乳腺癌干细胞的调控及作用

乳腺癌干细胞的调控及作用 [标签:url] [标签:科室] 摘要：研究者在所有晚期结肠癌细胞和具有转移能力的细胞内，发现了 干细胞标志物CD26的高表达，这为进一步研究 转移机制提供了新思路。 乳腺癌是威胁妇女健康的重要疾病之一，由于其病因尚不完全清楚，目前还没有确切的预防方法，手术和放化疗是其主要的治疗办法，但其风险大且具有一定不良反应。研究发现，从实体 中分离出来的具有自我更新和多向分化能力的乳腺癌干细胞，能够介导 的侵入、转移和复发等过程，并且能够抵抗传统的放化疗，这对研究以乳腺癌干细胞为靶点的治疗方法具有重要的理论价值和实践意义。本文对乳腺癌干细胞的调控及作用的最新进展作一综述。 癌症是由于人体内一些细胞发生突变，使体内免疫系统的监控失效，致使自身不受控制地生长，同时能够破坏正常组织与器官的疾病。乳腺癌（breastcancer,BC）是发生在乳腺上皮组织的恶性 ，是女性最常见的恶性 之一，也是威胁女性健康和生命的主要疾病之一。乳腺癌细胞中含有一群具有自我更新和多向分化能力的细胞亚群——乳腺癌干细胞，它与 的形成、转移和复发等过程有着密切的联系，被认为是 复发的来源，同时它还能够抵抗放射疗法而且对化学疗法的过程不敏感，见图1，因此，对乳腺癌干细胞进行有效调控对寻找有效的乳腺癌治疗方法有着重要意义。 1乳腺癌干细胞来源 干细胞假说认为， 干细胞是一种可以发展成恶性子细胞并作为诱发癌症的细胞群体，起源于未发生癌变的 细胞。目前，乳腺癌干细胞的起源主要存在两种不同的理论。一种理论认为乳腺癌干细胞来源于正常干细胞的自我更新和分化，证据来自于乳腺癌干细胞和正常干细胞是高度相似的，都具有高度敏感度易导致 的突变和转移。Al-Hajj实验证明了该理论。上皮间充质转化（epithelial-mesenchymaltransition,EMT）是指在特定的生理、病理条件下，具有极性的上皮细胞丧失极性、黏附性，并向在细胞基质间自由移动的间质细胞转化的现象。由于癌细胞常表现出上皮标志物的下调和细胞间连接的缺失，从而导致细胞极性缺失、细胞间黏附降低、运动能力增强，而经EMT过程的细胞更容易转移，且许多特征和行为与 干细胞相似，所以另一种理论认为乳腺癌干细胞来源于体细胞上皮-间质转化。研究发现，从人乳腺组织分离出的具有CD44+/CD24?/low表型的细胞与经EMT过程的细胞所表达的基因具有相关性，经EMT过程的细胞形成乳腺微球的能力明显增强。此外，调控EMT的转录因子Snail、Twistor诱发EMT过程可使上皮细胞转变为间质细胞状态，同时细胞表型变为干细胞CD44+/CD24?表型。这些研究结果均表明乳腺癌干细胞可能是在EMT过程中，由已分化的正常乳腺上皮细胞产生。 干细胞表面标志物是寻找和鉴定特异性 干细胞的基础，并在 组织中识别 干细胞，进行相关信号机制调控的过程中发挥重要作用。近年来，随着对乳腺癌干细胞研究的不断深入，其表面标志物最初公认是CD44+/CD24?表型；此外，乙醛脱氢酶（aldehydedehydrogenase,ALDH）也可能是乳腺癌干细胞的标志之一，与CD44+/CD24?细胞类似，500个ALDH+的乳腺癌干细胞就能在NOD/SCID小鼠体内形成 ；利用干细胞能够排除荧光染料的特性产生的名为“侧群细胞（sidepopulationcell,SP）”也是一种特殊的干细胞表型，经分选出来的细胞在悬浮培养的条件下可以形成微球体，表现出干细胞的特性。目前，利用分子表面标志物的差异分离乳腺癌干细胞大大推进了对乳腺癌的研究进展，但是，乳腺癌干细胞表面标志物的研究中仍存在一些问题，如：已知的标志物之外是否存在其他更为特异性的标志，这些干细胞表型在乳腺癌发生发展过程中能否丢失或获得等，这一系列问题值得我们进一步探究。 