Hippo通路与恶性肿瘤侵袭转移的相关性研究进展△

白帆　刘小龙　易俊　陈龙邦　综述　宋海珠#　审校

第二军医大学南京临床医学院，南京军区南京总医院1肿瘤内科，2心胸外科，南京　210002

Hippo通路与恶性肿瘤侵袭转移的相关性研究进展△

白帆1刘小龙2易俊2陈龙邦1综述宋海珠1#审校

第二军医大学南京临床医学院，南京军区南京总医院1肿瘤内科，2心胸外科，南京210002

侵袭转移是恶性肿瘤的重要特征，是肿瘤进展过程中的重要事件。Hippo通路是一类抑癌通路，其表达水平与肿瘤细胞的侵袭转移能力呈负相关，而Hippo通路的异常在肿瘤发生发展中发挥重要作用。因此，研究Hippo通路与肿瘤侵袭转移的相关性可为恶性肿瘤的治疗、预后评估等提供参考，有助于在肿瘤防治中发现新的途径与思考。

Hippo通路；恶性肿瘤；侵袭转移

随着我国人口结构老龄化的进展，全国恶性肿瘤的发病率也逐年上升。根据全国肿瘤中心发布的《2012年中国肿瘤登记年报》数据显示，全国每年新增的肿瘤病例数约为312万，即平均每分钟就有6例被诊断为恶性肿瘤。侵袭转移是恶性肿瘤的重要生物学特征，也是肿瘤患者死亡的主要原因。现代研究普遍认为，侵袭转移是一个多步骤的过程，包括细胞从原发病灶脱离前所发生的上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），使其迁移能力增强，进而脱离原发灶而向周围正常组织浸润，通过各种方式对周围正常组织的结构进行破坏而进入正常细胞之间并继续增殖，此即完成了肿瘤细胞的侵袭过程，该过程是肿瘤转移的基础，而当肿瘤细胞在突破原发部位后，经过多种途径（如血管、淋巴管或其他方式）在体内进行转运，到达远处组织中继续增殖并形成新生病灶，即为肿瘤的转移过程［1］。Hippo通路是一类抑癌通路，有研究证实，当Hippo通路失效时，肿瘤细胞可通过EMT促进其侵袭转移［2-3］。该通路可能成为研究肿瘤侵袭转移的重要着手点。

1　Hippo通路简介

1.1Hippo通路的发现

正常的人体细胞自身具有分裂增殖的功能，同时也受到一系列机制的调控，以达到增殖与凋亡之间的平衡。Justice等［4］于1995年发表了在果蝇中Warts基因的研究发现，该基因在对器官生长大小与形状的调控中起重要的作用（Warts所在通路在哺乳动物中为Hippo通路），自此人们开始了对Hippo通路的研究。

1.2Hippo通路的功能与调控机制

Hippo通路在进化中高度保守，经典Hippo通路在哺乳动物中的主要构成元件包括Mst1/2、Lats1/2、YAP/TAZ等，该通路可通过一系列酶激链反应发挥调控细胞生长和抑制肿瘤发生的作用，在促进细胞损伤修复机制中发挥重要作用，若该通路受阻则会导致肿瘤的发生［5］。

当细胞生长达到一定密度时，在细胞接触性抑制、细胞与基膜应力作用下，Hippo信号通路被激活，启动下游一系列因子而引起激酶链式反应，最终作用于其效应因子YAP/TAZ，抑制后者的转录共激活作用。

Hippo通路被激活后，Mst作为此激酶链的关键因素首先被激活，引起下游基因Lats1/2的磷酸化。Lats1/2作为TAZ/YAP的上游基因，通过识别HXRXXS模序磷酸化TAZ/YAP而改变其在细胞中的分布状态，抑制TAZ/YAP的转录激活功能。Lats1、Lats2在细胞周期调控中发挥重要作用，可分别通过阻滞细胞有丝分裂期的G2/M期和G1/S期，从而调节细胞分裂。

Lats1/2磷酸化后，继续作用于其效应蛋白YAP及其同源物TAZ（亦称WWTR1）。YAP与TAZ在序列上高度同源，表面等离子共振（surface plasmon resonance，SPR）技术发现二者对TEAD蛋白具有相似的结合位点，然而，由于其在α螺旋和Ω环存在差异，提示YAP与TAZ尽管都与TEAD作用促进基因转录，但在功能上可能无法完全互相替代［6］。被介导磷酸化后，YAP/TAZ与14-3-3蛋白结合而滞留在细胞质中，随即被相应的蛋白酶降解［7］，最终，Hippo通路的激活起到了抑制细胞增殖的作用，使机体正常细胞动态控制在一定范围内。

反之，当Hippo通路未被激活或受阻时，其效应分子YAP/TAZ在低磷酸状态下，进入细胞核内，通过与TEA域家族转录因子（TEA domain family members，TEAD）结合，增强基因转录，引起细胞增殖，并促进其EMT，使细胞转移能力增加［3，8］。

