|
肿瘤侵袭和转移是多阶段、多基因参与的过程，转移相关基因的调节涉及复杂的机制及多条信号传导途径，其中胞浆蛋白激酶介导的调节逐渐被认识，常见的蛋白激酶有MAPK、PKC、PKA、CAMK、PI|3等，而MAPK通路是研究最多的激酶通路。
MAPK是MAPK信号通路的枢纽，属丝氨酸/苏氨酸激酶，较为保守，其特点是它的丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸须同时被磷酸化，才能获得全部酶活性。活化前的
MAPK位于胞浆，一旦活化即进入核内激活靶基因。MAPK有多个亚家族，其中较为确定的，在细胞功能中发挥重要作用的有细胞外信号调节激酶
（ERK），c|Jun|N端激酶（JNK/SAPK）以及p38MAPK。近年来，较多研究发现MAPK信号通路与肿瘤恶性演进相关。本文主要就以上三
种MAPK亚家族介导的转移相关基因表达调控的研究进展作一介绍。
1 MAPK信号通路与细胞外基质降解
肿瘤细胞侵袭和转移需细胞外基质（ECM）粘附和ECM降解的精确协同。受体酪氨酸激酶配体诱导大量ECM降解酶包括MMP|9，也同时发现ERK、
JNK、p38MAPK在MMP|9基因表达中起作用。丝裂原或应激活化的MAPK信号通路可调节AP|1和Ets转录因子，也发现存在特异性联结蛋白，
可连接MAPK级联反应中的激酶，这提示在特殊状态下，可能有高度特异性MAPK级联反应被激活[1]。
在Ras转化的HaCaT细胞株A|5和皮肤鳞状细胞癌细胞（UT|SCC|7）中，TNF|a可活化ERK1/2、JNK和p38MAPK，TGF|B
可活化两种细胞的p38MAPK和A|5中ERK2。选择性抑制p38活性可阻断TNFa和TGF|B诱导的MMP|1、MMP|13、MMP|9表
达，ERK1/2无影响；这表明p38MAPK通路在转化的鳞状上皮细胞侵袭行为中起关键作用，可能成为抑制侵袭的较特异性靶分子[2]。p38特异性抑
制因子也可极大程度抑制PMA诱导的MMP|9分泌，但对uPA无影响。细胞外基质金属蛋白酶诱导剂（EMMPRIN）可通过p38MAPK诱导肺癌旁间
质纤维母细胞MMP|1表达，与ERK1/2和JNK/SAPK无关。
研究显示口腔癌细胞的侵袭是通过转录因子AP|1依赖性机制促进MMPs表达的；AP|1的活性和表达部分由ERK1/ERK2调节。在裸鼠体内实验
中，ERK1/ERK2活化抑制剂PD098059|脂质体的应用使口腔癌细胞侵袭性降低，伴有MMP|9下调和ERK1/ERK2活性减弱[3]。
Vo
HP等发现全反式视黄酸（All|Trans|RA）通过调节MMPs而抑制瘤细胞侵袭，在对RA敏感的细胞株，RA下调MMP|9活性并抑制侵袭，抗
α|1抗体或MAPK通路抑制剂可通过抑制整合素信号传导而阻断RA的作用[4]；进一步的研究显示RA和Ⅳ型胶原的粘附抑制了MAPK通路上的效应子
ERK1，ERK|1可使转录因子Ets|1磷酸化，而低磷酸化的Ets|1表达增加可抑制MMP|9的表达，即存在
RA→ERK|1→Ets|1→MMP|9通路，这可能是RA调节MMP|9的新机制[5]。此外，在鳞状细胞癌UM|SCC|1细胞中uPA表达部分由
ERK1信号通路介导，ERK2未参与。
2 MAPK介导的肿瘤细胞粘附和运动
肿瘤细胞粘附能力异常是转移发生的重要机制。Paine等的研究发现花生四烯酸促进人转移性乳腺癌细胞MDA|MB|435粘附于基底膜Ⅳ型胶原
上，p38MAPK在其中起调节作用。花生四烯酸可使p38磷酸化、p38下游的MAPK活化蛋白激酶2（MAPKAPK2）活化和MAPKAPK2下游
的HSP27磷酸化；p38抑制剂PD169316则可阻断花生四烯酸诱导的粘附作用，这种抑制较特异，因为ERK1，2和JNK抑制剂均不能阻断花生四
烯酸诱导的粘附[12]。
结肠癌细胞株HT29|D4中，PKC可激活MAPK通路，如果MAPK通路受阻则使细胞失去迁移能力；
PKC和MAPK抑制剂均影响生长因子诱导的HT29|D4运动，说明HT29|D4运动加强需要PKC诱导的整合素|配体连接反应及MAPK活化。
HGF对HT29细胞运动的调节有整合素和生长因子依赖性通路介入，且MAPK参与细胞间粘附和上皮细胞运动的调节[13]。受体酪氨酸激酶、整合素、胰
