EGFR通路在胶质瘤发病机制中的研究进展

黄立基 苏镶月 黄卓彦 李思博 张丽娜

(1. 佳木斯大学附属第一医院,佳木斯 黑龙江 154007; 2. 大庆油田总医院,大庆 黑龙江 163411)

胶质瘤主要特征是一种直接起源于中枢神经系统胶质上皮细胞组织的胶质细胞上皮癌，胶质肿瘤由于它们拥有极具侵袭性和易生长的生理特点,使得它们的治疗效果不佳,目前我国每年因胶质瘤发病导致死亡的病人比例很高,人们的健康和生命因此受到了严重危害[1]。

从临床上我们可以清楚地看到,低级别的胶质瘤经过一段时间发展可以逐渐转变成为一些更高级别的胶质瘤,而一些更高级别的胶质瘤也具有超出预估其中位生长期的生存时间。所以,我们可以推断在肿瘤的内部肯定存在多种生物化学机制影响着肿瘤的早期发生和其预后,这种情况下,对肿瘤疾病预后和其治疗效果的评估就变得极为困难[2,3]。

在国外已经有多篇报导说明,有50%～70%的胶质瘤中存在EGFR,并且EGFR与胶质瘤之间存在严密的生物化学相关性,还有许多研究也解释了EGFR的扩增和过分表达对胶质瘤发生和演变过程产生巨大影响。其已成为当下研究发展的热点之一,也是我国进行胶质肿瘤化疗的主要研究发展方向之一[1,4]。现如今研究者们的目光也逐渐转移到EGFR有关的靶向治疗上,本文主要综述了EGFR在胶质瘤中的生物化学机制以便针对胶质瘤做出更好的治疗。

EGFR(epidermalgrowthfactorreceptor)是结构位于细胞膜上的一种酪氨酸激酶型合成受体,在其配体中经过多种表皮生长因子(epidermalgrowthfactor)的结合作用被受体激活后它就可以直接使细胞发生一系列的生物学效应,EGFR一共有四个主要的受体组合并且可以被七种不同的配体激活。其通常只有在正常上皮细胞表面检测到,而只有在一些肿瘤细胞中过量表达出来,因此其可能与肿瘤细胞的转移快、预后差、侵袭力强有关[5]。

EGFR是原癌基因c-erB-1(HER-1)的表达产物,编码基因位于7号染色体短臂(7p11-13),分子量约为170 kDa,由细胞外配体结合结构域单个跨膜区域和具有酪氨酸激酶活性的细胞内结构域组成的单条肽链[6]。当与配体相互作用结合时,形成一个同源性的二聚体或另一个异源性的二聚体(与有关联的受体例如erbb2、erbb3和受体erbb4),激酶的结合启动过程可以同时开辟多条位于细胞内的生物信号传递通路。在此之后需要继续激活EGFR的内在激酶结构域，去使细胞质中的某些酪氨酸残基磷酸化，之后特定信号与这些磷酸化后的酪氨酸残基结合，由此下游通路激活[7]。随着各国人民的研究和发展,EGFR及其下游通路也不断被研究者们所解析。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,也称Akt)肿瘤信号表达通路作为EGFR的一条下游通路,它受磷脂酰肌醇3-激酶正向调节,受磷酸酶PTEN抑制,在胶质瘤中表达失调。二聚化后的分子EGFR通过间接刺激一个ras级联蛋白(Ras蛋白为PI3 K/Akt通路激活所必须的),会间接导致一个pi3k/akt通路级联的刺激反应而直接激活PI3K/Akt信号通路,从而直接引起恶性胶质细胞瘤的症状产生、发展,所以有人将其通路称之为EGFR/PI3K/Akt信号传导通路。已有多位研究者证明在原发性恶性胶质瘤存在着EGFR扩增和 EGFR过表达[8]。其他EGFR信号下游通路包括磷脂酶C/蛋白激酶、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/细胞外信号调节激酶(EPK)途径等，也与细胞的增殖和存活功能有关，在恶性肿瘤的发育和进展中扮演着重要的角色，在胶质瘤中也很有可能与它们的基因扩增相联系。EGFR的水平可通过c-Src抑制受体泛素化以及内吞作用从而上调，另外，活化后降解速度减低也可能是EGFR在肿瘤中的过度表达的原因，在肾癌、肺癌、胰腺癌，特别是胶质瘤中仍然存在着许多特异性的 突变EGFR基因，其产生可能是由于EGFR基因的突变、重排[9-10]。

1 EGFR与肿瘤级别的关系

Hwang等对星形细胞瘤研究发现:低分级星形细胞瘤(WHOⅡ级)、间变星形细胞瘤、胶质母细跑瘤EGFR表达率分别高达67%、87%、100%,这提示EGFR过表达肿瘤级别呈现显著的正相关，EGFR表达随胶瘤恶性程度升高而增强[11]，而在另外一些研究结果与之相一致[11-14]。超过80%的高级别胶质瘤(Ⅲ、Ⅳ级)都过表达EGFR，而在低级别胶质瘤(Ⅰ、Ⅱ级)中EGFR过表达率仅为10%。说明EGFR在肿瘤的形成发展过程中可能具有重要意义，可以对EGFR深入研究，有助于更好的治疗胶质瘤[14]。

