非小细胞肺癌上皮间质转化的意义及机制

张亚辉， 邓海滨

1.上海中医药大学，上海 200032；2.上海中医药大学附属龙华医院肿瘤科，上海 200032

上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是指在一定的生理和病理条件下发生的以上皮细胞表型的细胞失去极性后活动能力增强，在细胞间质间可以自由移动，由上皮样细胞向间充质细胞转化为特征的一种过程和现象。研究发现，EMT 现象发生的过程中除肿瘤细胞形态学发生变化外，还伴随着相关分子标志物的改变，如上皮细胞标志物E-钙黏蛋白(E-cadherin)、β-连环蛋白等表达的下调和间充质细胞表型标志物波形蛋白(vimentin)、N-钙黏蛋白(N-cadherin)等表达的上调[1-2]。EMT 现象受很多因素调控，包括转化生长因子(TGF-β)、肝细胞生长因子(HGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)及miRNAs、Wnt 等处于上游信号通路的信号分子和Snail、Zeb、Twist、FoxC2等处于下游信号通路的转录因子是其主要调控因素[3]。

非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)是所有肺癌中最常见的一种类型，约占肺癌总数的80% ～85%。在NSCLC 的发展过程中，单一因素作用或多种因素综合作用都能促使EMT现象发生，使肺癌细胞得以侵袭近处部位和转移到远处其他部位，且EMT 与NSCLC 耐药性的发生密切相关[4-6]。

1 EMT与NSCLC细胞耐药性

对于NSCLC 的治疗，手术切除还是主要的治疗方式。但是，由于60%～70%的患者确诊时已处于NSCLC 晚期，错过了手术治疗的最佳时机。因此，联合铂类药物进行全身化疗成为治疗NSCLC的一种重要手段[7]。近10余年来，肺癌的靶向治疗发展迅速，各代靶向药物相继问世，也取得了良好的临床疗效。但是，无论化疗还是靶向治疗，都不可避免地会产生耐药性。研究表明，EMT 现象是肺癌细胞对顺铂和多西紫杉醇产生耐药的重要原因。多西紫杉醇耐药株上皮细胞标志物E-cadherin 蛋白表达减少，间质细胞标志物vimentin 蛋白表达增加，呈上皮样向间质样转化，表现出明显的EMT 征象，提示了EMT 参与其耐药性的发生发展[8-10]。目前NSCLC 患者常用的靶向治疗药物是吉非替尼等表皮因子生长受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKIS)类药物，但研究发现，吉非替尼耐药NSCLC 细胞亚株(A549/GR)表现出明显的EMT 表型特点，且对吉非替尼的耐药性大约是A549细胞株的7 ～8倍[11]。耐药现象的处理直接关乎到NSCLC 患者生存期的长短，因此，EMT 现象作为引起NSCLC 耐药性的一个重要因素值得重点关注。

2 EMT与NSCLC细胞的侵袭与转移

NSCLC 难以有效治疗的一个重要原因是肺癌细胞易发生侵袭和转移。越来越多的实验数据及临床证据证明，EMT 在NSCLC 的侵袭转移过程中扮演了一个重要的角色，即EMT 可以促进NSCLC的侵袭与转移[12-13]。肿瘤微环境在肿瘤侵袭转移过程中起到重要作用，已成为恶性肿瘤的标志之一。EMT 除直接增强肺癌细胞本身的侵袭转移能力外，还可改变癌细胞所处的微环境，诱使癌细胞逃脱机体免疫监视而免受宿主攻击，从而进一步增强其侵袭转移性[14]。EMT还能给予肺癌细胞干细胞特性，促进生成肺癌干细胞[15]；肺癌干细胞在上皮表型和间质表型之间的转换能力，又是肺癌侵袭转移的基础。尼古丁是烟草中的主要成分和导致吸烟成瘾的主要化学成分，本身虽无很强的致癌作用，但有研究表明经尼古丁处理后的肺癌细胞，其上皮细胞标志物E-cadherin蛋白表达降低和间质细胞标志物波形蛋白Vimentin 表达增强，明显表现出EMT 现象特征，提示尼古丁可以通过诱导肺癌细胞发生EMT，增强肺癌细胞侵袭转移能力[16-17]。

