鄒 斌，周學(xué)亮 綜述，劉季春審校

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院心胸外科 330006)

·綜 述

Notch信號通路相關(guān)分子在肺癌中的表達(dá)、臨床意義及生物學(xué)作用*

鄒 斌，周學(xué)亮 綜述，劉季春△審校

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院心胸外科 330006)

細(xì)胞凋亡；肺腫瘤；Notch信號通路；增殖；耐藥

最新數(shù)據(jù)顯示，我國男性肺癌的發(fā)生率及病死率每年均高居榜首(2000-2011年)，女性肺癌發(fā)生率居第2位，病死率居首位；據(jù)估計，2015年我國肺癌的新發(fā)病例和死亡人數(shù)將分別達(dá)到733 000和610 000[1]。肺癌主要包括非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC；約占80%)和小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC；約占20%)。近20年來，盡管在腫瘤生物學(xué)、診斷及治療方面取得了不斷進(jìn)步，但肺癌的5年生存率僅提高了5%。腫瘤復(fù)發(fā)、耐藥及缺乏有效的治療、預(yù)測和評估體系是肺癌診治過程中面臨的主要問題。因此，在基于進(jìn)一步深入理解肺癌致病機(jī)制基礎(chǔ)上，鑒定出易于復(fù)發(fā)的肺癌患者，尋找關(guān)鍵治療靶點(diǎn)，克服耐藥是提高肺癌治療效果的有效途徑。

Notch信號通路為進(jìn)化上高度保守的細(xì)胞間信息傳遞方式。在哺乳動物，Notch信號通路包括4個受體(Notch1～4)和5個配體(Jagged1，Jagged2,Delta-like1,Delta-like3,和Delta-like4)。受配體Jagged/Delta激活，Notch受體經(jīng)一系列水解反應(yīng)，釋放出胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(Notch intracellular domain,NICD)進(jìn)入細(xì)胞核，激活下游靶基因，在細(xì)胞分化、增殖、凋亡中發(fā)揮重要作用[2]。研究表明Notch信號通路的異常與包括肺癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤相關(guān)，其在腫瘤形成過程中作為癌基因抑或抑癌基因取決于組織來源[3]。本文就Notch信號通路相關(guān)分子在肺癌中的表達(dá)、臨床意義及其對癌細(xì)胞生物學(xué)影響作一綜述。

1 Notch信號通路與NSCLC

1.1 NSCLC患者Notch信號通路相關(guān)分子的表達(dá)及臨床意義 NSCLC患者Notch信號通路相關(guān)分子異常表達(dá)是相對頻繁的生物學(xué)事件。臨床研究發(fā)現(xiàn)，30%的NSCLC患者因Numb下調(diào)導(dǎo)致Notch1的激活表達(dá)，另10%的患者存在Notch1基因的激活突變[4]。進(jìn)一步研究表明，肺鱗狀細(xì)胞癌(SCC)患者Notch1和Delta-like4陽性表達(dá)的比例明顯低于其他亞型[5]。而Li等[6]報道肺SCC患者Notch1陽性表達(dá)的比例明顯高于肺腺癌(AC)患者。這些研究可能提示不同的組織學(xué)類型Notch信號分子表達(dá)不同。然而， Notch信號通路在NSCLC臨床病理學(xué)、預(yù)后價值存在爭議。一些研究提示，Notch1和Notch3的高表達(dá)與腫瘤進(jìn)展和預(yù)后差相關(guān)[5,7]，相反，另一些研究則提示Notch1和Notch3是NSCLC的抑制因子[6,8]。鑒于Notch信號通路在NSCLC臨床意義的不確定性及矛盾性，Yuan等[9]回顧了不同的研究并做了Meta分析，結(jié)果顯示，Notch1高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和更晚TNM分期相關(guān)，Notch3的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，Notch1、Notch3和DLL4的表達(dá)與NSCLC總生存率負(fù)相關(guān)，Notch靶基因Hes1的過表達(dá)與總生存率低相關(guān)。這一研究提示Notch信號通路相關(guān)分子可能作為預(yù)測NSCLC患者進(jìn)展和預(yù)后的分子標(biāo)志物。然而，目前的研究樣本量較小，而且大多數(shù)都是回顧性研究。因此，需要前瞻性、大樣本的臨床研究進(jìn)一步證實(shí)Notch信號通路相關(guān)分子在NSCLC中的臨床價值。

