上皮―间质转化及其相关分子标志物在肺癌中的研究进展

[摘要] 肺癌已成为全球死亡率最高的疾病之一。上皮细胞向间质细胞的转化（EMT）在肿瘤的侵袭与转移过程中发挥重要作用，而这一现象也存在于肺癌中，且与肺癌的侵袭和转移密切相关。对肺癌上皮间质转化的机制及其EMT相关标志物的研究有助于寻找精确的肺癌分子靶向治疗方式并为肺癌的临床诊断提供切实可行的方法。文章对肺癌EMT现象与机制以及EMT相关肿瘤标志物的研究进展进行综述。

[关键词] 肺癌；上皮间质转化；分子标志物；上皮-钙黏素；波形蛋白

[中图分类号] R734.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2016）07（b）-0041-04

[Abstract] Lung cancer has become one of the diseases with highest mortality throughout the world. Epithelial mesenchymal transformation （EMT） played an important role in the process of the invasion and metastasis of tumor， including the lung cancer. Researches focusing on the processes of EMT and its related markers in lung cancer helped seeking for accurate ways for molecular targeted therapy and to provide practical and feasible methods to make clinical diagnosis. In this paper， it summarized the phenomenon of EMT and EMT-related lung cancer markers to provide a new way for anti-tumor therapy.

[Key words] Lung cancer； EMT； Molecular markers； E-cadherin； Vimentin

肺癌已成为世界上发病率和死亡率增长最快的肺原发性恶性肿瘤[1]。在我国每年大约有40万人死于肺癌[2]。肺癌的转移是肺癌患者死亡及治疗失败的常见原因。绝大多数肺癌患者由于肺癌早期症状不明显及诊断方法敏感性不高，导致确诊时已处于肿瘤晚期而错过最佳的治疗时机[3]。大量研究已表明[4-6]，在肿瘤的侵袭和转移过程中上皮细胞向间质细胞的转化（epithelial-mesenchymal，EMT）扮演着十分重要的角色。EMT是肺癌发生侵袭转移的主要方式之一。在这个过程中，上皮细胞失去原来的特性，细胞间的黏附和连接逐渐减少，渐渐获得间质表型，运动性和侵袭能力有所增强，凋亡开始受抑，细胞形态开始发生间质样的改变等[7]。EMT发生的过程不仅是细胞形态的改变，还伴随着E-cadherin、Vimentin等相关分子标志物的改变。近年来，EMT在肺癌转移方面研究受到了广泛关注。因此阐明EMT在肺癌中的分子机制研究及标志物的研究进展有助于肺癌分子靶向治疗方式并为肺癌的临床诊断提供理论依据。

1 EMT概述

EMT这一概念早在1982年已由Greenberg提出，在体外培养鸡胚上皮细胞研究过程中发现晶体状体细胞出现上皮细胞转变为间质样细胞的现象[8]。EMT的发生过程是指细胞处于某些生理和病理的情况下，出现的一系列由上皮表型转变为间质表型的现象。在多种动物胚胎发育过程中EMT也发挥着重要作用，此种现象存在于胚胎早期发育过程以及外胚层和下腮弓间质融合的过程中，可导致鼻咽腔和口咽腔发生分离[9]。而通过对恶性肿瘤细胞株以及一些动物模型的研究表明[10]，EMT的现象同样存在于恶性肿瘤细胞侵袭周围组织和转移至远处器官的过程中。EMT使上皮源性肿瘤细胞失去相互间的连接，细胞形态发生改变，迁移能力得到增强，侵袭转移能力便由此获得。由此可见，原有细胞形态发生改变，向成纤维细胞等间质细胞样转变。

