李林 綜述 吳志浩 周清華 審校

作者單位：300052 天津，天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，天津市肺癌研究所，天津市肺癌轉(zhuǎn)移與腫瘤微環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（通訊作者：吳志浩，E-mail:zwu2ster@gmail.com；周清華，E-mail: zhouqh1016@yahoo.com.cn）

腫瘤對(duì)人體的危害極大，其引起的死亡大多是因?yàn)槟[瘤轉(zhuǎn)移。腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，它是多種基因參與的結(jié)果，不僅僅是遺傳性狀的改變，還包括細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用。一些在胚胎發(fā)育中起著重要作用的基因常常在癌組織中重新激活，提示其可能有促進(jìn)腫瘤發(fā)生和/或轉(zhuǎn)移的作用。腫瘤的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移是通過細(xì)胞粘附分子的改變而實(shí)現(xiàn)的，這些粘附分子也是許多致癌因素最終的作用位點(diǎn)。而上皮細(xì)胞間質(zhì)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）與腫瘤細(xì)胞的原位侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)系[1,2]。因此對(duì)于細(xì)胞粘附分子在EMT中的作用一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。這對(duì)于揭示腫瘤發(fā)生發(fā)展的細(xì)胞分子生物學(xué)機(jī)制有重要的意義，同時(shí)也開拓了思路，為腫瘤治療的新方法、新途徑提供了有力的依據(jù)。

1 EMT的概念

EMT是指具有極性的上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)換成為具有活動(dòng)能力的間質(zhì)細(xì)胞并獲得侵襲和遷移能力的過程，最早被用于描述胚胎發(fā)育中某些特定部位的上皮細(xì)胞發(fā)生的形態(tài)學(xué)改變，如中胚層以及神經(jīng)嵴的形成等。它存在于人體多個(gè)生理和病理過程中。腫瘤發(fā)生EMT時(shí)，上皮細(xì)胞表型發(fā)生可逆的改變，上皮細(xì)胞失去了細(xì)胞與細(xì)胞之間正常的結(jié)構(gòu)，包括上皮細(xì)胞極性的喪失和間質(zhì)特性（成纖維細(xì)胞樣的外形、波形蛋白等基因的表達(dá)）的獲得，細(xì)胞之間彼此分離，獲得活動(dòng)能力并抵抗凋亡。最近，有種類似的轉(zhuǎn)化也被歸類到EMT中，稱為不完全EMT，常見于傷口愈合或血管生成[3]，細(xì)胞既具有一些上皮細(xì)胞的特性，也表現(xiàn)部分間質(zhì)細(xì)胞的特征。其與完全EMT不同的是，細(xì)胞之間的粘附位點(diǎn)和橋粒盡管較為稀疏但仍然存在，細(xì)胞骨架改變但仍然表達(dá)角蛋白，具有粘附力的同批細(xì)胞同步移行[3]。在腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移中，EMT和不完全EMT過程均可發(fā)生。

2 轉(zhuǎn)錄因子Snail的分子結(jié)構(gòu)和功能

Snail是近年發(fā)現(xiàn)的鋅指轉(zhuǎn)錄因子，屬于轉(zhuǎn)錄因子中的Snail超家族成員。其第一次是在果蠅中被描述，Snail突變的果蠅胚胎表現(xiàn)為原腸胚缺陷，經(jīng)證實(shí)與E-cadherin下調(diào)有關(guān)[4]。Snail家族成員包括Snail 1（snail）、Snail 2（slug）和Snail 3（smuc），均在脊椎動(dòng)物胚層形成中起重要的作用[5]。在胚胎發(fā)育中，Larue等[6]描述在Snail的刺激下上皮細(xì)胞可向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化并形成中胚層和神經(jīng)嵴。

Snail家族成員在結(jié)構(gòu)上具有很高的相似性，由一個(gè)高度保守的羧基末端和一個(gè)高度可變的氨基末端構(gòu)成，各成員間結(jié)構(gòu)上的不同主要表現(xiàn)在中間P-S富集區(qū)。其中C-末端包含4個(gè)-6個(gè)C2H2型的鋅指DNA結(jié)合區(qū)域，可以與含有E-box（CAGGAG）的啟動(dòng)子序列結(jié)合，每個(gè)鋅指包含兩個(gè)β鏈和一個(gè)α螺旋，α螺旋的氨基末端結(jié)合在DNA大溝上，兩個(gè)保守的C2H2與鋅離子協(xié)同作用[5]。

