β-连环蛋白在软组织肿瘤中的研究进展

王 元 综述 孙轶华 审校

来源于间叶组织的软组织肉瘤类别多样，大致包括脂肪型、成纤维细胞/纤维母细胞型肉瘤、平滑肌肉瘤、血管周围肉瘤等[1]。肉瘤的首要治疗方法为手术治疗，但麦克朗姆癌症中心最新数据显示，浅表软组织肉瘤面积较大者经多次手术后风险系数更大且局部复发率更高[2]。β-连环蛋白(β-catenin)作为一种核膜共表达的蛋白分子[3]，其在Wnt通路中扮演着信号枢纽的角色，是肿瘤治疗的潜在靶点。国内外研究发现β-catenin在多种软组织肉瘤中均存在异常表达[4-5]，提示可能与软组织肉瘤的病理进展有关。本文拟对β-catenin的组成结构及其在软组织肉瘤中的作用机制进行简要介绍。

1 β-catenin的基本结构及功能

β-catenin为一种胞内糖蛋白，其编码基因CTNNB1定位于染色体3p21.3～p22，全长22.3 kb[6]。第3外显子编码区域含丝氨酸和苏氨酸磷酸化的位点。共由781个氨基酸构成：氨基端130个氨基酸具有磷酸化功能；中间区域氨基酸抑制蛋白降解；羧基端约100个氨基酸能够激活相关靶基因。 在滑膜肉瘤中较早发现了CTNNB1基因的突变[7-8]。但胚胎型、肺泡型、硬化型横纹肌肉瘤CTNNB1第3外显子未发生突变，均表现为细胞质β-catenin染色，胞质膜强化，无核移位。Bouron-Dal等[9]发现所有RMS均表现为细胞质β-catenin染色，胞质膜强化，无核移位。β-catenin具有双重功能：(1)与E-cadherin形成复合体，发挥同质性黏附功能，抑制肿瘤浸润、转移，该复合体的缺失促使上皮细胞向间质细胞转化(EMT)[10]；(2)作为WNT信号转导通路下游元件，游离型β-catenin发生了从细胞膜到细胞质和细胞核的早期转运，参与细胞增殖[11]。

2 β-catenin与软组织肿瘤发生发展的关系

2.1 β-catenin在软组织肿瘤中的表达

Annavarapu等[12]发现在44例RMS IHC切片中，有41例质膜均存在β-catenin蛋白表达，仅2例为细胞核β-catenin蛋白表达。免疫荧光检测加入Wnt3a后，β-catenin在核中逐渐聚集，表达量增多，由此推测Wnt/β-catenin信号通路可能与靶向治疗RMS有关。相似的是，在好发于四肢及躯干深层软组织中的低级别纤维黏液样肉瘤中，β-catenin也呈核阴性表达[13]。与纤维肉瘤及平滑肌肉瘤典型核内β-catenin表达缺失相反，具有神经和肌源性分化潜能的双表型鼻窦腔肉瘤有大量β-catenin在核内集聚，故可作为鉴别诊断的标志物鉴别此类肉瘤[14]。β-catenin蛋白表达亦与肿瘤形态学有关，在双向型滑膜肉瘤(BSS)中E-cadherin与骨架蛋白β-catenin表达明显高于单向型滑膜肉瘤(USS)且在上皮细胞中的表达高于梭形细胞[15]。新近研究发现平滑肌肉瘤、滑膜肉瘤等存在E-cadherin、β-catenin的高表达状态，这可能与间质上皮化(MET)过程有关[16]。

2.2 β-catenin参与软组织肿瘤的增殖转移

2.2.1 脂肪肉瘤 Zhang等[17]发现miR-155与脂肪肉瘤分化状态相关，敲除miR-155后可阻滞细胞周期G1-S期、抑制体外肿瘤细胞及小鼠异种移植肿瘤生长。miR-155调控的酪蛋白激酶1增强β-catenin信号转导和CyclinD1的表达，促进肉瘤细胞生长，这可能有助于发现及治疗脂肪肉瘤。使用PCR-SSCP和直接测序分析脂肪肉瘤β-catenin外显子3区的突变情况。包括12例去分化脂肪肉瘤(DDL)和18例分化良好的脂肪肉瘤(10例脂肪瘤样和8例硬化型)。DDL显示2例突变和5例β-catenin积聚。在分化良好的脂肪肉瘤中，突变并没有出现，提示β-catenin的突变主要出现在DDL，而β-catenin的积累则出现在硬化型脂肪肉瘤[18]。IHC检测71例接受手术治疗的肢端或腹膜后脂肪肉瘤患者，15例呈β-catenin弱阳性表达，但未检测到E-cadherin且具有低拓扑异构酶II-α的表达，证明在一定程度上患者是以抗蒽环类药物为基础化疗。β-catenin(无论是胞质或核表达)均不与局部复发、转移或死亡相关联[19]。