3 EMT与NSCLC预后

有关EMT 现象与NSCLC 预后的研究大多是从上皮细胞标志物、间质细胞标志物和一些相关转录因子等分子标志物展开的。随着肺癌恶性程度的增高，肺癌细胞中间质细胞标志物表达增加，上皮细胞标志物表达相对降低。E-cadherin蛋白作为上皮细胞标志物，在EMT 发生过程中表达逐渐减少或丧失，这与NSCLC 患者的不良预后有关[18]。术后高表达E-cadherin蛋白患者的生存率显著高于术后低表达E-cadherin 蛋白患者的生存率，提示E-cadherin 蛋白表达情况在预测NSCLC 患者预后方面可能有着重要的价值。转录因子在EMT的发生发展过程中起了重要的调控作用，因此，通过检测EMT 发生过程中相关转录因子的表达可能可以预测EMT的预后情况。Twist作为EMT发生过程中必需的转录因子，其分为Twist1和Twist2两个亚型，有诱导上皮细胞向间质细胞转化的作用。低表达的Twist1 通过降低间质细胞标志物Ncadherin 蛋白、vimentin 蛋白等表达，起到抑制EMT 发展的作用。但目前来看，Twist 对NSCLC 的预后价值仍存有争议。因另有研究表明，Twist 阳性鳞癌患者生存率低于Twist 阴性鳞癌患者，且Twist 与肺鳞癌患者不良预后相关，但与肺腺癌患者无关[19]，这提示Twist 的表达情况或许并不是一个影响NSCLC预后的独立因素。

尽管有证据表明EMT 相关的分子标志物与NSCLC 的预后可能存在一定的相关性，但就目前研究来看，并不能表明两者之间绝对存在一定的顺序关系或因果关系。EMT 现象发生的过程中不只是有着相关分子标志物的改变，肿瘤细胞在形态学上也发生了一定的变化。我们还需要更多的研究来进一步证实EMT 与NSCLC 预后的相关程度，肿瘤细胞形态学研究或是一个很好的切入点。

4 EMT与NSCLC治疗

一方面，EMT 确实在NSCLC 的侵袭转移过程中发挥了重要作用，促进了NSCLC 的侵袭转移和耐药性的发生和发展；另一方面，EMT 有可能成为预防NSCLC 细胞侵袭转移和改善耐药情况的潜在靶点，通过分子生物学的方法抑制NSCLC 的侵袭和转移[20]，为NSCLC 的靶向治疗提供一种新的途径。包括吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼和阿法替尼在内的EGFR-TKIS 类药物是肺癌靶向治疗中应用最早最重要的药物，EMT 的发生与EGFRTKIS 类药物耐药密切相关，逆转EMT 可延迟EGFR-TKIS 类药物耐药的发生。张志浩[21]研究发现，EMT现象与NSCLC患者使用EGFR-TKIS 类药物获得性耐药后发生放射敏感性下降相关，通过逆转PC-9/AB 的EMT 现象，在减缓吉非替尼等药物耐药性的同时，也可增强放射治疗的敏感性，提示EMT 可以作为EGFR-TKI 获得性耐药放疗敏感性的预测指标。TAZ 是在EGFR T790M 突变的TKIS耐药肺腺癌细胞中高表达的Hippo信号关键因子，许伟[22]研究发现，通过敲除EGFR T790M突变的TKIS 耐药肺腺癌细胞中的TAZ 表达，可以使肺癌细胞非锚定生长减少和裸鼠体内肿瘤细胞形成减少，起到抑制EMT 过程的作用，进而抑制肺癌细胞侵袭转移。从而提示，EGFR T790M 所致EGFR-TKIs 继发性耐药的内在机制之一可能是TAZ过表达，因此联合靶向EGFR和TAZ治疗可以使治疗敏感性提高。ZEB1 是E-cadherin 蛋白最重要的转录抑制因子，能够直接或间接下调Ecadherin蛋白表达，使EMT的发生更为容易，使肺癌的侵袭转移能力增强。吴秋歌[23]的研究表明，低氧环境下，可以在诱导肺腺癌A549 细胞中ZEB1表达升高的同时，伴发EMT 并降低顺铂的化疗敏感性；通过siRNA 阻断ZEB1表达后，可以使EMT过程发生逆转。且ZEB1 特异性siRNA 转染后可使A549细胞对顺铂的化疗敏感性增强，提示ZEB1可以作为NSCLC 与EMT 的重要分子标志物和增强化疗敏感性的潜在治疗靶点。氨氯地平作为临床治疗高血压的常规用药，对高血压合并冠心病治疗效果最好且安全性高。高继光等[24]实验研究表明，当氨氯地平浓度为1.25 ug/ml时，在明显抑制A549细胞增殖的同时减轻对E-cadherin蛋白表达的抑制作用，引起膜上E-cadherin 蛋白含量增多来逆转EMT 现象，从而进一步抑制NSCLC 细胞的侵袭转移。

