陳凱 劉晶 陳奕銘 康悅

作者單位：150000 哈爾濱 哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院普外十病區(qū)

結直腸癌是發(fā)病率和病死率均較高的惡性腫瘤，也是最主要的癌癥死亡原因［1］。目前結直腸癌發(fā)生發(fā)展的機制尚未明確，且由于缺乏早期、有效的篩查手段，大多數患者就診時已屬于進展期。其中40%～50%的結直腸癌患者確診或復查時出現遠處轉移，而發(fā)生轉移的患者中位生存期不到2年［2］。目前手術聯(lián)合化療或放化療并沒有顯著改善進展期結直腸癌患者的預后，探索結直腸癌發(fā)生發(fā)展的分子機制，對其診治和預后判斷尤為重要。

Notch信號通路是一個在進化過程中高度保守的信號轉導通路，其活化需要細胞間的直接接觸，Jagged1是其主要配體。近年來，大量研究表明，Jagged1/Notch信號通路在結直腸癌組織中表達異常，并與腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展、增殖分化、凋亡等密切相關，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程的不同階段起關鍵作用。本文就Jagged1/Notch信號通路在結直腸癌中的研究進展作一綜述。

1 Jagged1/Notch信號通路功能

Notch信號轉導通路由Notch受體、Notch配體和CSL-DNA結合蛋白3部分組成。其中，哺乳動物體內共表達 4種 Notch受體（Notch1、Notch2、Notch3和Notch4）和 5種 Notch配體（Delta-like1、Delta-like3、Delta-like4、Jagged1、Jagged2）［3］。Jagged1基因定位于人類染色體20p12，RNA全長5 940 bp，編碼3 657個氨基酸，屬于 DSL（Del-ta、Serrate、Lag22）蛋白家族，為單次跨膜蛋白。Jagged1異常表達與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，其主要致癌機制可能與基因突變、自身表達失調、異常激活其他信號通路有關。在血液系統(tǒng)腫瘤和多種實體瘤中均發(fā)現Jagged1異常高表達發(fā)揮部分致癌作用。多發(fā)性骨髓瘤（MM）與內皮細胞共培養(yǎng)的MM細胞通過細胞間接觸，可使Jagged1表達增強，促進骨髓瘤發(fā)生［4］。急性髓性白血?。ˋML）中Jagged1表達升高可促進AML細胞增殖，并且誘導AML的化學抗性［5］。在乳腺癌、前列腺癌中Jagged1異常表達亦可增強腫瘤侵襲轉移性并影響預后［6］。Jagged1對胚胎血管形成也有重要作用［7］。Alagile綜合征是一種胚胎疾病，主要由Jagged1基因的突變導致常染色體顯性障礙，表現為嚴重的血管缺陷，主要影響人體肝內膽管形成和心臟異常，而早期的Jagged1基因診斷有助改善患者預后［8］。

在哺乳動物中Jagged1是第1個被證實的Notch受體的配體。Notch與Jagged1發(fā)生受體配體結合后，Notch信號通路即被激活，引起Notch受體細胞外結構改變，導致受體細胞外S2酶切位點暴露，然后通過ADAM金屬蛋白酶家族的TACE或Kuz酶切，Notch受體釋放胞外區(qū)。這一過程使S3切割位點被γ-Secretase蛋白酶復合體催化，最終釋放Notch受體胞內區(qū)NICD入核，然后與DNA結合蛋白CSL及MAML結合成三聚體，調節(jié)下游靶基因的轉錄，影響細胞增殖、凋亡、黏附和分化等生物學行為［9］。總之，Jagged1/Notch信號通路與腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展有關。

2 Jagged1/Notch信號通路在結直腸癌中的表達

近年來，Notch信號通路在結直腸癌發(fā)展中的作用引起廣泛關注。研究發(fā)現，Notch信號通路在原發(fā)性結直腸癌中被激活，并且在啟動和發(fā)展過程中起重要作用，通過調節(jié)主要的細胞功能，如細胞凋亡、增殖、血管生成和細胞遷移等促進腫瘤發(fā)生發(fā)展［9］。LIAO等［10］發(fā)現在結直腸癌 HT29、SW480、COLO205、SW1116細胞系中，Jagged1和Notch1表達明顯升高，在HT29細胞系中發(fā)現抑制Notch1能延緩腫瘤細胞生長，促進細胞凋亡。DAI等［11］亦發(fā)現Jagged1在結腸癌細胞系（HT29、SW480、HCT15等）中表達，用慢病毒Jagged1-shRNA下調Jagged1表達后，細胞存活率明顯降低，此外沉默Jagged1還顯著降低結腸癌細胞的遷移和侵襲能力。進一步在體內異種移植HCT15細胞的小鼠模型中觀察，發(fā)現敲低Jagged1的小鼠腫瘤細胞生長速率較慢，且細胞增殖標志物（PCNA、Ki-67和c-Myc）和轉移標志物（MMP-2和 MMP-9）表達均顯著下調。另有學者［12］在APCMin/+突變小鼠模型中亦發(fā)現，腸道特異性Jagged1的缺失或針對Jagged1的抗體可抑制腫瘤生長，再次印證了沉默Jagged1可降低結腸癌細胞的遷移和侵襲能力，說明Jagged1可能參與結直腸癌的進展。RALLIS等［13］對325例結直腸癌患者的標本進行免疫組化分析，發(fā)現Jagged1過度表達與預后不良有關，且增加腫瘤復發(fā)和轉移的可能性；此外，Jagged1表達強度與腫瘤分級、TNM分期、浸潤深度有關。綜上所述，過表達Jagged1與結直腸癌腫瘤發(fā)生、侵襲、轉移、預后密切相關，抑制Jagged1可抑制腫瘤細胞生長，促進細胞凋亡，認為Jagged1/Notch信號通路在結直腸癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

