袁芳 任黔川
[摘要] 血管內(nèi)皮生長因子-C(VEGF-C)是一類很重要的淋巴管生成因子,其在宮頸癌淋巴管轉(zhuǎn)移方面的研究較多,也證明了VEGF-C在宮頸癌發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用。然而,VEGF-C在宮頸癌中的作用機制并未完全明確,其對宮頸癌凋亡的影響值得繼續(xù)探索。本文就VEGF-C在宮頸癌凋亡中的作用及其機制進行綜述。
[關鍵詞] 血管內(nèi)皮生長因子-C;宮頸癌;凋亡;信號傳導通路
[中圖分類號] R711.74 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721(2014)11(c)-0188-04
[Abstract] Vascular endothelial growth factor-C(VEGF-C) is a kind of very important lymphatic generation factor,there is much more study about lymphatic metastasis of cervical cancer with VEGF-C,which has proved that VEGF-C plays an important role in the tumor occurrence,development,invasion and metastasis.However,the mechanism of VEGF-C in cervical cancer is not completely clear,the effect of VEGF-C in apoptosis of cervical cancer is worth to continue to explore.This article reviews the effect and mechanism of VEGF-C in apoptosis of cervical cancer.
[Key words] Vascular endothelial growth factor C;Cervical cancer;Apoptosis;Signaling pathway機體的細胞都要經(jīng)歷從增殖到死亡的過程。死亡包括生理性死亡和病理性死亡,這些細胞的死亡過程已經(jīng)成為生物學與醫(yī)學共同探討的熱點。細胞凋亡是死亡的一種,是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,由基因控制的細胞自主的有序的死亡,它是一個主動過程,涉及一系列基因的激活、表達以及調(diào)控等作用,是為更好地適應生存環(huán)境而主動爭取的一種死亡過程。在正常情況下,細胞凋亡可以主動而有效地清除多余的特異性或分化能力與機體不相適應的、以及已經(jīng)完成功能而又不再應用的細胞;清除有潛在危險的細胞。但是當機體的細胞出現(xiàn)異常增殖分化、以及無限生長時,腫瘤就開始形成,研究顯示腫瘤細胞無限生長的能力是細胞凋亡受抑制的結果。HPV16、18型持續(xù)感染是宮頸癌發(fā)生的一個主要因素。90%以上的宮頸癌伴有高危型HPV感染。宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展必須是在高危因素的作用下,破環(huán)了細胞內(nèi)部的平衡,從而導致細胞內(nèi)多種復雜機制的失調(diào),其中凋亡機制失調(diào)是宮頸癌發(fā)生、發(fā)展的一個重要機制,也是多年來研究的熱點。
近年來,關于宮頸癌凋亡方面的研究主要有以下幾個方面:①藥物對宮頸癌凋亡影響的研究;②信號通路與宮頸癌凋亡關系的研究;③微小miR在宮頸癌凋亡方面的研究;④蛋白質(zhì)因子對宮頸癌凋亡的影響,如Bcl-2,Cox-2,Bax等。血管內(nèi)皮生長因子-C(VEGF-C)屬于VEGF家族,研究顯示,在正常成人組織,VEGFR-2的特異性表達在血管內(nèi)皮上,而VEGFR-3主要分布于淋巴內(nèi)皮細胞。VEGF-C可通過結合并激活VEGFR-3保護淋巴內(nèi)皮細胞免于免疫血清誘導的凋亡,導致淋巴管增生。在體外VEGF-C結合并激活VEGFR-2刺激血管生成,在體內(nèi)則能增加血管通透性[1-3]。