2 肺癌中的EMT现象及机制研究

肿瘤患者死亡的主要原因为肿瘤的复发及转移，90%恶性实体肿瘤的死因为远处转移[11]。已有研究证实[6]，在肺癌的侵袭和转移过程中也有EMT的发生，并且肿瘤的恶性程度由肿瘤细胞的EMT程度决定。恶性肿瘤中上皮间质转化现象的发生是引起肿瘤远处转移的关键步骤。在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）组织以及胸腔转移灶中螺旋-环-螺旋转录因子Twist会过度表达，其机制可能是通过分别下调和上调E-cadherin、Vimentin的表达，从而在NSCLC的发生与发展以及浸润转移的过程中发挥极大的作用[12]。而肺泡上皮细胞转化为间质细胞的过程可能是通过细胞形态学的一些改变和基质金属蛋白酶表达的增加，使癌细胞的侵袭性有一定增强，对肺癌的转移起到促进作用。抑制肺癌的转移可能可以通过阻断肺癌细胞的EMT过程及其信号转导途径来实现[13]。同时，也有研究表明[14]，在肺癌中存在EMT现象，并可引起多药的耐药，从而促进肿瘤的发生。

近年来，研究人员通过EMT标志物对肺癌发生机制进行了探索。转化生长因子β（TGF-β）具有调节细胞生长、凋亡、分化和迁移等多种功能。TGF-β1使肺癌细胞发生了上皮间质转化，细胞失去极性，上皮标志分子E-cadherin表达下降，而间质标志分子Vimentin和Snail表达上升[15]。E盒结合锌指蛋白ZEB1是EMT的关键转录因子之一，在肺癌EMT发生中起到重要作用，能与其辅助因子共同结合在E-cadherin启动子的E盒上，可抑制基因转录和E-cadherin 的表达[7]。TLE1已被证明是肺部的特异性致癌基因，以人的肺腺癌A549细胞作为模型，通过抑制E-cadherin蛋白的表达促进EMT的发生，对E-cadherin蛋白的抑制揭示了TLE1调节EMT的作用，探讨了TLE1致癌活性的机制研究[16]。

因此阐明肺癌EMT的分子机制有助于为肺癌治疗提供新的思路和靶点。

3 EMT分子标志物在肺癌研究中的进展

本文选取对肺癌EMT相关的分子标志物E-cadherin和Vimentin进行叙述。

3.1 上皮-钙黏素（E-cadherin）

E-cadherin是维持上皮细胞极性和上皮完整性不可缺少的细胞膜黏附蛋白，生理条件下E-cadherin蛋白具有调节细胞-细胞之间、细胞-基质之间的黏附，维持细胞组织结构完整性及稳定性的功能。E-cadherin蛋白若发生表达的下调则会使同种细胞之间黏附作用减弱或者失去，从而使得正常组织的发育成型不能完成；而当发生在恶性肿瘤细胞中时，细胞极性则会消失殆尽，进而使得细胞具备了侵袭性生长的特性。对E-cadherin的深入研究将对肺癌转移机制探索带来新突破。E-cadherin仅在上皮细胞中表达，而不在间叶细胞中表达[17]。

E-cadherin蛋白在肺癌中的表达具有一定的临床意义。孙菊杰等[18]对62例NSCLC患者肺癌组织和20例患者癌旁组织进行免疫组织化学检查，其中54.8%癌组织中E-cadherin蛋白表达增加，E-cadherin降低与肺癌临床分期和淋巴结转移有关，E-cadherin检测有助于评估肺癌恶性程度及预后。米丽丽等[19]采用免疫组织化学方法检测138例NSCLC肺组织发现，E-cadherin蛋白的低表达与肺癌的分化程度、TNM分期、淋巴结转移及术后生存时间明显相关。彭海员等[20]通过流式细胞免疫法定量检测78例肺癌患者肺组织石蜡标本也发现，E-cadherin的低表达可能参与了肺癌的发生、发展以及转移的过程。