岛素样生长因子（IGF|Ⅰ）均可经MAPK通路影响细胞迁移。
MAPK影响细胞运动的机制是使肌浆球蛋白磷酸化并增加肌浆球蛋白轻链激酶活性（MLCK），使MLC磷酸化，抑制MAPK活性使MLCK功能、MLC磷
酸化及细胞运动下降，突变型MAPK表达激活MAPK，而使MLCK和MLC磷酸化，运动加强，此外ERK磷酸化的MLCK对钙调蛋白的敏感性也增加。
IL6及类似物可抑制乳腺癌细胞T47D增殖但促进细胞运动，也可诱导MAPK和PI3K活化，抑制二者活性则可逆转IL6介导的细胞迁移；并且IL6活
化MAPK很大程度依赖于EGF受体活性。IL6与EGF受体自分泌活性协同作用，通过MAPK/PI3K来传递信号，促进细胞迁移
[14]。Giehl等发现具有K|Ras突变的胰腺癌细胞株LANC|1中存在Ras|Raf|MEK|MAPK级联反应，可诱导生长因子EGF介导的
细胞增殖和定向性细胞迁移[15]。Lisa
J发现MMP|9在EGF|和SF/HGF诱导的迁移中起作用，而抑制MMP|9活性可减弱SCC受体酪氨酸依赖性运动[16]。
3 MAPK信号通路与肿瘤血管生成
在人头颈部鳞状细胞癌（HNSCCs）及其它多种肿瘤中，IL|8和VEGF共同表达并促进肿瘤血管生成、生长、转移。IL8和VEGF的启动子上存在
AP|1和NF|kB的多个识别位点，AP|1和NF|κB受到κB激酶抑制剂（IKK）和MAPK通路的调节。IKK抑制NF|κB活化使IL8表达部
分受阻但VEGF不受影响；ERK1/2可作为替代途径诱导IL8和VEGF。MEK抑制剂U0126可特异抑制基础和TNF|α诱导的REK1/2磷酸
化和IL8及VEGF分泌，说明ERK通路在HNSCCs的IL8及VEGF表达及AP|1和NF|κB的反式活化中起作用；抑制IL8和VEGF分泌及
血管生成可能需要同时阻断MAPK和IKK通路[6]。PKC也可启动VEGF信号通路，PKC抑制剂可抑制肝癌细胞（HCC）中VEGF过表达，使肿瘤
缩小，新生血管减少以及P44/P42MAPK活化[7]。在鼠肝上皮细胞株RLE和v|H|Ras转化的RLE细胞中，ERK通路介导VEGF表达上
调，而p38介导VEGF下调[8]。也有报道，
EGF诱导血管生成调节因子bFGF是由MEK/ERK和p38信号通路介导的。FGF结合蛋白（FGF|BP）结合并激活FGF1和FGF2而诱导一些
肿瘤的血管生成。PKC、MAPK/ERK1/2（MEK1/2）和p38抑制剂可完全阻断此作用，与JNK无关，说明EGF通过p38和MEK
/ERKMAPK途径而激活FGF|BP启动子上的AP|1和CCAAT/增强子结合蛋白位点，从而诱导FGF|BP表达[9]。抑癌基因VHL的突变或
功能缺失常出现于散发性肾细胞癌，wt|VHL使PKCzeta和delta亚型失效而抑制MAPK活化，进而阻止VEGF/VPF过表达及血管生成。
恶性肿瘤中组织因子（TF）过表达与血管生成、预后不良等恶性行为有关；在转移性乳腺癌细胞MDA|MB|231中，Raf|ERK活化诱导TF表达，MAPKK抑制剂PD98059作用使TFmRNA水平降低[10]。
低氧状态在实体瘤中广泛存在，它通过调节一系列基因的表达而影响肿瘤的血管生成等多种生物学行为。低氧信号传递给C|Jun和一些蛋白激酶,这些蛋白激酶
启动子区与AP|1复合物结合后激活C|Jun表达相关的应激诱导蛋白激酶(SIPK)，包括SAPK/CJNK和p38MAPK。在人SiHa鳞癌细胞
中，低氧使SAPK/JNKs及MAPK磷酸酶(MKP|1)活化;MKP|1在肿瘤低氧环境中作为低氧反应性基因调节SAPK/JNKs的活化，即存在
低氧→MKP|1→SAPK/JNKs→c|JUN→下游基因通路[11]。
4 MAPK信号通路与肿瘤细胞生长、增殖及凋亡
MAPK通路在细胞生长中有正性和负性双重作用。有报道，一些恶性肿瘤中MAPK呈高度活化，并且MAPK的活化可能通过细胞过度增殖参与致癌过程。早期
遗传学改变使MAPK级联反应减弱并与正常生长失调有关。MAPK活性在结直肠腺瘤和癌中均下调，但癌中MAPK的活性高于腺瘤，说明MAPK可能参与肿
