细胞上皮间质转化在胰腺癌发病机制中的研究进展

杨中秋综述，付文广，雷正明审校（四川医科大学附属第一医院肝胆外科，四川泸州646000）

细胞上皮间质转化在胰腺癌发病机制中的研究进展

杨中秋综述，付文广，雷正明△审校（四川医科大学附属第一医院肝胆外科，四川泸州646000）

胰腺肿瘤；上皮细胞；生物转化；上皮间质转化；综述

胰腺癌占全部恶性肿瘤的2%，是导致死亡第4位的肿瘤性疾病，其平均5年生存率小于5%，具有恶性度高、早期诊断率低、疗效欠佳、预后差等特点［1］。上皮间质转化（EMT）是指在特定条件下，上皮细胞丧失其极性转变成间质细胞的过程，这些间质细胞能够转移、自由移动于细胞基质，其生物学特点为细胞间黏着性降低或彻底消失，极性缺失，而细胞运动能力和侵袭转移能力增强。随着研究的深入，发现参与EMT过程的多种生长因子、转录因子等也参与了肿瘤发生的相关过程，如肿瘤细胞的侵袭转移性生长、永生化及耐药性等，其中包括胰腺癌。胰腺癌是一种典型的来源于上皮细胞的恶性肿瘤。在胰腺癌细胞（PANC-1）、胰腺癌组织中已发现存在EMT现象。近年来，EMT被认为是促进肿瘤浸润转移的重要病理过程。目前，对胰腺癌的研究多注重于PANC-1的相关生物学特性上，对于细胞EMT在促进胰腺癌发生机制中的研究较少。本文就EMT过程中相关生长因子、转录因子等在胰腺癌发病机制中的研究进展作一综述。

1　生长因子

1.1转化生长因子β（TGF-β）TGF-β多在大多数癌细胞中过度表达，其具有多种细胞生物学活性，主要通过调控细胞活动和细胞外基质（ECM）产物对组织器官的形成及分化起作用。TGF-β能诱导生物体多种器官组织发生纤维化，也是诱导机体发生EMT的关键细胞因子。Ellenrieder等［2］发现，以TGF-β持续刺激PANC-1，可促进EMT发生，同时PANC-1侵袭能力增强，这与Kabashima等［3］的结果一致：以TGF-β刺激具有胰腺癌干细胞特性并具有发生EMT潜能的侧群（side population，SP）细胞后，同样促进SP细胞发生EMT过程，同时SP细胞的侵袭能力明显增强。综合目前的相关研究结果，TGF-β主要通过Smad依赖性及Smad非依赖性信号通路诱导并促进肿瘤发生EMT过程［4］。相关机制为在Smad依赖性通路中，TGF-β与TGF-βⅡ型受体（细胞膜受体）结合，细胞内TGF-βⅠ型受体磷酸化，使细胞内信号转导途径得以启动。同时受体与Smad2/Smad3结合形成复合物，而被磷酸化的Smad2/Smad3进入细胞核，并与Smad4结合，同时与转录因子等相互作用，从而调节EMT相关基因的表达［5］。Smad4基因也称为DPC4基因（deleted in pancreatic carcinoma，locus4），位于TGF-β下游，在调节Smad依赖性通路中起重要作用，也是一种重要的抑癌因子［6-7］。已有研究表明，随着胰腺癌中Smad4蛋白表达增强，TGF-β诱导的EMT过程也随之增强［7-8］；据另一项研究表明，阻断 Smad4基因表达，以TGF-β诱导刺激PANC-1，则受诱导刺激的PANC-1的迁移运动及其相关细胞周期停滞作用被全部阻断，而该PANC-1的EMT过程却没有被完全阻断，这表明胰腺癌中可能还存在Smad非依赖性途径参与TGF-β诱导的EMT过程，予以TGF-β持续刺激可诱导BxPC-3细胞（Smad4纯合子缺失型PANC-1）发生EMT过程，这也提示PANC-1发生EMT可不依赖于Smad通路［7］。经TGF-β刺激后，上皮细胞转变为间质细胞，同时E-钙黏蛋白表达下调，而Snail、基质金属蛋白酶-2（MMP-2）表达上调，细胞侵袭能力显著增强。

