范久億 李 軍 丁士剛

北京大學第三醫(yī)院消化內(nèi)科(100191)

1982年命名為int-1的原癌基因在小鼠腺瘤病毒整合部位被發(fā)現(xiàn)，之后研究進一步發(fā)現(xiàn)了int-1與果蠅無翅基因wingless為同源基因，兩者合稱為Wnt[1]。Wnt信號通路是一條進化上高度保守的信號通路，由Wnt配體、跨膜受體、調(diào)節(jié)因子、胞質(zhì)信號轉(zhuǎn)導蛋白和核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子等共同構成，參與調(diào)控細胞的生長、分化、遷移、凋亡等生理過程，其異常激活與腫瘤的發(fā)生密切相關[2]。Wnt信號通路在消化道腫瘤，尤其是結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。研究[3]表明80%的散發(fā)性結直腸癌患者可發(fā)生Wnt信號通路核心基因APC突變。結直腸側向發(fā)育型腫瘤(laterally spreading tumor,LST)是一種有較高惡變潛能的腫瘤，Wnt信號通路的激活在LST的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。本文就Wnt信號通路在結直腸LST中的研究進展作一綜述。

一、 Wnt信號通路的組成

Wnt信號通路主要由Wnt家族分泌蛋白(Wnt)、跨膜受體卷曲蛋白(frizzled,Frz)以及低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(low density lipoprotein receptor-related protein 5/6,LRP5/6)、β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、蓬亂蛋白(dishevelled,Dvl)、腺瘤性結腸息肉病(adenomatous polyposis coli,APC)蛋白、糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、酪蛋白激酶Iα(casein kinase Iα,CKIα)、軸蛋白(axin)、T細胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強因子(T cell factor/lymphoid enhancing factor,TCF/LEF)等組成，包括經(jīng)典Wnt信號通路和非經(jīng)典Wnt信號通路[4]。

1.經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導通路：Wnt/β-catenin轉(zhuǎn)導通路是經(jīng)典的Wnt信號通路。在非激活狀態(tài)下，APC、GSK-3β、CKIα和axin形成降解復合物，使β-catenin磷酸化后被泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解。激活狀態(tài)下，Wnt配體與細胞膜表面的跨膜受體Frz和LRP5/6結合形成三聚體，使細胞質(zhì)內(nèi)的Dvl活化，降低由APC、GSK-3β、CKIα和axin形成的降解復合物的穩(wěn)定性，阻止β-catenin磷酸化后被泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解。β-catenin因在細胞質(zhì)內(nèi)濃度升高而轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF相互作用，進而激活Wnt信號通路，活化下游靶基因表達，如myc、cyclin D1、TCF-1、MMP-7、AXIN2、BIRC5等[5-6]。TCF/LEF轉(zhuǎn)錄因子家族由LEF-1、TCF-1、TCF-3以及TCF-4組成，其中TCF-4在結直腸癌細胞中顯著表達，與結直腸腫瘤的發(fā)生密切相關[6]。

2.非經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導通路：在非經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導通路中，Wnt配體僅與Frz結合，而無需LRP5/6的作用，此通路包括Wnt/Ca2+信號通路和Wnt/平面細胞極性(planar cell polarity,PCP)通路。Wnt/Ca2+通路由Wn5a和Wnt11結合Frz，通過G蛋白介導促進細胞內(nèi)Ca2+釋放，進而激活鈣調(diào)素依賴蛋白激酶Ⅱ(calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,Camk Ⅱ)、蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)和鈣調(diào)磷酸酶。Camk Ⅱ和PKC的激活對經(jīng)典Wnt信號通路產(chǎn)生抑制作用，而鈣調(diào)磷酸酶的激活則可激活活化T細胞核因子(nuclear factor of activated T cells,NFAT)，從而活化靶基因，調(diào)節(jié)細胞間黏附性。Wnt/PCP通路可激活Dvl蛋白的DEP結構域，活化Rac、GTP酶、RhoA等，進而激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)，活化的JNK轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，調(diào)控下游基因表達，從而調(diào)節(jié)細胞極性和細胞間黏附性[7]。

二、Wnt信號通路的調(diào)節(jié)

