PDGF-D 通过Notch1 信号通路对肿瘤细胞上皮-间质转化调控作用的研究进展

李 峣, 孙 莹, 宋燕珂, 汪 敏, 贾茗博, 赵丽艳

（吉林大学第二医院检验科，吉林 长春 130041）

血小板源性生长因子（platelet-derived growth factors，PDGFs） 家族是一种促成纤维细胞及血管平滑肌细胞有丝分裂和趋化作用的细胞因子，在肿瘤的发生发展过程中起重要作用［1］。PDGFs 的主要功能包括：影响周围细胞的聚集、迁移，招募血管周细胞，促进皮下血管生成，修复皮下微循环血液系统；促进临近细胞增殖和分化，从而启动并加速创伤的修复；对特定细胞群有促进增殖分裂的作用［2］。

PDGFs 由PDGF-A、 PDGF-B、 PDGF-C 和PDGF-D 组成，其中PDGF-D 是新近被发现的成员，具有某些特殊的生物学功能。PDGF-D 主要表达于血管内皮细胞和平滑肌细胞［3］，与多种肿瘤细胞的上皮- 间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） 过程有关［4-7］。Notch1 通过与几种EMT 相关的转录和生长因子发生串扰，参与多种肿瘤细胞的EMT 过程［8］。已有研究［4］显示：PDGF-D 能通过Notch1 信号通路实现对结肠癌细胞EMT 过程的调节，但尚未见PDGF-D 通过Notch1 信号通路调节胶质瘤细胞EMT 的研究报道。现对PDGF-D 和Notch1 通路与肿瘤细胞EMT的关系进行综述，重点综述PDGF-D 和Notch1 通路与胶质瘤细胞EMT 的关系，为探索肿瘤新的治疗靶点提供依据。

1 PDGF-D 生物学特性及其与肿瘤进展的关系

1.1 PDGF-D 的生物学特性PDGF-D 最早在血小板α 颗粒中被发现，由370 个氨基酸构成，相对分子质量为40 200［9］。PDGF-D 基因位于人类11号染色体长臂22 区外显子中，共7 个外显子，外显子1 编码信号肽，外显子2 和3 编码CUB 结构域，外显子4 和5 可以编码铰链区，外显子6 和7 编码生长因子同源结构域［9-10］。PDGFs 家族均具有一个保守的生长因子同源结构域，即PDGF/血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF） 同源结构域，对蛋白空间构象的形成起关键作用［9］。与其他PDGFs 家族成员不同的是，PDGF-D 具有独特的双结构域，即除了C 端的PDGF/VEGF 同源结构域，还包含N 端的CUB 结构域［11］。PDGF-D 分泌蛋白被激活前以无活性状态存在，被激活时需在铰链区将蛋白水解，去除CUB 结构域，使余下的生长因子结构域获得生物活性［12］。

PDGFs 与其受体结合后产生生物学效应。PDGF 受体（platelet-derived growth factor receptor，PDGFR） 主要包含2 种结构相似的酪氨酸激酶受体PDGFR-α 和PDGFR-β，形成同源或异源二聚体亚型PDGFR- αα、 PDGFR- ββ 和PDGFR- αβ，PDGF-D 只能与PDGFR-ββ 特异性结合发挥作用［10］。PDGF-D 与PDGFR-ββ 特异性结合后，激活下游细胞中信号通路，促进细胞增殖和有丝分裂，上调增殖靶基因的表达，促进肿瘤的发生发展［13］。

1.2 PDGF-D 在肿瘤组织中的表达及其作用近年来研究［14-15］表明：PDGF-D 参与癌症的发生发展、转移和血管生成等过程，并对肿瘤微环境有重要影响。研究［4-7］显示：在结肠癌、舌鳞状细胞癌和乳腺癌等多种恶性肿瘤患者血清中PDGF-D 水平升高。PDGF-D 可调控多种细胞的生物学过程，包括细胞增殖、凋亡、转化、迁移、侵袭和血管生成，可能是恶性肿瘤一个新的治疗靶点。PDGF-D促进肿瘤发生发展的主要机制：①PDGF-D 是肿瘤细胞有丝分裂的必要因子［9］；②PDGF-D 与其受体结合可激活下游信号通路，如磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K） /蛋白激酶B（protein kinase B，AKT） 等，促进VEGF、 金属基质蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）表达上调，E-钙黏蛋白表达下调，参与肿瘤的发生发展［9］；③PDGF-D 是一种潜在的转化生长因子，可使VEGF 表达上调，起到促进肿瘤血管形成的作用［9］；④PDGF-D 是血管平滑肌细胞及周细胞的重要增殖和趋化因子，可诱导这些细胞增殖进而促使新生血管生成，为肿瘤和组织提供营养物质［16］，促进肿瘤生长。