2乳腺癌干细胞的调控 2.1micro-RNA对乳腺癌干细胞的调控 micro-RNA（miRNA）是一组非编码蛋白质的短序列RNA。研究发现，人乳腺癌细胞染色体脆弱位点的miRNA表达可发生改变，表明miRNA与乳腺癌发生有着密切联系。miRNA能够调控相关蛋白表达和信号通路，从而影响乳腺癌的侵袭转移过程。过去几年的研宄中鉴定出了许多可以调控乳腺癌转移的miRNA，例如miR-10b、miR-335、miR-373、miR-520和miR-31。最近研究的主要有miR-33b、miR-34a、miRlet-7等。 miR-33家族是一个从果绳到人都非常保守的miRNA家族。人miR-33家族包括miR-33a和miR-33b。miR-33b位于17号染色体上SREBP-1基因的第17个内含子中；miR-33a位于22号染色体上SREBP-2基因的第16个内含子中。miR-33b在乳腺癌患者的 组织中表达水平很低。研究发现，在乳腺癌细胞系中，miR-33b的表达水平与乳腺癌细胞旳侵袭转移能力呈负相关。miR-33b主要通过直接调节下游3个IE基因HMGA2、SALL4和Twist1的3’UTR来调节乳腺癌的干性与侵袭转移，miR-33b可以抑制乳腺癌 干细胞的乳腺微球形成能力与干性。 miR-34家族包括miR-34a、miR-34b和miR-34c。miR-34a的编码基因位于1p36.2，在多种 组织中低表达。过表达miR-34a可使细胞凋亡、细胞周期停滞并衰老。研究发现过表达miR-34a可抑制 干细胞的增殖、侵袭转移。采用miR-34a抑制剂抑制miR-34a的作用可促进 干细胞增殖、侵袭转移。miR-34a可通过下调SIRT1而抑制乳腺癌干细胞的自我更新，其机制可能与Nanog蛋白表达下调有关。 研究显示miRNAlet-7的表达下调与乳腺癌干细胞的分化潜能及自我更新能力成负相关，下调miRNAlet-7的乳腺癌干细胞获得较强的致瘤性及转移能力。Lin28是RNA结合蛋白，Lin28通过调节let-7的表达调控乳腺癌 干细胞的功能。此外，miRNA-100也被证实与乳腺癌干细胞转移机制密切相关，下调miRNA-100，乳腺癌干细胞数量增加并提高体外乳腺癌细胞的增殖能力。低表达的miRNA-100可以提高乙醛脱氢酶1（acetaldehydedehydrogenase1,ALDH1）表达，并且降低乳腺癌患者的存活率。因此，miRNA与 干细胞转移关系及相关机制的研究对寻找 治疗新途径有重要意义。 2.2药物对乳腺癌干细胞的调控 随着人们对乳腺癌干细胞研究的逐渐深入，越来越多能够调控乳腺癌干细胞增殖和转移的药物被发现。钱钧强等研究发现多烯紫杉醇可在一定程度上抑制乳腺癌干细胞的生长，其抑制乳腺癌干细胞生长的机制可能是：多烯紫杉醇能加快微管蛋白聚合成微管的速度并延缓微管的解聚作用,使细胞被阻抑于细胞周期的G2和M期，使得干细胞有丝分裂和细胞增殖被抑制。此外，多烯紫杉醇还可诱导乳腺癌干细胞早期凋亡，从而影响乳腺癌干细胞的增殖、黏附以及转移能力。 5-杂氮-2’-脱氧胞苷（5-aza-2’-deoxycytidine,DAC）是胞苷类似物，有抑制DNA甲基化的作用，由于DAC对DNA甲基化的抑制作用，又把DAC称为表观遗传抗癌药。有研究发现低浓度DAC通过抑制 干细胞自我更新抑制初级细胞球形成，高浓度DAC通过抑制 干细胞自我更新及诱导 干细胞凋亡抑制初级细胞球形成。DAC可以下调乳腺癌初级细胞球NanogmRNA和蛋白质的表达，表明DAC可以下调乳腺癌干细胞Nanog的表达，因此， 干细胞Nanog可能是治疗乳腺癌的一个新靶标。 