1.2 Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞生物學(xué)影響 動物實(shí)驗(yàn)表明，Notch信號通路在NSCLC的腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。在KRASG12V誘導(dǎo)的NSCLC小鼠模型中，Maraver等[10]發(fā)現(xiàn) Notch信號通路的過度激活，而抑制Notch信號通路則完全抑制腫瘤的形成。該研究提供了Notch信號通路在腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用的間接證據(jù)。轉(zhuǎn)基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)，肺泡上皮細(xì)胞在過表達(dá)激活型Notch1后7 d即出現(xiàn)肺泡增生病變，8個月后形成腺瘤。而肺泡上皮細(xì)胞共表達(dá)激活型Notch1和MYC則誘導(dǎo)小鼠形成腺癌[11]。在Kras誘導(dǎo)的肺腺癌模型中，抑制Notch1信號通路顯著抑制腫瘤形成及降低腫瘤負(fù)荷，這表明Notch1在Kras誘導(dǎo)的肺腺癌的形成中發(fā)揮不可或缺的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Notch1通過抑制P53誘導(dǎo)的凋亡參與腫瘤的發(fā)生過程[12]。上述研究為Notch信號通路參與NSCLC的腫瘤發(fā)生提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

一些研究探討了Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞的增殖與凋亡的影響。過表達(dá)激活型Notch1抑制肺腺癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[13]。抑制Notch1 促進(jìn)肺腺癌A549細(xì)胞株增殖和抑制其凋亡，但對肺鱗癌無明顯影響[14]。然而有研究表明，間接抑制Notch1信號通路抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡[15]。在缺氧環(huán)境中，肺腺癌細(xì)胞株Notch1明顯上調(diào)，而抑制Notch信號通路則誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果提示Notch1是肺腺癌細(xì)胞在缺氧環(huán)境中存活的必要條件[13]。進(jìn)一步研究證實(shí)，在缺氧環(huán)境中，Notch1通過上調(diào)IGF1-R和Survivin來促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活[16-17]。有趣的是，Dll4內(nèi)皮細(xì)胞與NSCLC共同培養(yǎng)可以明顯抑制癌細(xì)胞的增殖，而沉默內(nèi)皮細(xì)胞Dll4或抑制Notch1則明顯減弱這一作用，進(jìn)一步的研究提示內(nèi)皮細(xì)胞通過Dll4/Notch1/PTEN信號通路對NSCLC產(chǎn)生抑制作用[18]。上述研究結(jié)果表明，Notch信號通路對NSCLC增殖和凋亡的影響取決于細(xì)胞類型及細(xì)胞微環(huán)境。因此，腫瘤細(xì)胞微環(huán)境是重要因素，體外組織培養(yǎng)或體內(nèi)腫瘤移植研究將更好地理解Notch信號通路對NSCLC細(xì)胞的增殖與凋亡的影響。在體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)中，抑制Notch3導(dǎo)致腫瘤生長抑制和誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡[19]。進(jìn)一步研究證實(shí)，Notch3通過與EGFR-MAPK 信號通路的交流，誘導(dǎo)抗凋亡蛋白Bim的表達(dá)進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡[20]。這些結(jié)果提示，Notch3可能是具有潛質(zhì)的NSCLC治療靶點(diǎn)。

NSCLC患者對化療及靶向治療耐藥是很普遍的臨床現(xiàn)象。Notch信號通路可能影響NSCLC患者對藥物的敏感性。低劑量順鉑處理腺癌細(xì)胞株可誘導(dǎo)CD133+細(xì)胞的增多，并導(dǎo)致細(xì)胞對阿霉素和紫杉醇產(chǎn)生耐藥，而抑制Notch1可明顯減弱上述作用[21]。這些結(jié)果提示Notch1與順鉑誘導(dǎo)的CD133+細(xì)胞的增多及多重耐藥有關(guān)。Xie等[22]發(fā)現(xiàn)，對吉非替尼繼發(fā)性耐藥的PC9細(xì)胞株出現(xiàn)Notch1的高表達(dá)，激活Notch1信號通路可誘導(dǎo)PC9細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，而沉默Notch1則逆轉(zhuǎn)細(xì)胞EMT并恢復(fù)對吉非替尼敏感性。進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在Balb/cathymic (nu+/nu+) 小鼠吉非替尼繼發(fā)性耐藥細(xì)胞移植模型中，抑制Notch信號通路可導(dǎo)致腫瘤生長抑制。這些研究結(jié)果表明，吉非替尼繼發(fā)性耐藥細(xì)胞EMT表型依賴Notch1信號的激活。除了繼發(fā)性耐藥，Notch信號通路可能與NSCLC患者原發(fā)性耐藥有關(guān)。一項(xiàng)臨床研究表明，NSCLC 患者Notch3的表達(dá)與以鉑類為基礎(chǔ)的化療方案的敏感性呈負(fù)相關(guān)[23]。這可能提示Notch3與原發(fā)性耐藥相關(guān)，并且Notch3可能是預(yù)測NSCLC 患者對藥物敏感性的生物標(biāo)志物。

