bFGF及其信号传导与乳腺癌的关系.doc

1、bFGF 及其信号传导与乳腺癌的关系【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

2、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

3、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、

4、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

5、包括以下几种：(1)PKC 路径。FGFR 被激活后，不断与磷酸脂酶 C- (phospolipaseC-，PLC-)分子上的 SH2 结构域结合来快速吸纳该分子，激活的 PLC- 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，

6、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

7、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

8、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

9、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 ER

10、K 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

11、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- 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- 诱导凋亡的敏感性14。4

12、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 MCF7 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

13、。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。【参考文献】1 孙燕.内科肿瘤学M.第 3 版.北京：人民卫生出版社，2001：1-29.2 Liu J，Opipari A E.Dysfunctional apoptosome activation in ovarian cancer：implications for chemoresistanceJ.Cancer Res，2002，2(62)：924-931.3 ChenMX，ChenJL，Li

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