Notch信号通路相关分子在肺癌中的表达、临床意义及生物学作用*

邹 斌，周学亮 综述，刘季春审校

(南昌大学第一附属医院心胸外科 330006)

·综 述

Notch信号通路相关分子在肺癌中的表达、临床意义及生物学作用*

邹 斌，周学亮 综述，刘季春△审校

(南昌大学第一附属医院心胸外科 330006)

细胞凋亡；肺肿瘤；Notch信号通路；增殖；耐药

最新数据显示，我国男性肺癌的发生率及病死率每年均高居榜首(2000-2011年)，女性肺癌发生率居第2位，病死率居首位；据估计，2015年我国肺癌的新发病例和死亡人数将分别达到733 000和610 000[1]。肺癌主要包括非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC；约占80%)和小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC；约占20%)。近20年来，尽管在肿瘤生物学、诊断及治疗方面取得了不断进步，但肺癌的5年生存率仅提高了5%。肿瘤复发、耐药及缺乏有效的治疗、预测和评估体系是肺癌诊治过程中面临的主要问题。因此，在基于进一步深入理解肺癌致病机制基础上，鉴定出易于复发的肺癌患者，寻找关键治疗靶点，克服耐药是提高肺癌治疗效果的有效途径。

Notch信号通路为进化上高度保守的细胞间信息传递方式。在哺乳动物，Notch信号通路包括4个受体(Notch1～4)和5个配体(Jagged1，Jagged2,Delta-like1,Delta-like3,和Delta-like4)。受配体Jagged/Delta激活，Notch受体经一系列水解反应，释放出胞内结构域(Notch intracellular domain,NICD)进入细胞核，激活下游靶基因，在细胞分化、增殖、凋亡中发挥重要作用[2]。研究表明Notch信号通路的异常与包括肺癌在内的多种恶性肿瘤相关，其在肿瘤形成过程中作为癌基因抑或抑癌基因取决于组织来源[3]。本文就Notch信号通路相关分子在肺癌中的表达、临床意义及其对癌细胞生物学影响作一综述。

1 Notch信号通路与NSCLC

1.1 NSCLC患者Notch信号通路相关分子的表达及临床意义 NSCLC患者Notch信号通路相关分子异常表达是相对频繁的生物学事件。临床研究发现，30%的NSCLC患者因Numb下调导致Notch1的激活表达，另10%的患者存在Notch1基因的激活突变[4]。进一步研究表明，肺鳞状细胞癌(SCC)患者Notch1和Delta-like4阳性表达的比例明显低于其他亚型[5]。而Li等[6]报道肺SCC患者Notch1阳性表达的比例明显高于肺腺癌(AC)患者。这些研究可能提示不同的组织学类型Notch信号分子表达不同。然而， Notch信号通路在NSCLC临床病理学、预后价值存在争议。一些研究提示，Notch1和Notch3的高表达与肿瘤进展和预后差相关[5,7]，相反，另一些研究则提示Notch1和Notch3是NSCLC的抑制因子[6,8]。鉴于Notch信号通路在NSCLC临床意义的不确定性及矛盾性，Yuan等[9]回顾了不同的研究并做了Meta分析，结果显示，Notch1高表达与淋巴结转移和更晚TNM分期相关，Notch3的表达与淋巴结转移相关，Notch1、Notch3和DLL4的表达与NSCLC总生存率负相关，Notch靶基因Hes1的过表达与总生存率低相关。这一研究提示Notch信号通路相关分子可能作为预测NSCLC患者进展和预后的分子标志物。然而，目前的研究样本量较小，而且大多数都是回顾性研究。因此，需要前瞻性、大样本的临床研究进一步证实Notch信号通路相关分子在NSCLC中的临床价值。