VEGF-C通過Flt-4/c-Src途徑激活FAK蛋白,促進宮頸癌轉(zhuǎn)移,同時,高表達的VEGF-C不僅能直接促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和淋巴管內(nèi)皮細胞的形成,也能阻礙TGFβ對淋巴內(nèi)皮細胞的作用[4-5]。研究顯示,VEGF-C在宮頸癌腫瘤的生長和發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用,是淋巴結復發(fā)和5年生存期不良的一個獨立預測因子,檢測VEGF-C可作為高危型宮頸癌患者預后的一個標識[6-8]。目前的研究顯示,VEGF-C在宮頸癌發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用。然而VEGF-C在宮頸癌中的作用機制并未完全明確,其對宮頸癌凋亡的影響值得繼續(xù)探究。本文就VEGF-C在宮頸癌凋亡中的作用及其機制進行綜述,為宮頸癌的進一步研究提供依據(jù)。
1 VEGF-C在宮頸癌細胞凋亡中的作用
VEGF家族是血管內(nèi)皮細胞有絲分裂素,在多種細胞中都有表達,但只有腫瘤細胞才能釋放,釋放后通過與其特異性受體結合,引起細胞內(nèi)信號傳導,從而高度特異性的促進增生狀態(tài)下的血管內(nèi)皮細胞增生、遷移、分化和存活,同時具有抑制內(nèi)皮細胞老化和凋亡的作用,進而促進新生血管的形成,促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[9-10]。VEGF-A(又稱VEGF)、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和胎盤生長因子(PIGF)是人VEGF蛋白家族的單獨基因產(chǎn)物,其受體有VEGFR-1(Flt-1)、VEGFR-2(KDR/Flk-1)、VEGFR-3(Flt-4)和神經(jīng)粘連因子,這些受體是酪氨酸激酶受體,其信號傳導與酪氨酸激酶的級聯(lián)反應有關。
VEGF家族與細胞凋亡存在密切關系,VEGF mRNA經(jīng)剪切后可得到7種氨基酸殘基,體內(nèi)最常見的是VEGF165。早期研究顯示,VEGF165可抑制肺癌細胞及乳腺癌細胞的凋亡。最近有報道顯示,VEGF可作為新生血管內(nèi)皮細胞的抗凋亡因子,通過結合分布于腫瘤細胞膜上的VEGFR促進其自身生長。當膽管癌QBC939細胞系中的VEGF基因被沉默后,其VEGF-A、VEGF-C及MMP-2 mRNA和蛋白的表達水平也同時下調(diào)[11]。沉默VEGF基因在膽管癌QBC939細胞系中的表達能促進腫瘤細胞的凋亡。早期研究通過體外轉(zhuǎn)染VEGF-C ASODN可在mRNA和蛋白水平下調(diào)HeLa細胞VEGF-C的表達,阻滯并同步化細胞周期,抑制細胞增生,誘導細胞凋亡。多家研究顯示,VEGF-C參與了宮頸癌細胞的抗凋亡機制。魏璇等[12]應用重組人VEGF -C蛋白體外刺激宮頸癌HeLa細胞,提示外源性VEGF-C通過細胞內(nèi)信號的傳遞,誘導cyclin D1的表達,使腫瘤細胞S期加快,通過促進細胞周期的進程,來促進HeLa細胞增殖,誘導Bcl-2的表達,抑制凋亡。并非VEGF對細胞的抗凋亡作用都是無益的,對于機體內(nèi)的非再生細胞,VEGF的抗凋亡作用對其具有保護作用。諶婷婷[13]通過把VEGF165轉(zhuǎn)染H9c2細胞(大鼠胚胎心臟成肌細胞)進行研究,得出的結論是VEGF165可通過抑制外源性凋亡信號途徑來拮抗阿霉素所致的心肌細胞凋亡,對心肌細胞具有保護作用。在心肌細胞缺血、缺氧過程中,VEGF更是起著重要作用。VEGF-C與VEGF同源,他們在生物學功能上相似,但這種對心肌細胞的保護作用是否相似,需進一步探索研究。endprint
2 VEGF-C抗凋亡機制
2.1 NF-κB信號通路
