Notch信号通路在膀胱癌中的研究进展

蒋沛吾 蒋康 马立彬 于志坚 邓刚*

·综述·

Notch信号通路在膀胱癌中的研究进展

蒋沛吾 蒋康 马立彬 于志坚 邓刚*

1916年Notch基因首次在果蝇体内被发现，该基因突变可使果蝇翅膀的边缘产生缺口而得名［1］。在哺乳动物中，Notch信号由4个同源受体（Notch-1～4）﹑5个同源配体（分别 为 DLL-1﹑DLL-3﹑DLL-4﹑Jagged-1和Jagged-2） 及CSL-DNA结合蛋白组成［2］。研究发现，Notch信号的靶基因Hes/HERP （Hey）包括Hes1﹑2﹑5﹑Hey1﹑Hey2等，Hey分子既能形成同型二聚体，也可与Hes形成异二聚体抑制下游基因表达［3］。本文对Notch信号通路在膀胱癌中的研究进展综述如下。

1　Notch信号通路结构特点

在构成上，该信号通路分为细胞外区和细胞内区2个部分：前者由生长因子样重复序列构成，其中包含Notch配体的结合位点及调控装置；后者由N端 RAM 结构域﹑重复结构﹑PEST 结构域等组成，功能上主要涉及转录和蛋白质的调控［4，5］。受体配体的结合会引起3次连续分裂：在S1位点裂解产生ECN和TM两个亚基。ECN和TM以二硫键连接在一起即为Notch受体。在配体结合后，Notch蛋白在S2位点裂解为2个片段，N端裂解产物（ECN）被配体表达细胞吞噬，而C端裂解产物进一步在S3位点被 γ-Secretase蛋白酶作用后释放出-NICD［6，7］。靶基因的表达情况是Notch信号通路激活的重要标志。有研究表明，致癌事件也并不一定发生在Notch基因的表达水平，也可发生在 Notch信号通路的下游，例如c-Myc既是Notch-1的靶基因，也可能同时受到其它信号通路的调控从而致癌［8］。

2　Notch信号通路与膀胱癌

在世界范围内，膀胱癌发病率居恶性肿瘤的第11位，在男性排名第七位［9］。膀胱癌包括移行上皮细胞癌﹑鳞状细胞癌和腺细胞癌，还包括较少见的小细胞癌﹑混合型癌﹑癌肉瘤和转移癌等［10］。不同膀胱癌的病理类型的特性各不相同，而Notch信号在其中的作用也不尽相同。

2.1Notch-1信号在膀胱癌的作用 Rampias报告［11］，Notch通路组件发生失活突变的比例占40%。在膀胱癌细胞中，Notch通路激活后直接上调双重特异性磷酸酶（DUSPs）来抑制肿瘤增殖，从而减少ERK1和ERK2磷酸化（ERK1/2），其认为Notch通路的失活是尿路上皮癌的驱动因素之一。Tao-ping Shi［12］对正常组织和肿瘤组织中的所有5种notch因子（Notch-1～3，Jagged-1 and DLL4）均进行广泛的染色，但在肿瘤中的表达明显比正常组织低。有数据表明［13］，典型Notch信号通路在膀胱癌中被抑制，且主要通过下调Notch-1。这可以理解为典型Notch信号通路可促进尿路上皮分化，起着抑癌的作用。Nasser等［14］从移行细胞癌组织样本的分析显示Notch-1和Jagged-1高表达的患者生存时间明显比低表达者短，复发率也更高。张秀萍等［15］检测膀胱移行细胞癌组织中Notch-1和Jagged-1蛋白较正常组织高，而随着病理分级和临床分期的增高而增高。张超等［16］在膀胱癌细胞株T24过表达miR-34a，T24细胞内源性Notch-1的mRNA水平和蛋白水平均明显下调，T24细胞生长明显受抑，凋亡率增加。降低Notch-1的表达，则抑制膀胱肿瘤细胞的增殖。这表明，Notch-1在肿瘤的作用并不是固定的，有时对肿瘤为促进作用，有时却又表现为抑制作用，在其中起着决定作用的可能是癌细胞的类型。