Notch信號通路可能是癌細(xì)胞在特殊微環(huán)境(如缺氧)或刺激因素(如化療藥物、射線等)下生存的必要條件，然而使細(xì)胞更加“頑固”。因此，相對于單一治療方式，抑制Notch信號通路聯(lián)合化療或放療可能達(dá)到較好的治療效果。GSIs是臨床實(shí)驗(yàn)研究較為深入的Notch抑制劑[24]。GSIs聯(lián)合化療或放療具有協(xié)同作用，有望更好地抑制腫瘤。

2 Notch信號通路與SCLC

Notch信號通路對SCLC細(xì)胞生物學(xué)行為亦有重要影響。研究表明，Notch1抑制SCLC細(xì)胞的增殖及神經(jīng)內(nèi)分泌分化[14]。除對細(xì)胞增殖及分化的影響，Notch1影響SCLC的侵襲及轉(zhuǎn)移能力。抑制SCLC 細(xì)胞株(H69AR和SBC3) Notch1表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞EMT，增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲能力，而過表達(dá)H69細(xì)胞激活型Notch1則逆轉(zhuǎn)EMT，降低細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移能力[25]。這些研究結(jié)果提示激活Notch1信號通路可能是治療SCLC的一種新的策略。Hassan等[26]發(fā)現(xiàn)，Notch3 siRNA 可誘導(dǎo)H69AR細(xì)胞株E-cadherin下調(diào)，EMT相關(guān)分子Snial，Slug和Vim上調(diào)，細(xì)胞移動及侵襲能力增強(qiáng)；與此一致，過表達(dá)H1688細(xì)胞株Notch3則抑制EMT相關(guān)分子，細(xì)胞侵襲能力下降。然而，Notch3對SCLC細(xì)胞株的增殖及凋亡未見明顯影響。這些結(jié)果提示Notch3也是SCLC的抑制因子。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，利用Trp53;Rb1;Rbl2基因敲除小鼠模型，過表達(dá)激活型Notch1或Notch2可明顯減少腫瘤發(fā)生的數(shù)目并延長生存時間，這進(jìn)一步提示激活的Notch信號通路對SCLC的抑制作用[27]。臨床研究提示，一部分小細(xì)胞癌可能為繼發(fā)性腫瘤，其來源于經(jīng)化療或靶向治療后的非小細(xì)胞癌[28]。Notch失活突變可以誘導(dǎo)非神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤細(xì)胞或腫瘤前體細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌分化，Meder等[29]提出繼發(fā)性SCLC起源假說，Notch-ASCL1-RB-p53信號通路通過Notch失活突變驅(qū)動并維持小細(xì)胞癌表型。最近一些研究提示，Notch信號通路影響SCLC對化療藥物的敏感性。例如，過表達(dá)H69AR細(xì)胞株 DLL1可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及細(xì)胞停滯在G0/G1和S期，并增強(qiáng)細(xì)胞對化療藥物(ADM,DDP和VP-16)的敏感性。DLL1影響SCLC藥物敏感性可能與Notch下游基因Hes1、Hey1的激活有關(guān)[30]。綜上所述，Notch信號通路作為腫瘤抑制因子，影響SCLC細(xì)胞增殖、分化、侵襲等生物行為，調(diào)控Notch信號通路可能為治療SCLC提供了一種新的思路。