CHEN 等［4］研究表明： PDGF-D 在结肠癌组织中高表达，并与结肠癌患者临床病理特征有密切关联，PDGF-D 上调可促进人结肠癌HCT116 细胞的恶性行为，而PDGF-D 下调在体内外均能抑制人结肠癌SW480 细胞的生长。有研究［5］显示：PDGF-D 和PDGFR-β 在原发性舌鳞状细胞癌组织中的表达水平高于癌旁正常组织，较低分化程度的原发性舌鳞状细胞癌组织中PDGF-D 和PDGFR-β的表达水平更高，且PDGF-D 的高表达水平与舌鳞状细胞癌转移表型呈正相关关系。DEVARAJAN 等［6］用小鼠4T1 乳腺癌动物模型的研究发现：PDGF-D 处理组小鼠肿瘤体积明显大于未处理组，该作用可被抗PDGF-D 抗体逆转。最近研究［7］表明：采用PDGF-D 刺激结肠癌DLD-1细胞条件培养基，可促进结肠肌成纤维细胞CCD-18co 的黏附、迁移和增殖。上述研究［4-7］结果表明：PDGF-D 在肿瘤的发生发展过程中发挥重要作用。

1.3 PDGF-D 在胶质瘤中的表达及作用胶质瘤特别是胶质母细胞瘤是预后极差的中枢神经系统肿瘤，具有明显的细胞异型性，病理核分裂象多，有丝分裂活跃，有独特的坏死区域、新生血管和很强的增殖能力［17］。PDGF-D 在神经胶质细胞的正常发育和神经保护方面均起重要作用［18］。PDGFs 及PDGFR 在不同恶性程度的胶质瘤组织中过度表达，肿瘤分级越高，其表达水平越高，疾病预后越差［19-20］。

LOKKER 等［20］研究证明：PDGF-D 在11 个人胶质母细胞瘤（glioblastoma ，GBM） 细胞系和5 个原发性脑肿瘤样本中的阳性表达率分别为90.91% 和60.00%；采用PDGFR 拮抗剂CT52923处理，能抑制所有检测的胶质母细胞瘤细胞的存活和（或） 有丝分裂通路，并阻止裸鼠移植瘤模型中胶质瘤的形成。已有研究［21］表明：PDGF-D 具有诱导PDGFR 阳性的干细胞向小鼠脑胶质瘤细胞趋向的能力，在体内和体外实验都可观察到人脐带血干细胞对胶质瘤细胞的趋向性，而该趋向性依赖于胶质瘤细胞中PDGF-D 的表达水平。

2 PDGF-D 与EMT 的关系

2.1 EMT 在肿瘤侵袭转移中的作用EMT 是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质细胞表型的生物学过程，在胚胎发育、癌症转移和纤维化疾病中发挥重要作用［22］。通过EMT，上皮细胞间的紧密连接缺失，细胞失去极性，获得具有高迁移、高侵袭的间质细胞表型［23］，是恶性肿瘤发生侵袭和转移的重要细胞学基础。EMT 过程可由多种细胞外信号分子触发，包括转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、成纤维生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、 PDGF-A和PDGF-B 等［24-28］。一些转录因子是EMT 的主要调控因子，称为EMT-诱导转录因子，包括Snail、Slug、ZEB1/2 和Twist1/2 等［18］。EMT-诱导转录因子促进间质细胞中正常表达基因的转录，如N- 钙黏蛋白、波形蛋白和纤连蛋白等；抑制E-钙黏蛋白等上皮标志物的表达［18］。E-钙黏蛋白下调是EMT 过程的标志性变化之一，E-钙黏蛋白表达缺失可使上皮细胞间的黏附能力下降，细胞极性缺失，进而使细胞发生迁移［29］。

