EGFL基因家族在肿瘤中的研究进展

2019-09-17 06:32张皓璐

医学综述 2019年16期

张皓璐，吴帆,2※

(1.贵州医科大学,贵阳 550025； 2.广州市红十字会医院肝胆外科,广州 510220)

表皮生长因子样结构域(epidermal growth factor-like domain，EGFL)基因家族因其成员的蛋白质结构中包含单独或多重的表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)样结构域而得名，其编码的蛋白可激活胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、核因子κB、促分裂原活化的蛋白激酶、蛋白激酶B和Notch等重要的信号转导通路，从而广泛参与多种肿瘤的发生、发展过程。EGFL 家族成员EGF样结构域包含30～40个氨基酸残基，其结构特点是包含了2个二硫键(由6个空间上保守的半胱氨酸残基形成)，而这些在空间上相对比较保守的二硫键也使其拥有与EGF相似的二级结构，提示EGFL家族与EGF具有象征意义的同族性，可归于EGF相关蛋白的范畴。EGFL家族成员因为具有高度同源性的EGF样结构域，故也拥有共同的功能特点[1-2]，均可通过与一组跨细胞膜络氨酸激酶受体相结合发挥生物学作用，这些受体包括表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR，又称ErbB1)、ErbB2、ErbB3和ErbB4等。其中，EGFR的激活又可引发大量的细胞间信号转导，包括磷脂酰肌醇-3-激酶，促分裂原活化的蛋白激酶和信号转导及转录激活因子通路等[3-7]。目前已发现的EGFL家族成员包括EGFL2、EGFL3、EGFL5、EGFL6、EGFL7、EGFL8和EGFL9等[8]。现就目前研究较多的EGFL6、EGFL7、EGFL8和EGFL9的结构、功能及其与肿瘤的相关研究进展予以综述。

1 EGFL6

EGFL6于1999年由Yeung等[9]用DNA分子杂交高通量筛选的方法首次发现，其蛋白结构包括1个胞外基质蛋白结构域，1个N端信号肽，5个EGF重复结构域，1个整合素结合结构域，1个C端MAM(meprin，A5和受体酪氨酸磷酸酶μ)结构域。EGFL6同时含有2个N连接的糖基化位点和1个潜在的酪氨酸磷酸化位点。

1.1EGFL6与口腔鳞状细胞癌 EGFL6在口腔鳞状细胞癌中的表达水平明显上调。Chuang等[10]研究表明，口腔鳞状细胞癌组织中EGFL6 mRNA表达水平明显高于正常组织，且晚期患者血清EGFL6水平明显高于早期患者。以往有报道显示EGFL6蛋白可通过激活ERK信号通路调控血管内皮细胞的转移[11]。综合这些研究结果推测，EGFL6可能在口腔鳞状细胞癌的发生、发展过程中发挥重要作用，这对口腔鳞状细胞癌患者的治疗有重要意义，而血清EGFL6水平则有望成为口腔鳞状细胞癌的一个新的肿瘤标志物[12-14]。

1.2EGFL6与乙醛脱氢酶阳性卵巢癌卵巢癌是女性常见的恶性肿瘤，乙醛脱氢酶阳性的卵巢癌肿瘤干细胞与卵巢癌化疗耐药有关，而现有的报道显示EGFL6可促进乙醛脱氢酶阳性卵巢癌肿瘤干细胞的转移和不对称分裂，其机制可能是EGFL6通过蛋白酪氨酸磷酸酶2(domain-containing protein-tyrosine phosphatase-2，SHP2)介导ERK信号通路促进乙醛脱氢酶阳性卵巢癌肿瘤干细胞的生长[15]。另有研究表明，EGFL6与卵巢癌的血行转移也有联系，EGFL6抗体能抑制EGFL6对卵巢癌的生长及转移的影响[16]，这可能为卵巢癌的治疗提供新途径。

