谈Notch1,和c-Met,在结肠癌发病中的作用:结肠癌的症状

谈Notch1 和c-Met 在结肠癌发病中的作用

一、Notch1 在结肠癌及其它肿瘤发病中的作用 1. Notch 概述 Notch 信号通路是一种进化上高度保守的细胞间相互作用的信号传导通 路，由Notch 受体、Notch 配体(DSL 蛋白)、CSL(CBF-1，Suppressor of hairless， Lag 的合称)DNA 结合蛋白、其他的效应物和Notch 的调节分子等组成，是调控 肠道干细胞功能的信号传导通路之一。Notch 基因于1919 年在果蝇体内被发现， 其功能缺失可造成果蝇的残翅。20 世纪80年代中期，Artavanis Tsakonas 研究组 首次克隆了该基因。Notch 基因编码的单链跨膜受体蛋白分子量约300 KD，由2 753 个氨基酸组成，Notch 基因的编译产物可以产生由180KD(包含大部分胞外 区) 和120 KD(包含跨膜区和胞内区)多肽段构成的异二聚体。在哺乳动物中共发 现4 类Notch 基因，分别编码4 种Notch 受体(Notch 1-4)，其中Notch1 与肿瘤的 发生发展联系紧密。此外还发现有5 种能与之结合的Notch 配体， 分别是 Delta-like1、3、4、Jagged1 和Jagged2。Notch 是一种跨膜异(源)二聚体受体， 生理条件下Notch 配体通过与受体结合，启动Notch 信号途径，利用-分泌酶和- 分泌酶进行一系列酶促裂解反应，导致Notch 裂解后释放Notch1 受体胞内区 (Notch-1 intracellular domain，Nicd);Nicd由胞浆转移到细胞核内， 通过连接普遍 存在的转录因子、CBF1 等调控Hes 和Herp 基因的最初表达[7]。Notch 通过调 控肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡等方式，影响肿瘤的侵袭与转移，该信号通路在 人类多种肿瘤的发生、发展过程中都起着重要的作用，是肿瘤研究的新热点。

2. Notch1 与肿瘤Notch1 是一类跨膜蛋白，参与调控组织和器官细胞的增殖与凋亡，与肿 瘤的发生发展关系密切，在全身多种肿瘤中均有表达[9-10]。Notchl 的异常在不 同肿瘤的发生、发展过程中所起的作用并不相同，表现为促癌和抑癌两种作用， 而多数情况下表现为致癌作用。研究[11]显示：50%的急性淋巴细胞性白血病 (T-ALL)存在Notch1 基因的突变，影响了胞外段及跨膜区的异二聚体亚单位，导 致胞外段容易断裂，故Notch1 被认为是T-ALL 中重要的致癌基因。另外，小鼠 动物模型的相关研究也表明：Notch1 基因的激活可诱发乳腺肿瘤。据报道，下 调Notch1 能够抑制胰腺癌细胞生长、增加细胞凋亡，并降低细胞的侵袭转移能 力;
脑胶质瘤的相关研究表明：Notch1和配体Jaggedl 及Delta1 等分子高表达， 下调上述分子可诱导细胞凋亡，抑制细胞增殖。

抑癌作用方面，Notch1 在皮肤癌中表现为抑癌基因，可抑制角化细胞的 生长及分化。动物实验显示，老鼠真皮Notch1 部分功能缺失导致角化细胞增生， 最终造成基底细胞呈瘤样生长而形成癌。另外，食管癌的研究显示：食管鳞癌组 织中Notch1 呈现低蛋白表达，进一步研究结果表明，Notch1胞内段的引入能引 起食管癌EC9706 细胞增殖受到抑制，并使得细胞周期静止在G0/G1 期， 并诱 导细胞凋亡。无论Notch1 表现为是促癌作用还是抑癌作用，其在多种肿瘤细胞 中的作用机制尚未完全阐明，需要进行更深入的研究。

