宮頸癌細胞信號通路的研究進展

成 艷(綜述)，尹香花(審校)

(揚州大學臨床醫學院婦產科，江蘇揚州 225001)

宮頸癌細胞信號通路的研究進展

成 艷△(綜述)，尹香花※(審校)

(揚州大學臨床醫學院婦產科，江蘇揚州 225001)

人類乳頭瘤病毒(HPV)是宮頸癌的主要致病因子，細胞信號通路的異常往往影響細胞增殖和分化的正常調控，導致癌的發生。因此可以把信號途徑作為宮頸癌治療的重要靶點，通過對細胞信號途徑的干預調整靶基因表達，使其恢復正常，以達到抑制腫瘤生長、治療腫瘤的目的?，F就HPV、宮頸癌與信號通路三者的相關性研究進行綜述。

人類乳頭瘤狀病;宮頸癌;細胞信號通路

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤，居女性生殖系統惡性腫瘤的第二位。近幾年來，由于宮頸普查和醫療水平的提高，宮頸癌發病率和病死率在發達國家顯著下降，而發展中國家宮頸癌發病率較高，仍是威脅女性健康的主要問題之一。因此宮頸癌的病因、發病機制和治療的研究受到國內外學者的高度重視。隨著分子生物學與流行病學的發展，人類乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)感染下生殖道疾病研究的不斷深入，發現HPV感染、不同信號通路表達的異常與宮頸癌的發生密切相關。

1 HPV的結構與分型

HPV是一類屬乳多空病毒科A亞群的小雙股環狀DNA病毒，主要侵犯皮膚及黏膜鱗狀上皮。無包膜，呈二十面體，長約 8000 bp，直徑 45～55 μm，相對分子質量為5×106，其基因組包括8個開放閱讀框架和1個上游調節區，即早期蛋白 E1、E2、E4、E5、E6、E7和晚期蛋白L1和L2。目前為止，已經發現基因型120多種，根據致癌性分為高危型、可能致癌型和低危型，其中與宮頸癌的發病密切的是HPV16、18、31、33型，尤以 HPV16、18兩型。目前學者認為致病機制由E6和E7原癌蛋白來實現。E6蛋白能與定位于胞核周圍的細胞內E6相關蛋白(E6-AP)形成復合物，可起到泛肽蛋白激酶的作用，降解p53，從而啟動細胞周期，抑制細胞凋亡，使細胞過度增殖而導致腫瘤。E7蛋白與Rb結合使Rb-E2F復合物解離，E2F被游離，從而發揮其轉錄因子的作用，導致細胞周期失控而發生永生化。

2 目前公認的細胞信號通路

2.1 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)(ERK1/2)信號通路 ERK1/2為脯氨酸導向的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(ERK)，磷酸化脯氨酸相鄰的絲氨酸/蘇氨酸。通路的轉導路徑是：酪氨酸激酶活性的生長因子受體激活帶有SH2結構域的接合蛋白 Grb2，由 SH3介導，Grb2與SOS(一種鳥氨酸釋放因子)結合，使Ras蛋白釋放鳥苷酸，形成結合GTP的Ras蛋白，然后依次激活Raf、絲裂原介導的細胞外激酶(MEK)、ERK，最后ERK進入細胞核，引起基因的過表達，導致細胞過度增殖。在宮頸癌中，可見Ras/Raf/ERK1/2的過度激活。Oishee等［1］的實驗顯示，E6蛋白是通過Rapl來激活MAPK通路推動腫瘤的進展，而并非Ras，同時突變株的E6蛋白提高該通路的活性。Yuan等［2］建立大鼠成纖維細胞系，發現HPV 16 E7蛋白強烈抑制鈣黏蛋白介導的細胞黏附，是通過MEK-ERK信號通路實現的。Enge Lbrech等［3］研究表明，與正常宮頸組織相比，磷酸化的ERK在輕度鱗狀上皮內病變和重度鱗狀上皮內病變中無顯著性表達差異。重度鱗狀上皮內病變磷酸化的ERK4(ERK2)表達明顯增加;而在宮頸癌組織中表達卻相反，推測是高度惡性宮頸癌中細胞以壞死為主。Chen等［4］研究指出，宮頸病變向宮頸浸潤癌的演變過程中，磷酸化的MAPK/ERK1/2表達逐漸增強。由此可見，ERK1信號通路在以增殖為主的宮頸病變細胞中，ERK1/2信號轉導通路的激活明顯，而以細胞壞死為主的惡性宮頸病變中，ERK1/2激活不明顯。因在腫瘤進展中通路表現的雙向性，使得對宮頸癌預防和治療方面更加復雜，需要進一步地研究和探討。

