張孟哲 綜述 康向東 審校

結腸癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，居世界惡性腫瘤發(fā)病率的第二位。據(jù)統(tǒng)計，從2006—2016年全球結直腸癌病例數(shù)從130萬增至170萬，發(fā)病率增加34%[1]，并呈逐年上升趨勢。結腸癌的發(fā)生發(fā)展涉及多種癌基因、抑癌基因的異常表達，Krüpple樣轉錄因子4(KLF4)是近年來發(fā)現(xiàn)的一個與結腸癌發(fā)生發(fā)展密切相關的轉錄因子。KLF4高度富集于正常人的腸上皮組織中，在調節(jié)腸上皮細胞的成熟、分化、增殖、遷移等方面發(fā)揮重要作用，故又稱“胃腸富集Krüpple樣因子”[2]。由于雜合子缺失、啟動子高甲基化等原因，KLF4在結直腸癌中低表達，并已在臨床標本中得到了驗證[3-4]。但是作為誘導多能干細胞的四個轉錄因子之一，KLF4在結腸癌干細胞中高表達，與腫瘤的轉移、復發(fā)、耐藥等呈正相關[5]。KLF4在結腸癌中發(fā)揮的雙重作用均表明它是結腸癌患者生存和復發(fā)的重要預測因子?，F(xiàn)本文就近年來KLF4在結腸癌中發(fā)揮雙重調節(jié)作用的分子機制進行總結，并對參與調控的信號通路進行歸納分析。

2 KLF4在結腸癌中的分子機制

2.1 KLF4抑制結腸癌細胞增殖

KLF4最初被證實在調節(jié)腸道上皮細胞生長方面有重要作用，過表達KLF4可導致DNA合成受阻，抑制細胞生長[6]。Chen等[7]對KLF4轉錄譜的cDNA微陣列分析證明，KLF4通過調節(jié)細胞周期相關基因的表達來抑制細胞周期。相關數(shù)據(jù)還證實，KLF4可直接與調節(jié)細胞周期進程的基因結合，如p21WAF1/CIP1[8]、p27Kip1[9]、cyclin D1Sp1[10]等，影響細胞周期的G1/S期或G2/M期來調節(jié)細胞周期進程。Ma等[11]研究發(fā)現(xiàn)KLF4通過與NDRG2啟動子結合激活NDRG2，進一步上調P21WAF11/Cip1和下調cyclin D1抑制結腸癌細胞增殖。Fang等[12]通過過表達KLF4導致結腸癌細胞生長抑制，cyclin E和CDK4蛋白水平降低，并且P21的表達增加。

2.2 KLF4維持結腸癌干細胞特性

腫瘤干細胞(Cancer stem cells，CSCs)是一類具有干細胞特性，能夠進行自我更新、趨異性分化和無限增殖的惡性腫瘤細胞群，與腫瘤的增殖、轉移、復發(fā)及耐藥等關系密切。研究表明，KLF4在調節(jié)正常干細胞穩(wěn)態(tài)和腫瘤干細胞端粒酶活性方面發(fā)揮重要作用，KLF4和SOX2、OCT4、NANOG、SCA-1等常作為干性基因在腫瘤干細胞中高表達，在結腸癌干細胞中發(fā)揮致癌作用[13-14]。Hirashima等[15]將重編程因子OCT3/4、SOX2、KLF4和L-myc轉導至結腸癌細胞系中，發(fā)現(xiàn)其干細胞標記分子CD133和ALDH1表達升高，并顯示出較強的腫瘤干細胞特性。Leng等[16]認為KLF4在結腸癌干細胞富集的球狀細胞中充當癌基因，通過敲減結腸癌細胞(DLD-1)中的KLF4，可以降低結腸癌干細胞標記基因CD133的表達水平，在體內外表現(xiàn)出致瘤能力、侵襲和遷移能力減弱。Ishida等[17]通過病毒構建轉染OCT3/4、SOX2和KLF4至人結腸癌細胞系中，成功誘導其成為結腸癌干細胞樣細胞，并發(fā)現(xiàn)其球形成能力、癌組織重建能力增強。KLF4參與調控了結腸癌干細胞的產(chǎn)生，有利于維持其干細胞特性。

2.3 KLF4對結腸癌細胞耐藥性的影響

耐藥性的產(chǎn)生是導致腫瘤復發(fā)和轉移，甚至出現(xiàn)死亡的主要原因。有研究顯示，在多種腫瘤中KLF4的表達水平與抗腫瘤藥物的敏感性相關[18]。GEO數(shù)據(jù)集分析表明KLF4與ERα的表達呈正相關，且增加KLF4對乳腺癌患者內分泌治療起到增敏效果。Li等[19]通過分析168例經(jīng)西妥昔單抗治療的鼻咽癌患者，證實了細胞核中KLF4的表達與西妥昔單抗的耐藥性有關。同樣的，在結直腸癌患者中過表達KLF4可增加耐藥細胞對化療的敏感性。Yadav等[20]發(fā)現(xiàn)在結腸癌中，KLF4促進順鉑介導的G2/M細胞周期停滯，而KLF4敲低誘導順鉑介導的S期阻滯。另一方面，KLF4作為維持腫瘤干細胞特性的重要分子，可增加腫瘤干細胞的耐藥性。Leng等[16]從結腸癌細胞(DLD-S)中分離出具有干性特征的球狀細胞，通過敲減KLF4后可降低其5-FU耐藥性的產(chǎn)生，并減弱腫瘤的發(fā)生。由此可知，KLF4通過不同機制對結腸癌細胞的耐藥性具有雙重調節(jié)作用。

