Hippo信号通路在膀胱癌中的作用及其机制的研究进展

何泽喜，陈振杰，顾 君，韦厚清，赵春燕，丁明霞

(1.昆明医科大学第二附属医院泌尿外科，云南省泌尿外科研究所，云南昆明 650101；2.景洪市第一人民医院泌尿外科，云南西双版纳 666100)

膀胱癌(bladder cancer，BC)起源于膀胱尿路上皮细胞，是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一[1]。根据浸润程度可分为非肌层浸润性膀胱癌(non-muscle invasive bladder cancer，NMIBC)和肌层浸润性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer，MIBC)，在新诊断的BC患者中，大约70%的患者是NMIBC，NMIBC患者在经尿道膀胱肿瘤电切术的基础上接受局部化疗药物或卡介苗灌注治疗可明显降低复发率[2]。然而，仍有超过50%的NMIBC患者在治疗后复发，甚至有10%～30%的复发性患者会进一步恶化，最终进展为MIBC[3]。BC术后复发率高的重要原因之一是其对化疗药物表现出的原发性或继发性耐药[4]。研究表明MIBC患者在化疗后更容易产生耐药现象，且一旦出现耐药其预后往往更差[5]。因此，深入研究BC的发生、侵袭、转移和耐药的分子机制对于研发BC更有效的治疗至关重要。

人体内各信号通路调控的失调常常与癌症的发生、发展密切相关，其中就包括Hippo信号通路[6]。Hippo信号通路可通过调控细胞生长、增殖、凋亡参与调节组织生长和器官大小，而Hippo信号调控机制一旦失调势必会导致细胞分裂功能失控，最终导致癌症的发生[7]。目前越来越多的研究证实BC的发生、侵袭、复发、转移和耐药分子机制均与Hippo信号通路失调密切相关，Hippo信号通路有望为BC的治疗提供新靶点。

1 Hippo信号通路概述

早在二十多年前，学者们就在果蝇的实验研究中发现了Hippo信号通路[8]。随着对Hippo信号通路研究的深入，证实了其在哺乳动物的进化上高度保守，并且其在控制器官大小、细胞生长和组织稳态等方面起着重要作用[7]。

Hippo信号通路由上游调节分子、核心分子、下游效应分子3部分组成[9]。上游调节分子主要包括神经纤维蛋白2(Neurofibromatosis2，NF2)、WWCs蛋白家族1(WW and C2 Domain containing protein family 1，WWC1)和FRMD结构域结合蛋白6(FERM domain containing protein 6，FRMD6)。哺乳动物的核心激酶组分由Hippo信号通路核心分子组成，其包括哺乳动物STE20样激酶1/2(Mammalian sterile 20-like kinase 1/2，MST1/2)、含WW结构域的人同源重组蛋白1(Salvador homology1，SAV1)、大肿瘤抑制因子1/2(Large tumor suppressor serine/threonine protein kinases 1/2，LATS1/2)以及重组人MOB激酶激活因子1(MOB kinase acti-vator 1，MOB1)。转录共激活因子Yes相关蛋白(Yes associated protein，YAP)和含有PDZ结合位点转录共激活因子(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif，TAZ)是Hippo通路下游效应分子。Hippo信号通路通过调控YAP/TAZ进而调控靶基因的表达转录以应对各种不同的细胞内外信号来发挥其生物学功能，包括细胞间的接触信号、机械信号、细胞极性、G蛋白偶联受体的配体信号和细胞能量状态[10]。Hippo信号通路还可以与Wnt/β-catenin和Notch通路形成一个相互作用的网络，以维持肝脏大小和抑制肝细胞癌生长[11]。

哺乳动物的Hippo信号通路的核心效应是一个可以控制下游效应因子YAP活性的激酶级联反应[12]。YAP/TAZ作为转录共激活因子，必须进入核内与含TEA结构域的转录因子家族成员(TEA domain，TEAD)相互作用才能结合靶位DNA以启动转录调控靶基因的表达，进而促进细胞增殖并发挥致癌作用[10]。在上游信号刺激下，上游调节分子FRMD6、NF2、WWC1复合物通过磷酸化和激活MST1/2和SAV1启动Hippo信号通路，然后磷酸化并激活LATS1/2与MBO1，进而使转录共激活因子YAP/TAZ磷酸化。磷酸化的YAP/TAZ与14-3-3蛋白质相互作用或被泛素化导致降解，从而导致YAP/TAZ无法进入细胞核，而核内的转录辅助因子退变样蛋白4(vestigial-like family member 4，VGLL4)作为肿瘤抑制因子则与TEAD相互作用，并抑制靶基因的转录[13-15]。当Hippo信号通路的表达异常时，上游激酶失活导致去磷酸化的YAP/TAZ活性增加，并且去磷酸化的YAP/TAZ进入细胞核内与VGLL4竞争结合TEAD，从而诱导靶基因的表达，促进细胞的增殖[10，16]。Hippo信号通路机制图见图1。到目前为止，大量研究证实Hippo通路通过上述分子机制调节细胞增殖和凋亡以控制组织和器官的生长和发育、促进组织器官再生和修复、维持干细胞的自我更新和多能性以及调节上皮细胞-间质转化和细胞间接触性抑[17-18]。