Wnt信號通路除受β-catenin、Dvl、APC、GSK-3β、axin等成員的活化狀態(tài)影響外，亦可被許多其他分子和基因調(diào)控。如Wnt抑制因子-1(Wnt inhibitory factor-1,WIF-1)、分泌型卷曲相關蛋白(secreted frizzled related proteins,SFRPs)、Dickkopf蛋白(Dkk)、抗衰老基因Klotho等可抑制Wnt信號通路，R-spondin蛋白(Rspo)、環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、NOTCH1等則可激活Wnt信號通路。WIF-1由1個N端區(qū)域、5個表皮生長因子樣重復區(qū)域和1個高親水性羧基端組成，可直接與Wnt蛋白結合而阻斷Wnt信號通路[8]。SFRPs與Frz受體具有部分相似的半胱氨酸富集區(qū)域序列，通過與Frz結合而抑制Wnt信號通路。SFRPs包含5個家族成員即SFRP1～5。最新研究發(fā)現(xiàn)，僅SFRP1在腫瘤細胞中表達缺失，SFRP2～4起源于腫瘤基質(zhì)，有促進腫瘤發(fā)生傾向[9]。Dkk1作為Wnt信號通路抑制劑，可與Wnt競爭性結合LRP5/6，從而抑制Wnt信號通路活性。研究[10]顯示Dkk1在有骨轉(zhuǎn)移的乳腺癌細胞中過度表達，提示應用抗Dkk1抗體可作為靶向治療的新策略。Klotho是一種抗衰老基因，其表達產(chǎn)物Klotho蛋白可抑制Wnt蛋白表達，阻止Wnt蛋白進入細胞核激活下游基因，從而抑制 Wnt信號通路[11]。Rspo是分泌性蛋白家族，其furin-like結構域被認為是激活Wnt/β-catenin通路的關鍵部位[12]。COX-2在結直腸癌中過表達，其通過激活Wnt/β-catenin通路促進腫瘤的生長[13]。Ishiguro等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，在結腸癌細胞中NOTCH1可誘導β-catenin向細胞核內(nèi)遷移，激活Wnt信號通路。

三、Wnt信號通路與結直腸LST

結直腸腺瘤主要分為LST和隆起型腺瘤(protruded-type adenoma,PA)。LST是一類起源于結直腸黏膜、側向擴展生長的淺表型病變，直徑在10 mm以上，此類病變極少向腸壁垂直侵犯[15-16]。LST根據(jù)其在內(nèi)鏡下的不同表現(xiàn)分為顆粒型(laterally spreading tumor granular type,LST-G)和非顆粒型(laterally spreading tumor non-granular type,LST-NG)，前者又分為顆粒均一型和結節(jié)混合型，后者又分為扁平隆起型和假凹陷型[17]。LST因其具有較高惡變潛能而備受研究者關注。

1.Wnt信號通路成員與結直腸LST的關系：作為Wnt信號通路成員，Wnt、β-catenin、GSK-3β、APC等與LST之間存在緊密聯(lián)系。Shi等[18]研究了20例PA、20例LST和20例結直腸癌患者的Wnt/β-catenin/c-myc mRNA和蛋白表達水平，結果發(fā)現(xiàn)結直腸癌組織中Wnt/β-catenin/c-myc mRNA和蛋白表達均高于LST組，而LST組高于PA 組，提示W(wǎng)nt/β-catenin/c-myc信號通路的激活與LST的發(fā)生和惡變存在密切聯(lián)系。Wang等[19]對50例LST和54例PA患者的β-catenin、磷酸化GSK-3β、cyclin D1、c-myc的表達進行研究，結果發(fā)現(xiàn)β-catenin、磷酸化GSK-3β、cyclin D1以及c-myc在LST組中的表達水平明顯高于PA組，且不受患者年齡影響。此外該研究亦發(fā)現(xiàn)，LST中高級別上皮內(nèi)瘤變組β-catenin、磷酸化GSK-3β表達高于低級別上皮內(nèi)瘤變組，而PA組中無此差異，提示LST中Wnt信號通路的激活程度強于PA，LST較PA具有更高的惡變潛能。

