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EMT在卵巢癌进展及化疗耐药中的研究进展

2020-09-04 698 上传者：管理员

摘要：卵巢癌是致死性最高的妇科恶性肿瘤,居全球女性因癌症死亡原因第8位,其预后差的主要原因是就诊时已处于疾病的晚期,且迅速对化疗产生耐药。越来越多的证据表明,上皮间质转化在卵巢癌的进展中发挥重要作用,并且促进化疗耐药。本文将重点探讨EMT在卵巢癌进展过程中各环节所发挥的作用,同时对EMT介导的不同类型的化疗耐药机制进行探讨。

关键词：
上皮间质转化
化疗耐药
卵巢癌
肿瘤用药
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根据2018年全球肿瘤年鉴报道:卵巢癌在全球范围内发病率约为6.6/10万,五年存活率仅为38%～40%,居全球女性因癌症死亡原因第8位[1]。卵巢癌预后差的主要原因是就诊时已处于疾病的晚期,且初始治疗后迅速对化疗产生耐药。

根据WHO分类,卵巢癌的主要组织学分型包括:高级别和低级别浆液性、黏液性、子宫内膜样、透明细胞、Brenner瘤、浆液性黏液性混合型和未分化癌[2]。高级别浆液性癌是恶性程度最高的卵巢癌,大多数来自输卵管上皮细胞[3],并伴有TP53突变,近半数伴有同源重组修复缺陷(HRD如BRCA1/2、PTEN、EMSY等基因突变);低级别浆液性癌可能与BRAF和KRAS突变有关[4]。卵巢癌的一线治疗包括彻底的肿瘤细胞减灭术联合术后TP(卡铂+紫杉醇)方案化疗。大部分患者对初始化疗敏感,但80%的患者会在五年内出现复发、耐药[5]。所以阐明卵巢癌细胞化疗耐药的机制并针对化疗耐药制定靶向治疗非常重要和紧迫。

1、EMT概述

上皮间质转化是指相对稳定的上皮细胞失去细胞极性及细胞间黏附力,转变成具有迁移能力的梭形间质细胞的一种可逆过程。在EMT过程中,上皮表型降低,如E-cadherin、紧密连接蛋白、上皮细胞黏附分子等各种细胞角蛋白表达下降;间质表型增加,如Vimentin、N-cadherin、纤连蛋白、β1和β3整合素及MMPs等表达升高。目前,E-cadherin表达的丢失被认为是EMT最显著的特征[6]。E-cadherin水平下降可以导致细胞的黏附力降低,使细胞获得易于侵袭和转移的特性。肿瘤细胞通过EMT,丢失了部分上皮细胞的特性,获得间质细胞的特性,从而使肿瘤细胞获得更强的侵袭和迁移能力。间质细胞可以逆转为上皮细胞状态,这个过程称为间质上皮转化(MET)[7]。最新研究表明,在肿瘤中可能存在一种部分型EMT,即同时具有上皮细胞和间质细胞表型,这种部分型EMT的肿瘤细胞更具侵袭性[8,9]。调控EMT的转录因子非常复杂,主要有锌指结构因子Zeb1和Zeb2、Snail(SNAlL1)、Slug(SNAlL2)、螺旋环螺旋因子Twist1和Twist2[10]。Snail和Zeb通过与E-cadherin结合抑制其转录[11]。

2、EMT在卵巢癌发生发展中的作用

传统而言,卵巢癌的组织发生学说主要包括卵巢表面上皮化生学说和第二苗勒氏管系统起源学说[12,13]。然而,临床工作中发现卵巢癌的生长、侵袭转移、化疗耐药等行为具有高度异质性,认为卵巢癌并非单一疾病,而是一组具有不同分子表型、不同发病机制及不同预后的疾病。2004年,美国病理学家提出了卵巢癌二元论学说[14],将卵巢癌分为Ⅰ型和Ⅱ型卵巢癌,随后,相继有研究发现输卵管黏膜存在类似高级别浆液性癌的病变及癌前病变,因此提出输卵管起源学说[15]。

卵巢癌中存在一小部分“肿瘤启动细胞”,表现为间质细胞和干细胞的特征,发挥驱动肿瘤启动的作用[16]。有研究表明卵巢卵泡液里存在能诱导EMT的刺激因子TGFβ,诱导EMT后使得维持输卵管上皮细胞分化状态的PAX2受到抑制,进而导致输卵管上皮内癌进展成高级别浆液性癌[17]。亦有研究表明,BRCA1突变会诱导EMT及肿瘤发生,且往往发展为高侵袭性、低分化的浆液性卵巢癌[18]。

一旦输卵管上皮内癌形成,细胞就会从纤毛上脱落到达卵巢表面,进而形成浸润性癌。输卵管上皮内癌细胞向卵巢迁移是卵巢癌发生中非常重要的步骤[19]。有研究表明,卵巢分泌的生长因子和激素(如TGFβ和激活素A),都有诱导癌细胞向卵巢表面迁移的作用。激活素A是TGFβ超家族在卵巢排卵过程中卵泡液释放的,通过激活PI3K/AKT和MEK/ERK通路,可以诱导EMT和促进输卵管上皮细胞和高级别浆液性卵巢癌细胞的迁移[20]。