盡管實(shí)驗(yàn)研究提示Notch信號通路在SCLC中發(fā)揮重要作用，然而，其臨床研究文獻(xiàn)較少。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，25%的SCLC患者存在Notch家族基因的失活突變，在Trp53-/-,Rb1-/-,Rbl2-/-小鼠SCLC動物模型中亦發(fā)現(xiàn)Notch3基因的突變[27]。另一研究發(fā)現(xiàn)，35例SCLC患者Notch1,Notch2,Notch3和Notch4出現(xiàn)突變的比例分別為2.9%,11.4%,20.0%和25.7%[29]。Hassan等[26]報道，12例SCLC患者全部呈Notch3陰性表達(dá)。除H69AR和SBC-3，所有SCLC細(xì)胞株中無Notch3表達(dá)。上述研究提示，SCLC患者出現(xiàn)Notch信號通路異常并不少見，然而， Notch信號通路相關(guān)分子在SCLC患者中臨床預(yù)后價值未見相關(guān)報道。因此，需要前瞻性、大樣本、多中心協(xié)作研究來明確Notch信號通路相關(guān)分子在SCLC患者中的表達(dá)、臨床病理學(xué)意義及預(yù)后價值。

3 展 望

肺癌患者Notch信號通路的異常是相對頻繁的生物學(xué)事件， 然而其預(yù)后價值不清或存在爭議。未來大樣本研究將最終闡明Notch信號通路在肺癌患者中的臨床意義。Notch信號通路在肺癌細(xì)胞的增殖、凋亡和分化中發(fā)揮重要作用，其作用取決于細(xì)胞類型及微環(huán)境。Notch1和Notch3可能作為NSCLC癌基因促進(jìn)腫瘤形成、發(fā)展。 Notch的失活突變可以用來解釋繼發(fā)性SCLC的形成，Notch可能是SCLC的抑制因子。此外，Notch信號通路影響肺癌細(xì)胞對藥物的敏感性。因此，調(diào)控Notch信號通路可能是具有一定潛質(zhì)的肺癌治療模式。

[1]Chen W,Zheng R,Baade PD,et al.Cancer statistics in China,2015[J].CA Cancer J Clin,2016,66(2):115-132.

[2]Hori K,Sen A,Artavanis-Tsakonas S.Notch signaling at a glance[J].J Cell Sci,2013,126(Pt 10):2135-2140.

[3]Roy M,Pear WS,Aster JC.The multifaceted role of Notch in cancer[J].Curr Opin Genet Dev,2007,17(1):52-59.

[4]Westhoff B,Colaluca IN,D′ario G,et al.Alterations of the notch pathway in lung cancer[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2009,106(52):22293-22298.

[5]Donnem T,Andersen S,Al-Shibli K,et al.Prognostic impact of Notch ligands and receptors in nonsmall cell lung cancer:coexpression of Notch-1 and vascular endothelial growth factor-A predicts poor survival[J].Cancer,2010,116(24):5676-5685.

[6]Li Y,Burns JA,Cheney CA,et al.Distinct expression profiles of Notch-1 protein in human solid tumors:Implications for development of targeted therapeutic monoclonal antibodies[J].Biologics,2010,4:163-171.

[7]Ye YZ,Zhang ZH,Fan XY,et al.Notch3 overexpression associates with poor prognosis in human non-small-cell lung cancer[J].Med Oncol,2013,30(2):595.

[8]Sun ML,Chan KJ,Ko YH,et al.Expression of notch 1 and 3 is related to inhibition of lymph node metastasis and progression in non-small cell lung carcinomas[J].Basic Applied Pathol,2008,1(2):93-97.

[9]Yuan X,Wu H,Xu H,et al.Meta-analysis reveals the correlation of Notch signaling with non-small cell lung cancer progression and prognosis[J].Sci Rep,2015,5(25):10338.

[10]Maraver A,Fernandez-Marcos PJ,Herranz D,et al.Therapeutic effect of γ-secretase inhibition in KrasG12V-driven non-small cell lung carcinoma by derepression of DUSP1 and inhibition of ERK[J].Cancer Cell,2012,22(2):222-234.

[11]Allen TD,Rodriguez EM,Jones KD,et al.Activated notch1 induces lung adenomas in mice and cooperates with Myc in the Generation of lung adenocarcinoma[J].Cancer Res,2011,71(18):6010-6018.

[12]Licciulli S,Avila JL,Hanlon L,et al.Notch1 is required for Kras-induced lung adenocarcinoma and controls tumor cell survival via p53[J].Cancer Res,2013,73(19):5974-5984.

