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胃癌上皮间质转化与化疗耐药性关系的研究进展

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  [摘要] 胃癌细胞对化疗药物不敏感,产生耐药性是导致高死亡率的主要原因。上皮间质转化(EMT)在胃癌的进展中起到重要作用,越来越多证据表明EMT通过相关转录因子、细胞因子、重要信号通路、调节干性等参与了胃癌细胞化疗耐药性的产生。本研究就胃癌的EMT与化疗耐药关系的研究进展作一综述,以助于在胃癌抗耐药治疗中找到新的策略。
  [关键词] 胃癌;上皮间质转化;化疗;耐药性
  [中图分类号] R734 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2019)05(a)-0046-04
  Research progress on the relationship between epithelial-mesenchymal transition and chemoresistance in gastric cancer
  CHEN Mengjiao1 XU Min2
  1.School of Medicine, Jiangsu University, Jiangsu Province, Zhenjiang 212000, China; 2.Department of Gastroenterology, Affiliated Hospital of Jiangsu University, Jiangsu Province, Zhenjiang 212000, China
  [Abstract] Insensitivity of tumor cells to chemotherapeutic agents and arising drug resistance are the main cause of high mortality in gastric cancer. Epithelial mesenchymal transformation (EMT) plays an important role in the progression of gastric cancer. There is mounting evidence demonstrating that EMT participates in gastric cancer chemotherapeutic drug resistance through related transcription factors, cytokines, important signaling pathways, and regulation of stemness. This article summarizes the relationship between EMT and chemoresistance in gastric cancer to help people find new strategies in anti-drug-resistant treatment of gastric cancer.
  [Key words] Gastric cancer; Epithelial-mesenchymal transition; Chemotherapy; Drug resistance
  胃癌是全球癌症相关死亡的第三大原因[1],由于早期症状不明显,大多数人确诊胃癌时已进入中晚期阶段。化疗成为了主要的治疗方法。然而,胃癌细胞对化疗药物產生耐药性是导致化疗失败最主要的原因。化疗耐药涉及很多机制,越来越多研究表明,上皮间质转化(EMT)也是胃癌细胞对化疗药物产生耐药性的机制之一。以下对EMT在胃癌发生化疗耐药过程中的作用进行详细综述。
  1 EMT
  EMT是指上皮细胞失去黏附、极性,向间质细胞转化,伴有上皮细胞标志物如E-钙黏蛋白(E-Cadherin)表达的下调和间充质表型标记物如波形蛋白(Vimentin)、N钙黏蛋白(N-Cadherin)等表达的上调。根据生物环境、功能和调节机制不同,EMT分为3种类型,Ⅰ型EMT与胚胎发生和器官发育有关;Ⅱ型EMT与伤口愈合、组织修复和器官纤维化有关;Ⅲ型EMT赋予肿瘤细胞侵袭、转移的能力,促进肿瘤进展,引起治疗失败,是预后不良的独立指标[2]。Ⅲ型EMT是笔者在肿瘤治疗中的主要研究对象。EMT在胃癌的发生发展中起着重要作用,受多种因素调控,包括细胞外因子、转录因子和关键信号途径等[3]。
  2 化疗耐药