NF-κB是核轉(zhuǎn)錄因子,在細胞內(nèi)信號傳遞過程中起著重要作用,參與炎癥到癌癥的進展過程[14]。NF-κB屬于NF-κB/Rel蛋白家族,該家族有五個成員,即NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p56)、RelB和C-Rel。NF-κB是由這五個成員中的p50/RelA組成的異源二聚體,它最普遍,含量也最豐富,幾乎存在于所有真核細胞中。NF-κB能與一些靶基因的啟動子或增強子結合,從而控制免疫、炎癥、細胞的存活和凋亡、癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。NF-κB通過經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑完成信號傳導,經(jīng)典途徑是胞外各種刺激信號傳遞時,需經(jīng)過一系列酶的激活,致使IκB(與NF-κB形成無活性的三聚體)降解,NF-κB發(fā)生核易位,從而使NF-κB活化,致使Bcl-2家族成員的表達上調(diào),發(fā)揮抗宮頸癌腫瘤細胞凋亡的作用。
早期的研究多次提示NF-κB在宮頸癌中有表達,且存在NF-κB 組成性激活,這種激活可能是由高危型HPV的主要轉(zhuǎn)化基因E6、E7來完成的。有學者猜測E6、E7是通過滅活p53和Rb抑癌基因而與NF-κB相關[15]。目前許多研究顯示,VEGF-C可能是細胞信號傳導的上游調(diào)控因子,可激活NF-κB,使Bcl-2的表達增高以及高表達VEGF-C的腫瘤細胞抗凋亡作用增強[12,16-17]。在宮頸癌中,除NF-κB調(diào)控的Bcl-2對腫瘤細胞起抗凋亡作用外,是否存在其他因子與之相關聯(lián),共同來完成抗凋亡作用尚不清楚。吳婷婷[18]用PDTC抑制宮頸癌細胞株Caski,并通過免疫細胞化學、Western blot、ELISA法檢測NF-κB、IL-8、CXCR2、Bcl-2、VEGF、MMP2等相關因子的表達,其結果顯示,PDTC除了抑制宮頸癌細胞株中NF-κB的表達外,還可抑制IL-8、CXCR2、VEGF、MMP2和Bcl-2的表達與分泌,提示以上因子作為NF-κB的下游因子,其表達均與NF-κB信號通路相關并很可能受其控制,直接和或間接促進宮頸癌細胞的發(fā)生、發(fā)展。
2.2 PI3K信號通路
PI3K(phosphatidylinositol 3 kinase)是細胞內(nèi)重要的信號傳導分子,參與調(diào)節(jié)細胞的增殖、凋亡與分化等生理過程,具有脂類激酶活性和蛋白激酶活性,是一類特異性催化磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI) 物質(zhì)的激酶。PI3K可分為3型(Ⅰ~Ⅲ型),其中Ⅰ型最廣泛。受體酪氨酸激酶和非受體酪氨酸激酶可活化PI3K,使其在細胞膜上生成PIP3(phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate),PIP3與細胞內(nèi)磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1(PDK1)和信號蛋白分子Akt結合,活化Akt,活化的Akt通過磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白(包括Bcl-2家族),啟動一系列與細胞生長、增殖、抗凋亡、細胞運動、侵襲、細胞周期調(diào)控及血管生成等相關程序,參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。
杜雪等[19]應用KDR-Ab、信號通路PI3K抑制劑LY294002預處理HeLa細胞,并應用重組人VEGF-C蛋白體外刺激宮頸癌HeLa細胞,觀察細胞增殖指數(shù)、細胞周期S期比率、細胞凋亡率、Bcl-2和CyclinD1表達的情況,結果顯示,KDR-Ab、LY294002預處理后與VEGF-C組相比增殖指數(shù)降低,細胞周期S期比率下降,凋亡指數(shù)升高,Bcl-2、CyclinD1表達降低,這提示外源性VEGF-C作用于腫瘤細胞自身的KDR受體,能夠激活細胞內(nèi)信號傳導通路PI3K途徑,誘導Cyclin D1 表達,使腫瘤細胞S期加快,促進細胞周期的進程,進而促進HeLa細胞增殖,通過PI3K途徑誘導Bcl-2表達,抑制凋亡。有研究應用相似的方法也得出了相似的結果,提示Hsp90的特異性抑制劑GA在VEGF-C誘導的宮頸癌細胞增殖和凋亡中起著重要作用[20]。