盐霉素是一种一元羧酸聚醚类动物专用抗生素，具有一定的杀菌作用。尹宏达等将BT-20乳腺癌细胞置于含有不同浓度盐霉素的培养液中培养48h，通过MTT法测量不同浓度的盐霉素对乳腺癌细胞的抑制作用，并利用流式细胞仪分别对实验组和对照组细胞中ALDH1阳性的表达率进行检测，对比检测结果发现盐霉素可以降低乳腺癌细胞中干细胞的比例，对乳腺癌干细胞有一定的抑制作用。 2.3趋化因子及受体对乳腺癌干细胞的调控 趋化因子CXCL12又称基质细胞衍生因子-1（SDF-1），是小分子细胞因子，属于趋化因子蛋白家族。SDF-1与血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF）和低氧诱导因子（hypoxia-induciblefactor,HIF）同属于促血管新生因子家族。趋化因子受体4（CXCR4）是由352个氨基酸残基构成的视紫红质样G蛋白偶联受体。研究发现，乳腺癌干细胞在SDF-1/CXCR4作用下，通过缺氧-HIF-CXCR4途径可以激活HIF，从而提高CXCR4mRNA表达及蛋白表达，加速 转移。同时，现已成功研究出SDF-1/CXCR4有助于增强结肠癌和胰腺癌干细胞转移能力。 此外，脂肪干细胞分化的间充质干细胞可通过HGF/c-Met信号通路增强乳腺癌干细胞的迁移和自我更新，在三阴性乳腺癌异种移植模型中，脂肪干细胞分化的间充质干细胞同样可以促进 的迁移和转移。同时，研究者在所有晚期结肠癌细胞和具有转移能力的细胞内，发现了 干细胞标志物CD26的高表达，这为进一步研究 转移机制提供了新思路。 2.4信号转导通路对乳腺癌干细胞的调控 乳腺癌干细胞增殖、分化的信号转导通路Notch、Wnt/β-catenin、Hedgehog是多种类型乳腺癌的发病基础。 Notch受体家族包括四位成员：Notch1、Notch2、Notch3和Notch4，Notch信号通路中又包括5个配体：Jagged1、Jagged2和Delta-like1（DLL1）、DLL4和DLL4。Notch家族的跨膜信号蛋白参与细胞形成和发展，并且在干细胞和早期祖细胞中都有表达。体外实验研究证实，Notch4能够抑制乳腺上皮细胞的分化。Notch信号通路的一个配体能够使“乳腺干细胞微球体”的形成能力增加十倍，能够使部分细胞的多向分化能力增加百倍，这些实验证明了Notch信号通路可以促进乳腺癌干细胞自我更新和分化，并且干预Notch4信号或许可以实现 干细胞与正常干细胞之间的转化。 Wnt信号通路所涉及的成员包括：Wnt蛋白、Frizzled、cadherin、β-catenin、GSK-3、Dsh、APC、Axin、LEF/TCF、Ub等，其中β-catenin是Wnt信号通路下游的靶点，在乳腺上皮干细胞中活性极强。在小鼠乳腺中，Wnt过表达可以增加乳腺癌的形成。有研究发现，在人乳腺上皮细胞中Wnt1的过度表达能够激活Notch信号通路的一系列相关因子，而阻断和抑制Notch信号通路相关配体的表达也能够抑制Wnt1介导的乳腺上皮细胞转化，由此可以推断，Wnt信号通路很可能是与Notch信号通路协同发挥作用，影响乳腺癌干细胞的自我更新、增殖和分化。 Hedgehog信号通路受体家族主要包括：Patch、Smoothened，以及三个配体：Ihh、Dhh和Shh。Patch参与早期胚胎 的发生。大量的乳腺癌患者中检测到了Shh、Patch1和Gli1蛋白的过度表达，此外，抑制Gli1蛋白的表达能够抑制乳腺癌干细胞的增殖能力，这表明Hedgehog信号通路同样在乳腺癌干细胞的形成与发展中发挥重要作用。