2.2 胶质瘤细胞EMT 的特殊性有关EMT 的病理意义已在上皮性肿瘤进行广泛研究，证实EMT在上皮性恶性肿瘤的侵袭和转移中起关键作用［30］。上皮性肿瘤发生EMT 时，上皮标志物E-钙黏蛋白表达下调，而间质标志物N-钙黏蛋白等表达上调，其中E-钙黏蛋白表达下调是EMT 最重要的改变，即出现E-钙黏蛋白向N-钙黏蛋白的 “钙黏蛋白转换（cadherin switch） ”［31］。胶质瘤虽然属于神经上皮性肿瘤，但胶质瘤缺少典型的上皮细胞特征，E- 钙黏蛋白在大多数胶质瘤中不表达或表达很低［32］，不出现典型的 “钙黏蛋白转换”，因此与上皮性肿瘤EMT 比较，胶质瘤细胞EMT 具有一定特殊性。目前的证据［33-35］表明：胶质瘤细胞可以发生EMT 或EMT 样改变，胶质瘤向周围组织的侵袭性生长可能与EMT 有关。有研究［36］表明：多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma mutiforme，GBM） 发生的间质性改变与其快速进展的临床表型有密切关系，提示EMT 可能与GBM 侵袭性生长特性有关。

2.3 PDGF-D 与EMT 的关系PDGF-D 参与肿瘤细胞EMT 过程。KONG 等［37］研究表明：过表达PDGF-D 的人前列腺癌PC3 细胞呈拉长或不规则的成纤维细胞样形态；PDGF-D 过表达的PC3 细胞中E-钙黏蛋白表达下调，间质标记物波形蛋白表达上调，且过表达PDGF-D 的PC3 细胞比常规PC3 细胞的生长速度更快，表明PDGF-D 过表达可引发EMT。有研究［23］显示：耐药的肝癌细胞呈拉长的成纤维细胞形状，伪足增多，细胞极性消失，迁移侵袭能力增加，细胞中E-钙黏蛋白等上皮表型分子表达明显下调，而波形蛋白、Snail 和Slug 等间质表型分子的表达明显上调，PDGF-D和PDGFR-β表达上调；干扰PDGF-D 后，耐药细胞呈类圆形，伪足减少，细胞迁移侵袭能力降低，E-钙黏蛋白等上皮表型分子表达明显上调，波形蛋白、Snail 和Slug 等间质标志物表达下调。上述研究结果均表明：PDGF-D 过表达对多种类型肿瘤细胞EMT 有促进作用。PDGF-D 在胶质瘤组织中表达增强且与胶质瘤的病情进展有关，但PDGF-D 对胶质瘤细胞EMT 是否有调控作用及其可能机制目前尚不清楚。

3 Notch1 信号通路与EMT 和PDGF-D 的关系

3.1 Notch1 信号通路及其生物学作用Notch 信号通路广泛参与细胞增殖、分化和凋亡过程，在肿瘤发生、侵袭和转移中发挥重要作用［38］。Notch 信号通路由5 个Notch 配体（DLL1、DLL3、DLL4、Jagged1、 Jagged2） 及4 个Notch 受体（Notch1～4受体） 组成［39］。Notch1 是Notch 家族的一个成员，Notch1 信号通路的激活主要通过位于胞膜的受体与邻近细胞的Notch 配体结合，启动蛋白水解程序，使Notch 胞内区（notch intracellular domain，NICD） 释放，NICD 移位于细胞核并引发目的基因复制［40］。Notch1 可以调节多种靶基因，如p53、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR） 及磷脂酶和张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homologue，PTEN），介导PI3K/AKT/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR） 等通路，参与肿瘤的发生发展［41］。有研究［42］显示：Notch1 表达增加可以阻止正常的细胞分化，从而导致恶性转化，说明Notch1 在癌症中具有高度的致癌作用。Notch1 信号通路已被证明参与多种人类恶性肿瘤生长和迁移过程，包括乳腺癌［43］、肝细胞癌［44］和膀胱癌［45］等。