1.2E-钙黏素（E-cadherin）E-cadherin属于Ⅰ型钙黏素，在维持上皮细胞极性与稳态等方面发挥重要作用。作为粘连蛋白家族成员，E-cadherin在维持细胞间的黏附及正常组织结构的相对稳定等方面有着独特的作用，也是肿瘤细胞发生EMT的重要标志分子之一［9］。在生理情况下，E-cadherin与连接蛋白β-catenin相结合形成大分子复合物而维持组织结构的稳态和细胞极性；当E-cadherin的表达下降或结构异常时（如发生基因突变等），肿瘤细胞间的相互黏着能力下降，连接松散，极性缺失，导致肿瘤细胞出现浸润性生长甚至远处转移［9］。有报道显示，当E-cadherin-β-catenin复合物的结构突变或相关功能异常时，PANC-1黏附能力减弱或丧失，并出现胰腺癌的侵袭性生长和远处转移［10-11］。

1.3血小板衍生因子（PDGF）PDGF作为sis原癌基因的表达产物，最初由血小板中分离提取，主要由巨核细胞合成。生理状态下，PDGF主要储存于血小板α颗粒中，可被胶原、凝血酶等激活并释放入血。在慢性胰腺炎、胰腺癌等病理过程中，巨噬细胞、血小板、激活的胰腺星状细胞（PSC）等均可合成 PDGF。目前认为，PANC-1主要通过分泌PDGF诱导EMT，并通过分泌TGF-β和成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）等促进PSC分泌产生ECM；一方面，PSC通过自分泌及旁分泌等产生多种生长因子，以促进PANC-1生长，另一方面通过分泌产生ECM为癌细胞生长提供“温室”；此外，ECM金属蛋白酶诱导因子（Emmprin）也由PANC-1分泌并作用于PSC，其产物——MMP和丝氨酸蛋白酶，通过分解ECM蛋白，也同时促进肿瘤的浸润及转移［12］。

Notch信号通路通过活化、诱导内皮细胞发生形态及功能上表现为间质细胞特征，即EMT。在Notch通路的调节过程中，PDGF参与其中，并在肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移中发挥着举足轻重的作用。Matthaios等［13］研究发现，PDGF参与了肿瘤细胞的EMT过程，具有促进肿瘤侵袭转移及促血管生成的作用；高表达PDGF可诱导细胞发生EMT，使细胞呈间质样改变，表现为E-cadherin和Z0-1表达的下调，及viminten表达的增加［14］。

1.4骨形态发生蛋白（BMPs）BMPs是指具有诱导成骨作用的一系列生长因子，具有较强的促成骨活性，可诱导间充质细胞等不可逆地分化为骨或软骨组织等。研究证明，BMP-2、BMP-4、BMP-7可诱导PANC-1发生EMT：细胞呈梭形改变，E-cadherin和转化生长因子βⅢ型受体（TβR-Ⅲ）表达降低，MMP-2表达上升，细胞迁移和侵袭能力增强［14］。利用分子生物技术使TβR-Ⅲ持续表达，则可通过抑制BMP表达最终使PANC-1侵袭转移能力降低，同时抑制Smad1的激活。这也说明TβR-Ⅲ和BMP在胰腺癌EMT发生过程中具有相互作用。

