【原】两条信号通路对乳腺癌发生发展的影响

陈伟玲，张永渠，李瑶琛

黄文河，张国君，陈敏　

厦门大学附属翔安医院　　　　

汕头大学医学院实验室

汕头大学医学院附属肿瘤医院　

　　乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤，而且是女性癌症死亡的最主要原因。对于乳腺癌的发病机制，目前尚不清楚。Notch和Wnt信号通路在多细胞生物的生长、发育及肿瘤形成中起着至关重要的作用，两者之间存在着直接或间接的相互影响。笔者就这两条信号通路在乳腺肿瘤的发生、发展过程中所表现出来的相互协同作用进行综述。

通信作者：张国君，[e-mail]

原文参见：中华乳腺病杂志. 2019;13(4):245-248.

　　Notch基因和Wnt基因编码一类高度保守的蛋白质，它们调节从海胆到人等多种生物细胞的发育。该2组基因调控的重要信号传导系统即为Notch信号通路和Wnt信号通路。这2条信号通路影响细胞正常形态发生的多个过程，包括多能祖细胞的分化、凋亡和增殖以及细胞边界的形成【1】。诸多研究证实，无论是Notch信号通路还是Wnt信号通路，都与肿瘤干细胞和乳腺癌的发生有关，而近期研究表明这2条信号通路之间存在相互影响，两者的相互影响与肿瘤疾病特别是乳腺癌的发生和发展有关【2,3】，笔者就此方面的内容进行综述。

　　一、Notch信号通路简介

　　完整的Notch信号通路由Notch受体、配体及CSL（C启动子结合因子1、无毛抑制因子、Lag1）DNA结合蛋白、Notch调节分子及其他效应物等组成。CSL DNA结合蛋白是Notch信号在细胞核内活化的转录因子，C启动子结合因子1、无毛抑制因子、Lag1是这个蛋白在哺乳动物、果蝇、线虫的不同名称，合称为CSL。哺乳动物共有4个Notch受体和5个Notch配体，受体分别为Notch1～4，配体分别为Jagged-1～2和Delta-like1、Delta-like3、Delta-like4。经典的Notch信号通路又称为C启动子结合因子1 → 重组信号结合蛋白RBP-Jκ依赖途径。除了经典的Notch信号通路，还有CSL非依赖途径，但目前对此研究还较少。

　　二、Notch信号通路与乳腺癌的发生和进展密切相关

　　1、激活Notch信号通路促进乳腺癌的发生

　　Notch信号通路活化可促进乳腺癌的发生【4】。激活Notch1可促进乳腺癌细胞的增殖、克隆形成、细胞迁移、侵袭和抑制凋亡【5】，反之，若下调Notch1表达则会抑制乳腺癌细胞的生长、侵袭并诱导癌细胞凋亡【6】。在乳腺癌细胞中高表达外源性Notch1胞内结构域后，可引起上皮钙黏着蛋白表达减少，从而增加细胞的迁移、侵袭能力；抑制Notch1后上皮钙黏着蛋白表达增加，细胞侵袭能力随之减弱【7】。这些研究结果提示Notch1在乳腺癌中扮演着促进癌细胞生长的角色。

　　2、Notch受体表达和乳腺癌患者结局的关系

　　研究者通过在线数据库及生存曲线分析工具KMplotter数据库，研究4种Notch受体对乳腺癌的预后价值，发现Notch1高表达与孕激素受体阴性乳腺癌患者的总生存负相关，而Notch2、Notch3和Notch4高表达则与数据库中所有乳腺癌患者的总生存正相关【8】。最近的一项研究表明，Notch1和Notch3低表达与管腔A型及三阴性乳腺癌无病生存正相关，Notch2低表达与三阴性乳腺癌患者的无病生存正相关【9】。

