TGF-B综述作业

TGF-β在肺癌中的表达摘要转化生长因子β(transforminggrowthfactorbeta,TGF-β)是属于一组新近发现的调节细胞生长和分化的TGF-β超家族，即TGF-β的命名是根据这种细胞因子能使正常的成纤维细胞的表型发生转化是一种具有多种功能的细胞因子,TGF-β信号传导途径可介导多种上皮细胞生长抑制效应,调控细胞的生长、分化、凋亡、迁移及细胞外基质的形成,并且与肿瘤的发生、发展有密切关系。目前已证实,肿瘤细胞逃避TGF-β负调控的常见机制之一是TGF-β受体表达受抑制。该受体表达的改变是由于基因突变等遗传因素改变引起,还是由于表观遗传因素所致,目前尚无定论。关键词TGF-β,肺癌,受体前言在多种恶性肿瘤细胞中,包括非小细胞肺癌(NSCLC),TGFBR2等蛋白的异常表达可导致TGF-β信号传导紊乱,使细胞生长分化失去控制,从而促进了癌症的发生与发展。这促使我们对TGFBR2的编码区域进行突变检测,并进一步研究检测到的TGFBR2突变对TGF-β信号传导通路的影响和在NSCLC发生中的作用,以及探讨TGFBR2的表达改变与临床病理因素的关系。起初对TGF-β的生物学功能研究主要在炎症、组织修复和胚胎发育等方面,近年来发现TGF-β对细胞的生长、分化和免疫功能都有重要的调节作用。TGF-β1、β2和β3功能相似，一般来说,TGF-β对间充质起源的细胞超刺激作用，而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用。如：抑制免疫活性细胞的增殖；对细胞表型的调节;抑制淋巴细胞的分化;抑制细胞因子产生（PBMC中IFN-γ和TNF-α）；TGF-β1与原癌基因表达:TGF-β1能诱导c-sis的表达,但抑制c-myc的表达,这种诱导或抑制作用与作用细胞种类及TGF-β的不同功能有关。转化生长因子(TGF-β)是多效能细胞因子，具有广泛的生物活性。TGF-β信号通路调控着上皮细胞的生长分化，这些细胞由于TGF-β受体表达的下降或缺失、Smad突变导致细胞对TGF-β信号失去反应,从而导致肺部肿瘤的发生。肺癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，严重危害人类的生命与健康。目前随着肿瘤分子生物学的发展，对肺癌分子水平的逐步深人，细胞内信号转导已成为普遍关注的生物学问题。细胞内信号转导调节着细胞的生长、发育、分裂及死亡等生物学行为，并与肺癌等恶性肿瘤的发生密切相关。由Smads介导的转化生长因子-β(TGF-β)通路是一条与肺癌发生发展相关的信号转导通路。肺癌人肺癌组织中TGF-β1几表达水平明显低于相应的癌旁组织,TGF-βRⅡ在肺癌组织中的表达也明显低下。表明TGF-β1和TGF-βRⅡ在肺癌组织中表达存在异常。Gilck[1]指出TGF-β1免疫组化染色阳性的皮肤肿瘤很少向恶性转化,而肿瘤基底膜上缺乏TGF-β1,表达的恶性转化的可能性较大。说明TGF-β1的表达水平与肿瘤细胞分化程度有关。分化程度越低,TGF-β1表达水平越低。Inoue[2]等报道肺腺癌TGF-β1表达水平与预后密切相关。TGF-β1高水平表达者5年生存率达71%,而低水平表达者仅31%。提示TGF-β1在肺癌的发生、发展过程中确实起着重要的调控作用,并且可能成为监测肺庙预后的有用指标。Thomassen[3]等报道TGF-β1可抑制正常原代气管上皮细胞的生长,部分抑制早期转化的气管上皮细胞生长,而已转化的气管上皮细胞则可能拮抗TGF-β1的作用。表明TGF-β1有选择性作用,在肺癌的进展中起重要作用。TGF-β与其受体TGF-β超家族包括TGF-β、激活素(activin)、抑制素(inhibin)、骨形态形成蛋白(bonemophorgenticproteins，BMPs)等。此类细胞因子在体内发挥着复杂的作用包括控制多种细胞的增殖、分化、迁移以及程序性凋亡。