血小板源生长因子在肿瘤侵袭、转移和上皮间质转化中作用的研究进展

贾茗博，孙 莹，赵丽艳

(吉林大学第二医院 检验科，吉林 长春130041)

血小板源生长因子(platelet-derived growth factors,PDGFs)是一种重要的结缔组织促有丝分裂因子。PDGFs及其受体可调控多种细胞过程，包括细胞增殖、凋亡、转化、血管生成、迁移、侵袭和转移等，在调节肿瘤生长、转移和肿瘤微环境等方面具有多种功能，可能代表人类肿瘤一个新的治疗靶。本文作者对PDGFs及其受体在肿瘤侵袭、转移和EMT过程中的作用和可能机制进行简要综述。

1 PDGFs及其受体

PDGFs最初从血小板中被发现，在组织损伤早期从血小板α颗粒释放出来，启动并加速组织创伤修复。PDGFs是间质来源细胞的重要有丝分裂原，最早在BALB/c-3T3 细胞中发现PDGFs具有使细胞进入DNA合成期的能力，吸引了广泛的关注[1]，随后PDGFs家族成员在人体内的作用和机制逐渐被认识。PDGFs家族由PDFD-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D组成，在生物体内以PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC、PDGF-DD和PDGF-AB二聚体或异二聚体的形式存在，通过自分泌和旁分泌的方式发挥作用。PDGF-A链和B链的编码基因分别位于7号染色体和22号染色体上，PDGF-A链与PDGF-B链的基因序列具有50%同源性。PDGF-C和PDGF-D是近年被发现的PDGFs家族新成员，它们的编码基因分别位于4号和11号染色体上。PDGFs家族在人体组织内的表达有所不同，PDGF-A在脑、骨骼肌、前列腺、小肠和结肠组织中高表达，PDGF-C在肝脏、肾脏和卵巢中高表达，PDGF-B虽然在肾脏中有表达，但仅局限于血管内皮细胞，PDGF-D则是在肾上腺及肿瘤组织呈高表达[2-4]。

PDGF受体(platelet-derived growth factorreceptors,PDGFRs)是典型的酪氨酸激酶型受体，是信号传导途径中的重要成员，分为PDGFRα和PDGFRβ两种亚型，这两种亚型的基因分别位于人染色体4q12和5q33上。PDGFR的同型二聚体和异型二聚体表现形式包括：PDGFR-αα、PDGFR-ββ和PDGFR-αβ。PDGFs选择性与PDGFR结合发挥生物学效应：PDGFR-αα受体与PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-CC及PDGF-AB结合；PDGFR-ββ受体与PDGF-DD和PDGF-BB结合，而PDGFR-αβ受体与PDGF-AB、PDGF-BB及PDGF-CC结合。PDGFs与其受体结合后引起酪氨酸激酶激活，进而招募SH2域(srchomogy2,SH2)信号蛋白。如果结合的是信号蛋白则引起相关通路激活，导致细胞增殖和迁移等反应；如果结合功能蛋白会直接引起细胞功能的改变。PDGFs与其受体在胚胎发育、血管生成、脂质代谢、组织纤维化及肿瘤的发生发展和预后等过程中扮演重要角色[5-8]。最近有研究表明，PDGFs及其受体与肉瘤、肺腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌等的预后密切相关[9-12]。

2 PDGFs与EMT的联系

上皮间质转化(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)是指上皮细胞获得间质细胞样能力的过程。根据EMT发生时不同的生物学环境及EMT对机体的影响，将EMT分为3种类型[13]：Ⅰ型与胚胎发生、器官发育有关；Ⅱ型与组织器官纤维化有关的EMT，其主要作用是通过产生纤维细胞以修复创伤造成的组织损伤；Ⅲ型则与肿瘤的侵袭和转移有关，原发性肿瘤的上皮细胞转化为间质细胞，获得迁移运动能力，脱离原发部位侵袭周围组织进入血液循环，在远离部位形成新的转移。PDGFs的生物功能与EMT形成过程存在一定联系，但PDGFs在EMT过程中究竟起何种作用，目前尚未阐明。

2.1 PDGFs与恶性肿瘤的侵袭、转移及EMT的联系

肿瘤细胞EMT是恶性肿瘤发生侵袭和转移的重要分子机制，伴随相关细胞信号通路的激活和一系列蛋白标志物的改变，其中E-钙黏蛋白(E-cadherin)表达下调，N-钙黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(vimentin)和纤连蛋白(fibronectin)表达上调。E-钙黏蛋白是细胞间的重要黏附分子，其表达下调具有重要意义[14]。大量证据表明：转录因子Snail、Slug、Twist1和ZEB等都在恶性肿瘤的EMT中发挥重要作用[15]。体外研究中已证明有多种因素能诱导EMT过程，如转化生长因子-β1(TGF-β1)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等。近年注意到PDGFs在促进肿瘤的侵袭、转移和诱导EMT的作用，其中对PDGF-BB和PDGF-D的研究最多。

