nt信号通路与乳腺癌
【摘要】 Wnt信号通路在某些肿瘤的发生中具有重要的作用，全文主要论述Wnt信号通路与乳腺癌之间的关系及目前针对Wnt信号通路所开展的乳腺癌相关研究。
【关键词】 Wnt 信号通路 乳腺肿瘤
乳腺癌是严重影响妇女身心健康的疾病，发病机制复杂，但真正病因尚不明确。目前，对乳腺癌发生和的公认结论为：①在乳腺上皮细胞发生癌变的过程中可能有不同的基因参与；②癌基因在乳腺癌形成后仍起作用。由Wnts基因所调控的Wnt信号通路，通过Wnt蛋白与其位于细胞表面的受体结合来完成对细胞间生长、发育信号的转导。近年来的研究发现，Wnt信号通路与乳腺癌有着密切的关系。
1 Wnt信号通路
1．1 Wnt信号通路的组成
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，它既可以与E-cadherin结合，也可以与 Tcf/Lef 结合，还可与GSK-3β、APC、Axin三者的复合物结合，通过与不同成分的结合，β-catenin在胞浆和细胞核中的水平发生变化，从而影响某些基因的表达。
E-cadherin：一种突出于细胞膜的蛋白质，能使细胞彼此粘附在一起。
Frizzled：Wnt蛋白的细胞表面受体,其氨基末端延伸区富含酪氨酸，位于细胞外，可作为配体结合区。
β-catenin：1989年由Masayuki等命名，相对分子量88 000，含12个重复序列，每一个重复序列含有3个螺旋，12个重复序列即构成一个超螺旋[1]。β-catenin C末端参与信号转导，N末端参与细胞粘附。
GSK-3β：可以使β-catenin发生磷酸化，这对于β-catenin的降解是很重要的，也可磷酸化APC，提高其与β-catenin结合的能力。
Dsh：位于细胞浆内，是Wnt信号通路的必需信号分子。该家族成员具有三个高度保守区域：N末端的DIX域、PDZ域、DEP域，其中PDZ域是β-catenin稳定性所必需的。Fz激活Dsh后使其DIX域与GSK-3β结合，抑制GSK-3β的活性[2]。
APC：肿瘤抑制蛋白，对Wnt通路起负向调节作用。
Axin：可以与APC、GSK-3β形成聚合物，促进β-catenin的降解。
Tcf/Lef：通过酵母双杂交系统发现，β-catenin进入细胞核依赖于有完整N末端的Tcf/Lef的存在[2]。
Ub（Ubiquitin）：与Ub结合后的β-catenin才能被最终降解。
1．2 Wnt通路的工作机制
目前公认的简单机制如下：在正常成熟细胞中，Wnt通路处于关闭状态，胞浆中的β-catenin大部分与突出于细胞膜的E-cadherin结合，剩余的与GSK-3β、APC、Axin形成蛋白多聚体，多聚体中的β-catenin发生磷酸化，再以共价键与一个小蛋白质Ub结合，进而被降解；当Wnt通路处于激活状态时，Wnt蛋白与细胞表面受体Fz结合，在Dsh的参与下，GSK-3β失活，β-catenin不被降解，而是逐渐积聚进入细胞核，与转录因子相互作用，启动转录过程，调控相应的基因表达。
2 Wnt信号通路与乳腺癌
2．1 Wnt信号通路异常
Wnt信号通路异常大致分三种情况：一是组成Wnt信号途径的蛋白、转录因子或基因被破坏或变异，导致该途径关闭或局部途径异常活跃；二是过多的Wnt信号使整个途径都异常活跃，致使细胞进行不必要的增殖；三是在没有Wnt信号时，细胞内其它的异常活动也会通过Wnt途径来刺激或诱发细胞乃至机体发生不正常的反应。
APC可抑制β-catenin在核内的累积，突变的APC基因不能刺激β-catenin的降解,不能阻止靶基因的表达，在结直肠癌、胃癌、食管癌中也可频繁检测到APC突变或缺失[1]。