1.2 Notch信号通路对NSCLC细胞生物学影响 动物实验表明，Notch信号通路在NSCLC的肿瘤发生过程中发挥重要作用。在KRASG12V诱导的NSCLC小鼠模型中，Maraver等[10]发现 Notch信号通路的过度激活，而抑制Notch信号通路则完全抑制肿瘤的形成。该研究提供了Notch信号通路在肿瘤发生过程中发挥重要作用的间接证据。转基因小鼠研究发现，肺泡上皮细胞在过表达激活型Notch1后7 d即出现肺泡增生病变，8个月后形成腺瘤。而肺泡上皮细胞共表达激活型Notch1和MYC则诱导小鼠形成腺癌[11]。在Kras诱导的肺腺癌模型中，抑制Notch1信号通路显著抑制肿瘤形成及降低肿瘤负荷，这表明Notch1在Kras诱导的肺腺癌的形成中发挥不可或缺的作用。进一步研究发现Notch1通过抑制P53诱导的凋亡参与肿瘤的发生过程[12]。上述研究为Notch信号通路参与NSCLC的肿瘤发生提供了强有力的证据。

一些研究探讨了Notch信号通路对NSCLC细胞的增殖与凋亡的影响。过表达激活型Notch1抑制肺腺癌细胞增殖和诱导凋亡[13]。抑制Notch1 促进肺腺癌A549细胞株增殖和抑制其凋亡，但对肺鳞癌无明显影响[14]。然而有研究表明，间接抑制Notch1信号通路抑制细胞增殖和诱导凋亡[15]。在缺氧环境中，肺腺癌细胞株Notch1明显上调，而抑制Notch信号通路则诱导细胞凋亡。这些结果提示Notch1是肺腺癌细胞在缺氧环境中存活的必要条件[13]。进一步研究证实，在缺氧环境中，Notch1通过上调IGF1-R和Survivin来促进细胞增殖和存活[16-17]。有趣的是，Dll4内皮细胞与NSCLC共同培养可以明显抑制癌细胞的增殖，而沉默内皮细胞Dll4或抑制Notch1则明显减弱这一作用，进一步的研究提示内皮细胞通过Dll4/Notch1/PTEN信号通路对NSCLC产生抑制作用[18]。上述研究结果表明，Notch信号通路对NSCLC增殖和凋亡的影响取决于细胞类型及细胞微环境。因此，肿瘤细胞微环境是重要因素，体外组织培养或体内肿瘤移植研究将更好地理解Notch信号通路对NSCLC细胞的增殖与凋亡的影响。在体内、外实验中，抑制Notch3导致肿瘤生长抑制和诱导肺癌细胞凋亡[19]。进一步研究证实，Notch3通过与EGFR-MAPK 信号通路的交流，诱导抗凋亡蛋白Bim的表达进而抑制细胞凋亡[20]。这些结果提示，Notch3可能是具有潜质的NSCLC治疗靶点。

NSCLC患者对化疗及靶向治疗耐药是很普遍的临床现象。Notch信号通路可能影响NSCLC患者对药物的敏感性。低剂量顺铂处理腺癌细胞株可诱导CD133+细胞的增多，并导致细胞对阿霉素和紫杉醇产生耐药，而抑制Notch1可明显减弱上述作用[21]。这些结果提示Notch1与顺铂诱导的CD133+细胞的增多及多重耐药有关。Xie等[22]发现，对吉非替尼继发性耐药的PC9细胞株出现Notch1的高表达，激活Notch1信号通路可诱导PC9细胞上皮-间质转化(EMT)，而沉默Notch1则逆转细胞EMT并恢复对吉非替尼敏感性。进一步体内实验发现，在Balb/cathymic (nu+/nu+) 小鼠吉非替尼继发性耐药细胞移植模型中，抑制Notch信号通路可导致肿瘤生长抑制。这些研究结果表明，吉非替尼继发性耐药细胞EMT表型依赖Notch1信号的激活。除了继发性耐药，Notch信号通路可能与NSCLC患者原发性耐药有关。一项临床研究表明，NSCLC 患者Notch3的表达与以铂类为基础的化疗方案的敏感性呈负相关[23]。这可能提示Notch3与原发性耐药相关，并且Notch3可能是预测NSCLC 患者对药物敏感性的生物标志物。

Notch信号通路可能是癌细胞在特殊微环境(如缺氧)或刺激因素(如化疗药物、射线等)下生存的必要条件，然而使细胞更加“顽固”。因此，相对于单一治疗方式，抑制Notch信号通路联合化疗或放疗可能达到较好的治疗效果。GSIs是临床实验研究较为深入的Notch抑制剂[24]。GSIs联合化疗或放疗具有协同作用，有望更好地抑制肿瘤。