已有研究[16]表明：PDGF-BB通过Src信号触发癌细胞的侵袭性表型，包括细胞黏附、迁移和侵袭；PDGF-BB能增加癌细胞向肺和骨转移。PDGF-BB是促进血管生成的有效细胞因子，在肺转移乳腺癌小鼠模型中PDGF-BB通过参与肿瘤微环境小血管的形成促进恶性肿瘤的转移；PDGFs受体抑制剂能有效防止乳腺癌中趋化因子配体17(CXCL17)所致的肺转移。研究[17]证明：PDGF-BB在肺癌细胞和肿瘤相关巨噬细胞相互激活的过程中刺激癌细胞侵袭。PDGF-BB能上调人肺癌A549细胞中单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)基因和蛋白的表达水平，并增加MCP-1依赖性巨噬细胞的募集，最终增加肺癌细胞中肿瘤转移基因的表达，促进肺癌细胞的侵袭和转移。

近年研究证明，PDGF-D一个新作用是在诱导肿瘤细胞EMT中起到重要作用[18]。一项子宫内膜癌的研究[19]显示：将含PDGF-D质粒稳定转染到子宫内膜癌ECC-1细胞后使PDGF-D蛋白呈高表达，可明显下调上皮标志物E-钙黏蛋白表达，上调间质标志物波形蛋白和诱导EMT转录因子Slug及Twist的表达，细胞侵袭能力增强，表明子宫内膜癌细胞发生EMT。相反，沉默PDGF-D表达能抑制细胞侵袭能力，并抑制子宫内膜癌细胞EMT过程。在舌鳞状上皮癌UM1细胞的研究[20]表明：外源性PDGF-D能诱导PDGFRβ上调，并显著促进肿瘤细胞的侵袭性；相反，使用小干扰RNA沉默PDGFRβ，能显著防止细胞侵袭。研究结果还表明，PDGF-D过表达可以下调上皮标志物和上调间质标志物。相反，PDGFRβ siRNA明显抑制UM1细胞迁移、侵袭和EMT过程。在稳定表达高水平PDGF-D的前列腺癌PC3细胞中，上皮标志物E-钙黏蛋白和紧密连接蛋白(zonula occludens-1,ZO-1)表达降低，而间质标志物波形蛋白表达上调，显示PDGF-D促进EMT[21]。Devarajan等研究[22]证明：脂肪组织源性干细胞条件培养基可以诱导乳腺癌4T1细胞表达间质标记物纤连蛋白、α-SMA和波形蛋白，PDGF-D处理的乳腺癌细胞在小鼠移植模型中生长更快，而用PDGF-D中和抗体处理能明显抑制上述改变。

除了对一般肿瘤细胞的生物学作用外，PDGFs还能促进肿瘤干细胞(CSCs)的迁移和侵袭能力。一项研究[23]显示：在肉瘤CSCs中PDGFRα/β活性显著上调，诱导EMT的转录因子Snail、Slug和ZEB1的表达水平也明显增高，肉瘤CSCs的迁移和侵袭能力增加2.9-4.2倍。使用shRNA或抑制剂抑制CSCs中PDGFRα/β表达，可以降低EMT蛋白的表达水平，使细胞的迁移和侵袭能力减少73%-80%。这些结果提示，PDGFRα/β可能是降低肉瘤转移新的潜在治疗靶点。

2.2 PDGFs调控EMT相关的信号通路

有多种信号通路调控PDGFs诱导EMT过程，其中重要的有Notch信号通路和PI3K/Akt信号通路。

2.2.1Notch信号通路Notch信号通路是一种保守的细胞信号通路，参与细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭等多种过程。有研究表明Notch通路在胶质瘤、肺癌、直肠癌等EMT过程中发挥重要作用[24-26]。Notch信号通过上调Snail、ZEB、CyclinD1、Smad和α-SMA，下调E-钙黏蛋白和p21基因调控EMT[27]。在内皮祖细胞与间充质干细胞中PDGF-BB显著增强Notch1的表达，当抑制Notch信号时，PDGFR、Notch1的表达水平同时下降[28]。PDGF通过一氧化氮(NO)信号传导驱动的分化抑制剂(inhibitor of differentiation 4,ID4)，激活胶质母细胞瘤干细胞(glioblastoma stem cells，GSCs)和内皮细胞中的Notch信号通路，从而维持GSCs的特性和胶质母细胞瘤的进展。这些结果都表明，PDGFs与Notch信号通路存在一定的关系[29]。另外，在PDGF-D高表达的结肠癌细胞，抑制Notch1表达可增加E-钙黏蛋白表达，减少波形蛋白、MMP-9和Twist1表达，减少细胞迁移和侵袭能力，表明细胞未发生EMT。相反，在PDGF-D低表达的结肠癌细胞，Notch1过表达可减少钙黏蛋白表达，增加波形蛋白、MMP-9和Twist1表达，增加细胞迁移和侵袭，说明细胞发生EMT改变[30]。当用PDGF-AB和PDGF-BB处理正常脑组织上皮细胞时，Snail表达上升，并且PDGF-AB通过Notch通路增加Snail mRNA表达[31]。Snail是参与EMT的重要转录因子，在细胞核内可以与E-钙黏蛋白编码基因启动子结合，抑制E-钙黏蛋白表达，从而促进肿瘤的迁移和转移[32,33]。在膀胱癌中Snail上调不仅伴随着肿瘤细胞EMT，还与肿瘤耐药有关[34,35]。这些结果表明：PDGFs可能通过Notch通路调控肿瘤细胞的侵袭、转移和EMT过程。