2　Hippo通路与恶性肿瘤侵袭转移的相关性

2.1TAZ/YAP与恶性肿瘤进展的相关性

近年来，TAZ/YAP的致癌作用在多种肿瘤疾病中被发现，Hippo通路在多种肿瘤侵袭转移过程中的作用也已经得到证实。当Hippo通路信号传递受阻时，TAZ/YAP作为其效应因子失去该通路的抑制而呈现高表达现象，在肿瘤的发生发展中发挥作用，并与肿瘤患者的不良预后密切相关［9-14］。

当TAZ/YAP发挥其转录激活功能时，其促进EMT的作用［2-3］在肿瘤侵袭转移的过程中发挥重要作用。EMT使肿瘤细胞失去上皮特性而转化为间质特性，迁移能力得到增强。Xiao等［15］在对肝细胞癌患者切除的肿瘤组织的实验中发现，TAZ在肿瘤组织中的表达较正常肝组织高，并且TAZ的高表达预示患者更短的生存期。在肝癌细胞中敲除TAZ基因后，肿瘤细胞增殖能力、迁移能力和侵袭能力受到抑制，其EMT进程被阻断，蛋白检测发现，敲除TAZ基因的肿瘤，其转录因子OCT4、SOX2 和Nanog的表达下降，金属基质蛋白酶MMP-9的表达下降，而E-cadherin表达上调，N-cadherin、Snail的表达下调。E-cadherin在维持组织完整性、抑制细胞迁移能力方面发挥重要的作用，而MMP-9降解ECM的作用可为肿瘤向远处迁移清除障碍，N-cadherin、Snail蛋白在细胞侵袭转移进程中具有促进作用。该实验结果提示TAZ可促进肝癌细胞增殖，并通过EMT途径促进肿瘤细胞转移。

此外，在非小细胞肺癌的研究中发现，TAZ可诱导Cyclin A和结缔组织生长因子（CTFG）的表达［16］，而后两者亦在肿瘤转移过程中发挥重要作用。

为进一步证实TAZ/YAP在肿瘤侵袭转移中的作用，Azzolin等［17］研究发现YAP/TAZ也可能通过参与Wnt信号通路的活动，促进肿瘤的侵袭转移。免疫共沉淀实验发现，YAP/TAZ与β-catenin降解复合物中Axin 1存在相互作用，提示前者可通过Axin 1与β-catenin降解复合物结合，此时YAP/TAZ滞留在细胞质内，其活性为抑制状态。而当Wnt信号通路活化时，YAP/TAZ从降解复合物上分离转位于细胞核内积累，启动Wnt/YAP/TAZ依赖的相应分子效应［17］。

Zhao等［18］还发现Hippo通路与失巢性凋亡存在密切关系，当非致瘤上皮细胞株MCF10A细胞脱离基质后，在10 min内即出现YAP的磷酸化，其分布转位于胞质，而当MCF10A细胞重新黏附后，YAP出现去磷酸化，并且向胞核积聚。而通过拉春库林B（可松弛细胞内肌动蛋白）作用于细胞骨架蛋白后，YAP在黏附状态下出现磷酸化。在Hela细胞中抑制Lats1/2的表达后，无论细胞在脱离基质或经拉春库林B处理后，均出现YAP磷酸化的下降，而敲除YAP和TAZ后，细胞可恢复失巢凋亡。提示Hippo通路可能参与细胞的失巢凋亡，细胞黏附与骨架蛋白通过Lats1/2调节YAP/TAZ的活性而发挥作用，当YAP/TAZ功能失调时，肿瘤细胞可通过失巢凋亡抵抗增加其远处转移的机会。

2.2Lats1/2对肿瘤的抑制作用

Lats1与Lats2属Lats抑癌家族成员，主要通过停滞周期在细胞周期调控中发挥作用。

Lats1被磷酸化后，可在有丝分裂早期通过与CDC2结合而阻断后者与组蛋白H1、cyclin A及cyclin B结合的作用，使细胞周期停滞在G2/M期，从而阻断细胞周期的进行［19-21］。此外，Lats1还可对人单丝氨酸蛋白激酶1（LIMK1）发挥抑制作用［22］，而后者在肿瘤的侵袭转移中发挥重要作用［23］。

Lats2以细胞有丝分裂中增加的中心体为靶点，通过使四倍体细胞分裂周期停滞或诱导其凋亡，从而使细胞停滞在G1期［24］。四倍体细胞具有遗传不稳定性，极易导致肿瘤的发生，而当Lats2活性受阻时，细胞四倍体的形成则不受抑制。

在Hela细胞中［25］，采用siRNA技术抑制Lats1 与Lats2在细胞中的表达以及用紫杉醇进行处理后，通过细胞计数及划痕愈合实验观察发现肿瘤细胞在Lats1/2受抑制时，其增殖能力与迁移能力较对照组增强，并表现出对紫杉醇诱导的细胞凋亡呈抵抗状态，该研究提示Lats1/2在抑制肿瘤细胞的增殖与迁移能力，并在介导细胞凋亡中发挥重要作用。