2.4 KLF4抑制結腸癌上皮間充質轉化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)的產(chǎn)生

EMT是上皮細胞通過特定程序轉化為具有間質表型細胞的生物學過程，能夠促進腫瘤的遷移和侵襲。其啟動和執(zhí)行過程受到多種轉錄因子的調控，如Snail-1、Snail-2、Zeb-1、Zeb-2、Twist、TGF-β1和NF-κB等，KLF4也是其中之一，可抑制間充質基因的表達[21]。Tiwari等[21]應用CHIP和基因測序技術分析顯示，一系列EMT關鍵基因是KLF4的直接轉錄靶點，包括E-cadherin、N-cadherin、vimentin、β-catenin、VEGF-A、endothelin-1和Jnk1。Zeng等[22]發(fā)現(xiàn)敲低KLF4可促進MMP2表達、抑制E-cadherin表達，促進結腸癌細胞的轉移。在其他癌癥中亦有類似的報道，雖然目前KLF4對結腸癌EMT影響的相關文獻較少，但是KLF4在非結腸癌中調節(jié)EMT的作用可以為我們了解KLF4與結腸癌EMT帶來更多啟示。

3 KLF4與結腸癌的重要調節(jié)通路

3.1 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路可維持正常腸道穩(wěn)態(tài)，當被過度激活后可促進細胞增殖、抑制分化，導致結直腸癌的產(chǎn)生[23]。β-catenin可以說是Wnt信號級聯(lián)反應的關鍵效應因子，在整條通路中發(fā)揮重要作用。研究表明，KLF4可下調β-catenin表達水平，誘導結直腸癌細胞生長周期停滯，同時KLF4可抑制β-catenin介導的基因表達，影響腸道腫瘤的發(fā)生發(fā)展[24]。Evans等[25]發(fā)現(xiàn)在結腸癌細胞中KLF4可直接與β-catenin的C末端反式激活結構域相互作用，并且抑制β-catenin乙?；约癢nt靶基因上的組蛋白乙?；?，表明KLF4可介導抑制Wnt/β-catenin通路而發(fā)揮抑癌作用。

3.2 Notch信號通路

在結直腸癌中，Notch信號通路常被過度激活，導致腫瘤發(fā)生發(fā)展，患者預后較差。研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制Notch信號通路可增加KLF4的表達和杯狀細胞分化，減少結直腸癌細胞的增殖和腫瘤形成[26]。而且在HT-29結腸癌細胞中過表達Notch可降低KLF4的水平，抑制KLF4啟動子的活性[27]。Zheng等[28]揭示了Notch抑制KLF4的機制可能是Notch1的組成型活性形式(ICN1)抑制了KLF4啟動子的活性。Miyamoto等[29]應用Notch抑制劑DAPM可顯著降低結腸腫瘤的發(fā)生率，誘導KLF4和p21的表達，從而抑制細胞增殖。

3.3 TGF-β信號通路

TGF-β信號通路在腫瘤形成過程中具有雙重作用。在癌癥初期，它通過抑制細胞增殖導致細胞凋亡而發(fā)揮抑癌作用，在晚期癌癥中，TGF-β經(jīng)常過表達，并通過誘導EMT及腫瘤血管生成等增強侵襲和轉移能力，促進癌癥的產(chǎn)生。有研究表明，TGF-β信號通路在結腸癌中起致癌作用，其TGF-β信號組成成分經(jīng)常發(fā)生突變，并且主要體現(xiàn)在結腸癌進展過程中[30]。Bellone等[31]證實了TGF-β1的表達與結腸癌的進展呈正相關。過表達KLF4可下調TGF-β1表達，抑制TGF-β通路[32]，而且KLF4可減弱TGF-β1誘導的EMT[33]。在結直腸癌中，Smad7缺失可抑制結腸癌細胞的增殖，是患者預后良好的標志物[34]。KLF4過表達后使Smad7下降并抑制致癌信號TGF-β1/Smad的傳導，顯著降低了侵襲力，使EMT相關分子下調[35]。

4 小結和展望

目前，臨床上治療結腸癌的方法有很多，但結腸癌患者的預后仍然較差。KLF4在結腸癌中的作用為人們更深入地了解結腸癌的發(fā)生奠定基礎，并為臨床治療提供了新的前景。現(xiàn)有的研究證實，KLF4一方面能夠抑制結腸癌細胞增殖和EMT的發(fā)生，增加抗腫瘤藥物的敏感性；另一方面，在結腸癌干細胞中KLF4有利于干性特征的維持，促進耐藥性的產(chǎn)生，并促進腫瘤轉移和復發(fā)。而且KLF4在結腸癌中參與調節(jié)Wnt/β-catenin、Notch、TGF-β多個信號通路，與結腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關。KLF4因其結構的特殊性，決定了其需要與其他分子相互作用和調節(jié)DNA結合效率來特異性的調節(jié)轉錄活性，從而發(fā)揮激活或者抑制作用[36]。有些報道還指出KLF4在癌癥中的作用，取決于不同的細胞環(huán)境，如在胃癌[37]、宮頸癌[9]、膀胱癌[38]、肝細胞癌[39]和食管癌[40]中發(fā)揮抑癌作用，而在乳腺癌[41]和黑色素瘤[42]中發(fā)揮促癌作用。但影響KLF4產(chǎn)生雙重調節(jié)作用的關鍵靶分子及特定條件仍未可知，其在結腸癌干細胞重編程和干性維持方面的確切機制尚不清楚，需進一步深入探索。