陳聲波，劉子豪，杜 彬

(暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理教研室，廣東廣州510632)

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，大多惡性程度高、侵襲性強(qiáng)。膠質(zhì)瘤干細(xì)胞(glioma stem cells，GSCs)抵抗治療已成為膠質(zhì)瘤久治不愈和復(fù)發(fā)的主要原因。近年來的研究提示，Notch 信號通路參與調(diào)控GSCs 形成、維持以及放化療耐受。本文旨在闡述Notch 信號通路及其在GSCs 的調(diào)控作用機(jī)制。

1 Notch 信號通路概況

Notch 是一個高度保守的信號通路，在無脊椎動物和脊椎動物中廣泛存在。它調(diào)控著細(xì)胞增殖、細(xì)胞命運(yùn)、細(xì)胞分化和細(xì)胞死亡。哺乳動物表達(dá)4個跨膜Notch 受體:Notch-1，Notch-2，Notch-3 和Notch-4，5 個經(jīng)典的跨膜配體:Delta-like 1，Delta-like 3，Delta-like 4，Jagged1 和Jagged2，Notch 信號通路可通過經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑激活［1-2］。

經(jīng)典途徑中，相鄰細(xì)胞間的Notch 受體和配體結(jié)合后，通過兩步的蛋白酶裂解反應(yīng)產(chǎn)生Notch 蛋白活化形式-胞內(nèi)段(Notch intracellular domain，NICD)。第1 次蛋白酶裂解反應(yīng)發(fā)生在Notch 受體胞外區(qū)，由TACE(tumor necrosis factor-a-converting enzyme)介導(dǎo)。第2 次蛋白酶裂解由γ-secretase 介導(dǎo)產(chǎn)生NICD。NICD 進(jìn)入核內(nèi)與DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子CSL(CBF-1/RBP-jk，Su(H)，Lag-1)結(jié)合，招募共同激活物(Co-Activation，Co-A)如MAML1-3，將轉(zhuǎn)錄復(fù)合物從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)，進(jìn)而激活Notch 靶基因HES/ESR/HEY 轉(zhuǎn)錄表達(dá)，產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)［1］。

非經(jīng)典途徑中，不需釋放NICD 或CBF-1 的作用，而通過JNK，Shh 和Wnt 下游效應(yīng)蛋白直接激活Hes-1/Hairy-1 的表達(dá)［2］。這種與其他通路相互作用的激活方式，從側(cè)面反映了Notch 信號通路極其復(fù)雜。

2 Notch 信號通路對GSCs 的調(diào)控

GSCs 是從腦膠質(zhì)瘤中分離出的一群具有神經(jīng)干細(xì)胞樣生物學(xué)特性的細(xì)胞，該群細(xì)胞在含生長因子的無血清培養(yǎng)基中形成神經(jīng)球，神經(jīng)球在血清培養(yǎng)基中分化為成熟的神經(jīng)細(xì)胞，在免疫缺陷的小鼠種植模型能夠形成實體瘤［3］。這些說明該群細(xì)胞具有自我更新、多分化潛能和體內(nèi)成瘤的特性。因其具有干細(xì)胞特性稱之為GSCs。Notch 信號通路參與神經(jīng)形成、神經(jīng)干細(xì)胞增殖和維持［4-5］，而GSCs與神經(jīng)干細(xì)胞具有許多相同的特性，提示兩者存在著共同的調(diào)控通路-Notch 信號通路。另外，從膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分離出的GSCs 均有不同程度的Notch 信號通路分子表達(dá)異常［8，19］，說明Notch 信號通路在GSCs 中發(fā)揮著重要作用。結(jié)合近年研究，已確認(rèn)Notch 信號通路在GSCs 的形成、干性維持、放療和化療耐受中發(fā)揮重要作用，如圖1所示，以下將一一闡述。

2.1 Notch 信號通路參與GSCs 的形成

圖1 Notch 信號通路參與GSCs 形成、維持、放化療耐受［1，15-16，21］Fig 1 Notch signaling is involved in GSCs' forming，maintaining and resisting to therapy