Cheng等[7]分析了乳腺導(dǎo)管癌中E-cadherin失活的不同機(jī)制，提出了Snail在人原位癌中表達(dá)并確定了Snail的表達(dá)與E-cadherin的減少或缺失有關(guān)。Snail氨基末端的SNAG反式激活區(qū)域（Snail Gfi）是Snail的轉(zhuǎn)錄抑制作用關(guān)鍵部位。Comijn等[8]研究發(fā)現(xiàn)，切除SNAG區(qū)域的Snail蛋白沒有抑制E-cadherin啟動(dòng)子的活性，表明SNAG區(qū)域?qū)τ赟nail抑制E-cadherin啟動(dòng)子的活性是必不可少的。Snail通過Sin3A[9]介導(dǎo)，與組蛋白脫乙酰酶HDAC1和2形成抑制復(fù)合物來下調(diào)E-cadherin的表達(dá)。在果蠅中Snail沒有SNAG結(jié)構(gòu)域但含有PxDLSx序列，與協(xié)同抑制物CtBP相互作用來抑制基因表達(dá)[5,10]。

Snail通過抑制E-cadherin不僅可以下調(diào)上皮細(xì)胞標(biāo)記蛋白的表達(dá)，同時(shí)也促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記蛋白的表達(dá)；而E-cadherin過表達(dá)可以反過來抑制Snail對(duì)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記蛋白的誘導(dǎo)[11]。但這些間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記蛋白的激活并不完全是由E-cadherin降低引起的，在E-cadherin表達(dá)缺陷的細(xì)胞中Snail也可以促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記蛋白的表達(dá)。有研究[12]表明，Snail在胞核中與β-catenin相互作用，可激活Wnt通路的靶基因，說明在某些情況下，Snail可以直接作為激活分子發(fā)揮作用。

Snail蛋白的中央?yún)^(qū)域起著調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性和定位的作用，在這一區(qū)域內(nèi)有許多磷酸化位點(diǎn)。GSK-3β可以磷酸化Snail的Ser104和107位點(diǎn)，從而暴露出位于氨基酸132-143位點(diǎn)之間的出核轉(zhuǎn)運(yùn)序列來促進(jìn)Snail的出核。在胞漿中Snail被GSK-3β進(jìn)一步磷酸化后[13]，與β-TrCP1泛素連接酶結(jié)合，導(dǎo)致其泛素化和降解[14]。這種磷酸化可以被SCP（small C-terminal domain phosphatase）抑制，其可以使Snail穩(wěn)定在胞核內(nèi)[15]。Snail也可以通過磷酸化其它位點(diǎn)來調(diào)節(jié)其活性。蛋白激酶A和CK2分別磷酸化Snail的Ser11和92位點(diǎn)來加強(qiáng)對(duì)E-cadherin的抑制和與Sin3A協(xié)同抑制物的相互作用[16]。PAK1可以磷酸化Snail的C-末端使其停留在細(xì)胞核內(nèi)[17]。除了β-TrCP1，Snail還可以與另外一種E3泛素連接酶-FBXL14相互作用，促使其泛素化和降解[18]。FBXL14與Snail中央?yún)^(qū)域的氨基酸120-151位點(diǎn)相互作用，與β-TrCP1不同的是，它們的結(jié)合并不是依賴前面提到的磷酸化，但泛素連接酶卻都是通過Lys138和146發(fā)揮作用的。

3 轉(zhuǎn)錄因子Snail與鈣粘蛋白E-cadherin的相關(guān)性

E-cadherin是鈣黏附素中的重要成員，也稱為L(zhǎng)-CAM、CAM120/80或Arc-1，是Ca2+依賴性跨膜糖蛋白，分為細(xì)胞外區(qū)、跨膜區(qū)和細(xì)胞內(nèi)區(qū)。其細(xì)胞外區(qū)的組-丙-纈（HAV）序列為識(shí)別位點(diǎn)，以此來識(shí)別和介導(dǎo)同種細(xì)胞間的粘附反應(yīng)[19]。E-cadherin普遍存在于各類上皮細(xì)胞中，在維持正常的細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞極性和組織結(jié)構(gòu)完整性中起著重要的作用[20]。在正常的上皮細(xì)胞中，E-cadherin穩(wěn)定表達(dá)，但在多種上皮性腫瘤中其表達(dá)下調(diào)[21]。E-cadherin表達(dá)的減少或喪失，使細(xì)胞間的粘附力減弱，腫瘤細(xì)胞易于從原發(fā)灶上脫落。而腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位脫落是腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的第一步[22]。