3. Notch1 在结肠癌发病中的作用 Notch 信号通路受体与配体在多种恶性肿瘤中表达具有两面性，在结肠癌 中表达是升高的。在结肠腺癌中，Hathl(受HES1 转录抑制的靶基因)的表达下降， 结肠癌体外培养细胞系中Hathl 的异源表达显著降低了细胞的生长增殖能力，提 示Notch 活性在结肠癌中是增强的。Natarajan 等通过对结肠癌中-连环蛋白和 Notch 胞内结构域(Nicd)的共定位研究发现，Notch1 信号通路在激活细胞周期蛋 白D1 介导的细胞增殖中发挥着作用;另有报道，通过对大肠癌中的Notch1 的表 达与分化程度和肿瘤之间关系的研究发现，Notch1 在肿瘤组织中的表达高于临 近的正常组织和正常组织。然而通过对HT29 和SW620 培养和诱导分化， 检测 到Notch1 的表达明显减少， 说明Notch1 的表达与结直肠癌的癌变密切相关， 可能起致癌作用。研究发现，Notch-1 在结肠隐窝增殖细胞中高水平表达，激活 Notch-1 信号通路可以降低隐窝细胞的分化能力并促进干细胞的增殖。Notch 基 因的存在不仅在促进或抑制肿瘤细胞增殖方面起作用，还可促进肿瘤细胞的凋亡。

研究发现，建立结肠癌细胞系，敲除Notch 基因可减少结肠癌细胞的增殖并促进 凋亡， 降低集落生成，而Notch 信号过度表达，则可产生相反的作用。研究发现，上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)存在于包括乳腺癌、 食管癌、结直肠癌、前列腺癌等多种上皮来源的肿瘤中，与肿瘤的侵袭和转移密 切相关。下调Notch-1信号通路可抑制TGF- 诱导的食管鳞状癌细胞EMT，降低食 管鳞状癌细胞的增殖及侵袭能力;另有研究表明转化生长因子-(TGF-)和Notch 信 号通路调节自我更新的干细胞和细胞命运决定中发挥重要作用，两种途径都参与 胃肠癌的侵袭和转移。

二、c-Met 在结肠癌及其它肿瘤发病中的作用 1. c-Met 概述 c-Met 是1984 年Cooper 等在研究人骨肉瘤(MNNGHos)细胞系时，用N- 甲基-N-硝基-N-亚硝基胍(MNNG)诱导人骨肉瘤(HOS)细胞株克隆的一个具有转 化活性的基因片段，其表达产物是具有TPK 活性的跨膜蛋白。作为唯一一个已 知的肝细胞生长因子(HGF)的高亲和力受体，c-Met 原癌基因选择性地表达在人 类的某些上皮组织，如正常的肝脏细胞、成纤维细胞、造血细胞、甲状腺和消化 道上皮细胞等。c-Met 高表达于多种人类肿瘤，与恶性肿瘤的产生、进展以及侵 袭和转移之间有着密切的联系。

2. c-Met 与肿瘤 肿瘤细胞中存在许多可以激活c-Met 的分子机制，其中最常见的方式是通 过HGF 和c-Met 结合发挥作用。HGF 和c-Met 结合导致受体自身磷酸化，增强 了c-Met 酪氨酸激酶的活性，导致多种底物蛋白的酪氨酸磷酸化。c-Met 也可以 不依赖HGF 而被激活， 特别是通过过度表达而产生异常活化。c-Met 蛋白的高 表达可能是由于c-Met 基因的扩增、转录增强或转录后机制。异常的蛋白加工或 者正常负调节物的缺失也可以促使Met 持续活化和肿瘤形成。成熟的Met 蛋白 由 和 亚单位组成的，是由单链前体通过蛋白酶裂解形成。在结肠癌LOVO 细 胞系，由于翻译后加工机制缺陷使得转录的不正常，c-Met 以单链前体的形式存 在于细胞表面而具有持续的酪氨酸激酶活性。大量研究表明，许多恶性肿瘤中存 在HGF/c-Met 共同表达，促进肿瘤的增殖、分化和转移。肿瘤细胞可通过释放 多种细胞因子来刺激临近成纤维细胞释放HGF，随后HGF 与c-Met 特异性结合， 可诱导c-Met 受体蛋白发生异构化，激活受体胞内蛋白激酶结构域中的酪氨酸蛋 白激酶(PTK)。同时HGF 还破坏细胞链接，促进肿瘤细胞浸润和转移。可见HGF 和c-Met 的表达与肿瘤的发生、发展密切相关。c-Met 可能通过以下方式参与肿瘤的发生、发展：
①调控细胞增殖和凋亡。c-Met 蛋白可激活PTK 使PI3K 磷酸化，进而与 其靶蛋白结合，分别催化PI-3、PI-4 和5-P3 生成，进一步可激活PKC，启动相 关信号转导通路，从而调控细胞增殖。

