Wnt和Notch信号通路在乳腺癌和乳腺癌干细胞中的作用

【摘要】　乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。目前认为乳腺癌的发生与乳腺癌干细胞有密切的联系，为了进一步明确这一联系，我们将研究乳腺癌干细胞的信号传导通路有何异常。Wnt和Notch信号通路通过其受体和配体的相互作用在自我更新的增殖和分化中都起着重要的作用，两者均能促进干细胞增殖而抑制其分化，但各自侧重不同。为了更好的了解Wnt/β-catenin、Notch这两条信号通路在乳腺癌干细胞中的调控机制，以及信号通路关键分子的表达情况，为临床更好地治疗乳腺癌提供理论依据，现结合信号通路的研究进展作一简要的综述。

【关键词】　Wnt；Notch；β-catenin；乳腺癌干细胞；乳腺癌

乳腺干细胞是一种乳腺内处于静止状态，具有自我更新能力的细胞群，能分化为导管上皮细胞，腺泡上皮细胞及肌上皮细胞。干细胞的自我更新和分化能力受到信号传导通路的严格调控，一旦这种机制被破坏，细胞就会无限制的生长、繁殖，形成异常新生物，即肿瘤，成为乳腺癌干细胞。乳腺干细胞增殖分化的信号转导通路Wnt、Notch是多种类型乳腺癌的发病基础。

1　Wnt信号通路

Wnt通路所涉及的成员包括：Wnt蛋白、Frizzled（Fz）、E-cadherin、β-catenin、GSK-3β、Dsh（Dishevledr）、APC、Axin、Tcf/Lef、Ub（Ubiquitin），在这些成员中Wnt蛋白与Fz的结合对整个通路起开关作用；β-catenin则是该通路的一个关键成分，在没有受刺激的细胞中没有Wnt信号通路时，新合成的β-catenin与胞浆中APC、Axin、CKI和GSK-3β相互作用、结合，形成“Axin-APC-GSK3β复合物”，CK1首先将β-catenin第45位的色氨酸磷酸化，GSK-3β再将β-catenin的Ser33、Ser37、Thr41磷酸化，此时β-catenin被蛋白酶体迅速降解。当存在Wnt信号时，β-catenin与复合体分离，易位于细胞核与Tcf/Lef转录因子结合，激活靶基因。在最近的研究中显示β-catenin在Wnt途径中起到非常重要的作用，它在细胞质和核内的积累是恶性肿瘤的常见事件之一。β-catenin的异常表达在乳腺癌的报道结果中不一致。Chung等研究表明β-catenin异常表达与预后无关，只有同时存在β-catenin异常表达和p53高表达时才与预后不良有关，因此，β-catenin不能作为乳腺癌的独立预后因子［1］。何艳娇等研究表明表明β-catenin异常表达在乳腺癌发生发展过程中起重要作用，同时发现β-catenin的异常表达与淋巴结转移相关，表明其可以作为乳腺癌的独立预后因子［2］。Felipe　C　Geyer等还提出，β-catenin细胞膜表达的缺失是乳腺浸润性导管癌的一个特点，这一结论是在三阴乳腺癌（ER、PR、HER-2阴性）和基底型浸润性乳腺癌的群组中发现的，而且CTNNB1（β-catenin编码基因）并没有发生基因突变。而三阴乳腺癌和基底型乳腺癌的淋巴结转移率较低，这为以后我们研究乳腺癌的淋巴结转移灶中癌干细胞的激活路径和原发癌中有何不同打下了基础。在胚胎干细胞、肠道干细胞、造血干细胞和皮肤干细胞中已经观察到Wnt具有维持自我更新和抑制分化的作用，同样Wnt信号通路在乳腺癌干细胞中也具有重要作用。在乳腺癌干细胞中，转入Wnt-1基因后的小鼠乳腺的SP细胞的比例由0.5%-2%上升2-3倍，转入β-catenin后上升9倍。体外加入Wnt-3a后培养体系中SP比例甚至升至70%。抑制乳腺腺泡祖细胞的β-catenin信号可阻断乳腺发育和妊娠所致的增殖，提示β-catenin是乳腺的干细胞存活因子。缺乏Wnt/β-catenin通路转录因子LEF的基因敲除小鼠和表达Wnt信号抑制剂Dickkopt的小鼠乳腺均不能发育。

