TGF-α与消化系肿瘤

TGF-α与消化系肿瘤作者：王三明，黄水传（综述），陈小东（审校）    作者单位：广东医学院附属医院胃肠外科，广东湛江524001     【关键词】  转化生长因子α；胃肠肿瘤；肝肿瘤；胰腺肿瘤；综述文献　　上个世纪80年代发现某些肿瘤细胞能产生一种刺激静止性生长的细胞呈非静止性生长的多肽因子，称为转化生长因子(Transforming growth factor)。随后又观察到化学转化的小鼠AKP2B细胞产生的TGF在功能上存在差异，由此将TGF分为TGFα、TGFβ两种。已经证明TGFα是一种多功能肽类物质，可与表皮生长因子受体(EGFR)结合发挥一系列的生物学功能，与肿瘤的发生发展关系甚为密切，是反映肿瘤细胞增殖恶变和对患者预后有指示意义的一项分子指标。本文就转化生长因子α与消化系肿瘤的关系研究进展作一综述。1  转化生长因子α的结构与功能    TGFα是表皮生长因子(EGF)家族的重要成员。其基因组定位于人2号染色体上，其跨度为70～100kb，有5个内含子和6个外显子。从 mRNA能翻译出160个氨基酸残基的TGF前体（proTGF），在信号肽的作用下，其氨基端进行跨膜、糖基化反应，随后在类弹性蛋白酶的作用下形成中间型TGFα（mesoTGFα），再经蛋白酶的作用后形成成熟型TGFα。成熟型TGFα是大约由50 个氨基酸残基所组成的蛋白质，与其它EGF家族成员拥有相同的EGF结构区域。其相对分子质量从6×1013～20×1013不等，这种差异是由于其N端与羧基（C）端不同的糖基化程度所致［1］。     TGFα通过与EGFR的结合发挥其生物学活性［2］。TGFα与EGFR结合后受体结构二聚体化和自身磷酸化。在 TGFα激活的受体中，磷酸化的酪氨酸残基为募集的信号分子提供“船坞”位点，继而激活TGFα介导的细胞间信号传播效应分子的联级反应［3］。    TGFα的生物功能广泛而复杂，取决于其传递方式及靶细胞的生理状态，三种形式（前体、中间型和成熟型）的TGFα均具有生物活性，能促进多种细胞增殖、伤口愈合、多种组织的血管发生，并在免疫反应中发挥一定作用。TGFα在发育阶段的胚胎组织中广泛表达。在多种肿瘤组织中均发现高水平的TGFα，并且这些组织中EGFR表达也上调。在对卵巢癌、大肠癌、子宫内膜癌等的研究中均发现TGFα/EGFR共同表达时与肿瘤不良预后及短生存率有关。转基因动物的研究也证实TGFα的促肿瘤发生的作用。但近年来有相反的报道，在对甲状腺癌、子宫内膜癌、外阴癌的研究中发现，TGFα有抑制细胞增殖的作用［4］。2  转化生长因子α致癌机理    恶性肿瘤细胞的发生常表现为细胞凋亡的规律失常。研究发现［5］，肿瘤细胞的凋亡与TGFα的表达呈负相关。大量动物实验研究发现细胞发生癌变时TGFα有自分泌、旁分泌和邻分泌三种作用方式，且以自分泌循环为主。即细胞产生的TGFα与其EGFR结合后激活后者的酪氨酸蛋白激酶，EGFR酪氨酸蛋白激酶能够促使DNA合成而使细胞增殖、分化，并在其它因素的共同作用下使细胞向恶性转化，而转化的恶性细胞又可分泌TGFα，引起TGFα和EGFR的过高表达,使肿瘤细胞的生长不受机体控制［6］。    TGFα的致癌作用常表现为与其它因素的共同作用，Cavin等［7］研究发现，细胞核内癌基因cmyc在与TGFα的协同致癌中具有重要的地位，不适度的cmyc表达与肿瘤的产生和进展有关。他们在单纯cmyc和cmyc/TGFα两种转基因小鼠的动物模型中发现，cmyc/TGFα净增殖数(有丝分裂数细胞凋亡数)明显高于单纯cmyc，而且TGFα呈明显的高表达状态。细胞凋亡指数也较前者低很多。提示cmyc与TGFα在消化系肿瘤形成中具有协同效应。    细胞核因子(NFκB)在细胞增殖恶变中具有调节细胞死亡的作用。Factor等［8］比较并分析了单纯cmyc和cmyc/TGFα两种转基因小鼠肝癌动物模型中的NFκB表达情况，结果发现cmyc/TGFα转基因小鼠动物模型中的NFκB表达率、细胞增殖率均明显高于单纯cmyc转基因小鼠动物模型，而细胞凋亡指数却低于后者。