失巢凋亡及其在肿瘤侵袭、转移中的调控苏红;司晓宇;唐文如;罗瑛【摘要】As a barrier to metastasis of cancer, cells that lost contact with the neighbouring cells or extracellular rna-trix(Extracellular matrix, ECM) will be subjected to apoptosis. This cell death process has been termed "anoikis". When normal epithelial cells or solid tumor cells without metastatic potential detach from the primary site, and then enter into the circulatory system, the anoikis mechanism will be activated. The significance of anoikis is to prevent the shedding cells from growing and implanting into other inappropriate sites. Tumor cells, especially several malignant cells that is prone to transfer to distant sites, have properties of anti-anoikis, which facilitates metastasis as well as invasion of tumor cells. The studies found that tumor cells can resist anoikis through multiple mechanisms: the pro survival pathways are activated by cells autocrine growth factors and paracrine factors derived from neighboring cells; cells change the pattern of integrin expression so that they can receive survival signals from new environment; reactive oxygen species (ROS) activates growthrnfactor receptors in a ligand-independent way to avoid apoptosis; and epithelial- mesenchymal transformation(EMT) is activated etc.. All of these mechanisms lead to activation of survival signals and inhibition of apoptotic pathways, and ultimately cause resistance to anoikis as well as metastasis. This paper summarizes the key mechanisms of the current studies on metastasis, which also suggest important targets for cancertherapy.%作为肿瘤转移的屏障，细胞与邻近细胞或者细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)失去联系后将遭受凋亡，这种细胞死亡方式称为"失巢凋亡"•正常上皮 细胞或不具备转移性质的实体瘤细胞从原位脱落进入血液循 环后就会引发失巢凋 亡,失巢凋亡的意义在于防止这些脱落的细胞种植并生长于其他不适宜的地方.而肿 瘤细 胞,尤其是一些容易发生远距离转移的恶性肿瘤细胞,具有极强的抗失巢凋亡特 性,便于转移侵袭.研究发现 肿瘤细胞能通过多种方式抵抗失巢凋亡,比如细胞自分 泌生长因子或者由邻近细胞旁分泌,激活促存活信号通 路;细胞改变整合蛋白的表达 模式,使之能够接收新环境的生存信号;活性氧(Reactive oxygen species,ROS )通 过不依赖配体的方式激活生长因子受体，从而逃逸凋亡;上皮间质转化(Epithelial- mesenchymal transition,EMT) 激活等.这些方式导致细胞存活信号激活和凋亡途 径抑制,最终使肿瘤细胞抗失巢凋亡,促进转移.文章综述 了当前研究的肿瘤转移的 关键机制,这些策略也将成为肿瘤治疗的重要靶点.期刊名称】《遗传》年(卷),期】2013(035)001【总页数】7页(P10-16) 【关键词】 失巢凋亡;抗失巢凋亡;转移;存活信号【作 者】 苏红;司晓宇;唐文如;罗瑛【作者单位】 昆明理工大学医学院,衰老与肿瘤分子遗传学实验室,昆明,650500;昆 明理工大学医学院,衰老与肿瘤分子遗传学实验室,昆明,650500;昆明理工大学医学 院,衰老与肿瘤分子遗传学实验室,昆明,650500;昆明理工大学医学院,衰老与肿瘤分 子遗传学实验室,昆明,650500正文语种】中 文“失巢凋亡”(Anoikis)是一种形式的细胞程序性死亡,是由细胞与细胞外基质或邻 近细胞脱离接触而诱发的。
