孫忠杰 綜述，劉志宇 審校

(1.解放軍第404 醫(yī)院 泌尿外科，山東 威海264200;2.大連醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 大連116027)

前列腺癌是男性泌尿系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，占男性癌癥死亡率第二位。目前前列腺癌的治療仍以手術、內分泌和放療等為最主要的治療手段，對于早期前列腺癌患者治療效果尚可，但對于中晚期前列腺癌患者療效不甚理想。研究發(fā)現Hedgehog 信號途徑與前列腺胚胎發(fā)育及前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展均密切相關，這可能為前列腺癌的診斷治療提供新的靶點、新的技術、新的手段。以下就Hedgehog 信號轉導通路的組成、轉導途徑、在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及以Hedgehog 信號通路為靶點進行腫瘤治療的相關研究進展作一綜述。

1 Hedgehog(Hh)信號通路的構成和轉導機制

Hedgehog(Hh)信號轉導通路是一個經典的胚胎發(fā)育信號系統(tǒng)，在胚胎發(fā)育和胚胎形成后細胞的生長和分化過程中都起著重要作用。1980年，Nusslein-Volhard 等［1］在篩選可能引起果蠅突變的基因時發(fā)現了一種基因，由其突變導致果蠅皮膚外表有著連續(xù)的刺猬(Hedgehog)樣刺狀突起，該基因被分離出來后，便被命名為Hh 基因。Hedgehog 信號通路由Hedgehog(Hh)配體(Shh、Ihh、Dhh)、2 個跨膜受體復合物:Patched(Ptch)和Smoothened(Smo)、下游轉錄因子Gli 家族(Gli1、Gli2、Gli3)等組成［2］，在進化上高度保守。

當不存在Hh 信號通路分子時，Ptch 直接與Smo 相互作用，抑制Smo 分子向細胞內呈遞信號，這時下游的Hh 信號的終端傳遞者Gli 蛋白在蛋白酶體內被截斷，并以羧基端被截斷的形式進入細胞核內，抑制下游目的基因的轉錄［3］。當Hh 信號通路分子存在時，Hh 與Ptch 結合后，Ptch 與Smo 組成的受體復合物的空間構象發(fā)生改變，Ptch 對Smo 的抑制作用被解除，Smo 開始向細胞內呈遞信號，并將信號呈遞給轉錄因子Gli。激活的轉錄因子Gli 進入細胞核，直接促進目的基因(Ptch、Hip、Gli 等)的表達［4］，進而調控細胞的生長、增殖和分化。

2 Hh 信號通路與前列腺的發(fā)育

Hh 信號通路對于動物的正常胚胎發(fā)育和器官形成具有重要作用［5］，其配體Shh 的表達為前列腺發(fā)育的起始所必需，前列腺由來自內胚層泄殖腔腹側的泌尿生殖竇以睪酮依賴性導管形成的方式發(fā)育而來，腺體形成從泌尿生殖竇的上皮出芽開始［6］。Bamett 等［7］用RT-PCR 的方法分析孕婦胎兒的前列腺RNA 得出結論:前列腺上皮的導管出芽和Shh在人類胎兒前列腺的表達以及胎兒睪酮同期出現。前列腺的發(fā)育早期Shh 過量表達依賴睪酮的存在，Shh 在泌尿生殖竇的上皮表達，并通過激活鄰近間質細胞中的轉錄因子Gli，促進間質細胞的增殖和分化，從而促進前列腺管出芽。上皮出芽主要是前列腺導管的發(fā)育，導管則可廣泛分支進人周圍的間充質，最后形成由纖維、平滑肌組織包繞的成熟的前列腺腺體。采用Shh 抗體或者Hh 通路阻斷劑西洛帕明作用于鼠泌尿生殖竇，可產生Shh 信號抑制，前列腺導管的形成障礙［8］。Fan 等［9］報道Shh 表達在前列腺上皮，Gli1 則表達在前列腺基質，并認為Shh 過度表達將增加腫瘤基質上的Gli1，從而刺激癌細胞的生長。

3 Hh 信號通路與前列腺癌

Hh 信號通路的異常激活導致腫瘤發(fā)生，腫瘤中Hh 信號通路的激活形式分為3 種:第1 種為Hh 配體非依賴性，Hh 信號通路成員基因缺失或突變;第2 種為Hh 配體依賴性(自分泌型)，Hh 配體既由腫瘤細胞分泌，又能作用于腫瘤細胞自身。第3 種也是配體依賴性(旁分泌型)，其又分為2 種:Ⅲa 和Ⅲb。Ⅲa 為腫瘤細胞自身分泌Hh 配體作用于周圍間質細胞，間質細胞通過激活VEGF、Wnt 等信號反作用于腫瘤細胞促進其生長增殖。Ⅲb 為腫瘤周圍間質細胞分泌Hh 配體后作用于腫瘤細胞自身。這種腫瘤細胞與周圍間質的復雜相互作用為腫瘤細胞的生長增殖創(chuàng)造了有利的微環(huán)境［1］。