　　3、Notch受体和乳腺癌内分泌治疗耐药的关系

　　Bui等【10】研究了他莫昔芬耐药的乳腺癌细胞上皮 → 间质转化机制，发现抑制或干扰Notch4表达可抑制上皮 → 间质转化的发生。另一项研究也发现，在内分泌治疗耐药的MCF-7乳腺癌细胞株模型中，Notch4高表达，而Notch1和Notch2为低表达，通过药物阻断或基因沉默Notch4表达，可减弱细胞的侵袭转移能力，并减少乳腺癌干细胞群落的形成【11】。

　　4、Notch配体表达和乳腺癌转移相关

　　除了Notch受体，关于Notch配体在乳腺癌中的研究也越来越多。研究发现Jagged-1可诱导激活Notch信号通路从而促进乳腺癌的发生和进展，高表达Jagged-1可明显增加骨转移的发生率【12,13】。Sizemore等【14】在完全敲除PTEN基因的小鼠中发现Notch3及Jagged-1下调，而下调进一步促进了肿瘤细胞的增殖，提示PTEN → Jagged → 1信号通路可抑制乳腺癌的发生和进展。

　　5、Notch信号通路和乳腺癌干细胞的关系

　　有关乳腺癌干细胞亚群的研究发现，Notch信号通路相关蛋白的表达量是增加的【15】。Notch信号通路可通过诱导醛脱氢酶1A1去乙酰化以促进乳腺癌干细胞的自我更新【16】。Notch1与趋化因子受体7间的协同作用可维持乳腺癌干细胞的干性特征，进而促进乳腺癌进展【17】。沉默Notch1可抑制乳腺癌干细胞的恶性行为【18】。有研究者认为，Notch2的表达增强，可能会导致ER阳性的管腔型乳腺癌的发生和进展【19】，Notch3则可抑制乳腺腔祖细胞的增殖及后续的克隆扩增【20】。此外，Notch4可调节乳腺癌干细胞的自我更新，有望成为乳腺癌治疗的新靶向因子【21】。

　　三、Wnt信号通路简介

　　人类和大部分哺乳类动物基因组编码19个Wnt基因，在进化时分成了12个保守的Wnt亚群。Wnt蛋白共享高度序列同源性。Wnt配体通过与跨膜受体形成的异质二聚体复合体结合从而启动信号通路。Wnt信号通路可分为2类，即经典的Wnt → β联蛋白传导通路和非经典的不依赖β联蛋白信号传导通路。后者又分为平面细胞极性信号通路和Wnt → 钙离子信号通路。目前，研究较多的还是经典的Wnt信号传导通路。

　　四、Wnt信号通路及其相关分子与乳腺癌发生和进展密切相关

　　1、Wnt信号通路相关蛋白对乳腺癌的影响

　　越来越多的证据表明，Wnt → β联蛋白经典信号通路与人类乳腺肿瘤的形成及进展相关【22,23】。在乳腺癌组织中，Wnt → β联蛋白经典信号通路相关的蛋白分子表达均发生改变，Axin2的表达显著升高，β联蛋白、糖原合成酶激酶3β、腺瘤型结肠息肉、酪蛋白激酶1α等基因的表达变化与乳腺癌各临床病理指标密切相关【24】。Wnt信号通路在三阴性乳腺癌或基底样乳腺癌中异常活跃，且与不良结局相关【25】。此外，Wnt信号通路还与乳腺癌肝转移患者的不良结局相关【22】。一项较新的临床研究报道，乳腺癌患者血清检测发现Wnt家族重要的分泌蛋白Dkk1表达明显升高，且其在早期乳腺癌中相较癌抗原CA15-3具有更强的敏感性和特异性，提示Dkk1可作为乳腺癌早期诊断的标志物之一【26】。Klauzinska等【27】发现，在乳腺上皮细胞中过表达Wnt1和Wnt信号通路的调节因子Rspo2会导致乳腺恶性肿瘤形成，且癌细胞可出现明显的上皮 → 间质转化表型以及更高的肺转移率。低密度脂蛋白受体相关蛋白LRP6作为Wnt信号通路受体，其过表达可促进三阴性乳腺癌细胞的迁移和浸润【28】。Wnt受体之一卷曲同源蛋白Fzd6的表达是三阴性乳腺癌的一个重要特征。研究者敲除MDA-MB-231乳腺癌细胞中Fzd6基因表达，细胞的侵袭、转移潜能受到抑制，并且，体内实验发现敲除Fzd6可抑制乳腺癌骨转移和肝转移的发生【29】。此外，Wnt信号通路的异常活化还与乳腺癌内分泌治疗耐药息息相关。研究者在乳腺癌他莫昔芬耐药的细胞模型中发现，Wnt信号通路相关蛋白表达均明显增加【30】。