GSCs 來源有3 個:神經(jīng)干細(xì)胞，神經(jīng)祖細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞［6］。有研究提示，Notch 信號通路可能在神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镚SCs 過程中起重要作用。對從轉(zhuǎn)基因鼠中分離的出高表達(dá)N2ICD(Notch2 激活后的活性胞內(nèi)段)的神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行研究，與對照組的神經(jīng)干細(xì)胞相比，高表達(dá)N2ICD 的神經(jīng)干細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖和抗凋亡能力，并且更傾向于分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞［7］。這種高表達(dá)N2ICD 的神經(jīng)干細(xì)胞獲得了GSCs 的特性，如更強(qiáng)的增殖和抗凋亡能力，提示Notch 信號通路中的N2ICD 參與神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镚SCs。另外，穩(wěn)定轉(zhuǎn)染高表達(dá)NICD的SHG-44 細(xì)胞在含生長因子培養(yǎng)基的增殖能力和單克隆集落形成能力明顯高于對照組，提示Notch信號通路促進(jìn)膠質(zhì)瘤的GSCs 細(xì)胞形成或(和)維持［8］。在炎性反應(yīng)與膠質(zhì)瘤形成和進(jìn)展關(guān)系的研究中，IRF-IL6 炎性反應(yīng)信號可通過誘導(dǎo)GSCs 的形成和血管生成參與到膠質(zhì)瘤的形成和進(jìn)展，而GSCs的形成則是IRF-IL6 過量表達(dá)后，通過JAK-STAT 介導(dǎo)Jagged-Notch 信號通路激活，賦予膠質(zhì)瘤細(xì)胞“干性”的結(jié)果［9］。以上研究均表明Notch 信號通路參與到GSCs 的形成，但其具體分子機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。

2.2 Notch 信號通路參與GSCs 的維持調(diào)控

GSCs 的維持是通過促進(jìn)自我更新和增殖，抑制分化實現(xiàn)的。大量研究均表明，Notch 信號通路參與到GSCs 的維持。GSCs 存在Notch 信號通路的異常激活，用GSIs(γ-secretase inhibitors)阻斷Notch 通路后，GSCs 表達(dá)Hes1 和Hes5 下調(diào)，增殖和自我更新能力均降低，并分化成中間神經(jīng)祖細(xì)胞和各種神經(jīng)細(xì)胞［10］，其標(biāo)志分子CD133、BMI-1 和OLIG-2 也表達(dá)下降，且經(jīng)GSIs 處理后，GSCs 的致瘤性完全消失;另外GSI-18 能顯著延長原位膠質(zhì)瘤動物模型的存活時間［11］。這些研究都表明Notch 信號通路通過促進(jìn)增殖和自我更新以及抑制分化參與GSCs 的維持。

但Notch 信號通路參與GSCs 維持調(diào)控的具體機(jī)制至今仍不太清楚。有研究提示Notch-1 激活在GSCs 的維持和增殖中起到重要作用。Notch-1信號通路激活ERK，繼而通過Shh-Gli-Nanog 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)GSCs 的自我更新［12］。用小分子干擾RNA 阻斷GSCs 的Notch-1 表達(dá)，GSCs 增殖能力明顯下降，體外移植瘤明顯減小，動物模型的存活時間明顯延長［13］。這些都說明Notch-1 信號通路的激活在GSCs 的維持中起促進(jìn)作用。除了Notch-1信號通路外，人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞在GSCs 的維持和生長中也發(fā)揮重要作用。在研究GSCs 與其周圍血管微環(huán)境的關(guān)系中，用GSIs 阻斷Notch 信號通路后，膠質(zhì)瘤周圍的血管內(nèi)皮缺失，GSCs 神經(jīng)球生長明顯受抑制，GSCs 數(shù)量減少和功能受損［14］，提示腫瘤周圍血管內(nèi)皮在Notch 信號通路調(diào)節(jié)GSCs 自我更新中起重要作用，而其作用的發(fā)揮是通過提供Notch 配體，激活含有Notch 受體的GSCs，促進(jìn)腫瘤血管周圍微環(huán)境形成，進(jìn)而促進(jìn)GSCs 的自我更新和維持［15］。至于內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)Notch 配體的機(jī)制，可能與GSCs 分泌的VEGF 促進(jìn)內(nèi)皮表達(dá)Notch 配體有關(guān)［16］。