相关研究发现，许多单味中药和中药复方都能够通过上调上皮细胞标志物E-cadherin、下调间质细胞标志物Vimentin 等的表达抑制肺癌EMT 的发生和发展，从而起到抑制NSCLC 细胞侵袭和转移的作用。三七化瘀止血、消肿定痛，现代研究表明其具有抗肿瘤作用。三七总皂苷(Panax notoginseng saponins，PNS)是三七中的主要成分，阮越勇等[25]实验研究表明，在PNS作用下，单味中药三七能够使上皮细胞标志物E-cadherin 蛋白表达增高，并抑制间质细胞标志物Vimentin 蛋白表达，进而抑制非小细胞肺癌EMT 现象的发生。何首乌补肝肾、益精血、乌须发、强筋骨、化浊降脂，现代研究表明其有抗癌作用。陈晨等[26]研究显示，100 ug/ml的何首乌醇提取物可以逆转经TGFβ1诱导发生EMT的A549细胞的标志蛋白表达，使上皮细胞标志物E-cadherin蛋白表达增加，间质细胞标志物Vimentin 蛋白表达降低，提示何首乌醇提取物能够对TGF-β1诱导的EMT过程起到一定的抑制作用。中药复方保肺饮由臭牡丹、龙葵、桔梗、甘草等组成，功能解毒祛瘀、消痞散结。谭小宁等[27]研究表明保肺饮通过调控A549 细胞中HGF 蛋白表达，上调EMT 中上皮细胞标志物Ecadherin蛋白，下调间质标志物Vimentin 蛋白的表达从而逆转EMT 进程，起到防治NSCLC 的作用。肺复康方由白参、黄芪、沙参等组成，具有益气养阴、化瘀解毒之功效。夏丹[28]的研究提示肺复康可能通过上调上皮细胞标志物E-cadherin蛋白的表达，促进肺癌细胞间的同质黏附，减缓或抑制EMT，从而起到抑制肺癌细胞侵袭转移的作用，但对间质细胞标志物波形蛋白Vimentin 的表达可能无影响。扶正祛邪方由生黄芪、党参、北沙参、天冬、麦冬等组成，是以健脾益肺、解毒散结为治法的防治肺癌侵袭转移的中药复方。方志红等[29]实验研究发现，扶正祛邪方除能直接抑制肺癌A549 细胞增殖外，亦能通过上调上皮细胞标志物E-cadherin 蛋白表达，下调间质细胞标志物Vimentin、FN 的蛋白表达，还能抑制EMT 重要调节因子Snail 的蛋白表达，提示扶正祛邪方能抑制肺癌A549细胞EMT现象的发展，且抑制作用与药物剂量成正比。肺岩宁方由生黄芪、黄精、石见穿、山慈菇、仙灵脾、蜂房、灵芝、白术、山萸肉、七叶一枝花、干蟾皮等组成，有益气养精、抑癌解毒、攻补兼施之功效。赵晓珍等[30]研究得出，中药复方肺岩宁有可能通过调控EMT 发生过程中的间质细胞标志物Fibronectin 蛋白和Ncadherin 蛋白及EMT 核心转录因子Snail、Twist、SIP1 等的表达进而达到抑制NSCLC 细胞侵袭转移发展的作用。另有相关研究显示，中药复方除痰解毒方联合西药吉非替尼能进一步促进肿瘤细胞的凋亡，比单独用药效果佳，且除痰解毒方可以逆转NSCLC 中EMT 引起的吉非替尼耐药，起到较好的增效减毒作用[31]。

5 问题与展望

越来越多的研究表明，EMT 在NSCLC 的侵袭转移、耐药性和预后中都扮演了重要角色。然而，引起NSCLC 侵袭转移、耐药性和预后的机制比较复杂，EMT 并不是必需因素，且目前的研究尚未能够阐明EMT 影响肺癌侵袭转移、耐药性和预后的具体机制。因此，有待于进一步围绕EMT相关信号通路、转录因子和基因水平方面等开展更深入的基础研究。在临床治疗NSCLC 方面，现代医药缩小局部瘤体作用突出，但易产生耐药性，对身体损伤较大；中医药注重整体，缩小肿瘤作用虽不如现代医药，但能够通过逆转EMT 抑制肿瘤的侵袭转移和耐药性，显著提高患者生存质量和延长生存时间。中西医结合，取长补短，能够起到更好的治疗效果。近年来，肿瘤免疫治疗在非小细胞肺癌的治疗中展示出了强大的抗肿瘤特性。EMT 可改变癌细胞所处的微环境，促进癌细胞免疫逃逸现象，这也可能是免疫治疗产生耐药性的机制之一，将干预EMT 途径与免疫治疗相结合或可为研究和治疗NSCLC提供新思路。