图1 Hippo信号通路机制示意图

2 Hippo信号通路与癌症

Hippo信号通路调节细胞增殖和凋亡进而控制组织器官的生长和大小，其失调可导致细胞过度增殖或细胞凋亡受抑制，从而使组织器官无限增殖，甚至发生细胞的恶性转化。近年来，越来越多的研究发现，Hippo通路在BC、肺癌、乳腺癌、肝癌和结直肠癌等癌症中发挥着重要的作用[19-20]。例如，LAU等[21]在体外细胞实验中发现，敲除Hippo信号通路的效应分子YAP/TAZ可以减少癌细胞的迁移，而在小鼠实验中，激活YAP可促进肺肿瘤细胞的进展。WANG等[22]则证实了hsa_circ_0005273可通过miR-200A-3p上调YAP1的表达，使Hippo通路失活，从而促进乳腺癌的进展。MIYAMURA等[23]通过小鼠模型研究发现，Hippo通路受损或YAP激活介导肝细胞异常增殖，最终导致肝细胞癌的发生。此外，LI等[24]研究发现幽门螺杆菌可以将癌蛋白CagA送入胃上皮细胞，CagA可促进YAP过表达，从而促进上皮-间质转化和胃癌的发生。上述研究表明，Hippo信号通路失调时，YAP作为促癌蛋白而发挥促进癌症发生发展的作用。

Hippo信号通路参与肿瘤的耐药过程。曲妥珠单抗作为治疗HER2阳性乳腺癌的一线靶向药物，GONZLEZ-ALONSO等[25]研究发现Hippo通路效应分子YAP1/ TEAD复合体可以诱导HER2阳性乳腺癌对曲妥珠单抗获得耐药性。而在探究非小细胞肺癌对顺铂耐药的研究中，在体外细胞敲除YAP和TAZ这2个基因时，可增强非小细胞肺癌对顺铂的敏感性[26-27]。此外，YAP可诱导环氧化酶-2表达从而增加结直肠癌对紫杉醇的耐药性[28]。然而，Hippo信号通路中相关分子如何参与耐药的具体分子机制仍未完全阐明，能否通过Hippo信号通路逆转靶向药物和化疗耐药反应值得深入探究。

Hippo信号通路不仅影响肿瘤的耐药性，还与肿瘤的免疫逃逸有关。近年来，以程序性细胞死亡蛋白-1(programmed cell death protein-1，PD-1)和程序性死亡配体1(programmed death ligand 1，PD-L1)为基础的免疫治疗剂是肿瘤免疫治疗的热点。研究表明[29]，免疫检查点分子PD-L1是Hippo信号通路的作用靶点。在乳腺癌和肺癌的细胞系中，PD-L1的表达由TAZ活性决定，YAP/TAZ/TEAD复合物可增强PD-L1启动子活性。此外，TAZ还可通过诱导癌细胞的PD-L1上调可显著抑制T细胞功能，进而促进癌症发生免疫逃逸的现象。另有报道证实[30]，Hippo通路关键分子VGLL4通过与YAP竞争结合TEAD来抑制YAP诱导的细胞增殖和肿瘤发生，且VGLL4充当Hippo通路的枢纽控制细胞免疫反应，VGLL4的丢失会抑制肿瘤PD-L1的表达和免疫逃逸。肿瘤逃避免疫系统的监视和清除，可在体内继续分裂增殖，加速肿瘤的恶化。综上，明确Hippo信号通路在肿瘤免疫逃逸过程的具体机制，可为癌症的特异性免疫靶向治疗提供新思路。

3 Hippo信号通路与BC

BC作为泌尿外科常见肿瘤之一，其快速的复发、进展及化疗耐药等问题给BC的治疗带来了巨大挑战。相关研究证实，BC的发生、侵袭、复发、转移和耐药分子机制与Hippo信号通路失调密切相关。