  在胃癌治疗中,常使用化学药物破坏癌细胞。然而,对化疗的抵抗是治疗胃癌方面遇到的主要障碍。目前,化疗耐药的机制已被广泛接受,包括胞内药物浓度降低涉及耐药相关蛋白(multidrug resistance-associated protein,MRP)、多药耐药基因1(multi-drug resistance,MDR1)也称P糖蛋白(P-gp)、肺耐药蛋白(lung resistance protein,LRP)、乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein,BCRP)的过度表达,凋亡相关基因如Bax和Bcl-2的异常、DNA损伤修复功能障碍、药物代谢异常、药物靶点改变、肿瘤微环境改变等[4-5]。目前证据表明,EMT过程也与胃癌的耐药密切相关[6]。
  3 胃癌的EMT和化疗耐药性
  3.1 EMT相关转录因子与耐药性
  Snail是调节EMT的主要转录因子,Snail能够通过与E-Cadherin启动子中的E-box结合来下调E-Cadherin的表达而促进肿瘤的侵袭和迁移。Huang等[7]通过收集382例胃癌组织,证明了人表皮生长因子受体-2(HER2)的扩增与Snail的表达呈正相关,且与单阳性或双阴性组相比HER2/Snail双阳性患者的预后较差。在细胞水平,HER2和Snail在MGC803/DDP和AGS/DDP顺铂耐药株中过表达,与亲本细胞相比,MGC803/DDP和AGS/DDP细胞表现出EMT特征形态。HER2表达下调,引起两种耐药株中Snail的表达下调,逆转了耐药株细胞成纤维样表型并减弱了其增殖迁移能力,同时提高了胃癌细胞对顺铂的敏感性,表明HER2可能通过调节Snail影响了EMT进程进而调节胃癌细胞对顺铂的耐药性。锌指E盒结合同源盒蛋白(zinc finger E-box binding homeobox,ZEB)家庭成员,特别是ZEB2也可以抑制E-Cadherin表达并触发EMT。Jiang等[8]发现ZEB2在胃癌组织和SGC7901/DDP细胞中均显著上调,其研究发现ZEB2的下调增强了SGC7901/DDP细胞对顺铂的敏感性。Geng等[9]向顺铂依赖的SGC7901/DDP细胞中转染了针对ZEB2的小干扰RNA(si-RNA),使ZEB2在mRNA和蛋白质水平上显著降低,顺铂对转染后细胞的抑制率及细胞凋亡率均明显升高,表明沉默ZEB2可以有效地提高胃癌细胞对顺铂治疗的敏感度。Twist是属于基本螺旋-环-螺旋(base/helix-loop-helix,bHLH)蛋白家族的一种转录因子,它也可以抑制E-Cadherin的基因转录。Kang等[10]使用Twist-siRNA阻断SGC7901、BGC823、MKN45胃癌细胞的EMT,Twist的敲低增加了这些胃癌细胞对多柔比星的敏感性。   3.2 EMT相关细胞因子与耐药性
  转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)是哺乳动物生长因子超家族的成员,是EMT常见的激动剂之一。与敏感株相比,Zhou等[11]检测到TGF-β在耐曲妥珠单抗的胃癌细胞NCI-N87/TR中高表达。NCI-N87/TR耐药株经TGF-β处理后E-Cadherin降低,N-Cadherin升高,同时曲妥珠单抗对NCI-N87/TR细胞的半数抑制浓度由8.64 μg/mL增加至94.24 μg/mL,即对曲妥珠单抗的敏感度下降。干扰NCI-N87/TR细胞中的TGF-β得到相反的结果,因此得出结论TGF-β诱导的EMT途径和胃癌细胞对曲妥珠单抗的耐药性密切相关。Oh等[12]通过基因组和蛋白质组学数据分析,结果显示胃癌有两种不同的分子亚型,即间充质表型(mesenchymal phenotype,MP)和上皮表型(epithelial phenotype,EP),临床数据显示MP表型存活率低化疗抗性大,而EP表型存活率高化疗抗性小。胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)在MP表型高表达,综合分析显示IGF-1不仅参与驱动EMT还促进了化疗耐药。Banerjee等[13]报道了白细胞介素-6(IL-6)是促进EMT的细胞因子之一。IL-6抑制剂处理胃癌细胞AGS、SNU719后细胞的迁移能力下降,且5-氟尿嘧啶(5-FU)诱导胃癌细胞的凋亡率升高。这表明IL-6能改变胃癌细胞EMT特征,从而影响了胃癌的化疗耐药性。Kuai等[14]证明了EMT另一相关细胞因子白细胞介素-8(IL-8)过表达能增强胃癌细胞迁移和侵袭能力,下调胃癌细胞中IL-8的表达能增加奥沙利铂对细胞的毒性作用。
  3.3 EMT相关信号通路与耐药性
