘤免疫与营养治疗安徽省重点实验室)



T细胞因子4在肿瘤发生发展中作用的研究进展

徐佳慧1,2，胡世莲1,2，沈国栋1,2，沈干1,2

(1.安徽医科大学附属省立医院、安徽省立医院老年病科，合肥 230001；2.肿瘤免疫与营养治疗安徽省重点实验室)

随着人们在分子遗传学和细胞生物学方面对肿瘤发生研究的深入，发现调控正常细胞生长、分化、凋亡等生命活动的信号通路发生异常是肿瘤发生的必要条件。近年来Wnt通路逐渐受到关注，它不仅在人体胚胎器官发育中发挥重要作用[1]，而且其过度激活参与人体多种肿瘤的发生。T细胞因子4(TCF-4)是Wnt通路核内信号传导的主要蛋白之一，大量的基因和生化研究已经证明其所在的家族是Wnt信号通路下游基因的初始特异性转录因子，因而被称为Wnt信号通路的开关[2]。本文就T细胞因子4的结构功能及其剪接异构体参与人体肿瘤的发生发展进行综述。

1Wnt信号通路、TCF-4的结构和功能

Wnt信号通路主要包括三个分支：(1)经典的Wnt/β-catenin经典信号通路；(2)Wnt/planar cell polarity信号通路；(3)Wnt/Ca2+信号通路。其中，经典信号转导通路主要调控细胞的增殖和分化，在生物进化中表现极为保守，过度激活后使未能降解的β-catenin在胞质中积累并向细胞核转移与转录因子家族Tcf/Lefs结合，形成转录复合物，可激活癌基因，进而导致细胞的过度增殖与凋亡减少[3]。

TCF-4是T细胞因子/淋巴增强因子(TCF/LEF)家族成员之一，由位于10q25.3染色体的TCF7L2 (transcription factor 7 like 2)基因编码，该基因含有17个外显子，全长的氨基酸序列含有四个功能区域: 末端1号外显子编码的β-catenin结合区域；10-11号外显子编码的高迁移率组蛋白结构域(HMG-box)，可以识别特定的DNA序列；Groucho蛋白结区域，主要与TCF-4发挥抑制作用有关；核定位信号结构域(NLS)；12-17号外显子形成羧基端，是选择性剪接的高频位，形成大小不同的异构体，长片段异构体上有两个C末端结合蛋(CtBP)结合位点，短片段异构体则无[4-5]。在功能方面，由于TCF-4选择性剪接、单核苷酸多态性(SNP)以及错配修复，最终导致蛋白产物结构的改变[6]，其调控的基因，发挥的生理作用均表现出差异，也为TCF-4显示出中立的功能做出了部分解释[7-8]。

2TCF-4在肿瘤发生发展中的作用

目前研究普遍认为TCF-4和β-catenin形成的复合物是下游靶基因激活的先决条件。但是，TCF-4作为特异序列的DNA结合蛋白，在功能上却是中立的，正常情况下其本身没有调节转录的能力，必须通过其相应结构域，与具有不同特性的转录因子形成复合物。在不同的细胞中，TCF-4可以激活或抑制同一靶基因的表达：在无Wnt信号时，TCF-4通过与多种转录阻遏因子如羧基端结合蛋白(CtBP)等特异性结合，抑制了下游基因的转录和表达；而当Wnt通路异常激活时，未被降解的β-catenin 进入核内，与TCF-4的相关结构域结合，形成转录复合物，使其无法发挥抑制作用，在促转录因子的参与下，使下游靶基因过度表达，促进了肿瘤的发生发展[9]。因此TCF-4的转录活性是维持细胞恶性表型所必需的，它是下游靶基因开启转录的先决条件。