　　2、调控Wnt信号通路的相关蛋白对乳腺癌的影响

　　蓬乱蛋白DVL3是Wnt → β联蛋白信号通路中的一个细胞质正调节蛋白，可激活Wnt信号通路，且与乳腺癌的形成有关。高表达DVL3后可上调β联蛋白表达，并促进乳腺癌细胞的增殖【31】。Yin等【32】发现Wnt信号通路的拮抗因子β联蛋白抑制基因DACT1在乳腺癌细胞系中频繁发生基因沉默，且其蛋白表达水平在乳腺肿瘤组织中明显下降。这些研究均说明，Wnt信号通路的正调控因子可发挥促癌作用，而拮抗因子则发挥肿瘤抑制作用，并且，在乳腺癌组织中，两者均出现表达异常。

　　3、Wnt信号通路下游靶基因对乳腺癌的影响

　　Elsarraj等【33】发现，在基底型乳腺癌中β联蛋白的核内辅助因子B细胞淋巴瘤因子BCL9的表达明显升高，表达量增多的BCL9可通过增强β联蛋白的转录来调节Wnt信号通路。研究发现，Wnt信号通路的靶基因如淋巴增强因子1和Axin2基因在乳腺癌细胞，特别是乳腺癌干细胞群中表达明显上调【34】。而Wnt的另一个靶向因子——性别决定基因盒9的表达可被糖原合成酶激酶3β负向及β联蛋白正向调控【35】，其表达上调在乳腺癌中可增强T细胞因子TCF4的转录和上调LRP6表达，从而激活Wnt信号通路【36】。上述研究提示，Wnt靶向基因在乳腺癌发生、发展中起也发挥重要作用。

　　4、Wnt信号通路和乳腺癌干细胞的关系

　　ΔNp63是p63基因N末端被截短后编码的同源体，其高度表达于上皮性组织的干细胞中，被认为是干细胞增殖和自我更新所必需的【37】。研究发现：在小鼠乳腺肿瘤病毒Wnt1转基因小鼠和小鼠乳腺肿瘤病毒Myc转基因小鼠肿瘤模型中，ΔNp63可以通过Wnt信号通路受体Fzd7诱导基底样小鼠乳腺细胞成为肿瘤起始细胞；Fzd7是ΔNp63维持乳腺癌干细胞特性的靶点【38】。还有研究者发现，使用恩波吡维铵抑制Wnt信号通路时，可同时抑制乳腺癌干细胞的自我更新，而且能抑制乳腺癌细胞的侵袭潜能和上皮 → 间质转化标志物的表达，还可抑制种植瘤在小鼠体内的生长【39】。