人體細胞是一個整體,細胞內(nèi)的生物化學反應錯綜復雜,細胞內(nèi)的信號傳導通路并不是孤立存在,常常是多條通路共用一個下游因子,并且下游因子之間又存在相互作用。研究顯示,NF-κB的激活被Akt之類的蛋白激酶所調(diào)控,Akt能夠直接或間接使IκB發(fā)生磷酸化和泛素化,并迅速降解和釋放,導致NF-κB的核轉(zhuǎn)位與活化,并使NF-κB依賴的、具有促進存活的基因轉(zhuǎn)錄,從而激活NF-κB的轉(zhuǎn)錄功能,使Bc1-2家族成員Bcl-xL表達增強,起到抗凋亡作用[21-22]。此外,Akt還能使NF-κB的抑制酶IκBa磷酸化,使NF-κB進入核內(nèi),調(diào)節(jié)抗凋亡基因的轉(zhuǎn)錄。因此,VEGF-C對宮頸癌的抗凋亡作用,不是孤立的信號通路所能夠完成的,Bc1-2家族是其共同的下游因子。相關報道顯示,抑制NF-κB與PI3K信號通路的共同因子(Bc1-2)可促進HSC-T6細胞的凋亡[23]。這兩條通路對宮頸癌凋亡的影響是否存在其他共同因子尚不清楚,而且VEGF-C對宮頸癌的抗凋亡作用是否還存在其他通路也需繼續(xù)探索。探討參與宮頸癌發(fā)生發(fā)展的共同因子可能為宮頸癌的靶向治療提供理論依據(jù)。
3 VEGF-C與藥物
中華醫(yī)學會第九次全國婦科腫瘤學術會議指出:VEGF-C促進了宮頸癌細胞株HeLa的增殖,細胞的增殖隨著VEGF-C濃度的升高而增高。VEGF-C明顯抑制了順鉑(DDP)誘導下宮頸癌HeLa的凋亡,提示VEGF-C的高表達能降低HeLa細胞對化療藥物DDP的敏感性。出現(xiàn)這種情況的原因可能是VEGF-C抗凋亡機制與DDP抗癌機制有拮抗作用,使腫瘤細胞凋亡受抑或凋亡逃逸,進而導致腫瘤細胞產(chǎn)生多藥耐藥(multidrug resistance,MDR)。早期相關研究從基因方面證實了MDR1啟動子區(qū)域包含有NF-κB的結合序列,并且NF-κB能夠激活MDRl啟動子的基因轉(zhuǎn)錄。多年來,學者致力于MDR的研究,也用事實提示NF-κB與腫瘤的耐藥有關,有研究報道,IL-6通過ATM/NF-κB途徑的活化,增強了肺癌化療的耐藥[24]。目前用于治療腫瘤的多種化療藥物,如阿霉素、5-FU、DDP、長春新堿等都能通過激活NF-κB而產(chǎn)生耐藥。PI3K途徑能促進細胞的增殖,抑制凋亡,導致細胞多藥耐藥,這已經(jīng)在人前列腺癌、結腸癌、人肺腺癌、白血病、胃癌、卵巢癌等多種癌癥中得到證實,這些研究提示PI3K與阿霉素、紫杉醇、DDP等化療藥物耐藥密切相關。endprint
流式細胞術檢測細胞周期后顯示,隨著預處理VEGF-C濃度的升高,DDP誘導的宮頸癌細胞HeLa凋亡率明顯下降,G1期細胞減少,S期細胞增多,提示VEGF-C抑制DDP誘導HeLa的凋亡可能與細胞周期調(diào)節(jié)密切相關。p53對細胞周期和細胞凋亡起著重要作用,是細胞周期檢查點相關基因。p53參與了細胞從增殖到死亡的過程,能調(diào)控細胞生長,對于預防和治療膽管癌、肝癌、胃癌等疾病具有重要作用[25]。VEGF-C對DDP的作用可能是使p53表達下調(diào),從而無法實現(xiàn)p53誘導受損細胞進入G1/G0期,使細胞周期的保護和修復機制無法啟動,導致DNA受損的細胞無限增殖,這可能是VEGF-C促使HeLa由G0或G1期進入S期,逃避細胞凋亡的一個原因。細胞周期相關基因數(shù)量眾多,是否還存在其他基因與VEGF-C抗凋亡和多藥耐藥有關尚需進一步探索。
4 結語
VEGF-C在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、復發(fā)和預后等方面起著重要作用,它通過NF-κB和PI3K信號通路來發(fā)揮抗凋亡作用,然而,是否存在其他信號通路與其抗凋亡有關有待進一步探索。VEGF-C也參與腫瘤的多藥耐藥,但具體機制尚不清楚,從參與NF-κB信號通路、PI3K信號通路及細胞周期的各種相關基因及蛋白入手,可能會為宮頸癌耐藥機制的研究提供重要思路,這些基因和蛋白將成為宮頸癌治療的靶點,為宮頸癌的治療及預防開辟一條重要通路。
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(收稿日期:2014-10-29 本文編輯:祁海文)endprint