②促进肿瘤细胞侵袭。HGF/c-Met 可作用于细胞骨架的肌动蛋白，调控 细胞的外形、运动，增加胞外基质的降解、减弱细胞之间的粘附力，从而增加了 一些肿瘤细胞的迁移力和侵袭力。

③诱导肿瘤血管新生。血管新生是原发性肿瘤细胞生成、增殖必不可少的， 同时也是肿瘤侵袭转移的途径之一。研究[25]发现，HGF 与内皮细胞表面的c-Met 受体结合激活受体酪氨酸激酶，使得 亚基磷酸化，通过PI3K 和MAPK 通路促 进血管生成因子IL-8 和VEGF(血管内皮生长因子)的上调，促使肿瘤组织血管生 成。

3. c-Met 在结肠癌发病中的作用 李静喆等研究了选择性c-Met 磷酸化抑制剂NK4 对体外培养的结肠癌细 胞株LoVo 细胞增殖与凋亡的影响，以及MEK/ERK 信号通路相关蛋白的变化， 结果发现：NK4 可能通过阻断ERK 通路活性从而抑制结肠癌细胞生长和诱导凋 亡。另有研究报道，通过体外观察SU11274 对不同结肠癌细胞系c-Met 磷酸化 的抑制作用， 发现SU11274 对结肠癌细胞系细胞增殖和细胞存活有显著抑制作 用，且存在时间和剂量依赖性。Singh 等[36]研究发现，c-Met 参与丝裂原活化 蛋白激酶(MAPK)级联中MEK/ERK 信号通路，在结肠癌的生长和凋亡过程中发 挥着作用。MAPK 使转录细胞因子(transcription cell factor, TCF) 和血清反应因 子(serum responsefactor, SPF)磷酸化，它们与细胞核基因启动子中的顺式作用元 件形成三元复合物而启动相应核基因的表达，引起细胞增殖。MAPK 被激活后， 使PLA2 磷酸化。激活的PLA2使胞膜磷酸肌醇水解，释放花生四烯酸，生成前 列腺素。前列腺素可能与细胞外或细胞内的受体结合，进而促进细胞的生长。

Holgren 等通过使用Sprouty-2 基因细胞转染K-ras基因突变的HCT-116 结肠癌 细胞的方式负反馈调节Ras /ERK 途径受体酪氨酸激酶的信号通路，发现 Sprouty-2 刺激c-Met 蛋白及mRNA 转录和肝细胞生长因子刺激ERK 和Akt 蛋 白磷酸化，并增强细胞迁移和侵袭的。另有研究[39]发现，通过选用的c-Met 特 异性小分子抑制剂SU11274，研究结肠癌细胞在c-Met 信号通路传导途径以及相 关机制，发现HGF 通过与其受体c-Met 结合后，激活其信号传导通路，促进人结肠癌纪胞株HT 29、Hct-8、Hct-116、DLD-1 的细胞生长增殖;同时增强c-Met 通 路中Akt、mTor rpS6 及Erk 的蛋白表达水平，进而增强细胞的体外侵袭能力。

三、结语 医学发展到今天， 针对肿瘤的治疗已经深入到基因水平。结肠癌作为世 界范围内的主要恶性肿瘤之一，对大部分现有的化疗耐受。尽管目前大量体内外 研究及动物实验均表明Notch1 和c-Met 在多种肿瘤的发生、发展过程中发挥着 重大作用，但在结肠癌方面的相关研究仍然较少，许多关键问题尚未解决，其发 病机制还需进一步深入研究。目前处于临床试验阶段的针对Notch 信号通路的抗 肿瘤药物，均处于Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段，尚无Ⅲ期临床试验药物，主要有-分 泌酶抑制剂、DLL4-特异性抗体、Pan-Notch 抑制剂、Notch抑制剂、Notch1-特 异性抗体、Notch2-特异性抗体、Notch3-特异性抗体、组蛋白去乙酰化酶抑制剂 和芪类化合物等。以HGF/c-Met 为治疗靶点的分子靶向药物，主要包括 HGF/c-Met拮抗剂(如NK4)、c-Met 的抗体(如OA-5DS、DN30)、c-Met 小分子抑 制剂(如SU5416、PHA665752、SU11274)等。