2.2 Notch1信號通路 Notch1信號通路在細胞的生長、發育、分化及凋亡中起著十分重要的作用，是一種進化保守的細胞通路。研究發現，Notch1的異常調控與宮頸癌進展有一定的關聯性。在HPV感染的宮頸早期病變中，Notch1高表達，在向浸潤性癌變的進展中，Notch1受體表達也上調。最近又有報道，在HPV感染的宮頸癌中，Notch1可造成其細胞生長停滯，內源性Notch1在高度惡性的宮頸癌細胞中活性下調，說明此通路在腫瘤進展的雙重作用。根據Talora等［5］的報道，Notch1表達過度抑制宮頸癌細胞的增殖，Notch通過抑制C-Fos蛋白和誘導Fra-1蛋白，結合病毒啟動子上游調控區抑制蛋白E6/E7的表達。王丹等［6］研究發現，在正常分化的角質細胞中，Notch1表達增加、對病毒的E6/E7表達起到負調節作用，而在細胞高度惡變細胞中表達相反，Maliekal等［7］研究發現，在宮頸癌變進程中，Notch信號途徑和HPV之間有復雜的關聯性?？梢哉J為Notch1表達水平不同會對細胞的生長狀態造成迥異結果。因此，進一步研究其作用機制，有助于宮頸癌的預防和治療。

2.3 TGF-Smads信號通路 轉化生長因子β通路對細胞的生長、增殖、血管生成、細胞凋亡和機體抗腫瘤免疫等均有重要的調節作用。TGF-β過度表達，可導致信號通路表達異常而引起腫瘤發生、發展。在腫瘤的不同時期，TGF-β信號通路作用機制不同，對早期腫瘤呈抑制作用，但對進展型及晚期腫瘤呈促進作用。Iancu等［8］通過定量實時聚合酶鏈反應研究發現，TGF-β表達減少了上皮內瘤變到宮頸癌的進展，此外，發現無HPV感染的宮頸病變其表達明顯減低。Hypes等［9］研究結果表明，TGF-β 受體Ⅰ啟動子的基因突變和甲基化，與TGF-β受體Ⅰ的低表達無明顯關聯性，此外，HPV16的E6和E7基因對TGF-β啟動子起抑制作用。Hariharan等［10］研究發現，Smad7(TGF-β1通路的重要的下游元素之一)的突變和變異不是HPV誘導的宮頸癌的主要因素。

2.4 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號通路 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinases/proteinkinase B，PI3K/PKB)通路通過受體和配體的結合，其磷酸化酪氨酸位點與p85亞基結合，或者與Grb2/SOS復合物結合，通過Ras激活PI3K，催化磷酸肌醇3位磷酸化，生成兩種第二信使分子，其中 PI-3，4-P2 可直接激活 PKB，而 PI-3，4，5-P3 需在磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶1、磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶2的存在下活化PKB，募集PKB到細胞膜。在宮頸癌中，目前對于HPV與PI3K/PKB通路報道不多，多為陰性結果。張力蛋白同源10號染色體的磷酸酶基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)是PI3K信號途徑的負調控因子，研究發現PTEN突變的病例HPV表達陰性，HPV陰性的宮頸癌有磷酸化Akt高表達，表明HPV感染和通路異常與宮頸癌的進展都有關。Pim等［11］通過實驗提出，高危型HPV E6和E7蛋白有助于Akt/PKB通路的激活。E6可以促進PTEN活性的下調，在細胞增殖方面的作用是關鍵的。而E7蛋白是通過一個PP2A磷酸酶的直接抑制因子起作用。Accardi等［12］研究發現，HPV16 介導的鈉/氫交換調節因子1的退化與該信號轉導通路的活化有關，HPV16 E6促進鈉/氫交換調節因子1的降解，HPV16 E7通過激活細胞周期蛋白依賴性激酶復合物，促進磷酸化形式鈉/氫交換調節因子1的積累，而這是E6的靶目標。

3 最新研究的信號通路

3.1 WNT信號通路 目前WnT-cat信號也備受關注，其通路的核心成分是β-cat。研究發現有無Wnt信號，細胞作用機制有所不同。無Wnt信號時，胞質內大部分β-cat與胞膜上的鈣黏蛋白胞內肽段結合，介導細胞間黏附;少部分與糖原合成酶激酶3等形成成復合體，最后β-cat泛素化被降解，在胞質中保持低表達水平。當Wnt信號存在時，在相關蛋白的協同作用下，Wnt蛋白與跨膜蛋白的胞外區結合，將糖原合成酶激酶3磷酸化，導致β-cat不能被降解，在胞質中過度表達并進入核內。在核內無β-cat時，轉錄因子與DNA結合，抑制DNA的轉錄。而β-cat存在時，結合轉錄因子，解除轉錄抑制作用，從而啟動、激活下游靶基因。在宮頸癌研究中發現，β-cat主要起信號轉導作用，不是黏附作用，β-cat表達水平較正常組織明顯增加。Lichtig等［13］用共表達、半衰期、細胞分裂和免疫熒光法分析法發現，E6沒有直接改變β-catenin的表達水平和細胞分布，當E3泛素連接酶缺少或突變導致作用缺陷時，E6不能激活信號通路，暗示需E3泛素連接酶和E6的協同表達。不同的共表達水平可以解釋不同HPV感染類型中Wnt信號通路表達的差異性，共表達越多，其信號通路激活越明顯。