2.1TCF-4与结直肠癌研究发现Wnt信号途径的激活性突变参与了几乎所有的大肠肿瘤[10]。该信号下游关键分子APC、Axin和β-catenin的突变都与早期结直肠癌有着密切的关系。除此之外，Morin等[11]检测43种结肠癌细胞系中TCF家族各成员mRNA表达，发现虽然大多数结肠癌细胞系都表达一种以上的TCF基因，但只有TCF-4 mRNA是所有结肠癌细胞系共同表达的，这预示TCF-4在结肠癌的发生中可能发挥某种作用。王国强等[12]选取620例结肠癌患者病理蜡块，应用组织芯片及免疫组织化学技术发现TCF-4在癌组织阳性率均大于正常组织，但并不是影响肿瘤患者死亡独立因素，但也有研究[13]发现TCF-4的表达与结肠癌患者的生存期呈正比。同时，TCF7L2突变以及其剪接体分布异常也参与结直肠肿瘤的形成。Sparks等[14]在对结肠癌细胞中Wnt信号通路各成分突变情况进行检测时意外发现剪切异构体TCF-4E和TCF-4C存在于50%的结肠癌细胞中。Thorstensen等[15]在对具有微卫星不稳定性的结肠癌中发现有46%的样本存在17号外显子的移码突变，直接导致了阅读框架改变，使其羧基末端形成长短不等的异构体，造成结合位点的缺失以致细胞恶变。除此之外，Heuberger等[16]在TCF-4基因敲除的小鼠大肠隐窝内观察到了干细胞的早期凋亡现象，并且MAPK信号通路通过增加截断型TCF4的数量影响着隐窝干细胞的分化和增殖。这些现象提示TCF-4不同的剪接异构体在体内的动态平衡可能参与了结肠癌的发生。

2.2TCF-4与肝癌江颖等[17]利用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测肝癌组织及癌旁组织TCF-4 mRNA表达，结果显示TCF-4癌组织中表达水平明显高于癌旁组织。同时，在包膜不完整及有转移的癌组织表达增高且更为显著。有研究发现发现在肝癌细胞中，TCF-4J(缺乏SxxSS模体)的转录活性较TCF-4K(含有SxxSS模体)的转录活性高并且能够维持癌细胞在缺氧环境下的生存能力，与肝癌的恶性表型有关系[18]。Tomimaru等[19]发现剪接异构体TCF-4D (含有四号外显子) 和TCF-4C (不含有四号外显子) 在肝癌中的表达有显著差异，其中TCF-4-C在癌组织中的表达高于癌旁组织以及正常组织。在体外实验中TCF-4-C表现出增强的基因转录活性，细胞克隆形成能力以及化疗耐药的特性，并且发现在肝癌细胞中TCF-4的剪接异构体TCF-4J(缺乏SxxSS 模体)和TCF-4K(含有SxxSS 模体)。TCF-4J能够激活更多的癌基因，并且参与Wnt/β-catenin的胰岛素/ IGF-1/ IRS1和Notch信号传导相关通路的激活，这有助于肝癌的发病机制[20]。在肝源性糖尿病患者中，TCF7L2的单核苷酸多态性(rs290481、rs290487、rs290489) 三个位点与肝癌发生风险有关，并且携带G-C-A单体型比A-T-G患者患肝细胞癌的概率更大[21]。 尽管TCF-4只有与β-catenin组成复合物的才可以启动下游的信号转录，但是Grumolato 等[22]发现在没有稳定水平的β-catenin，TCF家族同样进行着转录活动，这进一步说明了TCF-4剪接体的存在和结构功能差异。

2.3TCF-4与食管癌陈霞等[23]通过免疫组织化学以及RT-PCR发现TCF-4蛋白和mRNA表达量与食管癌前病变有关，罗超等[24]在食管癌细胞中发现在8号外显子后终止转录形成的剪切体TCF-4N，因为缺少了与DNA结合区域进而影响转录活性，其表达量与癌旁组织相比在癌组织中显著降低，并且发现其可以干扰下游基因转录和影响细胞的增殖。miR-203的表达失调可能导致食管上皮的正常更替失去平衡，进而引起肿瘤发生。有研究组在食管癌细胞中发现TCF-4长短型剪接异构体的存在，并且TCF-4长羧基末端异构体抑制能够miR-203 表达，短片段异构体促进 miR-203 表达[25]，提示TCF-4的剪接异构体的存在调控参与食管癌的发生。

2.4TCF-4与胃癌幽门螺杆菌的感染一直都被认为是引起胃癌的条件之一，Yu等[26]利用免疫组织化学和RT-PCR技术检测胃炎、癌前病变以及胃癌组织内幽门螺杆菌的感染情况与TCF-4表达量发现TCF-4在弥散型胃癌中的表达量较肠型的低，在幽门螺杆菌感染阳性的胃癌组织内TCF-4在细胞质和细胞核内的表达量高于阴性组，推测幽门螺旋杆菌的感染、TCF-4和胃癌三者之间存在某种关联。Chen等[27]通过免疫组织化学发现TCF-4的表达量在胃癌中较癌前病变以及正常的胃黏膜高。在对具有微卫星不稳定性的胃癌中也发现了TCF-4的框移突变，并且其突变率与进展期胃癌呈正相关[28]。