2 Notch信号通路与SCLC

Notch信号通路对SCLC细胞生物学行为亦有重要影响。研究表明，Notch1抑制SCLC细胞的增殖及神经内分泌分化[14]。除对细胞增殖及分化的影响，Notch1影响SCLC的侵袭及转移能力。抑制SCLC 细胞株(H69AR和SBC3) Notch1表达可促进细胞EMT，增强细胞的侵袭能力，而过表达H69细胞激活型Notch1则逆转EMT，降低细胞侵袭及转移能力[25]。这些研究结果提示激活Notch1信号通路可能是治疗SCLC的一种新的策略。Hassan等[26]发现，Notch3 siRNA 可诱导H69AR细胞株E-cadherin下调，EMT相关分子Snial，Slug和Vim上调，细胞移动及侵袭能力增强；与此一致，过表达H1688细胞株Notch3则抑制EMT相关分子，细胞侵袭能力下降。然而，Notch3对SCLC细胞株的增殖及凋亡未见明显影响。这些结果提示Notch3也是SCLC的抑制因子。在体内实验，利用Trp53;Rb1;Rbl2基因敲除小鼠模型，过表达激活型Notch1或Notch2可明显减少肿瘤发生的数目并延长生存时间，这进一步提示激活的Notch信号通路对SCLC的抑制作用[27]。临床研究提示，一部分小细胞癌可能为继发性肿瘤，其来源于经化疗或靶向治疗后的非小细胞癌[28]。Notch失活突变可以诱导非神经内分泌肿瘤细胞或肿瘤前体细胞神经内分泌分化，Meder等[29]提出继发性SCLC起源假说，Notch-ASCL1-RB-p53信号通路通过Notch失活突变驱动并维持小细胞癌表型。最近一些研究提示，Notch信号通路影响SCLC对化疗药物的敏感性。例如，过表达H69AR细胞株 DLL1可诱导细胞凋亡及细胞停滞在G0/G1和S期，并增强细胞对化疗药物(ADM,DDP和VP-16)的敏感性。DLL1影响SCLC药物敏感性可能与Notch下游基因Hes1、Hey1的激活有关[30]。综上所述，Notch信号通路作为肿瘤抑制因子，影响SCLC细胞增殖、分化、侵袭等生物行为，调控Notch信号通路可能为治疗SCLC提供了一种新的思路。

尽管实验研究提示Notch信号通路在SCLC中发挥重要作用，然而，其临床研究文献较少。最近一项研究发现，25%的SCLC患者存在Notch家族基因的失活突变，在Trp53-/-,Rb1-/-,Rbl2-/-小鼠SCLC动物模型中亦发现Notch3基因的突变[27]。另一研究发现，35例SCLC患者Notch1,Notch2,Notch3和Notch4出现突变的比例分别为2.9%,11.4%,20.0%和25.7%[29]。Hassan等[26]报道，12例SCLC患者全部呈Notch3阴性表达。除H69AR和SBC-3，所有SCLC细胞株中无Notch3表达。上述研究提示，SCLC患者出现Notch信号通路异常并不少见，然而， Notch信号通路相关分子在SCLC患者中临床预后价值未见相关报道。因此，需要前瞻性、大样本、多中心协作研究来明确Notch信号通路相关分子在SCLC患者中的表达、临床病理学意义及预后价值。

3 展 望

肺癌患者Notch信号通路的异常是相对频繁的生物学事件， 然而其预后价值不清或存在争议。未来大样本研究将最终阐明Notch信号通路在肺癌患者中的临床意义。Notch信号通路在肺癌细胞的增殖、凋亡和分化中发挥重要作用，其作用取决于细胞类型及微环境。Notch1和Notch3可能作为NSCLC癌基因促进肿瘤形成、发展。 Notch的失活突变可以用来解释继发性SCLC的形成，Notch可能是SCLC的抑制因子。此外，Notch信号通路影响肺癌细胞对药物的敏感性。因此，调控Notch信号通路可能是具有一定潜质的肺癌治疗模式。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.10.041

国家自然科学基金资助项目(81260024)；江西省研究生创新专项资金(YC2015-B009)。 作者简介：邹斌(1980-)，主治医师，博士，主要从事肺癌综合治疗的研究。△

， E-mail:liujichun999@163.com。

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