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bFGF及其信号传导与乳腺癌的关系  

2015-03-24 22:55:18|  分类: 抬头望见北斗星— |  标签: |举报 |字号 订阅

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【关键词】  bFGF 信号传导 乳腺癌

肿瘤生物学研究认为,肿瘤是一类细胞增殖周期紊乱性疾病,表现为细胞增殖加速和凋亡障碍[1]。恶性肿瘤目前是危害人类健康最严重的一类疾病,乳腺癌是女性主要恶性肿瘤之一,全球每年约有120万妇女患乳腺癌,且近年有逐年上升的趋势,其发生、发展与细胞周期的改变及细胞凋亡的抑制密切相关。

  碱性成纤维细胞生长因子(basicfibroblast growth factor,bFGF)对多种细胞的增殖、分化、凋亡以及功能具有强烈调节作用。研究发现[2,3],乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、黑色素瘤等许多肿瘤细胞都可表达bFGF,而bFGF是一个具有促癌细胞分裂增殖及促血管生成作用的癌症相关蛋白分子,因此,关于bFGF诱导的信号转导途径与肿瘤的关系是有待深入研究与迫切解决的问题。现略述近年来该研究领域的新进展,并浅析其与乳腺癌之间的关系。

  1 bFGF的结构与生物学特性

  bFGF最初是由Gospo.darowiz于1974年从牛脑和牛的脑垂体中提取出的, 因其对3T3细胞有强烈的促进增殖和有丝分裂作用,且它对酸和热敏感,等电点呈碱性,故称为碱性FGF。bFGF是由155个氨基酸所组成,等电点(pI)为9.6。bFGF中含有4个半胱氨酸,分别位于第25、69、87和92位。如果第87和92位的半胱氨酸被替换后,bFGF丧失其生物学功能,所以目前认为第87和92位半胱氨酸形成二硫键对于维持bFGF的生物学活性很重要。与其他生长因子不同,bFGF缺少引导分泌的胞质序列,不能进行外分泌, Qi等[4]发现,胚胎干细胞发育到神经外胚层前体的过程中必须涉及自分泌性的bFGF。bFGF分泌后与细胞外基质结合,细胞死亡时释放结合至细胞膜外面,热休克时释放出来。

  bFGF具有广泛的生物学作用:(1)参与新血管的生成及组织修复; (2) bFGF具有神经营养作用,能够促进脑组织修复 ;(3)影响免疫细胞活性,影响免疫系统功能;(4)在胚胎发育中的作用;(5)其他作用,如造血、参与内分泌及生殖功能的调节等。

  2 bFGF诱导的信号转导途径

  研究表明,bFGF诱导的信号转导途径是正常细胞生长分化所必需的,参与血管新生、胚胎发育[5]、骨骼形成和伤口愈合等生理过程。该途径具体为:bFGF通过HSPG结合到FGF酪氨酸激酶受体上,进而与有Src原癌基因家族同源区(SH2)的蛋白结合。如NCK,SHC,Src,CyelinD2,调节蛋白Crk,P21ras GTP酶激活蛋白(GAP)和PI3K的调节亚基等均能在细胞受bFGF刺激后结合到FGF受体上,并且使自身的酪氨酸残基发生磷酸化,分别激活不同的信号转导途径。

  bFGF/FGFR激活的信号转导途径主要包括以下几种:(1)PKC路径。FGFR被激活后,不断与磷酸脂酶C-γ (phospolipaseC-γ,PLC-γ)分子上的SH2结构域结合来快速吸纳该分子,激活的PLC-γ水解其底物4,5一二磷酸磷脂酰肌醇[Ptdlns(4,5)P2]形成二酰基甘油(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)2个二级信号。IP3通过与细胞内特异受体结合而刺激细胞内的钙池释放Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶。 (2)Ras/Raf/MEK/ERK路径。该途径的最初激活是鸟嘌呤核苷酸交换因子Sos靠近小G蛋白Ras,使Ras成为Ras-GTP形式。Ras一旦处于与GTP连接的激活状态,便与一些效应蛋白如PI-3,Raf反应而激活细胞内的一些生理过程。被激活的Raf通过将促分裂原激活的蛋白激酶的激酶(MEK)活性环上的丝氨酸残基磷酸化而将其激活。 (3)JAK/STAT途径。FGF与FGFR结合后, JAK(Janus kinase)活化,再活化信号转导子和转录活化子(signal transductor and activators of transeription,STAT)蛋白。STATs被磷酸化后即与干扰素激活部位(GAS)增强子家族成员结合并激活靶基因的转录[6]。(4)PI3K途径。bFGF结合FGFR后,引起FGFR的自身磷酸化,然后与PI3K通过调节亚基结合,使PI3K活化,进而引起蛋白激酶B的活化。以上路径可以相互作用,一些细胞因子也可以对bFGF激活的信号转导通路进行调节,从而形成复杂的网络调节机制。