2.5TCF-4与乳腺癌由于APC、β-catenin、以及Axin等的突变导致的Wnt通路异常在乳腺癌中罕有报道，因此目光聚集到了TCF-4上，Wang等[29]发现SOX9(Y染色体的性别决定区域相关促人绝经促性腺素盒-9)在基底细胞型乳腺癌中高表达，并且通过体外实验证实SOX9可以调控TCF-4的表达量进而激活Wnt通路，同时Wnt通路的激活能够促进SOX9的表达。Guturi等[30]在P68、TCF-4、Wnt通路之间也发现了这一正反馈循环。骨桥蛋白(OPN)是肿瘤转移的重要标志物，有研究发现TCF-4通过调控骨桥蛋白的表达，促进乳腺癌细胞的转移[31]。相反的，Shulewitz等[32]利用基因沉默技术发现表达上调的TCF-4表现出对癌细胞增殖分化抑制作用。有研究[33]通过检测汉族乳腺癌患者TCF7L2基因多态性，发现rs7003146位点的突变在患者中占主导地位，并且该位点的突变与乳腺癌的发病呈负相关。

2.6TCF-4与肺癌Wnt信号通路在器官发育中起着重要的作用，尤其是在肺脏形态发育过程中是一个活跃的信号通路，尽管该通路早期的研究主要在消化系统中，但近几年Wnt通路在肺脏的研究逐年增多，韩竞春等[34]利用免疫组织化学以及RT-PCR检测非小细胞肺癌组织中TCF-4表达量，发现其表达量与肺癌的分期，转移侵袭有关。其中，TCF-4亚型mRNA和蛋白表达量与细胞分化和脑部转移有关[35]。

2.7TCF-4与肾癌叶雄俊等[36]在肾癌组织和细胞系TCF-4表达较正常组织和细胞内明显增高，并且通过转染的方法设计稳定表达TCF-4显性负调控基因的细胞，发现在形态上趋向于正常肾小管细胞的逆转，并且增殖能力受到抑制。Kojima等[37]通过PCR检测技术发现TCF-4 mRNA表达水平在发生转移的透明细胞癌组织中较低，并且与肿瘤的分期呈负相关。

2.8TCF-4与皮肤癌 张胜逆[38]采用免疫组织化学方法发现TCF-4在基底细胞癌细胞核内呈现不同程度的阳性表达，而在皮损及正常皮肤表皮全层均呈现阴性表达。熊亚[39]在正常上皮的基底细胞中发现TCF-4有少数弱阳性表达，在基底细胞癌中TCF-4弥漫均匀的在肿瘤细胞核内呈弱阳性，在高分化鳞癌中，TCF-4 阳性表达主要位于肿瘤组织基底或外周部位；而在中、低度分化的鳞状细胞癌中，肿瘤组织中心部位TCF-4 阳性表达逐渐增多。TCF-4在皮肤肿瘤中的分布与组织类型有关。除此之外，经TCF-4小干扰RNA表达载体转染的人皮肤鳞状细胞癌细胞株与未转染及转染空载体的细胞株相比，增殖、细胞迁移和侵袭能力都明显下降，细胞期出现明显的G2/M期阻滞现象[40]。

3结语

TCF-4是Wnt信号通路下游重要的调控因子，它需要与不同功能的辅助因子结合才能发挥相应的作用，由于在肿瘤中扮演者双面的角色，使TCF-4成为研究的焦点。 目前的研究初步确认TCF-4表现出中立特性来源：选择性剪接、TCF-4基因的多态性、移码突变都使该基因转录后形成不同的mRNA，翻译形成含有不同结构域发挥不同功能的蛋白。尽管在人体多个肿瘤中发现了TCF-4以及其剪切体的异常表达和分布，参与调控表达的基因种类差异[7-8，14，38-39]，它们的具体功能依然存在争议，有研究指出只有长的剪切体与肿瘤的发生发展有联系，也有研究指出短剪切体在肿瘤中持续低表达，暗示短剪切体有抑癌作用。同时由于β-catenin与TCF-4形成复合物是启动基因激活的重要条件，因此使与β-catenin竞争性结合TCF-4的肿瘤靶向治疗药物的研发成为可能。

参考文献

[1]Wodarz A,Nusse R.Mechanisms of Wnt signaling in development[J].Annu Rev Cell Dev Biol,1998,14(1):59-88.