1.3EGFL6与良性脑膜瘤根据肿瘤细胞的组织病理学特征，将Ⅰ级脑膜瘤分为不同的亚型，如纤维型脑膜瘤、过渡型脑膜瘤、血管瘤型脑膜瘤、分泌型脑膜瘤等。纤维型脑膜瘤中EGFL6是调控水平最高的基因之一，与脑膜蛛网膜组织相比EGFL6的表达上调了68倍，而其他亚型的脑膜瘤与脑膜蛛网膜组织相比EGFL6的表达也有不同程度的上调，但在非典型脑膜瘤中EGFL6呈低表达。通过酶联免疫吸附测定法可以检测血清中的EGFL6水平，现已发现良性脑膜瘤患者的血清EGFL6水平与磁共振成像中所测定的肿物大小无明显相关性，在正常健康人群的血清中极难检测到EGFL6，而在良性脑膜瘤及卵巢癌患者的血清中EGFL6显著升高，良性脑膜瘤的平均血清EGFL6水平女性与男性患者比较差异无统计学意义[17]。虽然EGFL6在良性脑膜瘤中的发病机制尚不清楚，但有证据表明EGFL6通过ERK途径激活诱导细胞迁移和血管内皮细胞迁移[11]，而以往的研究已证实EGFL家族基因可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路[18]，纤维性脑膜瘤中的EGFL6过表达且磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路激活，可以推测EGFL6可能通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路在良性脑膜瘤的发病机制中发挥作用。

2 EGFL7

EGFL7以往被认为是一种血管内皮细胞源性的分泌性因子，人类EGFL7基因定位于第9号染色体，编码分子量为30 000的蛋白，可发挥调节血管内皮细胞黏附、迁徙以及抑制血管平滑肌细胞迁徙的作用[19]。现已发现EGFL7在多种肿瘤中表达，包括肝癌、恶性神经胶质瘤、乳腺癌、肺癌及胰腺癌等。

2.1EGFL7与肝癌肝癌是严重威胁人类生命健康的常见恶性肿瘤。Wu等[3]研究发现肝癌组织中的EGFL7 mRNA和蛋白表达水平均明显高于肝癌旁组织，且组织免疫荧光检测的结果证实，肝癌组织中的EGFL7蛋白主要来自肝癌细胞而非以往认为的血管内皮细胞。EGFL7蛋白高表达患者的预后明显差于EGFL7蛋白低表达患者，EGFL7蛋白的高表达则被多元Cox回归分析证实为影响肝癌预后的独立危险因素，提示EGFL7是一个潜在的肝癌预后标志物，研究还发现EGFL7可通过EGFR的介导激活局部黏着斑激酶促进肝癌细胞的侵袭和迁移能力，提示EGFL7是一个候选的肝癌治疗靶点。Fan等[4]研究发现，肝癌、肺癌及卵巢癌等恶性肿瘤患者血清中的EGFL7水平明显升高，但以肝癌患者血清EGFL7水平升高最明显，较正常人群升高近4倍，提示EGFL7是一个潜在的肝癌血清学标志物。

2.2EGFL7与乳腺癌 EGFL7 mRNA和蛋白在乳腺癌中的表达水平均明显升高。Pannier等[6]和Philippin-Lauridant等[7]的研究显示，EGFL7蛋白的高表达与乳腺癌的TNM分期、淋巴结转移、雌激素受体(+)、人类表皮生长因子受体2(+)及不良预后相关，Fan等[4]的多元Cox回归分析显示EGFL7高表达是影响乳腺癌预后的独立危险因素，提示EGFL7是一个潜在的乳腺癌预后标志物。近年来研究显示，EGFL7在乳腺癌中的表达与三阴性乳腺癌的标志——细胞间黏附因子1的表达呈负相关，但EGFL7表达对细胞间黏附因子1的潜在影响较少见报道。鉴于细胞间黏附因子1的表达主要受核因子κB和促分裂原活化的蛋白激酶/ERK通路的调控，EGFL7很可能通过乳腺癌微环境中的核因子κB途径调节细胞间黏附因子1的表达，提示EGFL7是乳腺癌特别是三阴性乳腺癌的一个很有价值的治疗靶点[20]。