  3 bFGF介导的信号通路与乳腺癌的关系

  3.1 乳腺癌中bFGF信号转导通路

  Swee等[7]研究发现,在MCF-7乳腺癌细胞系中,bFGF调节survivin的表达是通过ERK1/2依赖的途径进行信号转导的; Suyama等[8]研究发现,在N-钙黏蛋白存在的条件下,bFGF可以持续激活MAPK/ERK信号转导通路,导致MMP-9基因转录活性增强以及细胞的侵袭性增加,使肿瘤细胞获得转移的特性。

  Liu等[9]研究发现,bFGF和TPA(12-O-十四烷佛波醋酸酯-13)可以诱导MCF-7细胞Ras的激活,c-Raf的磷酸化,MAPK/MEK1/2以及ERK1/2的磷酸化,而且还刺激MMP-9的分泌。这种作用是以一种蛋白激酶c(PKC)依赖的方式进行的,PKC可以对这一过程进行调节。

  3.2 ERK/MAPK的激活与乳腺癌的发生

  MAPK级联是细胞内重要的信号转导途径,它参与细胞的生长、发育、分化等一系列生理过程,并在细胞的恶性转化和肿瘤的发生发展中起重要作用。ERK/MAPK是其中一条重要的信号转导通路,可被生长因子、血清和转录因子等激活[10]。近来研究发现MAPK通路的异常激活,可引起一部分肿瘤表型向恶性转化[11]。与正常乳腺组织和良性肿瘤比,MAPK活性和表达的升高与肿瘤的恶性表型相关。而ERK2激酶在乳腺癌和非典型增生中的活性无明显区别但高于良性增生和乳腺正常组织,但对其激活的具体机制还不清楚。

  生长因子(如EGF、IGF21等)能够刺激肿瘤细胞增殖、迁移。这些生长因子通过与不同的调节蛋白结合后能够激活多种信号转导通路。其他生长因子也可激活磷酸ERK/MAPK而刺激乳腺癌细胞的恶性增殖。生长因子对ERK/MAPK信号转导通路的异常激活,可能是乳腺癌细胞的浸润性生长、配体非依赖性生长及内分泌治疗耐药的基础。

  3.3 ERK信号途径与乳腺癌细胞凋亡

  ERK信号途径的激活与肿瘤的发生有密切关系, 因此可通过干扰此信号途径来抑制肿瘤的发生、发展。Weng等[12]在研究乳腺癌细胞中肿瘤抑制基因PTEN对胰岛素生长因子受体信号传导通路的影响中发现,PTEN基因在乳腺癌MCF-7细胞的过表达通过IRS-1/Grb-2/SOS信号途径抑制ERKs的激活,导致cyclin D1下调,继而抑制细胞增殖。蛋白酶体抑制剂乳胞素在MDA-MB-231乳腺癌细胞可以通过诱导MAPK磷酸酶-1(MKP-1)的表达引起ERK1/2的损耗,促进细胞凋亡;用MAPK抑制剂PD98059或U0126抑制ERK1/2信号途径,则可增强蛋白酶体抑制剂介导的凋亡作用[13]。

  人磷脂酰乙醇胺结合蛋白4 (hPEBP4)普遍存在于人体大多数组织中,且在肿瘤细胞中有高表达, MCF-7细胞高表达hPEBP4,hPEBP4可抑制TNF-α诱导的凋亡:在TNF刺激下转位至细胞膜,主要通过其磷脂酰乙醇胺结合结构域干扰Ras/Raf/ MEK/ERK信号途径,抑制JNK激活和磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine,PE)的分泌。用siRNA抑制hPEBP4的表达.发现hPEBP4的下调可以增强MCF-7细胞对于TNF-α诱导凋亡的敏感性[14]。

4 问题与展望

  综上所述,近年来人们在全面认识bFGF的生物学多样性方面有了相当的进步。尽管如此,关于bFGF在肿瘤中所诱导的信号转导机制的研究尚处在摸索阶段,仍存在许多问题期亟待人们进一步研究、解答。如bFGF在肿瘤细胞中诱导的信号网络是如何组成的?bFGF是否通过调节与诱导细胞增殖的信号通路来诱导细胞迁移的机制?这些通路是如何相互影响而调节细胞最终反应等。

  MAPK信号转导途径在乳腺癌的发生、发展中有着重要作用,Bacus等[15]发现诱导MCF—7乳腺癌细胞的凋亡中有ERK、p38的激活,用它们的特异性阻断剂PD98059或SB203580阻断信号通路,可明显减少细胞凋亡。因此,MAPK对细胞的作用及细胞环境对其效应的影响还有待研究,但可以肯定MAPK信号转导系统在乳腺癌细胞的增殖和凋亡中起着至关重要的作用,对相关信号转导途径的研究有望找到治疗乳腺癌的新靶点。

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