3.1 Hippo信号通路及其关键分子在BC中的表达YAP是Hippo信号通路的下游效应因子，是器官大小的关键调节因子，其在Hippo信号通路失调诱导BC发生过程中起重要作用，并能调节多种影响肿瘤进展的因素。LIU等[31]研究发现BC组织中YAP1的mRNA和蛋白水平比正常尿路上皮组织高，而且YAP1过表达影响膀胱尿路上皮癌的进展和不良预后。QIU等[32]则证明了YAP可通过抑制细胞凋亡促进BC细胞增殖，干扰YAP基因表达可抑制BC细胞的增殖和迁移，而过表达YAP则可促进BC细胞的增殖和迁移。并且，这种促进作用伴随着MAPK/ERK信号通路活性的增强。YAP诱导BC细胞的生长和迁移依赖于转录辅因子Mask2，它能与YAP在靶基因启动子上形成复合物，并调控Hippo通路中靶基因的表达，从而控制BC细胞的生长和迁移[33]。LI等[34]还发现，YAP1可通过调节下游靶点非编码RNA H19导致BC细胞的增殖和迁移。Hippo通路以外的其他蛋白质也可直接影响Hippo通路的功能。例如，凝溶胶蛋白样肌动蛋白加帽蛋白(Gelsolin-like actin-capping protein，CAPG)作为一种凝溶胶蛋白家族的肌动蛋白调控蛋白，CAPG过表达会使LATS1和MOB1发生去磷酸化改变，从而使Hippo信号通路失活，导致YAP进入细胞核与TEAD结合，激活致癌基因表达，促进膀胱移行细胞癌的发生[35]。此外，成纤维细胞生长因子受体3可通过诱导MAPK/ERK通路介导转录因子ETS差异基因5水平的增加，这导致了Hippo通路下游的TAZ水平的增加影响BC细胞过度增殖[36]。但是，目前对于Hippo通路如何影响BC细胞增殖和迁移的下游机制相关研究仍较少，而且研究主要集中在YAP/TAZ上，而对通路中其他分子如SAV1、MST1/2、LAST1/2和MOB1的相关研究较少，需要我们进一步探讨研究。

肿瘤干细胞具有肿瘤启动能力，能够保存细胞异质性、自我更新和分化，并驱动肿瘤生长、转移和对常规抗癌药物产生耐药性[37]。ZHAO等[38]发现YAP在BC中发挥肿瘤干细胞调节因子的作用，可通过调节乙醛脱氢酶1(aldehyde dehydrogenase 1，ALDH1A1)基因的表达调节BC干细胞的自我更新特性。当YAP基因敲除时，可抑制BC干细胞的克隆形成能力和自我更新特性。鉴于Hippo通路效应蛋白YAP对BC增殖、迁移及肿瘤干细胞的调节作用，其有望成为监测BC诊断和预后的生物标记物。

3.2 Hippo信号通路调控BC的耐药性化疗是目前治疗恶性肿瘤的主要手段之一，但由于很多肿瘤在化疗后常常出现化疗耐药的现象，尤其是多药耐药现象，这极大地限制了抗癌药物的选择和使用，并导致了肿瘤治疗失败[39]。CIAMPORCERO等[40]在体内外实验中证实了Hippo通路效应分子YAP的表达和激活可以保护BC细胞免受化疗和辐射诱导的DNA损伤，并且与尿路上皮癌细胞对顺铂敏感性呈负相关。此外，他们在后续研究中还发现[41]，YAP可与抗氧化反应转录因子核因子E2相关因子2(Nrf2)相互作用，增强了BC细胞对顺铂化疗的耐药性。为了明确YAP在肿瘤干细胞诱导耐药中的作用，WANG等[42]研究证实YAP可以促进上皮标记物OV6阳性膀胱肿瘤干细胞的自我更新，从而促进BC的侵袭、迁移和顺铂的耐药性。值得注意的是，YAP进入细胞核与TEAD1结合，进而激活血小板衍生生长因子B亚单位(platelet-derived growth factor subunit B，PDGFB)的转录。而血小板衍生生长因子-BB(platelet-derived growth factor-BB，PDGF-BB)与其受体血小板衍生生长因子受体(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)相结合，则可以阻止LATS1/2磷酸化YAP，从而促进上皮标记物OV6阳性膀胱肿瘤干细胞中YAP的激活。YAP/TEAD1/PDGF-BB/PDGFR在肿瘤干细胞中形成一个可相互促进的调控环路，以维持膀胱肿瘤干细胞的特性。另有研究证明[43]，环氧化酶-2/前列腺素E2和Hippo通路效应分子YAP1的激活促进了基底型膀胱尿路上皮癌对表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)抑制剂耐药性的产生。由于Hippo通路的效应分子YAP可增加BC对化疗药物的耐药性，因此靶向Hippo通路及其相关分子可能会成为逆转BC耐药的重要靶点。