　　五、Notch和Wnt信号通路的相互影响与乳腺癌的关系

　　Notch和Wnt信号通路在细胞生长、发育和各类疾病的发生、发展过程中存在着相互影响【40-48】。而两者的相互影响可大致分为以下3种：①Notch和Wnt信号通路合作共同调控转录靶基因【40-42】。Notch1胞内结构域基因、β联蛋白与RBP-Jκ可形成复合体，共同激活靶基因的转录【40,41】。Wnt配体蛋白可与一系列亚型的Notch受体结合，进而调控下游多种靶基因的表达【42】；②其中一个信号通路的转录靶目标影响另一条通路，从而产生两者间的相互影响。Wnt信号通路可通过其转录靶目标淋巴增强因子 → T细胞因子（LEF1 → TCF）转录因子激活内源性Notch信号通路配体Delta-like1的表达，从而产生两信号通路间的相互影响【43】；③两通路传导间表现为直接的分子相互影响【44-48】。Wnt信号通路的DVL可与Notch1胞内结构域直接作用，从而拮抗Notch信号通路，而Notch1胞内结构域可增加Wnt信号通路靶基因Lef启动子的活化潜能【45】。Wnt信号通路分子糖原合成酶激酶3β可促进Notch1发生磷酸化，阻止其被蛋白酶体降解，从而延长Notch1半衰期【46】，而糖原合成酶激酶3β对Notch2的磷酸化作用可抑制Notch信号通路不同靶基因的转录激活【47】，Notch信号通路的C启动子结合因子1可上调某些编码Wnt配体Fzd的基因表达【48】。

　　Notch和Wnt信号通路的相互影响与乳腺癌的发生和进展有关【3,49,50】。两者的相互影响可表现为共同合作，调控下游靶基因的表达，促进乳腺癌的发生和进展。Wnt和Notch信号通路相互作用，决定乳腺上皮干细胞的分化方向，两者的平衡依赖于组蛋白甲基化阅读器Pygopus2的调节，Pygopus2可促使β联蛋白与Notch3结合，调控乳腺干细胞向腔上皮分化或向基底细胞分化【51】。Ayyanan等【50】研究发现：Wnt1在人类乳腺上皮细胞的致癌作用中呈现出Notch依赖性，Notch信号通路的分泌型拮抗蛋白Delta可阻断Wnt1诱导的人类乳腺上皮细胞恶性转化过程；如果不给予Wnt1刺激，而通过特异性过表达Notch1的Notch1胞内结构段，人类乳腺上皮细胞脱离并形成肿瘤细胞样球形集落，但却无法增殖形成肿瘤。有关三阴性乳腺癌的研究中发现，Wnt和Notch信号通路的功能性相互影响对乳腺肿瘤初始细胞形成、上皮 → 间质转化和化疗耐药等方面都有重要的调节作用【52】。Azad等【53】研究HER2阳性的SKBR3乳腺癌细胞系，其母本以及拉帕替尼耐药和不耐药的子代细胞系中基因表达谱的改变，发现在拉帕替尼耐药的子代细胞中，EGFR/HER2、Notch和Wnt信号通路均有激活，并存在交叉网络和相互影响，提示Notch和Wnt信号通路在乳腺癌细胞拉帕替尼耐药中也扮演着重要角色。Yamaguchi等【54】发现，在HER2阳性乳腺癌患者中Wnt和Notch信号通路可因异常的DNA甲基化和突变而处于激活状态。此外，在乳腺癌干细胞中，Wnt和Notch信号通路及其相互影响亦发挥着重要作用。在环氧合酶-2诱导的乳腺癌干细胞样细胞中，两者共同表达上调【55】。Cui等【3】的研究同样发现，Notch1和β联蛋白在乳腺癌干性细胞中表达均升高，提示在乳腺癌干性细胞中Notch和Wnt信号通路皆处于激活状态。而且，Wnt和Notch信号通路在乳腺癌细胞中的异常表达会使细胞获得干细胞样表型特征【56】。上述研究说明，Wnt和Notch信号通路两者关系密切，或直接相互影响或间接相互影响，都对乳腺癌的发生和进展起着重要作用。

　　六、结语

　　Notch和Wnt信号通路在正常乳腺发育、乳腺癌的发生和进展以及干细胞的干性维持等过程中都起着重要的作用。因此，对于两者的深入研究仍是一项迫切的任务，两者间相互影响的靶向调节可能是乳腺癌治疗的一个新思路。随着研究的深入，有望将两者作为乳腺癌治疗的新靶点。

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