瘤进展[17]。氧化应激引起的细胞膜脂质过氧化产物HNE可诱导细胞生长抑制，在表皮样癌细胞A431中，HNE呈剂量依赖性地引使包括EGFR在内的
多种细胞蛋白磷酸化，EGFR的磷酸化及激活引起联结蛋白Shc的磷酸化和MAPK活化，说明在EGFR/MAPK激活与HNE诱导的生长抑制间存在密切
联系。EGF的促细胞增殖作用是由MAPK介导的，但研究发现EGF可活化Stat后诱导P21waf1表达而抑制一些类型癌细胞增殖，在不同的人膀胱癌
细胞及永生化的尿道上皮细胞的研究中显示，Stat诱导P21waf1和MAPK活性间的平衡调节EGF介导的膀胱癌细胞生长。EGF和HGF处理SCC
后，抑制Ras/MAPK并不能显著减少细胞侵袭，也不能完全阻断EGF和HGF引起的刺激效应，提示MAPK信号是增殖的条件，但可能不是侵袭发生的条
件[18]。
IGF|Ⅰ在HT29|D4中的抗凋亡作用是作用于TNF通路而不是Fas通路，并由MAPK/p38、MAPK/ERK、NF|κB介导，这些信号分子
协同抑制凋亡[19]。低剂量的皮肤癌抑制剂Silymarin处理可有力抑制表皮样癌细胞A431中MAPK/ERK1/2的活化，高剂量则激活
MAPK/JNK1；即低剂量引起抑制生长而高剂量诱导细胞凋亡；低剂量Silymarin也诱导Cip1/p21和Kip1/p27[20]。低氧诱导
的VEGF也可通过激活MAPK/ERK通路而抑制无血清细胞的凋亡[21]。ERK1/2通路活化可对抗细胞凋亡，而应激诱导的JNK/SAPK活化可
引起细胞凋亡；但在体内是否存在侵袭特异性MAPK|AP|1/ETS通路，是否抑制这些通路可作为特异性靶以阻止肿瘤侵袭和转移有待进一步研究。
5 小结
综上所述，
MAPK及其信号通路在肿瘤侵袭和转移中起中介和信号放大作用，一方面接受大量来自生长因子、丝裂原、环境刺激等的信号。另一方面，通过MAPK级联反应
作用于核转录因子，调控基因表达，期间伴有与其它信号通路的相互作用，如整合素通路及PKC通路。在转移相关基因的调控中，不同MAPK亚家族调控作用存
在复杂性，如在细胞生长增殖、凋亡和VEGF表达调控中，不同MAPK成员发挥促进或抑制作用；也由于
MAPK信号通路与其它信号通路的相互作用还不清楚，故采用以MAPK为靶的治疗须慎重。
【参考文献】
[1] Jukka W, Veli|Matti K. Regulation of matrix metalloproteinase expression in tumor invasion[J]. FASEB J, 1999, 13:781|792.
[2] Johansson N, Ala|aho R, Uitto V, et al. Expression of
collagenase|3(MMP|13) and collagenase|1(MMP|1) by transformed
keratinocytes is dependent on the activity of p38 mitogen|activated
protein kinase[J]. J Cell Sci , 2000, 113 pt 2:227|235.
[3] Simon C, Hicks MJ, Nemechek AJ, et al. PD098059, an inhibitor
of ERK1 activation, attenuates the in vivo invasiveness of head and neck
squamous cell carcinoma[J]. Br J Cancer, 1999, 80(9):1412|1419.
[4] Vo HP, Lee MK, Crowe DL.alpha2beta1 integrin signaling via the
mitogen activated protein kinase pathway modulate retinoic
acid|dependent tumor cell invasion and transcriptional downregulation of
matrix metalloproteinase 9 activity[J] . Int J Oncol, 1998,
13(6):1127|1134.