3.2 Notch1 信号通路与EMT 的关系研究［8］表明：Notch1 可以通过与几种EMT 相关的转录和生长因子（Snail、Slug、Twist1 和FGF 等） 发生串扰，从而调控肿瘤细胞的EMT 过程。TIMMERMAN 等［46］发现：在内皮细胞中Notch1可以通过上调Snail 的表达，使E-钙黏蛋白表达下调，促进EMT。Notch1 调节Snail 的表达可能通过以下2 条途径：①Notch1 激活后，其胞内部分直接作用于Snail 启动子区域，从而上调其表达；②Notch1 通过上调低氧诱导因子1α （hypoxiainducible factor 1alpha，HIF-1α） 作用于赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX） 基因的启动子，LOX有助于维持Snail 蛋白的稳定性［47］。Notch1 也可与Slug 作用，通过调节E-钙黏蛋白影响EMT［48］。在乳腺癌细胞中，Slug 作为Jagged/Notch1 下游靶点，使E-钙黏蛋白下调、 β-连环蛋白（β-catenin） 活化，进而调控EMT［42］。Twist1 是可以调控EMT过程的转录因子之一［18］，研究［4］显示：Twist1 受Notch1 调控，在结肠癌发生发展中，Notch1/Twist1 信号轴调节肿瘤细胞生长和转移过程。研究［43］显示： 在膀胱癌NBT-Ⅱ细胞中FGF 促进EMT 过程也与Notch1 有关，非分泌性细胞形态类似上皮细胞，具有分泌功能的细胞呈间质细胞形态，且E-钙黏蛋白表达下调，Notch1 表达增加。Notch1 信号通路在胶质瘤细胞EMT 过程中也扮演重要角色，研究［49］显示：miR-139-5p 可以在体内和体外抑制Notch1 诱导的胶质瘤细胞EMT 过程，而过表达Notch1 可以逆转miR-139-5p 对胶质瘤细胞侵袭能力的影响。

3.3 Notch1 信号通路与PDGF-D 的关系研究［4］表明：PDGF-D 可通过对Notch1 通路配体表达的调节在组织发育及多种肿瘤增殖、侵袭和转移的过程中发挥重要作用； 在结肠癌SW480 细胞中PDGF-D 表达下调导致细胞中Notch1、VEGF 和基质 金 属 蛋 白 酶9 （matrix metalloproteinase-9，MMP-9） 表达水平降低。VEGF 是血管生成的关键介质，有研究［50］显示：VEGF mRNA 和蛋白表达水平与胃癌的TNM 分期、侵袭深度和淋巴结转移有关。MMP-9 在基底膜胶原降解中发挥作用，与肿瘤的转移与侵袭有直接关系［51］。VEGF 和MMP-9 是核因子κB （nuclear factor-κB，NF-κB）的下游靶基因。上述研究结果提示：下调PDGF-D可以导致Notch1 的下调，进而使NF-κB 及其靶基因（VEGF 和MMP-9） 失活，从而抑制肿瘤的侵袭转移和血管形成。研究［4］显示： 在结肠癌SW480 细胞中，PDGF-D 通过上调Notch1 促进Twist1 表达，从而导致EMT；上调Notch1 可以拮抗PDGF-D 下调对SW480 细胞中Twist1 表达的影响，而下调Notch1 可以降低HCT116 细胞中Twist1 的表达，并且Twist 能促进结肠癌细胞的EMT。

4 小结和展望

PDGFs 家族成员众多，PDGF-D 是新近被发现的一种促有丝分裂因子，可能在胶质瘤等肿瘤细胞EMT 过程中发挥重要作用。Notch1 信号通路在细胞增殖、分化和凋亡的过程中扮演重要角色，并与EMT 和PDGF-D 有密切关联，可能在PDGF-D促进胶质瘤等肿瘤细胞EMT 过程中起重要作用。因此，研究PDGF-D 对胶质瘤细胞EMT 的调控作用及其可能机制，探讨Notch1 信号通路在此过程中的作用，对抑制胶质瘤等肿瘤的进展，改善患者预后具有良好应用前景，有望为优化胶质瘤等肿瘤的治疗和制订新的治疗策略提供依据。