c-myc基因是一个被Wnt信号开启的致癌基因。c-myc基因的表达与细胞周期密切相关，APC指导Wnt通路来保持c-myc的表达处于控制之中。正常细胞增殖时，c-myc表达一过性激活，并在蛋白合成开始前受到抑制，它可以刺激胚胎发育所必需的细胞生长。与些同时，因为c-myc表达量的变化将会导致细胞性质的变化，所以如果APC丢失或失活，c-myc就会一直处于激活状态，出现结构、表达水平的变化，最终导致肿瘤的发生。
Brabletz等研究发现：结肠癌标本中出现β-catenin表达异常的细胞多集中在实体瘤边缘浸润性较强的部分，而肿瘤中的癌细胞则多数不出现核内β-catenin积累，提示Wnt通路异常与肿瘤侵袭能力有一定关系[3]。
没有Wnt信号时，其它的细胞因子也可能通过Wnt途径而引发癌症。比如：PKC-2β蛋白激酶会影响APC和β-catenin的活性，导致结肠癌的发生[4]。
2．2 Wnts与乳腺癌
在乳腺中至少有6种Wnt基因表达，并且有一定的时间顺序[5]。近年来的研究表明，Wnts在肿瘤发生的早期和某些肿瘤恶性表型的维持中有一定的作用。
1982年，研究人员在小鼠乳腺肿瘤内第一次发现Wnt基因，因为此基因的激活依赖于MMTV原病毒的整合，所以它当时被命名为Int-1。1987年，有研究表明Int-1在小鼠正常胚胎的发育中起着重要作用，相当于果蝇的无翅（wingless）基因，所以Int-1被重新命名为Wnt-1。正常情况下，Wnt-1基因仅在小鼠发育中的中枢神经系统及成年雄鼠的睾丸中表达，是中脑、小脑发育所必需的。Parkin等[6]的研究表明，细胞内Wnt-1基因的表达可激活自身及邻近细胞膜上的Wnt蛋白受体，引起乳腺上皮细胞的恶性转化。
Dale等发现在乳腺纤维增生症及乳腺癌中存在Wnt-2基因的过度表达[7]；Lejeune发现在乳腺纤维增生症及乳腺癌中存在Wnt-5a的过度表达[8]。Brennan等[9]也证实Wnt-1和Wnt-10b在转基因小鼠乳腺中的表达导致乳腺小叶中小泡的增生，大大增加了乳腺癌分级升高的风险。
2．3 Wnt通路成员与乳腺癌
Wnt通路致癌的关键是β-catenin降解障碍致使胞浆内游离的β-catenin聚集并与Tcf/Lef结合进入细胞核，激活下游靶基因cyclin D1、c-myc的转录，导致肿瘤的发生。杨剑锋等[10]的研究表明β-catenin基因的异常表达与乳腺癌的发生有关：正常乳腺组织中β-catenin均为强阳性表达于细胞膜，在细胞浆和细胞核中几乎不着色，而在乳腺癌组织中主要呈异常表达（70%），大多数表现为在胞浆和/或胞核内聚集表达。这提示乳腺癌组织中存在着异常Wnt通路，胞浆内聚积的游离β-catenin可能通过激活基因cyclin D1的过度表达，引起细胞增殖和分化失控，从而促使乳腺组织的癌变。
Teulière等[11]也证实，在基底乳腺上皮细胞中，β-catenin信号的激活影响乳腺发育的全过程并诱导基底型细胞的扩增。基底型细胞被怀疑是乳腺祖细胞的一个亚群，而乳腺祖细胞则可能提高肿瘤发生的危险。同时，β-catenin在乳腺腔分泌细胞的持续激活会导致乳腺癌的发生[11]。
E-cadherin介导的细胞粘附系统是上皮细胞建立与保持正常极性及同型细胞紧密连接的分子基础，在正常上皮细胞生长的“接触抑制”中起着重要作用。现已证实多种癌组织中有E-cadherin的表达下降或丧失，导致癌细胞间粘附力下降，丧失了粘附功能的癌细胞具有比正常细胞更明显的生长优势。E-cadherin的表达下降在乳腺癌的发生、发展中起到了两个方面的作用[10]：加速癌细胞的增殖；促使癌细胞的侵袭及转移。
Bieche等[12]报道，在22%的乳腺癌患者中发现myc基因过度表达的情况。细胞水平的研究也获得相似的结论：在培养的鼠肠上皮细胞和乳腺细胞中加入过量的ILK激酶，则细胞膜上的E-cadherin蛋白减少，大量β-catenin被从胞膜上释放并进入细胞核，激活Tcf/Lef转录因子，myc基因开始非正常转录，引发癌症[13]。