3.3 Hippo信号通路调控BC的发生发展越来越多的研究表明，在肿瘤发生过程中存在Hippo信号通路失调现象，而YAP/TAZ是Hippo信号通路主要的效应因子，YAP在BC中高表达及其对BC的细胞生长和迁移起着至关重要的作用，直接或间接的沉默YAP/TAZ的表达将为靶向Hippo信号通路治疗BC提供新的治疗手段。DONG等[44]发现应用YAP特异性抑制剂维替泊芬(verteporfin，VP)作为抗BC药物，VP不仅能够通过抑制Hippo信号通路靶基因表达来抑制YAP诱导的BC细胞的生长和侵袭，而且恢复了BC细胞对顺铂的敏感性。VP不仅在BC中起到抑制肿瘤的作用，在结直肠癌、肝癌、子宫内膜癌和卵巢癌中同样被证明了其能够抑制Hippo信号通路靶基因表达来抑制癌细胞生长[45]。因此，VP有望成为靶向Hippo信号通路治疗BC的有效药物。

Hippo信号通路参与氧化还原适应性对癌细胞耐药的过程。Hippo效应分子YAP的表达和活性可被促氧化剂抑制，且YAP本身也可通过多种机制影响细胞的氧化还原状态[46]。抑制YAP蛋白的表达可降低BC细胞的谷胱甘肽含量和Nrf2的表达量，进而通过降低细胞存活率、增加细胞凋亡和抑制化疗耐药BC细胞的迁移能力来显著提高对顺铂的敏感性[41]。而KHANDELWAL等[47]的研究发现，RAS相关区域家族1A(ras association domain family 1A,RASSF1A)的失活促进了BC的恶性进展，而使用地西他滨处理BC细胞后可恢复RASSF1A活性并激活Hippo信号通路。当RASSF1A过表达时，可激活Hippo通路增强BC细胞对顺铂和阿霉素的敏感性，并降低其致癌靶点的表达。此外，有研究表明[43]，抑制YAP1和环氧化酶-2表达可增加厄洛替尼对EGFR抑制剂耐药膀胱肿瘤的敏感性。以上这些发现均为化疗耐药的BC患者靶向Hippo信号通路相关分子治疗BC提供了一个理论基础，但能否通过靶向Hippo信号通路逆转BC对化疗药物的耐药性，仍需要更多的研究探索。

Hippo通路在中医药的抗癌研究中同样发挥着重要作用。姜黄素是从姜黄属植物中提取的一种多酚，其被证实在多种人类肿瘤中具有抗增殖、诱导凋亡和抗侵袭等作用[48]。GAO等[49]发现姜黄素可通过靶向抑制BC细胞中的Hippo信号通路效应因子YAP/TAZ的表达促进Kruppel样因子5蛋白降解从而抑制靶基因的转录表达，进而抑制BC的发展，这提示姜黄素具有治疗BC的潜力。臭椿酮是从臭椿属植物中分离得到的一种天然活性化合物，已被证明对多种肿瘤细胞具有体外生长抑制作用[50]。DAGA等[51]研究发现臭椿酮通过减少Nrf2、YAP和c-Myc的表达不仅能够抑制BC细胞的增殖和迁移，还能使顺铂耐药的BC细胞克服对顺铂的耐药性。BC对铂类化疗药物耐药是导致肿瘤治疗失败的主要原因之一，因此，研发一种能够治疗顺铂耐药BC的新药物是非常有意义的。因臭椿酮具有的抗肿瘤特性，使其可能成为治疗顺铂耐药BC的新药物。Hippo通路在中医药的抗癌研究，为治疗化疗耐药BC提供了参考，为探索BC的发病机制及研发有效的治疗提供新靶点。

4 总结与展望

Hippo信号通路在控制器官大小、细胞生长和组织稳态等方面起着重要作用，并且能调节肿瘤细胞的增殖与调亡，其失调会促进BC的发生发展，还与BC细胞对化疗药物的敏感性密切相关。目前针对Hippo通路在BC的研究主要集中在YAP/TAZ上，而对通路中其他分子如SAV1、MST1/2、LAST1/2和MOB1的相关研究较少。其中YAP作为此通路的靶因子，其表达水平对BC的细胞生长和迁移起着至关重要的作用。在抑制YAP表达的研究均表明了YAP可能成为BC诊断和治疗的分子靶点，但临床上如何运用Hippo信号通路相关分子靶向治疗BC是一个挑战。目前，Hippo信号通路与其他信号通路与BC之间的关系仍未完全阐明，能否通过靶向Hippo信号通路逆转BC对化疗药物的耐药性仍未清楚，因此仍需进一步的研究。深入了解Hippo通路在BC发生、侵袭、复发、转移和耐药方面的调控机制，并探讨其作为治疗靶点的潜力，解决BC化疗耐药等问题，这对BC的诊断及防治有重要意义。