2.2Notch-1在膀胱癌作用的机制研究 Oct-4是负责自我更新的干细胞的转录因子，Notch家族的受体和配体可能在干细胞的分化和调节中发挥重要作用。Abdou AG等［17］发现Notch-1在基质细胞中的表达与肿瘤的淋巴结转移相关，癌细胞中Notch-1和Oct-4的表达存在反比。而Oct-4的表达率与高等级膀胱癌（G2和G3）的发生率正相关［18］。

Notch被抑制引起Krüppel样转录因子（KLFs）表达于膀胱癌的发生和转移过程［19］。Notch-1基因沉默可导致2种膀胱癌细胞系（T24和BIU87）的生长和增殖均被抑制，表现为凋亡或停留在G0/G1期，只有KLF4的表达明显提高。而Notch-1沉默的组比Notch-1和KLF4均沉默的组里细胞增殖水平低［20］。总之，Notch-1作为一个原癌基因通过抑制KLF4调节膀胱癌细胞的增殖与分化［21］。在普通细胞中，抑制Notch信号通路会导致关键介质上调和上皮间质转化（EMT）效应的增强，膀胱癌中转录抑制因子HES1的活动降低，却造成膀胱癌细胞中EMT效应被抑制［22］。Klinakis团队［23］通过观察发现，Notch缺陷引起的膀胱癌表现为高水平的pERK1/2，因此推断Notch通路通过直接结合激活的Notch受体到其启动子区域转录激活双特异性磷酸酶（DUSP）的几个成员（包括DUSP1）。DUSP可以使pERK1/2去磷酸化，因此当Notch通路不能有效的表达DUSP，则pERK1/2在膀胱癌细胞中表达增加［24］。Notch调控基因通常有NOTCH/ RBPJ（正向）和Notch靶向 HES1 （负向）两个基因的结合位点，因此，理解关键靶基因的表达状态可以最终解释Notch通路在癌症中的抑制或促进功能［25］。

2.3Notch2促进膀胱癌的生长和转移 Kilian MG等［26］研究发现侵袭性较低的上皮细胞系notch-1的表达水平较高，而Notch-2表达的相关性水平较低。高侵袭性的间充质细胞系表现为Notch-2高表达而Notch-1低表达。Notch-2基因的沉默也降低的UC3细胞（膀胱癌细胞系的一种）的迁移。Tetsutaro［27］在活体内将Notch-2去除，抑制异种瘤体的生长和转移。这表明Notch-2在恶性膀胱癌的发生发展中起着重要的促进作用。

Li W等［28］发现，在尿路上皮癌细胞和高度浸润性T24细胞中，Jagged-2的表达比正常膀胱组织和表皮BIU-87细胞中高。Jagged-2表达与组织学分级﹑pT stage﹑复发和转移等均呈正相关，随着GSIXX（Jagged-2的阻断剂）浓度的增加，不仅在细胞增殖和侵袭活性显著降低，而且细胞周期阻滞在G2/M期。Jagged-2通过调节癌细胞的细胞周期，可能促进膀胱癌的入侵和转移。

2.4Notch与肿瘤血管形成 DLL4是表达在血管发育和血管形成的内皮细胞特异性配体，在浅表性和浸润性膀胱癌中DLL4的表达均显著上调，DLL4的表达和CD34﹑VEGF显著相关，原位杂交显示DLL4在膀胱癌血管中高度表达。DLL4可在血管生成期间在BM-细胞衍生的周细胞/平滑肌细胞的形成中发挥作用［29］。鉴于DLL4的这种作用，其已经被用作抗血管生成剂［30］。

3　小结

膀胱恶性肿瘤细胞中存在 Notch信号通路的失活，膀胱癌的发生发展与 Notch 受体表达异常相关。同时，也有研究表明Notch 信号通路的异常表达对肿瘤血管生成产生影响［31］。因此，Notch 信号通路可能是膀胱癌治疗的一个新的靶点。膀胱癌有多种病理分型，在分子水平的表现可能有着较大的差异。因此，还应该进一步研究各个分期﹑分级﹑病理类型的膀胱癌Notch信号的表达特点，才能据此进入临床治疗阶段。随着研究的不断深入，Notch作为一类新的抗肿瘤靶点将具有广阔的应用前景。

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浙江省科技计划（2014C37016）；浙江省中医药科技计划（2016ZB099）

310006 浙江中医药大学附属杭州市第一人民医院