3.1 Hh 信號通路與前列腺上皮肉瘤

前列腺上皮內瘤(PIN)是前列腺導管和腺泡上皮異常增生而出現的一種病理征象，因其病變局限于上皮內，所以稱為上皮內瘤。1992年Mostofi［10］主持召開的名稱統(tǒng)一會議上把前列腺上皮內腫瘤作為前列腺的癌前期病變，提出形態(tài)學上具有一定異型性，尚保存原腺體結構或基底細胞層，且無間質浸潤的病變統(tǒng)稱為PIN，明確其腫瘤性生長特性及具有逐漸發(fā)展成浸潤性癌的潛能。根據其異型性程度分為2 個級別，即低級別前列腺上皮內瘤(LGPIN)及高級別前列腺上皮內瘤(HGPIN)。前列腺上皮內瘤(PIN)與前列腺癌關系密切，尤其是HGPIN 目前已被公認為前列腺癌的癌前病變。Chen 等［11］把pCX-shh-IG 注射小鼠前列腺內模擬出高表達Hh的模型，觀察到所有小鼠在第7 天、第20 天、第30天、第90 天都有PIN 的形成，而注入生理鹽水的對照組小鼠無一例形成PIN，在所有注射pCX -shh -IG 的小鼠前列腺中(25 例)，有9 例最終形成了前列腺癌。Chang 等［12］將pCX -shh -IG 注射小鼠前列腺內發(fā)現，90 天后小鼠前列腺明顯呈腫瘤樣改變，其呈現出從BPH、PIN 到前列腺癌這一特有的前列腺腫瘤逐步演變過程，說明Hh 信號通路對誘導PIN 的發(fā)生及發(fā)展并且最后形成癌的過程起著十分重要的作用。

3.2 Hh 信號通路與局限性前列腺癌

前列腺癌腫瘤細胞的生長與生存依賴于Hh 信號通路的活性［13］，比較正常組織和腫瘤組織中Shh蛋白的表達水平，發(fā)現在前列腺癌中Shh 的表達水平要高于正常的前列腺組織。Sanchez 等［14］對239例前列腺癌、15 例前列腺癌前癌變和135 例前列腺增生癥標本進行檢測，結果33%的腫瘤標本Shh 高度表達;其接著對前列腺癌細胞系PC3、LN -CaP、DU145 檢測，發(fā)現其中Shh、Ptch1、Gli1、Gli2 和Gli3高度表達，通過環(huán)耙明和抗Shh 抗體途徑干擾Shh-Gli-1 信號通路途徑，結果抑制前列腺癌細胞增殖，說明Shh 可使前列腺腫瘤細胞增殖。Karhadkar等［15］培 養(yǎng)4 個前 列 腺癌 細胞系(PC3、DU145、CWR22RV1、LN - CAP)，用RT - PCR 檢測癌細胞系中Gli 及Ptch 的mRNA 水平，發(fā)現這4 個腫瘤細胞系均有Shh 及Ihh 的配體轉錄，均有Gli 和Ptch的表達，與正常前列腺上皮細胞相比，Ptch 表達水平增高約200 ～400 倍。Chad 等［16］研究發(fā)現絲氨酸蛋白酶抑制劑PN1 為Hh 信號在前列腺的負調控因子，Shh 表達增強的腫瘤的生長，而PN1 的過度表達抑制小鼠前列腺癌細胞的生長，Hh 信號通路基因的變異會增加患前列腺癌的風險。

3.3 Hedgehog 信號通路與雄激素非依賴性前列腺癌

晚期前列腺癌患者經激素去勢治療后往往發(fā)展成為去勢抵抗性的前列腺癌，雖然患者全身雄激素水平低下，但去勢抵抗性的前列腺癌細胞能在低水平雄激素的環(huán)境中生長，考慮可能與內源性雄激素受體異?；顒佑嘘P。Chen 等［17］應Hh 抑制劑環(huán)耙明作用于雄激素剝奪和雄激素非依賴性前列腺癌細胞，結果與雄激素調節(jié)相關基因的表達呈劑量依賴性。Shaw 等［18］通過研究雄激素非依賴性前列腺癌(AIPC)患者血液中的循環(huán)腫瘤細胞，把AIPC 的腫瘤細胞長期培養(yǎng)于低雄激素水平條件下，檢測結果顯示Hh 信號通路蛋白受體Ptch 趨向于高表達。將Hh 信號通路抑制劑環(huán)靶明(cyclopamine)作用于AIPC 培養(yǎng)液，結果抑制了循環(huán)腫瘤細胞生長。說明Hh 信號通路有助于非激素依賴性前列腺癌細胞的生長。