[2]Bienz M,Clevers H.Linking colorectal cancer to Wnt signaling[J].Cell,2000,103(2):311-320.

[3]Knofler M,Pollheimer J.Human placental trophoblast invasion and differentiation: a particular focus on Wnt signaling[J].Front Genet,2013,4:190.

[4]Ravindranath A,O'Connell A,Johnston PG,et al.The role of LEF/TCF factors in neoplastic transformation[J].Curr Mol Med,2008,8(1):38-50.

[5]Weise A,Bruser K,Elfert S,et al.Alternative splicing of Tcf7l2 transcripts generates protein variants with differential promoter-binding and transcriptional activation properties at Wnt/beta-catenin targets[J].Nucleic Acids Res,2010,38(6):1964-1981.

[6]Naidu R,Yip CH,Taib NA.Genetic variations in transcription factor 7-like 2 (TCF7L2) gene: association of TCF7L2 rs12255372(G/T) or rs7903146(C/T) with breast cancer risk and clinico-pathological parameters[J].Med Oncol,2012,29(2):411-417.

[7]Tsedensodnom O,Koga H,Rosenberg SA,et al.Identification of T-cell factor-4 isoforms that contribute to the malignant phenotype of hepatocellular carcinoma cells[J].Exp Cell Res,2011,317(7):920-931.

[8]Shiina H,Igawa M,Breault J,et al.The human T-cell factor-4 gene splicing isoforms,Wnt signal pathway,and apoptosis in renal cell carcinoma[J].Clin Cancer Res,2003,9(6):2121-2132.

[9]Giles RH,van Es JH,Clevers H.Caught up in a Wnt storm: Wnt signaling in cancer[J].Biochim Biophys Acta,2003,1653(1):1-24.

[10] Jass JR,Whitehall VL,Young J,et al.Emerging concepts in colorectal neoplasia[J].Gastroenterology,2002，123(3):862-876.

[11] Morin PJ,Sparks AB,Korinek V,et al.Activation of beta-catenin-Tcf signaling in colon cancer by mutations in beta-catenin or APC[J].Science,1997，275(5307):1787-1790.

[12] 王国强,卢震海,方淯靖,等.Wnt/β-catenin 信号通路相关因子与结肠癌患者预后的关系[J].广东医学,2012,33(9):1245-1248.

[13] Kriegl L,Horst D,Reiche JA,et al.LEF-1 and TCF4 expression correlate inversely with survival in colorectal cancer[J].J Transl Med,2010,8:123.

[14] Sparks AB,Morin PJ,Vogelstein B,et al.Mutational analysis of the APC/beta-catenin/TCF pathway in colorectal cancer[J].Cancer Res,1998,58(6):1130-1134.

[15] Thorstensen L,Lind GE,Lovig T,et al.Genetic and epigenetic changes of components affecting the WNT pathway in colorectal carcinomas stratified by microsatellite instability[J]. Neoplasia,2005,7(2):99-108.

[16] Heuberger J,Kosel F,Qi J,et al.Shp2/MAPK signaling controls goblet/paneth cell fate decisions in the intestine[J].Proc Natl Acad Sci USA,2014,111(9):3472-3477.

[17] 江颖,周信达,刘银坤,等.肝细胞肝癌中T细胞转录因子4基因表达及突变[J].中国癌症杂志,2002,12(1):5-8.

[18] Koga H,Tsedensodnom O,Tomimaru Y,et al.Loss of the SxxSS motif in a human T-cell factor-4 isoform confers hypoxia resistance to liver cancer: an oncogenic switch in Wnt signaling[J].PLoS One,2012,7(6) :e39981.

[19] Tomimaru Y,Xu CQ,Nambotin SB,et al.Loss of exon 4 in a human T-cell factor-4 isoform promotes hepatic tumourigenicity[J].Liver Int,2013,33(10):1536-1548.

[20] Tomimaru Y,Koga H,Yano H,et al.Upregulation of T-cell factor-4 isoform-responsive target genes in hepatocellular carcinoma[J].Liver Int,2013,33(7):1100-1112.

[21] Ling Q,Dong F,Geng L,et al.Impacts of TCF7L2 gene polymorphisms on the susceptibility of hepatogenous diabetes and hepatocellular carcinoma in cirrhotic patients[J].Gene,2013,522(2):214-218.