[5] Tsang KJ, Crowe DL. Retinoic acid and extracellular matrix
metalloproteinase 9 expression is mediated by the mitogen activated
protein kinase pathway[J]. Int J Oncol, 2001, 18(2):369|374.
[6] Bancroft CC, Chen Z, Dong G, et al. Coexpression of
proangiogenic factors IL|8 and VEGF by human head and neck squamous cell
carcinoma involves coactivation by MEK|MAPK and IKK|NF|kappaB signal
pathways[J]. Clin Cancer Res, 2001,7(2):435|442.
[7] Yoshiji H, Kuriyama S, Ways DK, et al. Protein kinase C on the
signaling pathway for vascular endothelial growth factor|mediated tumor
development and angiogenesis[J]. Cancer Res, 1999, 59(17):4413|4418.
[8] Okajima E, Thorgeirsson UP. Different regulation of vascular
endothelial growth factor expression by the ERK and p38 kinase pathways
in V|ras, v|raf, and v|myc transformed cells[J]. Biochem Biophys Res
Commun, 2000, 270(1):108|111.
[9] Harris VK, Coticchia CM, Kagan BL, et al. Induction of the
angiogenic modulator fibroblast growth factor|binding protein by
epidermal growth factor is mediated through both MEK/ERK and p38 signal
transduction pathways[J]. J Biol Chem, 2000, 275(15):10802|10811.
[10] Zhou JN, Ljungdahl S, Shoushan MC, et al. Activating of
tissue|factor gene expression in breast carcinoma cells by stimulation
of the RAF|ERK signaling pathway[J]. Mol Carcinog, 1998, 21(4):234|243.
[11] Keith R.L, Holly L.M, Joy M. C, et al. Mitogen|activated
Protein Kinase Phosphatase|1(MKP|1) Expression Is Induced by Low Oxygen
Conditions Found in Solid Tumor Microenvironments[J]. J Biol Chem, 1999,
274(18):12890|12897.
[12] Paine E, Palmantier R, Akiyama SK, et al. Arachidonic acid
activates mitogen|activated protein(MAP) kinase|activated protein kinase
2 and mediates adhesion of a human breast carcinoma cell line to
collagen type Ⅳ through a p38 MAP kinase|dependent pathway[J]. J Biol
Chem, 2000, 274(15):11284|11290.
[13] Herrera R. Modulation of hepatocyte growth factor|induced
scattering of HT29 colon carcinoma cells. Involvement of the MAPK
pathway[J]. J Cell Sci, 1998, 111(pt8):1039|1049.
[14] Badache A, Hynes NE. Interleukin 6 inhibits proliferation and ,
in cooperation with an epidermal growth factor receptor autocrine loop,
increase migration of T47D breast cancer cells[J]. Cancer Res, 2001,
61(1):383|391.
[15] Giehl K, Skripczynski B, Mansard A, et al. Growth
factor|dependent activation of the Ras|Raf|MEK|MAPK pathway in the human
pancreatic carcinoma cell line PANC|1 carrying activated K|ras:
implications for cell proliferation and cell migration [J]. Oncogene,
2000, 19(25);2930|2942.
[16] Lisa J.M, Shunan L, Elizabeth V.W, et al. Sustained Activated
of the Mitogen|activated Protein Kinase Pathway[J]. J Biol chem, 1999,
274(7):4347|4353.
[17] Park KS, Kim NG, Kim JJ, et al. Differential regulation of MAP
kinase cascade in human colorectal tumorigenesis[J]. Br J Cancer, 1999,
81(7):1116|1121.
[18] Tsang DK, Crowe DL. The mitogen activated protein kinase
pathway is required for proliferation but not invasion of human squamous
cell carcinoma lines[J]. Int J Oncol, 1999, 15(3): 519|523.
[19] Remacle|Bonnet MM, Garrouste FL, Heller S, et al. Insulin|like
growth factor|Ⅰprotect colon cancer cells from death factor|induced
apoptosis by potentiating tumor necrosis factor alpha|induced
mitogen|activated protein kinase and nuclear factor kappaB signaling
pathways[J]. Cancer Res, 2000, 60(7):2007|2017.
[20] Zi X, Agarwal R. Modulation of mitogen|activated protein
kinase aactivation and cell cycle regulations by the potent skin cancer
preventive agent silymarin[J]. Biochem Biophys Res Commun, 1999,
263(2):528|536.
[21] Baek JH, Jang JE, Kang CM, et al. Hypoxia|induced VEGF
enhances tumor survivability via suppression of serum
deprivation|induced apoptosis[J]. Oncogene, 2000, 19(40):4621|4631.
|