3 Jagged1/Notch信號通路結直腸癌中的作用

3.1 Jagged1/Notch信號通路與結直腸癌血管形成

血管生成是指從現有的血管經過內皮細胞遷移并增生而形成的新微血管，是腫瘤生長和發(fā)展所必需。腫瘤發(fā)展到一定過程，對營養(yǎng)和氧氣的需要增加，若細胞受到刺激（如缺氧），可釋放血管內皮生長因子誘導形成尖端細胞，許多絲狀偽足自尖端細胞中伸出，向生長因子濃度高的方向遷移，增殖莖細胞形成血管腔，從而形成新的血管分支。研究發(fā)現，Jagged1在血管形成時廣泛表達于內皮細胞。PEDROSA等［14］建立內皮特異Jagged1增加和缺失的突變小鼠模型，發(fā)現Jagged1獲得小鼠的實體腫瘤生長速度明顯加快，而Jagged1缺失的小鼠腫瘤生長明顯減慢，進一步調節(jié)小鼠內皮細胞Jagged1的表達，發(fā)現其可調節(jié)腫瘤血管密度、血管分支形成和血管周圍成熟，影響腫瘤血管灌注，說明Jagged1可調控腫瘤血管生成。Apelin13/APJ系統(tǒng)是一種強效的血管生成因子，在多種腫瘤中表達上調。CHEN等［15］研究發(fā)現結腸癌手術標本中Apl/APJ、Jagged1、Notch3表達明顯升高，體外培養(yǎng)CRCLS180細胞株，發(fā)現癌細胞可通過分泌Apelin13上調Notch3，促進Jagged1配體結合，激活Notch信號通路，促進腫瘤血管形成。LV等［16］將人結腸癌HCT116細胞株注入小鼠體內，通過內皮抑素抑制腫瘤血管生長，檢測Notch信號元件，發(fā)現Jagged1、Notch3明顯下調，說明Jagged1、Notch3與腫瘤血管生長密切相關。KIM等［17］在DLD1、KM12SM細胞移植小鼠體亦報道抑制Jagged1表達，腫瘤血管生成亦受抑制。但LIN等［18］在肺癌、腎透明細胞癌研究中發(fā)現Jagged1上調能夠抑制Notch3表達，降低內皮細胞凋亡，而沉默Jagged1則獲得相反結果。說明Jagged1/Notch信號通路與結直腸癌血管生成有關，但在不同腫瘤的血管生成中作用機制不同。

3.2 Jagged1/Notch信號通路與結直腸癌干細胞

腫瘤干細胞具有較強的自我更新及保持腫瘤異質性的能力，不僅可以維持腫瘤生長，促進腫瘤復發(fā)和轉移，還可介導腫瘤的化學抗性。LU等［19］在體外實驗中將內皮細胞與結直腸癌細胞共培養(yǎng)，發(fā)現血管內皮細胞可產生可溶性Jagged1，通過旁分泌效應激活腫瘤細胞的Notch信號通路，增強結直腸癌干細胞表型，加快腫瘤生長。ZHANG等［20］研究發(fā)現Jagged1/Notch信號通路與結腸癌干細胞的化學抗性和自我更新能力有關，通過建立耐藥HCT-116細胞株進行體外培養(yǎng)實驗，發(fā)現PER3基因過表達可降低結直腸癌干細胞中Jagged1、β-連環(huán)蛋白的表達水平，抑制Notch或β-連環(huán)蛋白信號傳導，導致結直腸癌腫瘤干細胞的化學抗性和自我更新能力降低。WANG等［21］報道內皮細胞分泌AMAD17可裂解激活Jagged1，調節(jié)Notch1受體，進一步建立人HT29細胞株，體外培養(yǎng)分離結腸癌干細胞，加入抑制AMAD17的藥物，發(fā)現Jagged1信號通路被阻斷，結腸癌干細胞表型被抑制，對化療藥物敏感性增加，證實Jagged1/Notch信號通路可介導結直腸癌干細胞表型和化學抗性。綜上認為，Jagged1/Notch信號通路與結直腸癌干細胞表型及化療抗性密切相關，通過相關阻斷藥物抑制Jagged1，可明顯降低結腸癌干細胞表型，提高其對化學藥物的抗性，為結直腸癌靶向治療提供新的方向。