[22] Grumolato L,Liu G,Haremaki T,et al.Beta-Catenin-independent activation of TCF1/LEF1 in human hematopoietic tumor cells through interaction with ATF2 transcription factors[J],PLoS Genet,2013,9(8):e1003603.

[23] 陈霞,朱良如,郑丽端,等.Barrett食管Wnt及Notch信号途径的表达[J].中华消化杂志,2008,28(8):544-546.

[24] 罗超,何刚,兴颖,等.TCF4N剪接异构体在食管癌细胞中的表达研究[J].第三军医大学学报,2014,36(24):2476-2480.

[25] 陈雪丹.食管鳞癌中miR-203的表达及其调控机制探讨[D].第三军医大学,2011.

[26] Yu XW,Xu Q,Xu Y,et al.Expression of the e-cadherin/beta-catenin/TCF-4 pathway in gastric diseases with relation to helicobacter pylori infection: clinical and pathological implications[J].Asian Pac J Cancer Prev,2014,15(1):215-220.

[27] Chen XY,Wang ZC,Li H,et al.Nuclear translocations of beta-catenin and TCF4 in gastric cancers correlate with lymph node metastasis but probably not with CD44 expression[J].Hum Pathol,2005,36(12):1294-1301.

[28] Kim MS,Kim SS,Ahn CH,et al.Frameshift mutations of Wnt pathway genes AXIN2 and TCF7L2 in gastric carcinomas with high microsatellite instabitity[J].Hum Pathol,2009,40(1):58-64.

[29] Wang H,He L,Ma F,et al.SOX9 regulates low density lipoprotein receptor-related protein 6 (LRP6) and T-cell factor 4 (TCF4) expression and Wnt/beta-catenin activation in breast cancer[J].J Biol Chem,2013,288(9):6478-6487.

[30] Guturi K,Sarkar M,Bhowmik A,et al.DEAD-box protein p68 is regulated by β-catenin/transcription factor 4 to maintain a positive feedback loop in control of breast cancer progression[J].Breast Cancer Res,2014,16(6):496.

[31] Ravindranath A,Yuen HF,Chan KK,et al.Wnt-beta-catenin-TCF-4 signalling-modulated invasiveness is dependent on osteopontin expression in breast cancer[J].Br J Cancer,2011,105(4):542-551.

[32] Shulewitz M,Soloviev I,Wu T,et al.Repressor roles for TCF-4 and Sfrp1 in Wnt signaling in breast cancer[J].Oncogene,2006,25(31):4361-4369.

[33] Burwinkel B,Shanmugam KS,Hemminki K,et al.Transcription factor 7-like 2 (TCF7L2) variant is associated with familial breast cancer risk: a case-control study[J].BMC Cancer,2006,17(6):268.

[34] 韩竞春,赵燕林,李川,等.Wnt信号通路在非小细胞肺癌组织中的活化[J].临床军医杂志,2012,40(2):373-375.

[35] Bleckmann A,Siam L,Klemm F,et al.Nuclear LEF1/TCF4 correlate with poor prognosis but not with nuclear beta-catenin in cerebral metastasis of lung adenocarcinomas[J].Clin Exp Metastasis,2013,30(4):471-482.

[36] 叶雄俊,林桂亭,常智杰,等.T细胞因子4显性负调节基因ΔNTCF4对肾癌细胞GRC-Ⅰ生物学性状的影响[J].中华泌尿外科杂志,2006,26(12):804-807.

[37] Kojima T,Shimazui T,Horie R,et al.FOXO1 and TCF7L2 genes involved in metastasis and poor prognosis in clear cell renal cell carcinoma[J].Genes Chromosomes Cancer,2010,49(4):379-389.

[38] 张胜逆.WNT信号传导通路与基底细胞癌关系的研究[D].河北医科大学,2009.

[39] 熊亚.TCF4、β-catenin、MAD2B、Ki-67在表皮恶性肿瘤中的表达研究[D].第三军医大学,2013.

[40] 刘燕,熊亚,宋志强,等.TCF4对人皮肤鳞状细胞癌A431细胞株生物学行为的影响[J].第三军医大学学报,2014,36(4):360-363.

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81071808)；安徽省自然科学基金资助项目(81071808)

作者简介：徐佳慧，硕士在读，Email：15056952858@163.com通信作者：沈干，主任医师，硕士生导师，Email: shenganustc@163.com

中图分类号:R73

文献标识码:A

DOI:10.3969/J.issn.1672-6790.2016.02.002

(收稿日期：2015-09-23)

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