2.2.2 高级别多形性未分化肉瘤(Undifferentiated high-grade pleomorphic sarcoma，UPS) UPS是成人软组织肉瘤较为常见的一类，由不同组织发生的多形性高度恶性的细胞性肉瘤，包括席纹状-多形性、黏液样、炎症型和巨细胞型[20]。间充质干细胞(MSCs)被认为是大多数肉瘤细胞的起源细胞。同步比较UPS及MSCs的基因表达谱发现UPS中基因Wnt4a、5a、β-catenin、LEF1及RhoA低表达，而通道抑制剂DKK1表达显著，揭示Wnt下调参与未分化肉瘤生成[21]。β-catenin主要在UPS细胞质中积累，或呈局灶性且均含有磷酸化靶残基或附近位点。另外，可见胞质或胞核Ki-67(细胞增殖标记，MIB-1标记指数)的表达升高[19]。在9种不同类型的UPS中，与脂肪肉瘤无β-catenin突变不同的是，44%的UPS出现β-catenin突变。这种突变差异似乎暗示了在这两类肉瘤中β-catenin的作用机理不完全相同，对指导临床具有积极意义[18]。

2.2.3 纤维肉瘤 透明质酸结合受体参与肿瘤发生及恶性转化，有研究发现，RHAMM作为β-catenin的细胞内结合伴侣与核易位细胞中介主要经由ERK信号防止β-catenin降解并促使其核转位，进而促进纤维肉瘤细胞生长，是β-catenin通路在纤维肉瘤中新的调节剂[22]。

2.2.4 滑膜肉瘤 Jared 等[23]利用小鼠模型通过基因实验分析得出β-catenin稳定增强了滑膜肉瘤的发生，β-catenin通过上调TCF/LEF靶基因的转录从而进行重组，促使生成滑膜肉瘤细胞中的干细胞表现型，特别是阻止上皮分化和驱动癌细胞入侵，这与上皮细胞癌的间质化相一致。肝癌衍化生长因子与滑膜肉瘤的生长密切相关，Tang等为了阐明HDGF和β-catenin在滑膜肉瘤的临床病理作用，在细胞克隆形成和迁移实验中，转染HDGF-siRNA后，SW982细胞数及迁移细胞数平均值明显低于阴性对照组。同时，敲除HDGF基因及转染HDGF-siRNA可抑制β-catenin、 cyclin D1、 MMP9及其上游基因phos-GSK3β(Ser9)mRNA和蛋白的表达。进一步实验印证了HDGF与β-catenin在滑膜肉瘤的发生发展中作用呈正相关，加入Wnt/β-catenin信号激活剂Wnt-3a 48 h后，随浓度(50，100和150 ng/mL)增加，胞质和胞核中的HDGF、β-catenin、 cyclin D1、 MMP9及其上游基因phos-GSK3β(Ser9)的表达逐渐升高，相反，在加入拮抗剂重组DKK1后，随浓度(50，100和200 ng/mL)增加，HDGF、β-catenin及其上下游基因的表达逐渐降低[24]。

2.2.5 尤文肉瘤 Wnt/β-catenin通路可以多相活化尤文肉瘤细胞子群的表型异质性，促进肉瘤进展。Elisabeth等[25]经RNA测序证实Wnt/β-catenin通路激活的肿瘤细胞株对EWS/ETS复合蛋白有显著拮抗作用，尤其会显著诱导细胞黏合素C，TNC可作为EWS/ETS融合基因的抑制基因启动肿瘤转移。肌腱蛋白TNC是存在于细胞外基质表面的一种糖蛋白，胚胎时期高表达，到成人时期，在正常人的血液中几乎检测不到TNC，只在疾病状态下如炎症、肿瘤时才表达。近年来，Hawkins等在尤文肉瘤细胞中加入Wnt3a后48 h，ECM分泌的TNCmRNA表达增加至原来的2倍，5天后增至5倍，进一步证实激活Wnt/β-catenin信号可以刺激肉瘤分泌蛋白TNC的表达[26]。

2.3 β-catenin参与软组织肿瘤的凋亡、分化及自我更新

2.3.1 β-catenin在软组织肉瘤细胞凋亡中的作用 Martinez-Font等首次对Wnt信号的药理学抑制进行了测试，TCF/β-catenin链状结构的破坏减少了目的基因β-catenin的核定位，导致细胞凋亡的增加，在普遍的STS细胞系中产生体外抗肿瘤活性。PKF118-310与阿霉素的结合明显削弱了细胞存活能力，表明Wnt抑制可能是改善肉瘤患者预后的一种新机制[4]。与此相对的是，在p53(-/-)/c-fos(-/-)型的ERMS小鼠模型中，通过启动子及表达分析生存素和sfrp2的鉴定表明，增加对ERMS细胞凋亡的抗性与抑制Wnt信号通路有关[27]。在SYO-1、CME-1细胞中，加入Wnt通路小分子抑制剂PKF115-584和CGP049090后，细胞凋亡率增加，核分裂能力降低[28]。