2.Wnt信號通路調(diào)節(jié)因子與結直腸LST的關系：Wnt信號通路的抑制因子SFRPs與LST的關系愈發(fā)引起學界關注。翟國棟等[20]對SFRP1、SFRP2、SFRP5在52例LST和51例PA中的表達狀態(tài)和甲基化水平進行研究，發(fā)現(xiàn)LST患者的SFRP1基因存在高甲基化，SFRP1 mRNA和蛋白表達水平顯著降低，SFRP2、SFRP5基因不存在甲基化，其mRNA和蛋白表達水平與PA無明顯差異。Sugai等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，38例LST-G和35例LST-NG中SFRP1基因甲基化的發(fā)生率分別為68.4%、48.6%，兩者間差異無統(tǒng)計學意義。SFRP1基因甲基化可導致Wnt信號通路抑制因子SFRP1表達降低，進而激活Wnt信號通路，可能為LST的發(fā)生、發(fā)展因素。

3.Wnt信號通路下游基因與結直腸LST的關系：孫穎等[22]的研究發(fā)現(xiàn)MMP-7 mRNA和蛋白在LST中的表達顯著高于PA 組，正常黏膜中則未見MMP-7表達。周峻鋒等[23]研究了55例LST、20例PA和10例炎癥性息肉(inflammatory polyp,IP)患者的TCF-4、MMP-7蛋白表達，發(fā)現(xiàn)TCF-4、MMP-7 在LST 組的表達水平顯著高于PA 組和IP 組，LST中TCF-4與MMP-7的表達呈正相關。MMP-7是金屬基質(zhì)蛋白酶家族中的重要成員，可降解基底膜和細胞外基質(zhì)，增強細胞的侵襲性，對腫瘤轉(zhuǎn)移發(fā)揮重要作用。

Shi等[18]發(fā)現(xiàn)結直腸LST組c-myc表達顯著高于PA組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。c-myc基因?qū)φ{(diào)節(jié)細胞增殖具有重要作用，其表達產(chǎn)物c-myc蛋白是細胞分裂周期G1期的進展因子[24]。此外，c-myc亦可促進血管內(nèi)皮生長因子的表達，促進腫瘤組織中的血管生長[25]。

4.Wnt信號通路與結直腸LST分型：COX-2作為Wnt信號通路的激活因子，其在LST中的表達水平顯著高于PA[26]。Mukawa等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，COX-2在PA、LST-G以及LST-NG中的表達率分別為73.1%、88.2%、31.6%，LST-G中COX-2表達顯著高于LST-NG。段天英等[28]對55例LST和20例PA進行研究，發(fā)現(xiàn)β-catenin在LST結節(jié)混合型和LST-NG中的表達高于PA，顆粒均一型與PA間的表達則無明顯差異，提示LST結節(jié)混合型和LST-NG或許存在獨特的分子生物學機制，LST顆粒均一型的發(fā)生可能類似于PA。吳杰等[29]研究了β-catenin、磷酸化GSK-3β、樁蛋白、整合素連接激酶(integrin-linked kinase,ILK)在LST的4種不同內(nèi)鏡分型中的表達，發(fā)現(xiàn)即便同屬于LST-NG，β-catenin、磷酸化GSK-3β、樁蛋白在假凹陷型中的表達較扁平隆起型均顯著升高，提示LST假凹陷型可能具有特殊的發(fā)生機制。Sakai等[30]對LST-G和LST-NG基因突變的情況進行研究，發(fā)現(xiàn)APC基因突變率在兩種形態(tài)中分別為88%和82%，差異無統(tǒng)計學意義，且APC基因突變率在LST的兩種病理類型—腺瘤和癌中無明顯差異，提示APC基因突變與LST的早期發(fā)展相關。

四、總結

結直腸LST作為具有較高惡變潛能的腫瘤，其發(fā)生、發(fā)展機制以及靶向治療的研究對結直腸癌預防具有重要作用。Wnt信號通路除參與調(diào)控細胞的生長、分化、遷移、凋亡等生理過程，其異常激活與LST的發(fā)生有緊密聯(lián)系。目前關于Wnt信號通路在結直腸LST中的研究尚存在一些問題：研究納入病例數(shù)較少，其中發(fā)生率偏低的假凹陷型的例數(shù)則更少，導致研究結果可能存在偏倚；前述部分研究提出LST的不同分型間可能存在獨特的分子生物學機制，但未完全闡明等。由于Wnt信號通路是一個復雜的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，與LST之間的關系仍存在許多問題需進一步研究，而針對Wnt信號通路中導致LST發(fā)生的關鍵因子研制靶向抗腫瘤藥物則是一項巨大而富有意義的挑戰(zhàn)。