提示NFκB在cmyc/TGFα转基因小鼠动物模型中有较高的活性，能够加速cmyc/TGFα诱导的细胞恶变。3  转化生长因子α与消化系肿瘤    3.1  转化生长因子α与胃癌    TGFα的适度表达可以促进粘膜损伤后的修复，但它对多种上皮组织的促增殖作用却提示TGFα具有潜在的致癌或促癌作用。多种胃粘膜癌前病变与TGFα过表达有关，提示TGFα与胃癌的发生发展关系密切。一方面过表达的TGFα能诱导cmyc和cfos等癌基因的表达，刺激肿瘤细胞通过自分泌作用与EGFR形成自身环路；另一方面，TGFα可能与胃癌中过表达的EGF家族其他成员，如两性蛋白（AR）、肝素结合生长因子（HBEGF）Cript和pS2共同参与了粘膜的癌变和进展。    Filipe等［9］运用免疫组化法对25例胃癌患者（胃癌组）和56例胃溃疡和慢性胃炎患者（胃病组）的对比分析显示，胃癌组TGFα及EGFR的表达强度明显高于胃病组，其表达强度在胃病组正常粘膜区、胃癌组正常粘膜区、胃病组肠化区、胃癌组肠化区和胃癌组不典型增生区逐渐增强。这提示了TGFα的过表达与多种胃粘膜癌前病变有关，可能是胃癌形成的一个重要因素［10］。    方晓明等［11］应用RTPCR和数字成像扫描技术，对23例胃癌组织、癌旁组织及11例胃溃疡组织中TGFαmRNA进行定量检测，发现胃癌组织及癌旁正常组织中TGFαmRNA表达水平均明显高于胃溃疡组织；胃癌组织与癌旁正常组织中TGFαmRNA表达无显著性差异。以上提示TGFαmRNA过度表达与胃癌发生呈正相关作用，是胃癌前病变的一项有预示意义指标。    有学者［12］采用放射免疫法对手术前后胃癌患者血清TGFα水平进行了比较，发现手术后血清TGFα水平明显低于手术前，提示动态检测血清TGFα水平对评价胃癌治疗疗效有一定的参考价值。    3.2  转化生长因子α与肝癌    人类正常成熟的肝细胞中几乎没有TGFα的表达,仅仅在早期胚胎发育中、胆管上皮、肝脏切除术后以及受损伤的肝组织转化时才可见到TGFα不同程度的表达［13］。乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)均为肝癌（HCC）的高发因素。TGFα在HBV和HCV致癌过程中呈过度表达状态。在由HBV所致的HCC中可以观察到TGFα的高表达。Zhang等［14］检测了70例HCC患者发现TGFα的检出率高达74.3%,癌周组织中的检出率更高达88.1%，而且在HBsAg或HBcAg阳性者中TGFα的检出率明显高于阴性者，提示TGFα与HBV相互作用是HBV致癌过程中重要的一环。TGFα可能参与了HBsAg或HBcAg所致的肝细胞损伤后的再生过程，持续过度的TGFα表达可引起肝细胞的增殖，从而导致肝细胞的不典型增生，最后促进HCC的发生发展。    Harada等［15］报告了35例慢性肝炎、33例肝硬化、55例HCC患者和53例正常健康人血清中TGFα含量的测定结果：发现从健康人到慢性肝炎、肝硬化、HCC患者TGFα含量呈逐渐递增，肝硬化患者显著高于慢性肝炎、肝硬化患者，血清TGFα水平随肝细胞损伤的程度增加而提高。这是由于肝癌时，随着癌肿的发生、发展及自分泌因子的产生，肿瘤细胞不断通过内在性自分泌调节，其细胞生长或通过旁分泌促进肿瘤生长，从而使体内产生的TGFα不断增加。由此可以看出TGFα在肝炎、肝硬化与HCC关系中扮演着积极的角色，具有推动肝炎、肝硬化向HCC转化的作用。    3.3  转化生长因子α与大肠癌    TGFα与EGFR结合参与调节肠道腔面粘膜上皮的更新及粘膜损伤的修复，是维护胃肠道粘膜完整性的重要调节肽。研究表明在大肠癌中TGFα有启动细胞增殖的作用。环氧化酶产生前列腺素E2（PGE2）在肠癌发生中起关键作用，而最近研究发现PGE2发挥其生物学作用必须有TGFα的协同作用。最新研究表明，PGE2信号通路和EGFR 信号通路协同可以启动大肠癌细胞的生长和转移［16］。    Filipe等［9］研究发现，当肠粘膜损伤时TGFα表达升高， EGFR表达升高时可引起上皮化生，而TGFα和EGFR共同表达常伴有不典型增生。