与大多数上皮性肿瘤不同,卵巢癌的主要转移方式是腹腔种植转移,而非血行转移。这种类型的转移是癌细胞从原发肿瘤直接脱落到腹腔,腹水中以单细胞或细胞克隆球形式存活[21]。当肿瘤细胞从原发灶脱落到腹水中时,它们暴露在细胞基质相对不足的环境中,正常细胞通常会发生凋亡。腹水中存在的TGFβ和循环的腹水产生剪切力可以诱导EMT,使卵巢癌细胞在腹水中抗凋亡能力增强而得以生存[22]。与原位肿瘤相比,腹水及转移灶中卵巢癌细胞的Zeb2和Akt2表达增加,E-cadherin表达减少[23]。癌细胞随着循环的腹水播散到腹腔,到达二级站点后,EMT诱发纤维连接蛋白受体α5β1整合素,使其贴附在间质细胞上生长,具有间质细胞表型的细胞克隆球比上皮细胞克隆球的抗凋亡能力更强。癌细胞侵入间质细胞基质后,经历相反的过程即MET,形成肉眼可见的腹膜和网膜转移灶[24]。

越来越多的证据表明,部分EMT状态的细胞比完全间质细胞更具侵袭性,部分EMT可能驱动卵巢癌腹水形成及腹膜转移,处于上皮间质混合状态的卵巢癌细胞表现为肿瘤干细胞的特征,并可在体内驱动肿瘤生长[25,26]。此外,与腹水相关的具有混合钙粘蛋白表型的多细胞聚集物(该细胞E-cadherin和N-cadherin均呈阳性)比单纯上皮多细胞聚合物更具有侵袭性。具有中间型间质细胞亚型的卵巢癌细胞系,较间质细胞亚型表现出更强的抗凋亡及侵袭迁移能力,同时Zeb1表达更高[27]。这些发现在人卵巢癌组织样本免疫组化中也得到证实,在浆液性癌中E-cadherin和Vimentin往往是双阳性,不同期别卵巢癌中的EMT和MET分化状态可能会交替进行[28]。

卵巢癌二元论认为低级别浆液性卵巢癌是从卵巢浆液性囊腺瘤发展而来,由无侵袭性的交界性浆液性肿瘤逐渐缓慢的进展到低级别浆液性癌[29]。EMT在这一亚型的肿瘤中研究相对较少,有研究表明EMT可能会促进低级别浆液性卵巢癌的进展,表现为EMT的转录因子如Snail、Slug、Twist、Zeb、ZNF143和ZNF281的表达增高[30]。在交界性浆液性卵巢肿瘤细胞中,下调p53后发现其可通过PI3K/AKT通路下调E-cadherin的表达进而促进了交界性肿瘤的侵袭性[31]。所以,EMT可能对非侵袭性的交界性肿瘤进展为具侵袭性的低级别浆液性卵巢癌起到促进作用。

3、EMT与化疗耐药

上皮性卵巢癌的一线化疗方案是卡铂联合紫杉醇,初始治疗后大部分肿瘤得以清除,但是80%的卵巢癌患者会在五年之内复发。众多研究表明,肿瘤细胞通过获得间质细胞表型产生对卡铂或紫杉醇的耐药,说明EMT可能是化疗耐药的始作俑者[32,33]。下面综述了EMT诱发化疗耐药的不同机制。

3.1紫杉醇特异性抵抗

微管蛋白(β-tubulin)有6种不同的亚型,人体分布具有组织特异性,其中β-tubulinⅢ(神经细胞特异性微管蛋白抗原TUBB3)在早期神经分化过程中表达,一般不会出现在上皮细胞。当卵巢癌中出现异常表达的TUBB3会引起微管不稳定或聚合缓慢,进而导致紫杉醇耐药。有研究对卵巢癌细胞OVCA433和HEY进行短期的紫杉醇处理发现,促进了EMT同时对紫杉醇抵抗的TUBB3表达增加[34]。miR-200c,是EMT转录因子Zeb1和Zeb2的抑制因子,会直接抑制TUBB3的转录和翻译,对紫杉醇起到增敏作用[35]。

3.2药物吸收降低

铂类化疗药主要通过CTR1主动转运进入细胞,卵巢癌铂耐药细胞的CTR1表达较铂敏感的卵巢癌细胞降低[36]。最新研究表明,EMT与抑制药物吸收有关,转运家族中的FOXM1通过激活WNT/β-catenin通路,进而诱导EMT及抑制CTR1,导致药物吸收降低而产生铂耐药[37]。

3.3药物流失增加

药物排出泵与肿瘤化疗耐药相关,EMT的转录因子与药物排出泵表面的位点结合,可致药物排出泵表达增加。例如,Twist可以直接结合于药物排出泵的E-BOX表面[38]。NID-1通过刺激ERK/MAPK通路,药物排出泵MDR1和ABCG2上调,诱导OVCAR3和HEY细胞系发生EMT和产生铂类耐药[39]。此外,越来越多的研究表明EMT具有干细胞特性,肿瘤干细胞通过高表达药物排出泵来保护自己免受化疗药物作用而产生化疗耐药[26]。