3.2 缺氧誘導因子1信號通路 最近研究發現，低氧微環境通過腫瘤轉移、腫瘤血管生成、細胞凋亡、細胞周期調節等環節，促進腫瘤發生發展。其中缺氧誘導因子 α(hypoxia-inducible factor-α，HIF-α)與低氧微環境關系最為密切。分化相關基因(N-Mycdownstream regulated gene，NDRG)家族(Myc抑制基因)包 括 NDRG1、NDRG2、NDRG3 和 NDRG4［14］，NDRG2是與分化相關的基因和被 c-Myc抑制［15］。在低氧微環境中，NDRG2被認為是HIF-1的靶基因，在一些腫瘤中被上調［16］。Kim 等［17］研究發現，低氧環境下，HPV E6和E7可能分別對HIF-1α的表達起上調作用。HPV是宮頸癌的致病因素，HIF-1可能在缺氧和HPV陽性的宮頸癌中被誘導和激活。最近Liu等［18］研究發現缺氧條件下，在宮頸癌細胞中NDRG2表達上調，HIF-1α的沉默可以抑制NDRG2表達，暗示NDRG2對缺氧的反應是HIF-1依賴性的。Xenaki等［19］實驗發現，在缺氧的環境下，p300/CBP相關性因子(PCAF)是通過調節p53和HIF-α的活性和蛋白的穩定性來平衡細胞周期和細胞凋亡。HIF-1α在腫瘤發生、發展及預后中發揮著重要作用，故HIF-1α及其上游、下游的信號通路成為目前腫瘤治療的一個重要新靶點。

3.3 Hedgehog信號通路 Hedgehog(Hh)信號轉導通路是一個高度保守的信號通路。通路主要包括4個基因：Shh、Ptch、Smo和 Gli，其基因表達異常及突變在腫瘤的演進過程中起到重要的作用。目前研究發現，Hh通路主要通過Shh過表達、Ptch突變和Smo突變，使下游的通路失控，導致腫瘤的發生。在宮頸癌中，學者認為HPV E6蛋白作用于抑癌基因p53，使p53基因突變或p53蛋白降解，減弱對下游p21蛋白的調節，最終導數細胞周期失控。Hh信號通路不僅通過Ptch與cyclin B、Gli與cyclin E之間的調節，還可通過Shh和p21相互作用。玄延花等［20］應用組織芯片和免疫組織化學方法檢測4種基因蛋白在宮頸病變組織中的表達，通過聚合酶鏈反應技術檢測組織中HPV16的感染狀態，結果顯示4種蛋白的表達在宮頸上皮內瘤變Ⅲ和宮頸癌組織中顯著高于正常宮頸上皮，Shh在HPV16陽性的宮頸癌中高表達，說明在宮頸癌發生、發展中Shh、Ihh、Ptch及Smo蛋白參與其進程，Shh蛋白的過表達與HPV16感染密切相關。因此，Hh信號通路分子可以作為宮頸癌的早期輔助診斷指標并有望成為宮頸癌治療的新靶點。

4 結語

HPV與宮頸癌、信號通路之間有著密切的關聯性。對于HPV感染的患者，不僅可以通過原位雜交等方法檢測其亞型，早期發現高危人群，還可以通過檢測不同的信號通路分子的表達水平，積極采取激活或抑制等干預措施，從而減少腫瘤的發生及復發。不同的信號通路可以成為宮頸癌治療的新靶點，但是其機制錯綜復雜，仍需進一步深入研究。

［1］Oishee CK，Arthikeyan V，Vinay T，et al.Human papillomavirus type 16 E6 amino acid 83 variants enhance E6-mediated MAPK signaling and differentially regulate tumorigenesis by notch signaling and oncogenic Ras［J］.J Virol，2004，78(11)：5934-5945.

［2］Yuan H，Ito S，Senga T，et al.Human papillomavirus type 16 oncoprotein E7 suppresses cadherin-mediated cell adhesion via ERK and AP-1 signaling［J］.Int J Oncol，2009，35(2)：309-314.

［3］Engelbrecht AM，Gebhardt S，Lovw L.Ex vivo study of MAPK profiles correlated with parameters of apoptosis during cervical carcinogenesis［J］.Cancer Lett，2006，235(1)：93-99.