2　转录因子

2.1SnailSnail1和Snail2等是具有锌指结构的转录因子结合蛋白，这些蛋白与细胞黏附有关的基因表达的启动子相结合，并开启调节转录过程，而这些过程又与EMT的起始过程密切相关［15-16］。Snail家族的转录因子在调控EMT过程中扮演着重要角色。Snail1、Snail2与启动子CDH1相结合，通过编码E-cadherin而抑制其转录过程［17-18］。在乳腺癌中，Snail1在细胞核中的积累会导致E-cad的减少及转移肿瘤表型的变化［19］；而在转移型胰腺癌的细胞株内，Snail1是非转移型PANC-1的20倍［20］。Snail2在肿瘤转移，原肠胚与神经嵴的迁移所介导EMT的发生中仍扮演着重要角色［21-23］。在欧洲信息学中心（EBI）的协助下发现，果蝇的原肠胚中，Snail与共抑制因子CtBP（C端结合蛋白）共同构建了完整的组蛋白去乙酰化酶复合物（HDAC3）。与此同时，这些蛋白诱导E-cadherin转变为N-钙黏蛋白［22］。过表达Snail1或Snail2会诱导EMT的发生，并在活体实验中与肿瘤的转移密切相关。

2.2TwistTwist1和Twist2属于bHLH转录因子家族，在肿瘤转移过程中起着重要作用［24］。在人体乳腺细胞，Twist1与Snail2启动子相结合，激活其表达而诱导EMT的发生。与此同时，易转移型乳腺癌细胞中，Twist1含量较非转移型乳腺癌明显增多，这在小鼠实验中已经得以证实［17］。另外，在胰腺癌早期 EMT中［25］，Twist1与多种mRNA的表达密切相关，这些mRNA可以调节抑制HOXD1及下游目的基因的表达。

2.3核因子-κB（NF-κB）NF-κB广泛存在于机体内，参与生物体的应激反应、炎症、细胞增殖、凋亡等过程，在胰腺癌组织及PANC-1中，NF-κB均被广泛激活［26］，抑制其活性则可使PANC-1增殖能力减弱，促进PANC-1凋亡［27］。近期研究表明，阻断NF-κB可以拮抗TGF-β对PANC-1诱导产生的EMT过程［28］。相反，肿瘤坏死因子-α通过刺激或表达有活性的IKK2激活NF-κB则可产生EMT表型，表现为波形蛋白和E盒结合锌指蛋白1 （ZEB1）表达增加，E-cadherin表达下调。同时，激活或抑制NF-κB活性使肿瘤细胞的侵袭能力得到相应的增强或减弱。

2.4ZEB1ZEB家族作为转录抑制因子在神经嵴的发育、调节肿瘤的发生等过程中起着重要作用［29］。ZEB1对于细胞发生EMT过程起着至关重要的作用。通过免疫组织化学研究发现，胰腺癌中ZEB1的表达越高，肿瘤的分级则越高，而患者的预后则较差，且ZEB1与钙黏蛋白的表达呈负相关。干扰PANC-1中ZEB1的表达会导致相关钙黏蛋白表达增加，同时细胞上皮表型得到一定程度恢复［30］。在原发性胰头癌中，ZEB1和ZEB2的高表达及E-钙黏蛋白的表达下调与患者预后不良相关［31-32］。同样，ZEB家族也可以通过促进基因表达来调节细胞MMPs的产生，这预示着ZEB1、ZEB2通过调节ECM的重塑从而与EMT发生联系。

2.5转录激活因子（Slug）Slug等也可以诱导调节胰腺癌EMT过程，同时对肿瘤的侵袭转移能力起着重要作用。Kurahara等［33］、Zhang等［34］研究发现，在PANC-1及动物模型中，Slug、MMP-9和F-actin表达水平显著升高，且胰腺癌侵袭转移能力明显增强，说明Slug等蛋白可促进PANC-1的侵袭转移能力，其作用靶点位于MMP-9 和F-actin骨架蛋白的结构域与其结构重组密切相关。

3　小　结

EMT是一个动态的、复杂的过程，其对于胚胎时期器官组织的分化、成年期器官纤维化等具有重要作用，同时也与胰腺癌的侵袭转移能力密切相关，其发生机制与多种细胞因子、转录因子等相互作用。阐明这些问题可能将有助于更好地理解胰腺癌EMT的发生机制，从而为临床寻找更有效的干预靶点及新的治疗策略提供指导。

［1］吕文超，崔云甫．胰腺癌流行病学和病因学研究进展［J］.世界华人消化杂志，2011，19（27）：2805-2809．

［2］Ellenrieder V，Hendler SF，Boeck W，et al.Transforming growth factor beta1 treatment leads toan epithelial-mesenchymal transdifferentiation of pancreaticcancer cells requiring extracellular signal-regulated kinase 2 activation［J］.Cancer Res，2001，61（10）：4222-4228.