在人类大多数大肠癌中均发现TGFα呈免疫反应性表达。Back 等［17］采用免疫组化方法检测TGFα在大肠癌组织、癌近旁粘膜和癌远旁粘膜的表达情况，发现TGFα在大肠癌组织和癌近旁粘膜的表达明显高于癌远旁粘膜(P<0.05)，表明TGFα可能参与大肠癌发生；而癌组织表达低于癌近旁粘膜，考虑这可能是肿瘤细胞通过自分泌反馈机制或旁分泌作用使TGFα合成活性降低，使其表达低于癌近旁粘膜。陈小东等［18］应用放射免疫法对大肠癌患者及正常人血清TGFα含量进行研究比较，认为高水平TGFα与大肠癌临床分期病理有关，检测血清TGFα水平有助于判断大肠癌的病情和预后。TGFα活性增强和TGFβ活性减弱对大肠癌的发展有利，对细胞增殖产生影响。何勇等［19］采用裸鼠体内接种等方法发现TGFα反义寡聚核苷酸（ODN）、EGFR反义ODN均能有效抑制人大肠癌细胞HR8348生长增殖和DNA合成，抑制其在裸鼠体内形成肿瘤的能力，证实了TGFα、EGFR在HR8348细胞增长中的重要作用及其反义寡聚核苷酸对HR8348细胞的有效的抑制作用。    还有学者［20］研究了显示直肠癌患者原发灶中TGFα的表达随癌组织浸润肠壁深度呈升高趋势，有远处转移者TGFα表达显著高于无远处转移者，TGFα表达水平随Dukes A～D分期而呈显著升高，表明TGFα是作为一种刺激因子参与了直肠癌的发生、发展过程。    　　3.4  转化生长因子α与胰腺癌    有学者报道［21］体外细胞培养的实验研究显示胰腺癌组织TGFα阳性率为41.8％，而正常胰腺中则无TGFα的表达。    研究证明［22］，豚鼠胰腺导管上皮细胞在恶性转化过程中出现TGFα的过量表达，提示它可能与胰腺癌的起源有关。目前认为伴不典型增生的慢性胰腺炎是胰腺癌的癌前病变。宋尔卫等［23］研究发现TGFα与其EGFR在胰腺癌中共同表达且明显高于正常胰腺组织。伴不典型增生的慢性胰腺炎组织中的TGFα及EGFR共同表达与癌组织无明显差异，提示TGFα及其受体EGFR的过量表达是胰腺癌发生的早期事件。Morita等［24］证明外源性的TGFα能刺激体外培养的胰腺癌细胞株合成DNA，而且该作用是呈剂量依赖性的。增殖抗原(PCNA)是反映细胞增殖速度的主要生物学指标，研究表明，TGFα表达与癌细胞和 PCNA计数呈正相关。TGFα和EGFR共同表达的胰腺癌PCNA计数值显著高于非共同表达组，提示TGFα和其EGFR共同表达可能促进胰腺导管上皮细胞增殖，引起不典型增生,并进一步使细胞失控生长,从而形成胰腺癌。4  小结    TGFα与其它因素的共同或协同作用在消化系肿瘤的发生、发展中具有重要的意义。血清中TGFα的检测已做为诊断消化系肿瘤的重要指标。但TGFα诱导细胞增生的机制是什么？TGFα在消化系癌前病变及癌变关系中所扮演何种角色？阻断癌变前患者TGFα分泌并降低其血清水平是否会降低患癌风险等，将是仍待解决的问题，需要深入地加以研究。【参考文献】　　［1］ LECRAS T D, HARDIE W D, DEUTSCH G H,et al.Transient induction of TGFalpha disrupts lung morphogenesis,causing pulmonary disease in adulthood［J］.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2004,287(4):718729.　　［2］ ROTHENBERG M L,LAFLEUR B,LEVY D E,et al.Randomized phase II trial of the clinical and biological effects of two dose Levels of gefitinib in patients with recurrent colorectal adenocarcinoma［J］. 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