2.3EGFL7与胰腺癌已有研究表明，EGFL7在胰腺癌组织中的表达明显高于正常组织，而胰腺肿瘤在切除后EGFL7的表达有明显下降，且EGFL7表达水平与胰腺癌的TNM分期、淋巴结转移、局部浸润及微血管密度均密切相关，下调EGFL7并不能影响胰腺癌细胞的增殖、凋亡及细胞周期等，但可以抑制胰腺癌细胞的侵袭并明显抑制微血管的形成[21]。更重要的是，Zhou等[22]通过多变量Cox回归分析得出结论，EGFL7高表达是影响胰腺癌患者预后的独立危险因素。另有研究显示，降低EGFL7表达可抑制胰腺癌细胞的侵袭和上皮-间充质转化，提示降低EGFL7的表达可能是一种潜在的胰腺癌治疗措施，EGFL7具有成为胰腺癌预后标志物和治疗靶点的潜力[23]。

2.4EGFL7与胃癌已有研究显示，胃癌组织中的EGFL7 mRNA和蛋白表达水平均明显高于癌旁正常组织，证明EGFL7在胃癌中的表达明显上调[4]。另有研究发现，EGFL7的高表达可促进胃癌细胞的侵袭和转移，裸鼠模型也证明EGFL7过表达会促进胃癌细胞种植瘤的增大并使肿瘤更容易转移至肝脏，同时还可显著降低胃癌细胞的凋亡水平，其机制可能是EGFL7通过EGFR/蛋白激酶B/Snail(锌指转录因子)信号通路从而促进胃癌细胞的上皮-间充质转化过程，阻断这一信号通路则可能成为胃癌治疗的新策略[24]。He等[25]的研究显示，EGFL7在胃印戒细胞癌中表现为异常的低甲基化，这可能是导致EGFL7在胃癌中高表达的原因之一。近年来，研究显示肺腺癌转移相关转录子1可通过改变EGFL7基因启动子中H3组蛋白的乙酰化水平诱导EGFL7表达上调从而促进胃癌的侵袭和转移，在肺腺癌转移相关转录子1基因表达下调的小鼠模型中EGFL7 mRNA及蛋白表达水平也下调，下调肺腺癌转移相关转录子1则可显著抑制胃癌的转移，提示EGFL7作为肺腺癌转移相关转录子1的下游重要效应因子在胃癌转移的调控中发挥重要作用[26]。

2.5EGFL7与宫颈癌宫颈癌是全世界女性癌症相关死亡的常见原因，新辅助化疗后子宫切除术可能是治疗局部晚期宫颈癌和改善患者预后的有效方法。实施手术的前提是能够预测新辅助化疗是否成功。研究表明，EGFL7的表达水平与宫颈癌患者尤其是晚期宫颈癌患者的新辅助化疗效果相关[27]。EGFL7高表达患者的新辅助化疗效果往往弱于EGFL7低表达患者，其生存时间也短于后者。此外，有研究结果显示，过度表达EGFL7可能通过上皮-间充质转化促进肿瘤化学耐药发展，并通过激活Snail的表达提高细胞凋亡的抵抗力[24]。因此，EGFL7可能是影响新辅助化疗治疗局部晚期宫颈癌效果的一个关键因子，并可能成为评估宫颈癌患者行新辅助化疗是否有效的标志物。

2.6EGFL7与生长激素分泌型垂体瘤脑垂体腺瘤是脑内肿瘤中第三位常见的肿瘤，占所有颅内肿瘤的15%，而生长激素分泌型脑垂体腺瘤约占所有脑垂体腺瘤的20%，尽管生长激素分泌型脑垂体腺瘤一般属于良性肿瘤，生长速度缓慢，且大多没有局部浸润，但仍有约33%的生长激素分泌型脑垂体腺瘤表现出浸润性，这限制了经蝶骨手术切除腺瘤的安全性和完整性，并往往导致肿瘤的复发[28]。Wang等[29]研究发现，EGFL7在侵袭性生长激素分泌型脑垂体腺瘤中的表达高于非侵袭性生长激素分泌型脑垂体腺瘤，且其表达水平与肿瘤的体积、组织学亚型、生长及复发均密切相关。EGFL7可通过Notch2/DLL3(Delta-like3)信号通路调控生长激素分泌型脑垂体腺瘤的增殖和侵袭能力。降低垂体瘤细胞内源性EGFL7的表达水平则可以通过下调Notch2/DLL3信号的表达而抑制垂体瘤细胞的增殖和侵袭。因此，EGFL7可能是一个评估垂体瘤侵袭和预后的标志物及潜在的治疗靶点。