2.3.2 β-catenin在横纹肌肉瘤(RMS)细胞分化中的作用 RMS是儿童中最常见的软组织肉瘤，表现出骨骼肌分化的特点。主要有肺泡(ARMS)和胚胎RMS(ERMS)2种亚型。与正常的骨骼肌相比，大约50%的ARMS和ERMS过度表达了LEF1/TCF转录因子。LEF1在细胞株上的敲除实验表明，LEF1可以诱发促凋亡信号。在体外和体内，LEF1也能抑制细胞的增殖、迁移和侵入，诱导肿瘤细胞的分化。这可能涉及到对LEF1/TCF转录因子的监管，例如TCF1，而β-链状蛋白则扮演从属角色。这些数据表明，LEF1具有抑制肿瘤的功能，并减弱RMS的侵袭性，尤其是ARMS细胞[29]。在人RMS细胞系中证实了Wnt2基因在ERMS细胞中的过表达。与我们的预期相反，在ERMS细胞中，Wnt/β-catenin信号通路与正常的成肌细胞相比活性下调。我们推测导致Wnt通路下调的AP-1活性的改变可能有助于抑制肌原性分化[27]。

2.3.3 β-catenin在RMS细胞自我更新中的作用 ERMS复发是主要的临床难题，自我更新的肿瘤繁殖细胞(TPCs)会导致肉瘤复发。糖原合成酶激酶3抑制剂通过β-catenin信号抑制增殖并诱导TPCs终端分化为表达肌球蛋白的细胞，被认为是ERMS自我更新的有效抑制因子。Chen等[30]已经初步揭示了TPCs分化可有助于治疗ERMS。

3 β-catenin在临床中的应用

3.1 β-catenin相关信号通路参与化疗

STS可供治疗的化疗药物有限，阿霉素单药或联合异环磷酰胺为其常用标准化疗方案。在体内，脱氧胞菌诱导的分泌型卷曲相关蛋白3(SFRP3，Wnt抑制剂)可使ARMS肿瘤的生长和重量减少三倍以上，此外还增强了肌原性分化和β-catenin信号。在体外试验中，联合使用SFRP3和长春新碱比各自单独治疗更有效地切断了体内肿瘤的发生途径[31]。2016年，Villar等发现在人滑膜肉瘤及平滑肌肉瘤中，随着枇杷提取物-乌索酸浓度增加，p-AKT、p-GSK3β和下游蛋白β-catenin、c-myc、p21表达量逐渐降低，而在同等浓度的乌索酸条件下，β-catenin在第6 h的免疫反应性强于第9 h。该实验推测乌索酸可能作为营养食品辅助剂联合化疗药物阿霉素下调AKT/GSK3β/β-catenin通路从而抑制肿瘤细胞存活[32]。

3.2 β-catenin与滑膜肉瘤的靶向调节

滑膜肉瘤是一种源于关节及腱鞘滑膜的软组织恶性肿瘤，是特定的染色体易位t(X；18)(p11；q11)造成SS18(SYT)基因与基因SSX1、SSX2或SSX4融合在一起。由此产生的嵌合SS18-SSX蛋白被认为是一种致癌转录调节剂。Trautmann等发现原发性滑膜肉瘤Tcf/β-catenin链与ss18-ssx融合蛋白具有依赖关系且抑制Tcf/β-catenin相互作用，显著地阻断了Wnt/β-catenin链状信号级联，并伴随AXIN2、CDC25A、c-myc、DKK1、CyclinD1的下调和细胞生存能力的抑制。在SYO-1异种移植中，使用小分子Tcf/β-catenin抑制剂显著减少了肿瘤的生长，与AXIN2蛋白水平有关。总之，ss18-ssx诱导的Wnt/β-catenin信号在滑膜肉瘤中的靶向调控具有广阔前景[28]。

研究表明，与SS18-SSX相互作用的是TCF/LEF、类凝血酶和组蛋白去乙酰化酶而并非β-catenin绑定的启动子。Cironi等[33]认为在没有Wnt配体刺激的情况下发生的Wnt靶基因诱导提供了肿瘤特异性的机制基础。SSTC-104是一种疗效相当于恩波维铵(治疗结肠癌)的药物，在裸鼠皮下植入HS-SY-II细胞，分别在腹腔注射两种不同剂量的SSTC-104，与对照组小鼠比较，实验组肿瘤均明显减小。荧光成像技术显示细胞核β-catenin广泛缺失且Ki-67水平显著降低。重要的是，SSTC-104处理后的裸鼠其皮肤组织学检查显示为正常结构，这一结果表明，Wnt信号对滑膜肉瘤的抑制比正常的调控组织(皮肤)更强[34]。

4 小结与展望

β-catenin在软组织恶性肿瘤细胞的不同部位、临床不同TNM分期及组织学分型均有不同的表达，其能与肿瘤相关基因作用调节化疗药物的敏感性，但目前对其在肉瘤中的作用机制还有待阐明，只有进一步探究β-catenin对软组织肿瘤调节的异常分子机制，才能为临床诊断及治疗提供依据。因此，β-catenin相关信号通路的兴奋剂或竞争剂有望为癌症的靶向治疗开启一条全新途径。