E-cadherin被認(rèn)為是Snail直接作用的靶基因，Snail主要以鋅指區(qū)域與E-cadherin啟動(dòng)子上的E-box序列結(jié)合，達(dá)到抑制E-cadherin轉(zhuǎn)錄的作用[2]。有研究[23]表明，在正常的黑色素細(xì)胞中E-cadherin高表達(dá)而Snail低表達(dá)，但在各種黑色素細(xì)胞瘤細(xì)胞系中，Snail表達(dá)明顯升高而E-cadherin明顯降低。Olmeda等[24]證實(shí)，通過RNA干擾技術(shù)來沉默MOCK-Snail細(xì)胞中Snail的表達(dá)，可以引起E-cadherin表達(dá)明顯的增高。由此可知，Snail表達(dá)的升高與E-cadherin表達(dá)的降低密切相關(guān)。

4 Snail對(duì)EMT的作用及與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系

在胚胎的中胚層及神經(jīng)嵴的發(fā)育中，Snail是必不可少的，它觸發(fā)了細(xì)胞的EMT，促使細(xì)胞從原條和神經(jīng)管分層以及隨后的移動(dòng)[6]。在脈絡(luò)膜新血管生成中，Hirasawa等[25]也證明了Snail是視網(wǎng)膜色素細(xì)胞EMT的主要調(diào)控因子。EMT是腫瘤發(fā)展的決定因素， E-cadherin的表達(dá)降低或缺失是EMT發(fā)生的標(biāo)志，而Snail通過抑制E-cadherin的表達(dá)來促進(jìn)EMT的發(fā)生。Snail在浸潤(rùn)性乳腺癌的上皮及內(nèi)皮細(xì)胞中過表達(dá)，而在正常乳腺組織的上皮及內(nèi)皮細(xì)胞中不表達(dá)[26,27]。在對(duì)鱗狀細(xì)胞癌的研究[28]中發(fā)現(xiàn)，E-cadherin表達(dá)陰性的克隆細(xì)胞中Snail高表達(dá)且侵襲能力強(qiáng)，E-cadherin表達(dá)陽性的克隆細(xì)胞幾乎檢測(cè)不到Snail的表達(dá)且侵襲力弱。E-cadherin陰性的鱗狀癌細(xì)胞表現(xiàn)為間皮細(xì)胞的形態(tài)特征，同時(shí)與E-cadherin陽性細(xì)胞相比，體外侵襲力增強(qiáng)[29]。將Snail轉(zhuǎn)染到E-cadherin陽性的肝癌細(xì)胞Li-7后，E-cadherin的表達(dá)喪失且細(xì)胞的侵襲性增強(qiáng)[30]。利用RNA干擾技術(shù)來沉默細(xì)胞中的Snail表達(dá)，不僅可以引起E-cadherin表達(dá)的增加，同時(shí)可以使細(xì)胞的侵襲力減弱[24]。Natsugoe等[31]通過對(duì)194例食管鱗狀上皮癌病例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于E-cadherin表達(dá)較高的細(xì)胞，E-cadherin表達(dá)降低的細(xì)胞侵襲力增加并有更多的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和淋巴侵襲；而Snail表達(dá)陽性的細(xì)胞比Snail陰性的細(xì)胞侵襲能力更強(qiáng)，累及更多的淋巴組織。E-cadherin低表達(dá)或Snail高表達(dá)的患者臨床表現(xiàn)也較差，且總生存率明顯低于E-cadherin高表達(dá)或Snail低表達(dá)的患者。在非小細(xì)胞肺癌模型的體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了Snail可以誘導(dǎo)EMT[32]。近年來，研究[33]表明Snail也可以通過調(diào)節(jié)其它因子來促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。在結(jié)腸癌中，Snail通過上調(diào)IL-8及其它基因，誘導(dǎo)腫瘤干細(xì)胞的活性。在前列腺癌中Snail通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激酶來促進(jìn)ROS誘導(dǎo)的EMT，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[34]。

5 小結(jié)

Snail在上皮細(xì)胞中過表達(dá)使得細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，同時(shí)E-cadherin表達(dá)降低，腫瘤發(fā)生并獲得侵襲性和轉(zhuǎn)移性。近年來，Snail在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用越來越受到關(guān)注。揭示Snail的功能和作用機(jī)制，不僅可以明確腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移機(jī)制，同時(shí)也為腫瘤的治療和預(yù)防提供了新的思路。但是目前對(duì)Snail的研究仍有許多問題不甚明確：Snail在抑制E-cadherin表達(dá)、誘導(dǎo)EMT時(shí)，這些細(xì)胞因子是怎樣協(xié)同作用的，通過哪些信號(hào)通路，這些細(xì)胞因子是否也調(diào)控其它基因的表達(dá)來促進(jìn)EMT，Snail是否可以直接調(diào)控其它因子來促進(jìn)EMT及其機(jī)制等。這些復(fù)雜的問題需要我們進(jìn)一步的探討和研究，希望能夠?yàn)樯掀つ[瘤的治療和預(yù)防提供更有利的依據(jù)。