2.3Hippo通路与其他信号通路的关系

2.3.1Lats1/2对其他信号通路的影响Lats1/2作为Hippo通路的重要组成蛋白，除了对Hippo通路下游基因作用外，还可通过多种机制抑制肿瘤的侵袭转移。有文献发现，Lats1/2可调节多个肿瘤通路相关基因的表达［25］，在抑制Lats1/2活性后，经微阵列检测基因表达差异提示，除Hippo通路外，多条关键通路（p53、Ras-ERK、Wnt）相关基因的表达出现较明显的变化，提示Lats1/2可能通过多种途径发挥其抑癌作用。

2.3.2Lats2-p53正反馈环路p53在细胞周期调控中发挥重要作用，而mdm2可通过E3泛素连接酶与p53相互结合形成复合物，抑制后者的活性。Aylon等［26］通过免疫共沉淀反应及免疫荧光技术分析发现，Lats2可通过与E3泛素连接酶结合而抑制mdm2对p53的减效作用，并能增强p53的稳定性，对mRNA的检测分析提示，p53可促进Lats2的表达。该实验表明Lats2与p53可能存在正反馈环路，抑制肿瘤的侵袭转移。

2.3.3Hippo通路与Wnt通路的密切关系Wnt/βcatenin信号通路是一类致癌通路，该通路的激活可通过促进β-catenin的积累，从而发挥后者的致癌作用。近年来，研究者发现了Wnt通路与Hippo通路共有的信号传递和调控机制［27］。YAP/TAZ在β-catenin降解复合物中作为一种关键因素，参与Wnt信号通路的信息传递，Hippo的效应因子YAP1同β-catenin、TBX5可形成β-catenin-YAP1-TBX5复合体，该复合体经YES1激活后，可促进抗凋亡基因BCL2L1与BIRC5的表达［28］。TAZ可调节Wnt通路的生物学应答，并且在Wnt依赖的间叶干细胞的分化中发挥关键作用。此外当Wnt信号通路激活时，β-catenin从降解复合物中释放，可减弱TAZ的降解［29］。

综上所述，Hippo通路在恶性肿瘤的侵袭转移过程中发挥重要的作用，该通路通过一系列酶链反应，最终使致癌基因YAP/TAZ丧失其转录共激活功能，同时，Hippo通路的组成因子还可通过影响其他通路，以多种途径抑制肿瘤细胞的侵袭转移。

3　研究Hippo通路与恶性肿瘤侵袭转移的意义

无限制生长是肿瘤的特征之一，侵袭转移也在一定程度上决定其恶性程度。Hippo通路的发现，使人类对肿瘤发生发展过程的认识又打开了新的视野。通过对该通路的研究，有助于深入了解肿瘤的进展机制，并有可能对当前治疗方案的改进产生影响。

由于Hippo通路变异对肿瘤细胞的增殖与转移均存在密切关系，对该通路的研究有助于在临床工作中评估肿瘤组织发生发展速度、肿瘤细胞的生长特性及侵袭转移能力，为辅助检查及随访频率、治疗方案的调整提供参考，使治疗更加个体化。

Hippo通路异常主要有三个方面：①Hippo通路的效应因子TAZ/YAP变异，使得该通路对其调控作用减弱；②Hippo通路中Lats1/2等表达受阻使该通路级联反应中断；③Hippo通路上游信号异常而使该通路表达下降。因此，对该通路的研究在肿瘤治疗的应用也具有以下角度：

3.1特异性抑制TAZ/YAP的功能

TAZ与YAP可能成为未来分子靶向治疗的靶点，治疗上可通过特异性抑制TAZ与YAP的功能，或促进TAZ与YAP的磷酸化，以控制TAZ与YAP的致瘤性及二者在肿瘤侵袭中的作用。

3.2基因治疗中Lats1/2的作用

由于Lats1/2可抑制TAZ/YAP的功能，并可调控其他致癌通路基因，在肿瘤的进展中发挥重要作用。随着基因治疗技术的发展与成熟，在肿瘤治疗中可将外源性Lats1/2导入靶细胞，以弥补Lats1/2的抑癌作用，从而达到抑制肿瘤的作用。

3.3修复Hippo通路的功能及作用

去除抑制该通路启动的因素，以及特异性激活该通路，可抑制肿瘤增殖、浸润及迁移作用。令人兴奋的是，近年来，有学者［30-31］发现了一种G蛋白偶联受体介导的Hippo-YAP机制，此次发现为Hippo通路的药物调节呈现了新的视角。

Hippo通路功能的变异在恶性肿瘤的发生发展中扮演重要的角色，对该通路的深入研究对恶性肿瘤治疗存在重要意义。

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R730

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.03.06

2015-09-25）

国家自然科学基金（81301914）

（corresponding author），邮箱：songhaizhu@163.com