E-cadherin 相关性前列腺癌上皮-间质转化调控机制的研究进展*

张泽霖 全溪铷 吴容浦 庞 飒 王 莉综述 丁之德 审校

1. 上海交通大学医学院2017 级临床医学八年制（上海 200025）；2. 上海交通大学组织胚胎学与遗传发育学系

前列腺癌（PCa）是老年男性中常见的恶性肿瘤。 在欧美地区男性中，其发病率居恶性肿瘤的第一位，死亡率位居第二[1]。 在我国，随着人口老龄化，前列腺癌患者数量呈逐渐上升趋势。 前列腺癌的特点是发病隐匿，晚期易转移、易耐药、预后较差。 其中，转移性前列腺癌的5 年生存率仅为29.3%[2]。 因此，深入了解前列腺癌侵袭和转移的潜在机制对于前列腺癌， 尤其是转移性前列腺癌的诊断与治疗显得尤为迫切。

上皮- 间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） 指上皮细胞在环境因子的作用下失去原有细胞极性，转化为迁移能力更强的间质细胞的过程。 肿瘤细胞的转移、侵袭是恶性肿瘤发展的病理基础，而上皮-间质转化是肿瘤发生远处转移的一个必经过程。 发生转化的癌细胞可从原发灶脱落，经过淋巴系统、血液系统或其他途径转移至其他器官。 研究表明，激活前列腺癌细胞的EMT 可使细胞的增殖、侵袭和迁移能力显著增强。 在前列腺癌细胞EMT 过程中，E- 钙黏蛋白（E-cadherin）具有关键性调节作用[3]。 E-cadherin 是钙黏蛋白亚家族成员，主要表达于上皮细胞膜表面，其是上皮细胞相互连接的重要标志蛋白。E-cadherin 可以维持细胞的极性状态，且为EMT 过程中的主要标志物之一[4]。若前列腺癌上皮细胞中E-cadherin 表达下降，上皮细胞将会失去正常极性，发生黏附缺失，可从上皮表型转变为间质表型即发生EMT 过程，从而使前列腺癌细胞具备了侵袭、转移能力。 由此，本文主要综述前列腺癌上皮-间质转化过程中影响E-cadherin 表达的调控因子，探讨其调节EMT 的具体机制, 这可为临床上通过抑制癌细胞转移等前列腺肿瘤的治疗方案提供重要的干预靶点和崭新的诊治思路。

一、转录因子

（一）Snail

Snail 是一种锌指转录因子，也是EMT 的主要调节因 子[5]。 Snail 有3 个 家 族 成 员：Snail1，Snail2/Slug 和Snail3[6]。Snail 家族蛋白的羧基端高度保守，含4～6 个锌指结构C2H2，为DNA 结合区；氨基端多变，为调节区，但在氨基末端存在进化保守的SNAG (Snail/Gfi) 结构域，是抑制转录过程必要的结构[7]。 Snail 对基因转录既有抑制作用，同时也具备激活作用：它可抑制上皮基因的转录和增强间充质基因的转录。 Snail 通过下调E-cadherin 表达促进EMT 过程[8]。

已有研究表明，Snail 在前列腺癌组织中表达上调，导致癌细胞侵袭增加[7]。 E-cadherin 是Snail 的靶蛋白。Snail 的锌指结构可以与E-cadherin 启动子区的E-box序列相结合， 直接抑制E-cadherin 转录， 下调E-cadherin 表达，从而降低上皮细胞间的黏附作用，使细胞间结构松散，易于扩散并发生远处转移和浸润[9]。

同时，Snail 通过激活MAPK 途径促进细胞迁移，也可以通过抑制肿瘤抑制因子maspin 使PI3K/AKT激活，导致Rac1 激活促进细胞迁移。 丝裂原活化蛋白激酶/细胞外调节激酶（MAPK/ERK）途径在前列腺癌中经常被异常激活[10]，ERK 通过抑制整合素（介导细胞基质附着的受体） 与细胞外基质配体的结合促进细胞迁移[11]；Snail 表达的增加抑制肿瘤抑制因子maspin 的表达，进而激活PI3K/AKT 途径，从而导致Rac1（GTP结合蛋白）激活[12]。Rac1 可通过肌动蛋白重组和形成膜皱褶和板状伪足使细胞更具有能动性[13]。 由此可见，Snail 的表达增加能够通过激活PI3K / AKT 途径和MAPK 途径促进EMT 的发生和进程。