2 EGFR/PI3 K/Akt信号传导通路

前面已经介绍过EGFR有许多种信号通路都在胶质瘤中的增殖、血管形成、侵袭、转移中发生重要作用，从而调节细胞凋亡。随着科学研究的不断深入,egfr及其下游通路被越来越多的科学家们所了解。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosiyol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又叫为Akt)肿瘤信号表达通路作为EGFR的一条下游通路，在大多数人类的已知肿瘤中过度表达[11]。Tang等人在实验中发现EGFR在胶质瘤中的作用机制主要通过如下几种，首先胶质瘤中可能存在EGFR及其配体的自/旁分泌环，也就是需要EGFR与配体(EGF、TGFα)一起表达，另外如不与配体结合却显示为TK活性，从而向下游出传递增殖信号需产生突变(例如:EGFRvIll)，最后任何的实体瘤都需要血液的供应，其血管的形成证实有EGFR的参与。研究表明以上几种机制都与EGFR/PI3 K/Akt信号通路有紧密关联[15]。

Hsieh等人发现EGFR主要通过EGFR/PI3 K/Akt细胞信号通路来影响肿瘤血管。在脑组织微血管内皮细胞内，EGFR/PI3K/Akt级联的c-Src激活环氧合酶COX2的表达，内皮素-1刺激c-Src/EGFR/Akt/MAPKs(ERK1/2、p38-MAPK和JNK1/2)的活化(磷酸化)，然后通过Gq/i蛋白偶联的ETB受体激活c-Jun/活化蛋白1(AP-1)。活化的c-Jun/AP-1与COX-2启动子内相应的结合位点结合，从而启动COX-2基因的转录，导致前列腺素的生物合成和释放，进而前列腺素可促进血管的形成[16]。此外，EGFR/PI3 K/Akt通路的负调控主要受抑癌基因PTEN的调节，并且PTEN已被证实是P-53之后的最关键的抑癌基因。PTEN的表达产物可催化具有脂质磷酸酶活性和蛋白磷酸酶活性的底物，可以将PIP3降解为磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PI(4,5)P2)来拮抗PI3K进一步降解，导致下游有关靶蛋白mTOR等的活化和Akt的抑制[17,18]。Cheng等人研究表明活化的AKT通过磷酸化作用激活mTOR促进缺氧诱导因子HIF-1的合成，并增强内皮型一氧化氮合酶(ENOS)的催化活性。而这两种作用都会导致持续的肿瘤血管生成和血管保护[19]。

3 CpG岛甲基化

有文献报道显示EGFR的表达及其下级信号通路均均可被CpG岛甲基化表型影响[20]。Noushmehr H等人对癌症基因谱(TCGA)中的272个病人的胶质瘤进行了DNA甲基化改变的分析，他们发现有部分胶质瘤存在高特殊DNA甲基化状态称胶质瘤CpG岛甲基化表型(Glioma CpG island methylatorphenotype, G-C-IMP)，G-C-CIMP+现在延长了胶质瘤患者的生存期[21]；2014年Zachary等发表的一篇学术论文就充分证实了在G-CIMP+状态下会抑制EGFR蛋白的正常表达，下调EGFR的信号。除此之外，G-CIMP+状态还会导致H-Ras基因启动子区的与转录抑制相关的关键组蛋白(H3K9me3 and H3K27 me3)的沉积，从而影响Ras蛋白的表达，而Ras蛋白是EGFR/PI3 K/Akt细胞信号通路必不可少的[22]。

4 血管内皮生长因子

有研究表明胶质瘤中同时有VEGF、EGFR的共表达,而且呈现正相关,既VEGF的分泌增强继而使EGFR的活性增强,从而影响肿瘤血管的形成。VEGF分泌增加影响缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor)水平上调继而影响EGFR[23]从而加速血管的形成[24]。Wanggang的研究表明由 hif-1α介导的胶质瘤糖代谢会受到被 pkm2调控erk-1/2途径和nf-κb途径所影响，而pkm2受到了EGFR的影响[25]。而药物抑制HIF靶向血管内皮细胞生长因子已被证明是一种治疗癌症的有效方法如抑制p300介导的共激活[26]和DNA结合[27]。HIF-1a诱导可导致包括VEGF在内的细胞因子释放,促进内皮细胞存活,从而削弱电离辐射的治疗效果[28]。

5 挑战和展望

胶质肿瘤已经逐渐成为一直困扰广大肿瘤病人及其主治医师的重要健康问题,它甚至严重威胁到广大人们的健康和日常生活质量。本文不仅阐明了EGFR受体结合激活相关信号通路促进肿瘤进展的分子机制。同时阐明过度表达的EGFR能促进胶质瘤细胞增殖、侵袭、迁移和凋亡，并在胶质瘤耐药和恶性度中发挥重要作用。EGFR作为一种重要糖蛋白受体,其蛋白的异常表达及其下游信号通路的异常对于胶质瘤细胞表观基因组和生物学特性的影响是极为广泛的,随着对EGFR研究的深入和技术的发展,有助于研发有效性更高、副作用更小的药物,为胶质瘤治疗提供新的选择。然而EGFR的分子机制并不是完全清楚,其家族成员的功能和定位存在一定的差异,EGFR家族对于肿瘤微环境和基因协同效应之间的相互作用十分复杂,具有非常高的研究价值和治疗潜能。