2.7EGFL7与急性髓系白血病急性髓细胞性白血病是一种克隆性造血系统疾病，其特点是骨髓和血液中的未成熟细胞的增殖。基因改变包括染色体易位、缺失以及导致下游目标基因表达异常的基因突变，都有可能导致急性髓细胞性白血病的发生。先前的研究已经证明了存在于EGFL7基因内部的miR-126-3p(miR-126)在细胞遗传学正常急性髓细胞性白血病患者中的表达上调与患者总体生存率的缩短有关[30]。另有研究显示，EGFL7 mRNA表达增加的急性髓细胞性白血病患者完全缓解率较低，无事件存活的时间较短。急性髓细胞性白血病细胞能够合成和分泌EGFL7蛋白，后者能直接促进细胞的生长，而抑制EGFL7可以减少急性髓细胞性白血病细胞的增殖并诱导细胞凋亡。在年轻急性髓细胞性白血病患者中，EGFL7高表达者往往血小板及白细胞更低，而根据欧洲白血病网络(European Leukemia Net，ELN)指南，这类患者往往预后不佳[31]。

3 EGFL8

EGFL8蛋白与EGFL7蛋白具有相似的蛋白质结构，两者均包含有一个EGFL结构域，一个钙离子结合型EGFL结构域和N端的信号肽。有研究显示，EGFL8与EGFL7的关联大于与EGFL3的关联[32]。

3.1EGFL8与胃肠道肿瘤已有研究显示，EGFL8在人结直肠癌中的mRNA水平较正常组织明显下降，且EGFL8的表达下调与结直肠癌的远处转移及TNM分期密切相关。EGFL8表达明显下调的结直肠癌患者总生存率更低，而多元Cox回归分析证实EGFL8表达下调是影响结直肠癌患者预后的独立危险因素，提示EGFL8是一个有价值的结直肠癌预后标志物[33]。EGFL8在胃癌组织中的表达也明显低于相应的正常胃黏膜组织，且EGFL8的表达下调与胃癌的腹膜转移及较高的TNM分期显著相关，提示EGFL8可能是晚期胃癌的一个新的生物学标志物[34]。目前EGFL8在胃肠道肿瘤中表达下调的原因虽然尚不清楚，但Lu等[35]研究显示，EGFL8基因在包括结肠癌在内的9种人类肿瘤组织的18株细胞系中均表现为高甲基化，提示高甲基化可能是导致EGFL8在胃肠道肿瘤中表达下调的原因之一。

3.2EGFL8与小鼠胸腺细胞 EGFL8基因过表达可抑制小鼠胸腺上皮细胞与胸腺细胞的黏附，从而抑制胸腺细胞的成熟，其机制可能是EGFL8过表达抑制了胸腺上皮细胞中细胞间黏附因子1的表达水平[36]。Subhan等[37]研究显示，EGFL8重组蛋白能够引起小鼠胸腺重量的下降，也可抑制胸腺细胞增殖并诱导其凋亡，在此过程中EGFL8重组蛋白抑制了小鼠胸腺细胞和胸腺上皮细胞中Notch信号通路下游因子毛发分裂增强子1和毛发分裂增强子相关YRPW模体1的表达。EGFL8在非肿瘤细胞中的这些研究结果对进一步了解其在人类肿瘤中的分子作用机制具有重要的借鉴意义。

4 EGFL9

EFGL9又称为Delta样同族体2，其与Delta样同族体1均为跨膜蛋白，两者结构高度相似，均包括一个含6个重复EGFL结构域的胞外部分，一个单链跨膜结构及一个短的胞内短链[38]。EGFL9分布广泛，在小鼠胚胎的肺、脑、脂肪组织、睾丸以及成年的肝脏、胎盘、卵巢等多种组织中均可以检测到。研究显示，EGFL9参与脂肪的形成及胚胎软骨的发育过程[39]。

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