2.2.2PI3K/Akt信号通路PI3K/Akt信号通路在细胞增殖和细胞周期的调控及恶性肿瘤迁移和侵袭中起重要作用[36]。PI3K是一种由调节亚基p85和催化亚基p110组成的异二聚体。磷脂酰肌醇激酶和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶都是该通路的重要参与者。Akt是一种由细胞内逆转录病毒同源体编码的蛋白激酶。PI3K可以被酪氨酸激酶激活，在质膜中生成PIP3。然后，PIP3与Akt的PH域相互作用激活Akt。活化的Akt将磷酸化一系列底物，从而影响多种细胞和生理过程，如可以通过靶向EMT相关基因Twist1、ZEB1和Bmi-1，调控细胞EMT过程[37，38]。PI3K/Akt通路在肺癌、胰腺癌、甲状腺癌等多种恶性肿瘤中都可以诱导EMT的发生[39-41]。有研究表明：PDGFs与PI3K/Akt通路密切相关，在肺癌中由PDGFRβ介导的PI3K/Akt和MAPK通路的激活与耐药性相关[42]，在大鼠PDGF-BB还可以通过PI3K/Akt和ERK1/2 通路诱导骨髓间充质干细胞表达Snail，使细胞侵袭性增加[43]。这些证据都表明：PDGFs可能与PI3K/Akt通路介导的EMT过程有关，但尚需要更多的证据证明。

2.2.3其他相关通路PDGFs在多种癌症中可以促进癌细胞EMT并使肿瘤迁移和侵袭能力增加。有研究表明，用PDGF-BB处理胰腺癌AsPC-1细胞可显著上调EMT过程中转录因子ZEB2等基因的表达。这些表达变化与E-钙黏蛋白的下调以及波形蛋白、纤连蛋白和N-钙黏蛋白表达的上调同时发生[44]。TGF-β1诱导肺癌细胞EMT后PDGF-BB的高表达可以促进癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblast,CAF)侵袭，敲除PDGF-B基因和抑制PDGF/PDGFR信号通路，可以抑制肺癌细胞的EMT过程，从而减少癌细胞的侵袭和迁移[45]。PDGF-B和PDGFRβ在胃癌组织中与癌症浸润的深度呈正相关，与E-钙黏蛋白表达呈负相关，同时胃癌组织中E-钙黏蛋白表达降低与肿瘤浸润深度、淋巴结转移、TNM分期呈负相关[46]。这说明PDGFs与肿瘤的恶性程度密切相关，可以成为判断患者预后的指标。这些结果表明：PDGFs介导肿瘤细胞EMT过程。在肝癌细胞中，层粘连蛋白b1(lamininb1,LamB1)通过EMT调控肿瘤细胞的迁移和侵袭。这个过程是由一个内核糖体进入位点(Internal ribosome entry site，IRES)介导的。IRES交易因子La与IRES正向调节LamB1的IRES活性。PDGF通过增加EMT过程中La的细胞质定位来增强LamB1的IRES活性。而La介导的LamB1 IRES活性的调控主要依赖于PDGFs下游的MAPK/ERK信号通路[47]。目前PDGFs和EMT关系的研究日见增多，还有更多的细胞信号通路和分子机制等有待发现。

3 总结和展望

PDGFs家族成员多，各成员的病理生理作用不尽相同。PDGFs可能通过不同信号通路在肿瘤侵袭、转移和EMT过程中发挥作用，促进肿瘤的发生发展。因此，PDGFs是抑制肿瘤进展、改善患者预后具有应用前景的新的靶点。然而，有关PDGFs及其受体在肿瘤侵袭、转移和EMT过程中的意义及分子机制，尚未完全阐明。了解PDGFs/PDGFRs在肿瘤中的致病作用和机制，可能为优化当前癌症治疗和发展新的治疗策略提供新的理论基础。