3.3 Jagged1/Notch信號通路與其他通路協(xié)同作用

Notch信號通路及Wnt信號通路均在結直腸癌中異常激活，二者密切相關，共同參與結直腸癌的發(fā)生發(fā)展。Notch與β-連環(huán)蛋白依賴性腫瘤發(fā)生有關，RODILLA等［22］報道家族腺瘤性息肉病腺瘤細胞中Jagged1高表達，在部分結腸黏膜細胞中亦發(fā)現其表達升高，進一步研究發(fā)現在高表達Jagged1細胞中含有β-catenin，且 Wnt/β-catenin信號通路由 Notch直接調節(jié)，同時β-catenin能夠介導Jagged1轉錄激活，活化Notch1和Notch2受體，從而激活Notch信號通路，調節(jié)結直腸癌細胞增殖和腫瘤血管生成。YAMAMOTO等［23］在小鼠盲腸中注入HT116結腸癌細胞形成結腸球，發(fā)現KDM4C基因與結腸球形成有關，通過微陣列分析證實Jagged1基因為其作用靶點，KDM4C敲除可降低Jagged1基因表達，而Jagged1基因下調可消除結腸球形成。Jagged1也是β-連環(huán)蛋白的靶標，染色質免疫沉淀分析顯示在結腸球形成過程中β-連環(huán)蛋白和KDM4C與JAG1啟動子結合，激活Wnt和Notch信號通路，共同參與結腸球發(fā)生。以上研究表明，Jagged1/Notch與Wnt/β-catenin信號通路可相互作用而在結直腸癌的發(fā)生發(fā)展中起至關重要的作用，但兩條信號通路的功能關系復雜，具體作用機制有待進一步研究。

3.4 Jagged1/Notch信號通路與結直腸癌治療

研究表明，Notch信號通路是結直腸癌有效的靶向目標之一。在放療、化療、靶向治療過程中，Notch信號通路的異常激活有重要作用。MENG等［24］研究發(fā)現Notch信號通路的異常激活與結直腸癌對化學藥物的敏感性有關，采用小干擾RNA抑制γ-分泌酶可阻止Notch1誘導劑激活，從而抑制NICD蛋白產生，致使細胞對化療藥物的敏感性增強。WANG等［21］采用AMAD17抑制劑處理人HT29細胞系，結果發(fā)現可抑制Jagged1激活，增強結腸癌干細胞對化療藥物的敏感性。

髓源性抑制細胞（MDSCs）是骨髓來源的異質性細胞，可顯著抑制免疫細胞應答能力，研究證明其在腫瘤中具有負向調控免疫應答功能。SIERRA等［25］研究發(fā)現抗Jagged阻斷抗體CTX014能抑制腫瘤生長，且影響MDSCs在腫瘤中的積累和耐受活性，并抑制免疫抑制因子精氨酸酶Ⅰ和iNOS的表達，認為抗Jagged療法可克服腫瘤誘導的T細胞耐受性，增加了反應性T細胞向腫瘤浸潤，并增強了T細胞介導的免疫療法療效，為腫瘤臨床治療提供重要證據。在中藥治療方面，其中半枝蓮是一種中藥配方，有較強的抗癌作用。ZHANG等［26］研究半枝蓮提取物（ECSB）在抑制人結腸癌HCT-8細胞系生長中的作用，發(fā)現ECSB治療可顯著降低Jagged1表達水平，抑制Notch信號通路激活，從而顯著抑制HCT-8細胞增殖并促進細胞凋亡，認為針對Jagged1治療靶點值得進一步研究。

4 小結

目前研究認為Jagged1在結直腸癌中發(fā)揮重要作用，可影響胚胎血管生成，促進腫瘤血管形成，增強腫瘤干細胞表型及介導化學抗性，促進結直腸癌細胞增殖、轉移。Jagged1在臨床診斷、治療中的作用亦日益突出，胚胎期Jagged1基因的診斷能夠及時發(fā)現Alagile綜合征等相關遺傳病，檢測Jagged1表達水平可評估結直腸癌轉移風險及預后等。目前針對Jagged1/Notch信號通路的靶向治療已成為研究的熱點，多種針對結直腸癌的臨床研究已廣泛開展，如Jagged1基因靶向治療、Jagged1阻斷劑或拮抗劑、γ-分泌酶抑制劑、腫瘤血管生成阻斷劑等，且部分研究已證明其對進展期結直腸癌有效，有望成為結直腸癌潛在的治療靶點，為其治療提供新思路。