（二）Tw ist

Tw ist 是一种碱性螺旋- 环- 螺旋（bHLH）转录因子，其基因/蛋白序列在不同的物种之间高度保守。 目前在脊椎动物中已经鉴定出两个Tw ist 基因，它们具有90%的相似性， 分别被命名为Tw ist-1 （简称Tw ist）和Tw ist-2（Dermo-1）。 它们都可以充当分子开关，通过直接或间接机制激活或抑制靶基因。 这两种同工型基因之间最明显的区别是，在Twist-1 的N 端序列中存在一个甘氨酸丰富的区域，而在Tw ist-2 中则无此结构[14]。更重要的是，Twist DNA 结合区的蛋白序列在不同物种之间中完全一致， 均与靶基因序列中的E-box 基序 （即CANNTG 序列）相结合[15]。

Tw ist 也是EMT 过程中一个重要调节因子。 研究发现Tw ist 在前列腺癌组织中表达增加。在前列腺癌细胞中，EGF 诱导癌细胞Tw ist1 表达， 并且Tw ist1 表达的EGF 信号通路 （活性氧（ROS）/STAT3/HIF1α）与EGF 诱导的前列腺癌细胞侵袭相协调，HIF1α 的激活能够促进Tw ist 的表达[16]，进而Tw ist 通过结合E-cadherin 启动子区的E-box 序列， 抑制E-cadherin mRNA转录，从而促进前列腺癌细胞的EMT 进程[15]。

（三）ZEB

锌指转录因子Zeb 家族由两个成员组成， 即Zeb1（也称为Zfhx1a）和Zeb2（也称为Zfhx1b）[17]。 ZEB1 在胚胎发育和细胞分化过程中控制着关键调控基因，在前列腺癌细胞的EMT 中起调节作用[18]。

研究发现在前列腺癌细胞中ZEB1 的表达增加，IGF-1 受体与IGF-1（胰岛素样生长因子-1）结合后通过Ras/Raf/MAPK 途径上调转录因子ZEB1 的表达，随后ZEB1 可通过结合E-cadherin 启动子区域中的两个E-box 序列来抑制其转录，促进EMT 的进程[19]。 另有研究表明，ZEB1 可与SW I/SNF 染色质重塑蛋白BRG1（ATPase 亚基）结合，随后通过重塑E-cadherin 基因周围染色质的局部结构来抑制其表达[18]，促进EMT 的进展。

二、雄激素受体与雌激素受体

（一）雄激素受体

雄激素受体（AR）是一种雄激素激活的转录因子，能够调节与细胞周期有关的蛋白质的表达。 研究发现，AR 在前列腺癌的发生和进展中起着至关重要的作用，AR 的表达可以影响前列腺上皮肿瘤细胞的EMT 过程， 其中E-cadherin 是AR 信号通路中关键的靶蛋白。

研究发现，AR 在调节E-cadherin 表达中起着重要的作用。 与良性前列腺增生组织相比， PCa 组织中ZEB2 和AR 的表达水平更高， 表现出AR 和ZEB2 的共同调节[20]。 同时，在雄激素依赖的人前列腺癌细胞（LNCaP 细胞）中，雄激素通过AR 信号可以促进ZEB2表达。 反之，在雄激素非依赖的前列腺癌细胞系中，AR与ZEB2 间呈负相关。 如与LNCaP 细胞相比，PC3 和DU145 细胞中AR 呈低水平表达， 而ZEB2 显著高表达。 另一方面，在PC3 和DU145 细胞中表达AR 会导致ZEB2 表达下降，同时伴随E-cadherin 表达增加以及癌细胞侵袭和迁移能力下降[20]。然而，AR 和ZEB2 调节E-cadherin 表达的分子机制尚不清楚，还有待进一步研究。