肺癌发生侵袭转移的一个重要原因就是EMT，药物靶向EMT这个过程或许是个有效的肺癌治疗策略。通过划痕实验和Transwell检测发现，采用我国传统中药人参皂苷Rg3，对肺癌细胞的迁移和侵袭能力具有抑制作用。人参皂苷Rg3通过增加E-cadherin可以明显的改变EMT标志蛋白，但是Snail、N-cadherin和Vimentin的表达下调了，同时还下调了肺癌中FUT4基因和蛋白的表达[21]。白雪峰等[22]采用免疫组化检测97例NSCLC术后病理标本中上皮性钙黏蛋白（E-cad）、β-连环素（β-cat）和神经性钙黏蛋白（N-cad）、纤连蛋白（Fibronectin，FN）、波形蛋白（Vimentin）等EMT相关标志物的表达情况，发现E-cad、β-cat表达发生了下调，而N-cad、FN、VIM表达升高，此结论证实了NSCLC中存在EMT现象，且与肿瘤侵袭转移相关，均可以作为 NSCLC恶性程度、转移复发、预后的判断指标。上述研究结果均表明E-cadherin可能参与了肺癌的发生、发展，检测E-cadherin或许可以作为肺癌治疗、预后的判断指标。

3.2 波形蛋白（Vimentin）

Vimentin是细胞骨架蛋白之一，特异性的分布于间质细胞中。波形蛋白是一种稳定表达于间叶细胞的中间微丝蛋白，通常在上皮组织不表达，癌细胞中一旦出现了波形蛋白的表达就预示着癌细胞从上皮表型向间叶表型发生了转变。经研究发现[23-24]，波形蛋白在NSCLC中的表达与癌细胞的分化程度低、侵袭性强和易转移密切相关，可作为评判肿瘤患者预后的一个指标。Vimentin蛋白表达与肿瘤细胞的侵袭和转移能力增加正相关[25]。

李世武等[26]采用Cochrane系统评价方法，Meta分析免疫组化检测NSCLC患者肿瘤组织波形蛋白表达水平发现，波形蛋白高表达不利于NSCLC患者总生存期和无病生存期预后。郭凯等[27]采用免疫组化法对72例鳞癌及腺癌患者肺组织进行检测发现，波形蛋白在癌组织中阳性表达率为59.72%，Vimentin蛋白随肺癌分化程度的降低，表达逐渐增高。Dauphin等[28]通过对164例鳞癌细胞，108例腺癌细胞及23例其他非小细胞肺癌组织进行免疫组化法检测，在145例肺癌组织中发现了Vimentin蛋白，且其表达显著高于神经内分泌大细胞，波形蛋白的高表达与肺癌的转移，分化程度密切相关。但也有研究表明[29]，上皮细胞可诱导出Vimentin蛋白的异常表达，在人类肺癌等许多上皮性肿瘤细胞尤其是低分化癌中确实存在Vimentin蛋白表达，且在上皮性肿瘤细胞中的异常表达与肿瘤局部浸润和转移的潜能密切相关。

4 讨论

随着对肺癌的不断深入研究，预防和治疗癌细胞转移已被公认为临床治疗癌症的关键。EMT通过增强癌细胞的流动性，浸润性和耐凋亡性刺激使得癌细胞具有转移的特性。确定EMT在肺癌的侵袭和转移的细胞及分子机制是研究重点。有研究表明，中药复方通过上调E-cadherin蛋白、下调Vimentin蛋白的表达从而阻碍肺癌组织EMT的发生，进而抑制肿瘤的增殖、侵袭、转移。因此药物作用于EMT途径是治疗肺癌的一个行之有效的方法。

综上所述，深入研究EMT在肿瘤侵袭转移中的作用及其调控机制，对于防治肺癌与开发抗肺癌药物具有重要意义，而寻找高敏感性与特异性的肿瘤标志物将对肺癌患者的肿瘤预防、早期诊断、预后判断发挥重要作用。

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（收稿时间：2016-03-15 本文编辑：赵鲁枫）