［3］Kabashima A，HiguchiH，TakaishiH，etal.Side population ofpancreatic cancer cells predominates in TGF-beta-mediated epithelial tomesenchymal transition and invasion［J］.Int JCancer，2009，124（12）：2771-2779.

［4］Netherton SJ，BonniS.Suppression of TGFβ-induced epithelial-mesenchymal transition like phenotype by a PIAS1 regulated sumoylation pathway in NMuMGepithelial cells［J］.PLoSOne，2010，5（11）：e13971.

［5］Miyazono K.Transforming growth factor-beta signaling in epithelial-mesenchymal transition and progression of cancer［J］.Proc Jpn Acad Ser B Phys BiolSci，2009，85（8）：314-323.

［6］Lamouille S，Derynck R.Emergence of the phosphoinositide 3-kinase-Aktmammalian target of rapamycin axis in transforming growth factor-β-induced epithelial-mesenchymal transition［J］.Cells Tissues Organs，2011，193（1/2）：8-22.

［7］Zhao S，Venkatasubbarao K，Lazor JW，etal.Inhibition of STAT3 Tyr705 phosphorylation by Smad4 suppresses transforminggrowth factorbeta-mediated invasion andmetastasis in pancreatic cancer cells［J］.Cancer Res，2008，68（11）：4221-4228.

［8］朱亮.RGC-32在胰腺癌EMT中的作用及机制研究［D］.武汉：华中科技大学，2012.

［9］De Craene B，Berx G.Regulatory networks defining EMT during cancer initiation and progression［J］.NatRev Cancer，2013，13（2）：97-110.

［10］WeisWI，Nelson WJ.Re-solving the cadherin-catenin-actin conundrum［J］. JBiolChem，2006，281（47）：35593-35597.

［11］von Burstin J，Eser S，Paul MC，et al.E-cadherin regulatesmetastasis of pancreatic cancer in vivo and issuppressed by a SNAIL/HDAC1/HDAC2 repressorcomplex［J］.Gastroenterology，2009，137（1）：361-371.

［12］Pryczynicz A，Guzińska-Ustymowicz K，Kemona A，et al.Expression of the E-cadherin-catenin complex in patientswith pancreatic ductal adenocarcinoma［J］.FoliaHistochem Cytobiol，2010，48（1）：128-133.

［13］MatthaiosD，Zarogoulidis P，Balgouranidou I，etal.Molecular pathogenesis ofpancreatic cancerand clinicalperspectives［J］.Oncology，2011，81（3/4）：259-272.

［14］Kong D，Wang Z，Sarkar SH，etal.Platelet-derived growth factor-D overexpression contributes to epithelial-mesenchymal transition of PC3 prostate cancer cells［J］.Stem Cells，2008，26（6）：1425-1435.

［15］Gordon KJ，Kirkbride KC，How T，etal.Bonemorphogenetic proteins induce pancreatic cancer cell invasiveness through a Smad1-dependent mechanism that involvesmatrixmetalloproteinase-2［J］.Carcinogenesis，2009，30（2）：238-248.

［16］Chang CJ，Chao CH，XiaW，etal.p53 regulates epithelial-mesenchymal transition and stem cell properties through modulating miRNAs［J］.Nat CellBiol，2011，13（3）：317-323.

［17］Yang J，ManiSA，Donaher JL，etal.Twist，amaster regulator ofmorphogenesis，playsan essential role in tumormetastasis［J］.Cell，2004，117（7）：927-939.

［18］SiemensH，JackstadtR，Hünten S，etal.miR-34 and SNAIL form adoublenegative feedback loop to regulate epithelial-mesenchymal transitions［J］. CellCycle，2011，10（24）：4256-4271.