它与经典的细胞凋亡一致,能通过线粒体途径或者细胞 表面死亡受体途径诱导发生［1］在正常状况下,细胞失去细胞外基质联系后,失巢凋 亡被激活而在一些病理情况下(如癌症),细胞可以逃逸失巢凋亡癌细胞由于其恶 性潜能可以通过一些方法抵抗失巢凋亡得以生存,存活的肿瘤细胞随着淋巴和血液 循环系统流动,然后定位到远端的新组织上生长,这一过程是肿瘤进展和癌细胞扩散 转移的关键步骤本文主要介绍失巢凋亡和抗失巢凋亡的一些分子机制,以及肿瘤 发生的病理生理过程中肿瘤细胞如何逃逸失巢凋亡1 线粒体途径粒体凋亡途径中,caspase的激活是关键线粒体外膜上Bcl-2家族的促凋亡 蛋白寡聚物的形成,促使线粒体膜通透性改变线粒体外膜的破坏导致细胞色素 c 释放，细胞色素c与caspase-9、凋亡蛋白酶激活因子(Apoptosis protease activating factor,Apaf-1)形成凋亡体，进一步激活效应物caspase-3,进行细胞凋 亡［2,3］,如图1所示失巢凋亡的内源凋亡途径主要从促凋亡因子Bim开始细胞 脱离细胞外基质后Bim激活，迅速促进粒体外膜上合成Bax/Bak寡聚物，从而 启动细胞凋亡［4,5］。
正常状态时,Bim蛋白结合在动力蛋白复合体和肌动蛋白微丝 上当细胞失去ECM接触时,Bim蛋白释放并移动到线粒体粒体中,Bim与 Bcl-XL相互作用抑制了 Bcl-XL的促存活功能［6］另外，细胞失去与ECM的粘附 后，胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kinase,ERK)和磷酸肌醇-3- 激酶(Phosphoinositide-3-kinase,PI3K)/Akt介导的Bim磷酸化被抑制，如此，便 能避免 Bim 被蛋白酶体降解,导致 Bim 在细胞内大量累积,从而诱导细胞凋亡［7,8］ 研究表明,Bax是受多方因素调控的，促凋亡蛋白Bim对Bax的调控是其中之一［9］ 在活细胞中,Bax以单体形式存在，接收到死亡信号后Bax蛋白发生构象变化,从细胞 质移动到线粒体外膜与Bax不同,Bak即使在正常细胞中也是以寡聚体的形式存 在于线粒体外膜,但在细胞接受凋亡信号时,构象会发生变化而形成更大的聚合体 Bax和Bak发生低聚反应，直接或间接地与线粒体通道蛋白作用，使线粒体外膜通透 性改变,从而启动细胞凋亡的执行研究发现Bid也有跟Bim类似的功能，因而,Bim和Bid通常被称为“凋亡激活 剂”。
其他一些只在BH3区具有Bcl-2序列同源性的原凋亡蛋白，即BH3-only家 族蛋白，比如Bad、Bik、Bmf、Noxa、Puma和Hrk,被称为“凋亡致敏剂"与 Bim和Bid不同，它们不能直接刺激Bax和Bak的寡聚化,但能跟Bim等凋亡激活 剂竞争性结合到Bcl-2,从而促进细胞凋亡［10,11］事实上，不同的细胞组织由不同 的BH3-only家族成员参与失巢凋亡Schmelzle等［12］研究发现乳腺上皮细胞在 与基质分离后Bmf的mRNA水平明显上调，并且在通过siRNA下调Bmf的表达 后能够有效阻止失巢凋亡这提示Bmf是乳腺细胞失巢凋亡的一个主要调节器，并 且是癌基因促进腺上皮瘤进展的重要靶点Bcl-2是Bcl-2家族中最主要的抗凋亡成员，它通过维持线粒体膜的完整性来抵抗凋 亡过程［13］Bcl-2与促凋亡成员Bad/Bax形成异二聚体，阻止聚合物进入孔内，或 者螯合凋亡激活剂Bim［14］此外,Woods等［15］证明了抗凋亡蛋白Mcl-1维持细 胞失巢凋亡敏感性的突出作用Mcl-1能抑制线粒体膜上的Bim,从而使其无法激 活Bax正常情况下,Mcl-1的泛素化降解和Bim转录上调是脱离基质接触所诱发 的失巢凋亡所必需的［16,17］。
然而，肿瘤细胞在脱离基质后,Mcl-1表达稳定而泛素 化作用减少，组成性激活Src、Akt和Erk1/2通路可以抑制Mcl-1被蛋白酶体降解 ［16］理论上讲,凡是能够促进细胞失巢凋亡的药物都能抑制肿瘤转移小分子和靶向 Bcl-2的反义治疗已经开发并应用于临床例如,GeminX Biotechnologies开发了 —种泛Bcl-2抑制剂Obatoclax,它能结合并抑制抗凋亡因子Bcl-2、Bcl-XL、 Mcl-1以及A1的活性此外,Abbott Laboratories采用一种合理药物设计方法称 为SAR,通过核磁共振生产了一种分子ABT-737,它能优先地结合抑制Bcl-2而不结 合Mcl-1以及A1像这些Bcl-2抑制剂能致敏恶性肿瘤细胞，作为辅助治疗防止 癌症患者肿瘤转移2 死亡受体途径 对良性上皮、内皮细胞以及恶性肿瘤细胞系的研究表明,由死亡受体途径激活 caspase,可以激活失巢凋亡［18,19］这种途径始于将胞外死亡配体如Fas配体(Fas ligand,FasL)、肿瘤坏死因子 a(Tumour necrosis factor-a,TNF-a)结合到它 们相应的跨膜受体如Fas、TNF-a受体(TNF-a receptor,TNFR)的胞外区,引起受 体寡聚化［20］。
之后招募并激活衔接蛋白的Fas相关死亡域(Fas-associated death domain,FADD)FADD 上的死亡结构域(Death effector domain,DED)能 募集caspase-8酶原，从而形成死亡诱导信号复合体(Death-inducing signalling complex,DISC)由于DISC的形成,caspase-8酶原二聚化，激活并释放到细胞质， 活化的caspase-8被切割成更稳定的形式之后caspase-8能独立地激活效应分 子caspase-3和caspase-7,最终在基质中水解一系列底物导致细胞死亡或者在 活化的caspase-8作用下,BH3-only蛋白Bid断裂截短的Bid(Truncated- Bid,t-Bid)能促进线粒体释放细胞色素c,形成凋亡体后导致细胞凋亡［21］,见图1 失去与ECM的接触导致Fas、FasL的表达量增加和FLICE抑制蛋白(FLICE- inhibitory protein,FL。