3.4DNA损伤修复能力提高

EMT通过增强对铂引起DNA损伤的修复能力来抗衡化疗药物作用。去乙酰化酶6(SIRT6)通过诱导β-catenin介导EMT和激活PARPi提高DNA修复能力,一项对75例浆液性卵巢癌患者的研究中,细胞核SIRT6表达增加与铂耐药和总生存期缩短有关[40]。此外,铂类药物作用于OVCA433和HEY细胞株可发生EMT,上调DNA切除修复蛋白(ERCC1)[41]。最后,在原位卵巢癌小鼠模型中,miR-506通过直接作用于DNA双链修复基因重组蛋白A(RAD51),抑制EMT,提高了卵巢癌对顺铂和奥拉帕尼的反应[42]。

3.5抗凋亡能力提高

Snail和Slug通过抑制p53介导的细胞凋亡来诱导化疗耐药。Snail和Slug通过抑制不同的促凋亡分子如PUMA/BBC3、ATM和PTEN,从而对p53介导的凋亡起到抑制作用[43]。Snail还通过激活AKT通路,抑制p53介导的凋亡、减缓细胞周期、增加促生存蛋白Bcl-XL的表达而发挥抗凋亡作用[44]。内皮素(ET-1)通过激活PI3K/AKT通路,诱导卵巢癌细胞Snail介导的EMT和化疗耐药[45]。

3.6EMT相关的各种信号通路与化疗耐药

3.6.1MAPK/ERK通路

MAPK/ERK通路是已知的诱导EMT的通路,也与铂耐药有关。以转录家族成员FOXC2为例,它通过激活AKT和MAPK通路诱导卵巢癌细胞对铂类化疗产生耐药性[46]。NID1通过刺激ERK/MAPK通路促进OVCAR3和HEY细胞的EMT和铂耐药[39]。用磷酸化抑制剂U0126抑制ERK2活化可以降低铂诱导的OVCA433细胞的EMT和铂耐药性[47]。

3.6.2EGFR通路

EGFR通路在70%以上的卵巢癌患者中被激活,其激活与铂耐药及不良预后相关[48]。EMT、EGFR信号转导和化疗耐药之间的联系已在很多研究中被证实[49]。TGFβ1是一个强有力的EMT诱导剂,诱导表达的ST3GAL增加EGFR表达,激活EMT而促进紫杉醇的体内外耐药[50]。此外,丙酮酸脱氢酶激酶1(PDK1)通过EGFR磷酸化导致EMT和铂耐药。Erlotinib是EGFR酪氨酸激酶活性的抑制剂,在体外逆转PDK1诱导的铂耐药,在体内沉默PDK1也降低了铂耐药[51]。尽管EGFR介导的EMT对治疗化疗耐药有一定贡献,但最近CochraneMETA分析显示,抗EGFR治疗如贝伐珠单抗对卵巢癌患者的生存获益并不多[45]。

3.6.3TGFβ-SMAD通路

TGFβ信号通路是EMT的主要推动力,越来越多的研究证明该通路与化疗耐药有关。例如SMAD3,直接转录STYK1与启动子结合,诱导EMT对紫杉醇耐药[52]。BMP9作为TGFβ超家族中的一员,通过介导EMT使卵巢癌细胞HO8910和SKOV3产生铂类耐药[47]。另一项研究中,40例原发卵巢癌组织中Zeb1高表达者表现出较短的总生存率,而沉默Zeb1后在体内体外实验中均发现癌细胞对紫杉醇敏感性增强[48]。

3.7PI3K/AKT/NF-κB和JAK/STAT通路

40%的卵巢癌中PI3K/AKT通路被激活,并且这种激活与预后不良有关[53]。众多研究表明,EMT通过PI3K/AKT/NF-κB和JAK/STAT通路诱导了化疗耐药。如前所述,FOXC2可通过活化AKT和MAPK通路可介导卵巢癌铂耐药[46]。另有研究表明在70例的高级别浆液性卵巢癌中,高表达的赖氨酰基氧化酶LOX与化疗耐药增加有关,PFS和OS均缩短。LOX通过激活EMT产生Slug和Twist1活化PI3K/AKT通路产生化疗耐药[49]。

4、总结

EMT过程在恶性肿瘤中的主要生物学功能是增强细胞运动能力和细胞耐药性。EMT在卵巢癌的发生、临床诊断及治疗方面具有重要的研究价值。希望在不久的将来,通过深入研究EMT及EMT驱动过程中的关键分子节点,为卵巢癌提供新的可靠的特异性治疗靶点。

吕小慧,陈必良.上皮间质转化在卵巢癌进展及化疗耐药中的研究进展[J].现代肿瘤医学,2020,28(20):3609-3613.

基金:国家自然科学基金面上项目(编号:81672583);西京医院学科助推计划基金(编号:XJZT18MJ25).