3.4 Hedgehog 信號通路與轉移性前列腺癌

Hh 信號通路同樣參與腫瘤的侵襲及轉移。Karhadkar 等［15］通過免疫組織化學研究前列腺癌手術標本，結果顯示癌旁正常組織、局限性前列腺癌、轉移性前列腺癌均表達Shh 和Ihh，但正常前列腺組織不表達Ptch 和Gli，12 例局限性前列腺癌中只有3 例表達Ptch 和Gli，轉移性前列腺癌均表達Ptch和Gli。實時半定量RT -PCR 進一步分析提示，局限性前列腺癌中Ptch mRNA 的最高水平尚不及轉移性前列腺癌中最低水平的十分之一，說明轉移性前列腺癌中Hh 信號通路被強烈激活。Karhadkar同時對裸鼠進行研究發(fā)現，具有低轉移潛能的前列腺癌細胞株AT2.1 為Hh 通路受體低表達型，具有高潛能的前列腺癌細胞株AT6.3 為Hh 通路受體高表達型，裸鼠皮下注射AT6.3 細胞后能產生廣泛的內臟器官轉移，于接種后18 d 內全部死亡，而皮下注射AT2.1 細胞的裸鼠在30 d 內未死亡并且未發(fā)現內臟轉移。隨后將Gli 穩(wěn)定轉染于AT2.1 細胞，結果導致所有接種AT2.1 細胞的裸鼠16 d 內死亡，AT2.1 -Gli 細胞出現廣泛內臟轉移，說明Hh 信號通路的激活加速了前列腺癌細胞的侵襲和轉移。

4 Hh 信號通路和前列腺癌的靶向治療

針對Hh 信號通路中不同層次的信號轉導分子及其相互作用分子的研究越來越多，使其有可能成為腫瘤治療的新靶點。最早發(fā)現的能抑制Hh 通路活性的藥物是環(huán)靶明，其是一種植物性甾體類生物堿，其抗腫瘤機制是通過cyclopamine 與Smo 的特異性結合，抑制Smo 的細胞內信號轉導，降低了腫瘤基因的轉錄和表達，從而抑制Hh 信號通路產生抗腫瘤作用［19］。Karhadkar 等［15］將前列腺癌PC3 及22RV1 腫瘤異種移植小鼠皮下后用cyclopamine 治療，注射cyclopamine 50 mg/kg·d，20 ～24 d 后腫瘤全部消失，停止治療后腫瘤無復發(fā)，治療取得了良好的效果。由于環(huán)杷明的特異性強及毒副作用小的特點，可能成為臨床靶向治療特異性藥物，但由于其穩(wěn)定性低及溶解度差等理化性質，現在改造后的cyclopamine 及其衍生物作為抗癌藥物的研究已經進入Ⅰ期甚至Ⅱ期臨床研究階段(如GDC-449、IPI -926 等)。

針對Hh 信號通路的多靶點聯合阻斷治療的研究也越來越多，優(yōu)于單一靶向治療。Mimeault 等［20］研究發(fā)現EGFR 和Shh 在轉移性前列腺癌細胞系LNCaP、DUl45 和PC3 細胞同時高水平表達，用吉非替尼和cyclopamine 分別抑制EGFR 酪氨酸激酶和Shh，同時聯合使用臨床化療藥物多西紫杉醇，結果發(fā)現聯合用藥對轉移性前列腺癌細胞系具有明顯的抗增殖和細胞毒作用，聯合用藥比單一化療藥物能夠獲得更高的細胞凋亡率。隨后Shaw 等［21］也做過類似研究，其聯合運用ErbB 受體抑制劑吉非替尼和Hh 信號通路抑制劑cyclopamine 作用于非雄激素依賴性前列腺癌細胞系LNCaP C4 -2B 中，結果出現協同抑制作用，聯合用藥明顯降低了非雄激素依賴型前列腺癌增殖活動。還有研究表明紫杉醇與Hh信號通路抑制劑cyclopamine 聯合作用可以逆轉非雄激素依賴性前列腺癌、轉移性前列腺癌對化療藥物的耐藥性［22］。

5 總 結

綜上所述，Hedgehog(Hh)信號通路與前列腺胚胎發(fā)育、器官形成密切相關，在前列腺癌的形成、侵襲、轉移過程中起十分重要的作用。但對于Hh信號通路如何調控前列腺癌的機制尚不清楚，因此深入研究前列腺癌發(fā)生的分子機制，探尋Hh 信號通路與前列腺癌的內在聯系，尋求有效的靶標，是亟待解決的問題。晚期前列腺癌的治療仍是難點，相信隨著靶向治療的研究發(fā)展，針對Hh 信號通路的靶向藥物單獨或聯合其它化療藥物應用，對晚期前列腺癌尤其是雄激素非依賴性前列腺癌的治療將會呈現廣闊的應用前景。

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