  许多对EMT有重要调节作用的信号通路也与耐药性密切相关。Kim等[15]用体外诱导法建立了人胃癌拉帕替尼耐药细胞株SNU216/LR,SNU216/LR细胞高表达Vimentin,而敏感株高表达E-Cadherin,即耐药株具有EMT特征。Wnt/β-catenin信号传导参与EMT的诱导,Kim团队验证了抑制Wnt/β-catenin通路能下调EMT信号并且恢复SNU216/LR细胞对拉帕替尼的敏感性。Zhang等[16]认为胃癌细胞对拉帕替尼的抗性与旁路受体酪氨酸激酶(RTK)途径的激活有关。RTK途径中的激酶活化促进了HER2+胃癌细胞对拉帕替尼的抗性,其中酪氨酸激酶受体和胰岛素样生长因子1受体的激活可逆转拉帕替尼对β-连环蛋白(β-catenin)、糖原合成酶激酶3β的抑制,并恢复EMT诱导转录因子Snail和ZEB1的表达,导致Vimentin重新表达。RTK途径中的激酶可能通过激活Wnt/β-catenin信号通路诱导EMT过程并导致了胃癌细胞对拉帕替尼耐药。PI3K/Akt信号通路也是调控肿瘤细胞EMT的信号通路之一,Lee等[17]在SNU216/LR耐药株和SNU216敏感株两种细胞中进行了定量磷酸化蛋白质组分析发现PI3K/Akt通路在SNU216/LR细胞中被激活,使用PI3K/mTOR抑制剂联合拉帕替尼处理细胞,比单用拉帕替尼更能抑制细胞的生长,因此认为这个通路激活也是耐药的主要机制。
  Rho蛋白家族是Ras超家族中小G蛋白的成员之一,其中RhoA(ras homologous member A)被研究最多,PI3K/Akt位于其上游能激活RhoA,RhoA下游为c-Jun氨基末端激酶。Yoon等[18]发现下调RhoA能使MKN45和SNU668细胞增殖迁移能力下降,并且逆转了MKN45和SNU668细胞对5-FU的化疗抗性,表明RhoA介导的信号通路在调节EMT和耐药性中起到了重要作用。
  3.4 EMT、肿瘤干细胞与耐药性
  CSCs(cancer stem cells,CSCs)是肿瘤的起源,与肿瘤的复发、侵袭和转移密切相关,而且具有多药耐药性。EMT的激活能诱导癌细胞产生自我更新能力,促进CSCs形成以及CSCs的多药耐药性表達,EMT可以作为各种癌症类型的CSCs表型的共同调节因子,因此可以通过EMT过程将CSCs与化疗耐药性联系起来[19]。Bagheri等[20]从接受化疗后的胃癌病人组织中培养出球形集落,这些球形集落具有CSCs特征,在含血清的培养基中分化为间质样细胞并高表达Snail和Twist1,该研究结果提示化疗耐药的胃癌组织中富含CSCs,且高表达EMT相关转录因子,证明了CSCs、EMT与胃癌化疗耐药密切相关。Wang等[21]研究表明富含G蛋白偶联的亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5,LGR5)是一个CSCs标志,上调LGR5不仅使胃癌细胞具有更强的增殖、迁移能力,还增加了胃癌细胞对奥沙利铂的耐药性,提示肿瘤干性和EMT的调节机制密切相关,并参与了耐药性的调节。NANOG是CSCs中重要的调节因子,在CSCs自我更新和多向分化潜能中起到重要作用,在胃癌CSCs中NANOGP8编码了NANOG的表达,NANOGP8是胃癌CSCs的主要调节因子。Ma等[22]研究显示NANOGP8增强了EMT标记蛋白和Wnt/β-catenin信号,同时赋予癌细胞化学抗性,提示NANOGP8是胃癌对药物抗性的重要驱动因素。上述报道表明EMT可能通过增强胃癌细胞的干细胞特性而促进耐药。
  3.5 EMT相关药物与耐药性
  质子泵抑制剂(proton pump inhibitor,PPI),是一类H+/K+ATP酶抑制剂,是一类重要的抑制胃酸分泌的药物。Zhang等[23]证明PPI泮托拉唑可以靶向抑制EMT来逆转阿霉素耐药株SGC7901/ADR的侵袭力,还从体内和体外验证了泮托拉唑可以通过抑制P-gp和MRP1增强化疗药物的细胞毒作[24]。Feng等[25]也证明了泮托拉唑通过抑制EMT/β catenin通路提高了胃癌细胞对5-FU的敏感性。Huang等[26]发现泮托拉唑能抑制EMT相关细胞因子白细胞介素-6(IL-6)的表达而恢复了胃癌细胞对顺铂的敏感性。这些证据都表明泮托拉唑可以通过调节EMT来增强化疗药物的作用。吴茱萸碱是一种来自植物的天然化学物质,Wen等[27]证明吴茱萸碱不仅对EMT有抑制作用,还能降低胃癌干细胞的成球能力及对奥沙利铂的抗性。该研究结果表明吴茱萸可能是治疗胃癌的潜在新型抗肿瘤剂。   4 結语
  研究表明,EMT不仅是胃癌耐药的原因,也可能是胃癌中耐药的结果。肿瘤的发生、发展以及耐药性的产生是一个复杂的生物学过程,涉及多种分子机制,其中EMT与化疗耐药有着密不可分的关系,因此明确EMT在肿瘤细胞耐药中的作用及机制,有望为解决肿瘤耐药的难题提供一种新途径。通过靶向EMT来逆转耐药性可以成为潜在的肿瘤治疗策略。
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  (收稿日期:2018-11-13 本文編辑:金 虹)
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