[13]Chen Y,De Marco MA,Graziani I,et al.Oxygen concentration determines the biological effects of NOTCH-1 signaling in adenocarcinoma of the lung[J].Cancer Res,2007,67(17):7954-7959.

[14]Wael H,Yoshida R,Kudoh S,et al.Notch1 signaling controls cell proliferation,apoptosis and differentiation in lung carcinoma[J].Lung Cancer,2014,85(2):131-140.

[15]Ji X,Wang Z,Geamanu A,et al.Inhibition of cell growth and induction of apoptosis in non-small cell lung cancer cells by delta-tocotrienol is associated with notch-1 down-regulation[J].J Cell Biochem,2011,112(10):2773-2783.

[16]Eliasz S,Liang S,Chen Y,et al.Notch-1 stimulates survival of lung adenocarcinoma cells during hypoxia by activating the IGF-1R pathway[J].Oncogene,2010,29(17):2488-2498.

[17]Chen Y,Li D,Liu H,et al.Notch-1 signaling facilitates survivin expression in human non-small cell lung cancer cells[J].Cancer Biol Ther,2011,11(1):14-21.

[18]Ding XY,Ding J,Wu K,et al.Cross-talk between endothelial cells and tumor via delta-like ligand 4/Notch/PTEN signaling inhibits lung cancer growth[J].Oncogene,2012,31(23):2899-2906.

[19]Lin L,Mernaugh R,Yi F,et al.Targeting specific regions of the Notch3 ligand-binding domain induces apoptosis and inhibits tumor growth in lung cancer[J].Cancer Res,2010,70(2):632-638.

[20]Konishi J,Yi F,Chen X,et al.Notch3 cooperates with the EGFR pathway to modulate apoptosis through the induction of bim[J].Oncogene,2010,29(4):589-596.

[21]Liu YP,Yang CJ,Huang MS,et al.Cisplatin selects for multidrug-resistant CD133+cells in lung adenocarcinoma by activating Notch signaling[J].Cancer Res,2013,73(1):406-416.

[22]Xie M,He CS,Wei SH,et al.Notch-1 contributes to epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor acquired resistance in non-small cell lung cancer in vitro and in vivo[J].Eur J Cancer,2013,49(16):3559-3572.

[23]Shi CL,Qian JL,Ma ML,et al.Notch 3 protein,not its gene polymorphism,is associated with the chemotherapy response and prognosis of advanced NSCLC patients[J].Cell Physiol Biochem,2014,34(3):743-752.

[24]Yuan X,Wu H,Xu H,et al.Notch signaling:an emerging therapeutic target for cancer treatment[J].Cancer Lett,2015,369(1):20-27.

[25]Hassan WA,Yoshida R,Kudoh S,et al.Notch1 controls cell invasion and metastasis in small cell lung carcinoma cell lines[J].Lung Cancer,2014,86(3):304-310.

[26]Hassan WA,Yoshida R,Kudoh S,et al.Evaluation of role of Notch3 signaling pathway in human lung cancer cells[J].J Cancer Res Clin Oncol,2016,142(5):981-993.

[27]George J,Lim JS,Jang SJ,et al.Comprehensive genomic profiles of small cell lung cancer[J].Nature,2015,524(7563):47-53.

[28]Sequist LV,Waltman BA,Dias-Santagata D,et al.Genotypic and histological evolution of lung cancers acquiring resistance to EGFR inhibitors[J].Sci Transl Med,2011,3(75):75ra26.

[29]Meder L,K?nig K,Ozretic L,et al.NOTCH,ASCL1,p53 and RB alterations define an alternative pathway driving neuroendocrine and small cell lung carcinomas[J].Int J Cancer,2016,138(4):927-938.

[30]Liu H,Peng J,Bai Y,et al.Up-regulation of DLL1 May promote the chemotherapeutic sensitivity in small cell lung cancer[J].Zhongguo Fei Ai Za Zhi,2013,16(6):282-288.

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.10.041

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81260024)；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金(YC2015-B009)。 作者簡介：鄒斌(1980-)，主治醫(yī)師，博士，主要從事肺癌綜合治療的研究?！?/p>

， E-mail:liujichun999@163.com。

R734.1

A

1671-8348(2017)10-1416-04

2016-12-15

2017-02-21)