（二）雌激素受体

雌激素受体（ER）是配体激活的核转录因子超家族成员，有ERα 和ERβ 两种亚型，它们在前列腺癌发生发展中分别发挥不同的生物学作用。 ERα 可以促进肿瘤的发生和发展，它的激活导致组织异常增生、炎症以及癌前病变[21]；与之相反，ERβ 是前列腺癌EMT 过程的关键抑制因子， 其在前列腺癌的发生和发展过程中含量逐步降低，ERβ 的缺失可以导致EMT 的发生[22]。目前研究发现，ERβ 对E-cadherin 具有调控作用。 在PC3 细胞中，ERβ 可以抑制VEGF-A （一种促进EMT的生长因子）转录，抑制细胞EMT 进程。 同时，ERβ 还能调节GSK-3β 活性，抑制Snail 表达，进而促进E-cadherin 表达，并进一步抑制EMT 进程。 在ERβ1 敲低的PC3 细胞中，Snail1 表达降低， 同时E-cadherin 表达减少，并导致上皮形态的逆转[23]。 这一系列的结果表明ERβ1 对E-cadherin 的表达具有正向调控作用。

三、细胞因子

（一）TGF-β

转化生长因子-β （TGF-β） 是一种细胞因子，为EMT 重要的细胞外诱导剂之一[24]。TGF-β 有三种亚型TGF-β1，2 和3，大多数EMT 发生的病理过程，包括癌症和纤维化，都受TGF-β1 调节[25]。 TGF-β 可对肿瘤的发展产生两种相反的作用，在肿瘤发展的早期阶段，它作为肿瘤抑制因子阻断细胞周期； 而在肿瘤发展的晚期阶段，TGF-β 则作为肿瘤促进因子促进细胞增殖，抑制免疫细胞的功能，诱导细胞外基质合成，从而促进肿瘤生长、侵袭和转移。

TGF-β 通过经典和非经典信号传导途径诱导EMT过程[25]，其经典信号转导途径―TGF-β/Smad 信号通路在前列腺癌发生、发展中发挥重要作用。 研究表明，在Gleason 评分较高的晚期PCa 中TGF-β 表达升高，TGF-β 与TGF-βR/RII 受体复合物结合， 导致Smad 2磷酸化，Smad2 与Smad4 形成Smad 转录因子复合物进入细胞核，激活特定转录因子的转录活性，促进间充质标志物N-cadherin 和波形蛋白的表达， 且抑制上皮标志物E-cadherin 的表达，从而促进前列腺癌（PCa）细胞的EMT 进程，以增强其侵袭转移能力[24-27]。 另外，Hu等提出TGF-β 通过Smad3-Sox5-Tw ist1 信号通路促进LNCaP 细胞的EMT 进程，即TGF-β 使Smad3 磷酸化，诱导Sox5 表达，Sox5 与转录因子Tw ist1 的启动子结合，促进Tw ist1 表达，进而上调N-cadherin 的表达，且下调E-cadherin 表达，最终促进EMT 进程[28]。

（二）FGF

成纤维细胞生长因子（FGF）是一种信号蛋白，FGF家族有18 个成员（FGF1-10，FGF16-23），为旁分泌生长因子或内分泌激素，在组织修复，促进肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭，以及癌症干细胞的循环中有重要作用[29,30]。成纤维细胞生长因子受体（FGFR）是受体酪氨酸激酶（RTKs）家族成员[31]。 FGF/FGFR 信号传导途径通过调节靶细胞的增殖、分化、存活、迁移和代谢可促进胚胎发生、血管生成、伤口修复和癌症发生等多种生物学过程[32]。

FGF/FGFR 信号转导途径在前列腺癌的发生及进展中具有重要作用。 研究发现，FGF2 可以调节组蛋白去甲基化酶KDM 2B 的表达，KDM 2B 是一种具有致癌特性的表观遗传调控因子，它可以通过抑制E-cadherin表达，诱导EMT 发生，增强前列腺癌细胞的细胞黏附能力[32]。 此外，Hirotaka Nagamatsu 等研究发现，FGF19可以促进PCa 细胞系LNCaP 细胞和PC3 细胞的增殖。在LNCaP 细胞中，FGF19 通过促进N-cadherin 表达，抑制E-cadherin 和Caspase 3 表达，诱导EMT 进程，抑制PCa 细胞凋亡，具体机制还有待进一步探究[33]。