［19］Cano A，Pérez-MorenoMA，Rodrigo I，etal.The transcription factor snail controls epithelial-mesenchymal transitions by repressing E-cadherin expression［J］.NatCellBiol，2000，2（2）：76-83.

［20］Yook JI，Li XY，Ota I，et al.AWnt-Axin2-GSK3beta cascade regulates Snail1 activity in breast cancer cells［J］.Nat Cell Biol，2006，8（12）：1398-1406.

［21］Min AL，Choi JY，Woo HY，etal.High expression of SnailmRNA in blood from hepatocellular carcinoma patients with extra-hepatic metastasis［J］. Clin Exp Metastasis，2009，26（7）：759-767.

［22］QiD，Bergman M，Aihara H，etal.Drosophila Ebimediates Snail-dependent transcriptional repression through HDAC3-induced histone deacetylation［J］.EMBO J，2008，27（6）：898-909.

［23］Wu ZQ，Li XY，Hu CY，etal.CanonicalWnt signaling regulates Slug activity and links epithelial-mesenchymal transition with epigenetic Breast Cancer1，Early Onset（BRCA1）repression［J］.Proc Natl Acad SciUSA，2012，109（41）：16654-16659.

［24］Wu MZ，Tsai YP，Yang MH，etal.Interplay between HDAC3 and WDR5 isessential forhypoxia-induced epithelial-mesenchymal transition［J］.Mol Cell，2011，43（5）：811-822.

［25］StathopoulosA，LevineM.Linear signaling in the Toll-Dorsalpathway of Drosophila：activated Pelle kinase specifies all threshold outputs ofgene expressionwhile thebHLH protein Twistspecifiesa subset［J］.Development，2002，129（14）：3411-3419.

［26］Ma L，Teruya-Feldstein J，Weinberg RA.Tumour invasion andmetastasis initiated bymicroRNA-10b in breast cancer［J］.Nature，2007，449（7163）：682-688.

［27］Yang Y，Ahn YH，Gibbons DL，etal.The Notch ligand Jagged2 promotes lung adenocarcinomametastasis through amiR-200-dependent pathway inmice［J］.JClin Invest，2011，121（4）：1373-1385.

［28］Liptay S，Weber CK，Ludwig L，etal.Mitogenic and antiapoptotic role of constitutive NF-kappaB/Relactivity in pancreatic cancer［J］.Int JCancer，2003，105（6）：735-746.

［29］Maier HJ，Schmidt-Strassburger U，HuberMA，etal.NF-kappaB promotes epithelial-mesenchymal transition，migration and invasion of pancreaticcarcinoma cells［J］.Cancer Lett，2010，295（2）：214-228.

［30］Van de Putte T，MaruhashiM，Francis A，et al.Mice lacking ZFHX1B，thegene thatcodes for Smad-interacting protein-1，reveala role formultipleneural crestcelldefects in theetiology ofHirschsprung disease-mental retardation syndrome［J］.Am JHum Genet，2003，72（2）：465-470.

［31］Arumugam T，Ramachandran V，FournierKF，etal.Epithelial tomesenchymal transition contributes to drug resistance in pancreatic cancer［J］.Cancer Res，2009，69（14）：5820-5828.

［32］KorpalM，EllBJ，Buffa FM，etal.Direct targetingof Sec23abymiR-200s influences cancer cell secretome and promotesmetastatic colonization［J］. NatMed，2011，17（9）：1101-1108.

［33］Kurahara H，Takao S，Maemura K，etal.Epithelial-mesenchymal transition andmesenchymal-epithelial transition via regulation of ZEB-1 and ZEB-2 expression in pancreatic cancer［J］.JSurgOncol，2012，105（7）：655-661.

［34］Zhang K，Chen D，Jiao X，etal.Slugenhances invasion ability ofpancreatic cancer cells through upregulation ofmatrixmetalloproteinase-9 andactin cytoskeleton remodeling［J］.Lab Invest，2011，91（3）：426-438.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.02.021

A

1009-5519（2016）02-0219-04

，E-mail：leizhm@medmail.com.cn。

2015-10-10）