2　Notch信号通路

哺乳动物Notch受体家族包括4个成员：Notch1、2、3、4，包括胞外区、跨膜区（trammembrane　domain，TM）和胞内区（NICD）3部分。在哺乳动物中，Notch信号转导通路有5个配体，分别为Jagged1、Jagged2和Delta-like1、Delta-like3、Delta-like4。Notch信号通路的激活方式目前公认的是“三步蛋白裂解法”：①新合成的Notch前体在高尔基体内被furin-like蛋白酶水解。②Notch前体在被运输到细胞表面之前被Fringe家族进行糖基化修饰成成熟的Notch，成熟的Notch能在细胞表面与相邻细胞膜上Notch配体DSL结合。随后Notch受体-配体复合物在Notch跨膜部分进一步水解，由Metalloproteases　ADAM家族的蛋白在靠近胞膜外的部位催化肽键断裂，释放胞外区。③由r-secretase在靠近胞内区的部位切割、释放Notch胞内区NICD。然后NICD直接进入细胞核，与配体蛋白结合从而激活该通路［4］。首次证明乳腺肿瘤发生与Notch信号相关的研究，是CzechⅡ鼠中MMTV插入位点的鉴定。1987年，Gallahan等在CzechⅡ鼠体诱导形成的45例瘤中，鉴定出9例MMTV插入Notch4基因座。这一插入的基因组作用于Notch4/int3基因的启动子，该基因编码截短了Notch4受体，从而激活了Notch通路，促进了肿瘤的形成。Notch通路的配体、受体、下游效应物的高表达以及Numb的失调已经在浸润性乳腺癌的报告中报道过了。最近的一些证据提示了每一个受体和配体在乳腺癌的发生发展的过程中可能起到了非常明显的作用。在Sarah　J　Zardawi等报道的数据中证明，Notch通路的失调在乳腺癌发展过程中是一个早期事件，并且Notch-1受体与HER-2阳性表型的乳腺癌有密切关系；Notch-4受体的过度表达可能分化为三阴乳腺癌；Delta4　and　Jagged1配体在血管生成和骨转移方面有不同的作用；Notch-3在HER-2受体阴性的肿瘤中起到了非常重要的作用。由此可见Notch通路的激活与乳腺癌的发生有着密切的联系。Dontu等发现乳腺干细胞中4种Notch受体的表达均为分化细胞的2-4倍，随着细胞的分化而表达下调；并检测了Notch在来自成形术标本的人MECs的“乳腺干细胞微球”（mammospheres，处于未分化状态的乳腺干细胞扩增所形成的细胞团）形成中的作用［5］。一人工合成可诱导产生荧光素酶活性（来自Hes启动子，一个已知的Notch信号下游靶点）的Notch配体可使二次“乳腺干细胞微球”形成能力增加10倍。反之，Notch-4封闭抗体则可完全抑制二次“乳腺干细胞微球”的形成［6］。这些实验证明了Notch信号在乳腺干细胞更新中起作用。

3　展望

通过以上描述我们了解到Wnt和Notch信号通路在乳腺癌的发生过程中占据了非常重要的地位。在Wnt转基因的乳腺癌小鼠的乳腺癌组织中，可见乳腺干细胞或祖细胞表面标志的表达，这说明Wnt通过表达可能使干细胞自我更新的能力异常；大量实验支持Notch信号通路的失调控将会阻止乳腺上皮的终末分化，使乳腺上皮维持在增生状态，与乳腺癌发生关系密切。因此，为了能够更深入的研究乳腺癌的发生过程，我们还将进一步了解在转移癌灶中癌干细胞与原发癌灶中癌干细胞的基因表达有何不同。比较两者乳腺癌干细胞信号转导通路的不同，为以后研究乳腺癌复发机制打下了坚实的理论基础。

参考文献

［1］　Chung　GG，ZerkowskiMP，Ocal　IT，et　al.Beta-catenin　and　p53　analyses　of　a　breast　carcinoma　tissue　microarray［J］.Cancer，2004，100（10）：2084–2092.

［2］　何艳娇，刘朝霞，乔超，等.Wnt信号通路在乳腺癌中的作用［J］.山西医科大学学报，2010，41（3）：210-284.

［4］　李林，罗进勇.Notch信号通路及其与肿瘤的关系［J］.临床和实验医学杂志，2010，9（19）：1509-1511.

［5］　DONTU　G，JACKSON　KW，MCN　ICHOLAS　E，et　al.Role　ofNotch　signaling　in　cellfate　determination　of　human　mammarystem　/p　rogenitor　cells　［J］.B　reast　Cancer　Res，2004，6（6）：605-615.

［6］　邵军，潘翠萍，马彪.乳腺干细胞的信号转导与乳腺癌［J］.肿瘤，2007，27（9）：760-762.