［4］Chen TP，Chen CM，Chang HW，et al.Increased expression of SKP2 and phospho-MAPK/ERK1/2 and decreased expression of p27 during tumor progression of cervical neoplasms［J］.Cynecol Oncol，2007，104(3)：516-523.

［5］Talora C，Cialfi S，Segatto O，et al.Constitutively active Notch1 induces growth arrest of HPV-positive cervical cancer cells via separate signaling pathways［J］.Exp Cell Res，2005，305(2)：343-354.

［6］王丹，宋建偉，趙利萍，等.Notch1信號通路的激活對其宮頸癌細胞凋亡的影響［J］.河南職工醫學院學報，2008，20(1)：1-5.

［7］Maliekal TT，Bajaj J，Giri V，et al.The role of Notch signaling in human cervical cancer：implications for solid tumors［J］.Oncogene，2008，27(38)：5110-5114.

［8］Iancu IV，Botezatu A，Goia-Ru?anu CD，et al.TGF-beta signalling pathway factors in HPV-induced cervical lesions［J］.Roum Arch Microbiol Immunol，2010，69(3)：113-118.

［9］Hypes MK，Pirisi L，Creek KE.Mechanisms of decreased expression of transforming growth factor-beta receptor typeⅠat late stages of HPV16-mediated transformation［J］.Cancer Lett，2009，282(2)：177-186.

［10］Hariharan R，Babu JM，Pillai MR.Mutational analysis of Smad7 in human cervical cancer［J］.Oncol Rep，2009，21(4)：1001-1004.

［11］Pim D，Massimi P，Dilworth SM，et al，Activation of the protein kinase B pathway by the HPV-16 E7 oncoprotein occurs through a mechanism involving interaction with PP2A［J］.Oncogene，2005，24(53)：7830-7838.

［12］Accardi R，Rubino R，Scalise M，et al.E6 and E7 from human papillomavirus type 16 cooperate to target the PDZ protein na/h exchange regulatory factor 1［J］.J Virol，2011，85(16)：8208-8216.

［13］Lichtig H，Gilboa DA，Jackman A，et al.HPV16 E6 augments Wnt signaling in an E6AP-dependent manner［J］.J Virol，2009，396(3)：47-58.

［14］Yao L，Zhang J，Liu X.NDRG2：a Myc-repressed gene involved in cancer and cell stress［J］.Acta Biochim Biophys Sin(Shanghai)，2008，40(7)：625-635.

［15］Zhang J，Li F，Liu X，et al.The repression of human differentiationrelated gene NDRG2 expression by Myc via Miz-1-dependent interaction with the NDRG2 core promoter［J］.J Biol Chem，2006，281(51)：39159-39168.

［16］Wang L，Liu N，Yao L，et al.NDRG2 is a new HIF-1 target gene necessary for hypoxia-induced apoptosis in A549 cells［J］.Cell Physiol Biochem，2008，21(1/3)：239-250.

［17］Kim WY，Oh SH，Woo JK，et al.Targeting heat shock protein 90 overrides the resistance of lung cancer cells by blocking radiationinduced stabilization of hypoxia-inducible factor-1alpha［J］.Cancer Res，2009，69(4)：1624-1632.

［18］Liu J，Zhang J，Wang X，et al.HIF-1 and NDRG2 contribute to hypoxia-induced radioresistance of cervical cancer Hela cells［J］.Exp Cell Res，2010，316(12)：1985-1993.

［19］Xenaki G，Ontikatze T，Rajendran R，et al.PCAF is an HIF-1a cofactor that regulates p53 transcriptional activity in hypoxia［J］.Oncogene，2008，27(44)：5785-5796.

［20］玄延花，李貴鈴，姜宏宇，等.子宮頸癌中Hedgehog信號通路蛋白表達與人乳頭狀瘤病毒16型感染的關系［J］.中華病理學雜志，2009，38(3)：178-182.

A Study on Cell Signaling Pathway in Cervical Cancer

CHENG Yan，YIN Xiang-hua.(Department of Gynaecolocy and Obstetrics，Clinical College of Yangzhou University，Yangzhou225001，China)

Human papillomavirus(HPV)is the major pathogenic factor of cervical cancer，and abnormal cell signaling pathway often affects cell proliferation and differentiation of normal regulation，leading to cancer.Therefore，signaling pathway can be an important target for cancer treatment，through the intervention of which to adjust the target gene expression to normal，in order to achieve inhibition of tumor growth and treatment of the primary tumor.Here is to make a review on the research of the correlation between HPV，cervical cancer and recognized signaling pathway.

Human papillomavirus(HPV);Cervical cancer;Cell signaling pathway

R711

A

1006-2084(2012)13-2028-03

2011-11-02

2012-04-12 編輯：樓立理