3 针对Wnt通路的乳腺癌研究
乳腺癌是一种全身性疾病，鉴于其发生的复杂机制，因此，应加强病因学研究，在分子水平上或其相关领域摸索出更有效、更安全的方法。
3．1 动物模型的使用
在哺乳动物，乳腺癌常见于狗和小鼠。C3H品系的小鼠高发乳腺癌，是目前乳腺癌研究中较多采用的动物模型。而利用转基因动物模型开展乳腺癌的研究，可使研究者在动物体内对该病的病因学、遗传学、生理生化学、免疫学、预防和治疗学等领域进行探讨，不仅能阐释乳腺癌的发生机制，而且为设计治疗方法提供了理论依据。
如前所述，Wnt-1基因参与Wnt通路的调控，小鼠和人的Wnt基因几乎没有任何差别[5]，所以研究人员建立了Wnt-1转基因小鼠模型并将其应用于肿瘤方面的研究。Tsukamoto等于1988年获得MMTV-Wnt-1转基因小鼠[14]，最初用来验证Wnt-1基因的致癌性，由于Wnt-1在乳腺中呈高水平表达且这种表达与乳腺癌发生之间存在一定的联系，所以目前该转基因小鼠主要用于乳腺癌的研究。该品系的处女鼠在6个月龄时有50%发生乳腺肿瘤，余者在1年时死于肿瘤；成年转基因雄鼠到1年时，有15%发生乳腺肿瘤。肿瘤发生时间一般不受遗传背景的影响。
Li等[15]也使用转基因小鼠模型对Wnt信号通路与乳腺癌的关系进行了深入的研究：在表达β-catenin和c-myc的转基因小鼠中，乳腺癌的发生率上升，在Wnt信号通路引致肿瘤发生的过程中，乳腺干细胞和（或）乳腺腔上皮细胞祖细胞和肌上皮细胞可能是该通路成员的作用目标。
3．2 生物治疗进展
生物治疗是包括免疫治疗、基因治疗、内分泌治疗等多种方法在内的综合治疗，属于新兴的治疗手段，但发展速度很快，被称为恶性肿瘤的第4种治疗模式。
导致肿瘤发生的原因之一是信号转导途径发生错误，所以依据信号传递途径、通过封闭特异的信号分子来抑制肿瘤的策略，将为乳腺癌的治疗寻求新的突破。
抑制异常的Wnt信号通路可以诱导细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖，利用通路中的特异信号分子及其下游效应物可以实施肿瘤靶向性治疗策略，通过基因选择针对性地杀伤恶性肿瘤细胞，而不影响正常细胞的生存。Zhao等[16]就进行了这方面的尝试，他们使用肿瘤抑制物PTEN（phosphatase and tensin homologue），在肿瘤形成的早期，通过在乳腺中阻碍AKT途径和降低IGF-1受体水平来部分抑制Wnt诱导的乳腺癌的发生。
β-catenin被认为是Wnt信号通路中的重要环节，因此也被认为是抗癌治疗的作用靶点。近来Kenny等的研究表明[17]，β-catenin的表达与5个基因有重要的关系——Autotaxin,Ecm1,CD14,Hig2和RAMPS，这些基因的编码产物所起的调节作用是Wnt/β-catenin与肿瘤之间相互作用的基础，是肿瘤细胞和其所处微环境间相互作用的基础。
基于这些成果，针对Wnt/β-链蛋白信号的抗肿瘤研究已在细胞和分子水平展开：Dihlmann[18]已证实VD3、阿司匹林及吲哚美辛的抗瘤机制均与干扰β-cateninr/Tcf复合物的转录活性有关。冯涛等[19]建立了Wnt/β-catenin信号途径功能活性的分析系统，可以鉴定肿瘤发生中导致β-catenin信号途径失调的潜在上游因子，也可以用于筛选那些特异抑制人类肿瘤中β-catenin信号途径活性的潜在抗癌分子。如果开发出针对β-catenin分子上Tcf结合位点的生物小肽，可以将其作为新型的抗肿瘤药物。这种根据信号转导途径设计的抗肿瘤药物，可以通过封闭特异的信号分子来纠正发生错误的信号传递途径，因此可能会是最有突破性的肿瘤治疗策略之一。
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