2.3 Notch 信號通路參與GSCs 放化療和耐藥

與膠質(zhì)瘤細(xì)胞相比，GSCs 更耐受化療和放療，這是膠質(zhì)瘤治療后復(fù)發(fā)的基礎(chǔ)。GSCs 主要通過增加表達(dá)藥物外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，增強(qiáng)DNA 損傷修復(fù)反應(yīng)，降低細(xì)胞凋亡信號的敏感性，增加生長因子表達(dá)和轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)活動來抵抗治療［17］。

Notch 信號通路參與到GSCs 抵抗化療過程。替莫唑胺(temozolomide，TMZ)是膠質(zhì)瘤化療常用藥，用TMZ 處理膠質(zhì)瘤細(xì)胞后，能顯著減少干細(xì)胞培養(yǎng)基中形成的膠質(zhì)瘤神經(jīng)球，然而，仍有一小部分細(xì)胞存活下來，存活下來的細(xì)胞可以看成是GSCs，它們不再對TMZ 敏感，增殖形成神經(jīng)球［18］;此時的GSCs 上調(diào)表達(dá)NOTCH-1，NCOR-2 和GLI-1，表明Notch 和Shh 信號通路激活參與GSCs 抗化療［19］。在此基礎(chǔ)上，加用GSIs 或Shh 通路阻斷劑處理，能顯著減少TMZ 處理后再次形成的神經(jīng)球，提示阻斷Notch 信號通路能增加GSCs 對化療藥物的敏感性。至于Notch 通路是通過什么分子機(jī)制抵抗化療，至今仍不太清楚。有研究表明Dll-4 異常高表達(dá)通過促進(jìn)腫瘤營養(yǎng)血管的生成參與膠質(zhì)瘤抗VEGF 抑制劑治療［20］。還有研究表明，Notch信號通路激活后，通過上調(diào)上皮間質(zhì)樣轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)標(biāo)志物slug、snail、twist 和ZEB1/2，下調(diào)E-cadherin，促進(jìn)EMT和腫瘤干細(xì)胞形成，進(jìn)而參與到腫瘤的復(fù)發(fā)和耐藥［21］。這些都提示Notch 信號通路參與GSCs 抗化療的機(jī)制十分復(fù)雜，需要投入更多的研究才能進(jìn)一步闡明。

同樣，Notch 信號通路也被證實在GSCs 抗放療中發(fā)揮作用。在對GSCs 放療與Notch 信號通路的相關(guān)研究中，用GSIs 能增加放療誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，通過減少GSCs 增加膠質(zhì)瘤對放療的敏感性。而放療誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的增加則由GSIs 降低AKt 活動和Mcl-1 水平所致。另外，通過慢性病毒介導(dǎo)GSCs 表達(dá)N1ICD 或N2ICD 時，能有效抵抗放療;而敲除Notch1 或Notch2 時能增加GSCs 對放療的敏感性［22-23］。這些都說明Notch 信號通路參與到GSCs的抗放療過程，而針對Notch 信號通路的治療有望逆轉(zhuǎn)放療耐受的境況。

3 小結(jié)與展望

Notch 在GSCs 的形成、維持以及化療和抗放療耐受中發(fā)揮重要作用，但其具體的機(jī)制仍不清楚。針對Notch 通路的相關(guān)治療已取得了初步成功，然而，由于缺乏靶向，同時影響正常細(xì)胞，其不良反應(yīng)較大［24］。因此，深入研究GSCs 中該通路的調(diào)控作用機(jī)制對開發(fā)以該信號通路為靶向的治療藥物具有重大意義。

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