（三）EGF

表皮生长因子（EGF）是一种由53 个氨基酸残基组成的耐热单链低分子多肽， 恶性肿瘤中的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）可以产生和分泌EGF、TGF-β 等细胞因子促进肿瘤细胞增殖和存活[34]。 EGFR 是ErbB 信号受体家族成员，它存在于细胞表面，可与几种配体结合而被激活，包括EGF，HB-EGF，双调蛋白（amphiregulin）和转化生长因子α（TGF-α）[35,36]。 EGF 及其受体EGFR介导的信号通路在细胞增殖，存活，迁移和分化中起重要作用。 EGF/EGFR 在前列腺癌等多种癌组织中高表达，并与肿瘤细胞侵袭性表型，临床预后差和存活率降低等密切关联[35,37]。

另一方面，EGF/EGFR 信号在调节AKT 信号通路中具有重要作用。研究表明，DU145 和PC3 细胞中EGF诱导EGFR 磷酸化，进而激活Akt。 活化的Akt 通过促进糖原合成酶激酶3β（GSK3β）磷酸化使其失活，进而上调Snail 的表达，抑制E-cadherin 的表达，从而促进前列腺癌细胞的EMT 进程[38]。 另有研究表明，EGF 还可通过激活蛋白激酶C（PKC）抑制GSK-3β 活性，通过PKC/GSK3β/Snail 信号通路，下调E-cadherin 的表达，促进前列腺癌细胞的EMT 进程[35]。 此外，有研究发现，缺氧诱导因子（HIF）-1α 和Tw ist1 是EGF 诱导前列腺癌细胞发生EMT 的关键效应分子，EGF 可通过Tw ist1诱导N-cadherin 表达， 并下调E-cadherin 表达。 同时EGF 可通过诱导ROS 产生，促使STAT3 磷酸化，激活HIF-1α 表达， 构成了ROS / STAT3 /HIF-1α/ Tw ist1 /N-cadherin 信号传导级联效应，进一步促进前列腺癌的增殖和迁移[16]。

（四）m iRNA

miRNA 是一类具有调控功能的非编码RNA，长约20～25 个核苷酸，通过与同源mRNA 靶标的3'- 非翻译区（UTR） 序列特异性相互作用在转录后抑制基因表达[39]。据估计m iRNA 调控了人类基因组三分之一以上的基因表达[40,41]。 众多研究表明，m iRNA 在EMT 过程中发挥着重要的调控作用，调控E-cadherin 的关键分子之一。

在前列腺癌中，miR-9、m iR-22 和miR-219-5p 均可靶向结合E-cadherin 的mRNA3’-UTR，抑制E-cadherin表达。细胞中E-cadherin 含量不足将减少E-cadherin 对β-catenin 的抑制， 并可使β-catenin 进入细胞核发挥转录因子活性。 β-catenin 可激活c-myc 等一系列促进细胞增殖的基因表达。 同时，c-myc 对miR-9 表达具有正反馈调节作用。 由此，通过miRNA 直接的靶向抑制作用，可以减少E-cadherin 的表达，最终促进肿瘤细胞的增殖和迁移[39,42]。

m iR-301a 是间接靶向E-cadherin 的m iRNA。m iR-301a 过表达时， 可以和肿瘤抑制因子p63 3’UTR结合，下调p63 的蛋白水平，进而下调m iR-205。 m iR-205 有抑制ZEB1 和ZEB2 的作用， 而ZEB1 和ZEB2是E-cadherin 的抑制因子。 因此，m iR-301a 过表达时，ZEB1 和ZEB2 的抑制被解除， 继而导致E-cadherin 的表达下调。

四、结语

综上所述，在前列腺癌EMT 进程中，E-cadherin 表达受到多种细胞因子、转录因子、m iRNA 以及激素受体的调控，部分调控机制的研究已得到明确的结论，并已为临床治疗方案提供了可靠的理论依据。 然而，目前仍有部分因子的调控机制尚不清楚， 还需要进一步深入的研究以阐明机制，从而为临床，尤其是转移性前列腺癌的诊断及治疗提供新的靶点和方向，并为其预后的改善和生存率的提高提供重要的理论依据。