TTGF-β(transforminggrowthfactorbeta，转化生长因子)是TGF-β超家族的典型代表，是一种多功能的多肽类细胞因子，几乎体内所有细胞都能产生TGF-β并存在其受体。具有调控细胞生长、调节细胞表型、抑制肿瘤细胞生长等作用。对大多数细胞尤其上皮细胞、内皮细胞、淋巴样细胞有抑制作用，此外，对多数淋巴细胞有免疫抑制作用。TGF-β受体(TβR)分为三种类型：TβR-I、TβR-Ⅱ、TβR-Ⅲ。其中，TβR-I、TβR-Ⅱ是信号转导所必需的，二者属于丝氨酸／苏氨酸激酶受体家族，均为跨膜蛋白，其结构相似，均由富含半胱氨酸的胞外区、跨膜区和丝氨酸／苏氨酸结构域的胞内区构成。不同的是TβR-I在膜旁还有1个富含甘氨酸及丝氨酸残基的GS结构域。TβR-Ⅱ胞内区高度保守，有许多自身磷酸化位点，具有自身磷酸化的功能，可以直接与TGF-β结合。TβR-III是细胞膜表面分布数量最多的分子量为280kD-300kD的膜蛋白，脂B聚糖(betaglycan)及相关的endoglin不直接参与信号转导，但可作为配基储留的分子库(molecule“reservoir”)或将TGF-β呈递给TβRI和TβRII组成的信号复合体[4]。TGF-β1在肺癌组织中的表达TGF-β1是TGF-β家族的主要成员，能促进细胞外基质的形成，抑制免疫功能，调节细胞的生长分化，并对多种肿瘤细胞具有抑制增殖及激活凋亡作用。在胚胎时期，TGF-β1的表达较高，与正常肺的形态发生密切相关，而在成熟肺的支气管上皮细胞中表达水平低。目前诸多研究发现，TGF-β1在多种肿瘤细胞中表达水平明显增高。体外研究发现，TGF-β1对于上皮细胞的生长起抑制作用，但体内研究发现高表达的TGF-β1与肿瘤生长、浸润和转移关系密切，高水平的TGF-β1似乎不再抑制活体组织肿瘤细胞的生长，目前机制尚不清楚。TGF-β1信号转导机制非常复杂，目前研究表明其主要介导两个效应相反的信号转导通路:Smad和MAPK通路，经典的MAPK通路是ERK通路。TGF-β1/Smad通路被激活后，对上皮细胞而言，起抑制增殖作用。TGF-β1/ERK通路效应是促使细胞增生。因此在肿瘤发生、发展过程中，高表达的TGF-β1可能激活ERK通路，而Smad通路可能失活。Iglesias等［5］对转化Ras基因的角化细胞研究发现，TGF-β1能激活Ras/ERK通路使ERK活性增高，使肿瘤细胞表型从高分化向低分化过渡。朱红等［6］报道，TGF-β1在肺腺癌组织中的表达明显高于非肿瘤肺组织，并且随着肿瘤分期的升高其表达增加，淋巴结转移者的TGF-β1表达水平高于无转移者。Hasegawa等［7］研究发现，非小细胞肺癌有淋巴结转移者TGF-β1蛋白水平显著高于无淋巴结转移者。马进安等［8］研究表明，肺腺癌TGF-β1的阳性表达率明显高于鳞癌和小细胞癌，与淋巴结转移和临床分期明显相关。TGF-β1参与肺癌CD4+CD25+调节性T细胞比例CD4+CD25+调节性T细胞在肿瘤免疫耐受机制中发挥的作用近来备受瞩目,多种肿瘤患者机体内外周血及肿瘤局部均有调节性T细胞的比例增高。TGF-B1是很强的免疫抑制因子,它能影响参与天然免疫和获得性免疫免疫细胞的增殖、活化和分化,抑制免疫调节性细胞因子的产生。多项研究显示恶性肿瘤患者的免疫系统在肿瘤局部或全身都处于耐受或缺陷状态。卵巢癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌等多种肿瘤患者的外周血及肿瘤局部CD4+CD25+调节性T细胞比例增加,更是CD4+CD25+调节性T细胞参与肿瘤免疫耐受的有力佐证[9-13]。FoxP3是一核转录因子,已被证明在CD4+CD25+调节性T细胞上特异性表达,在CD4+CD25+调节性T细胞的发育和功能上是必需的[14,15]。在原代肺癌细胞与单个核细胞共培养的环境下,给予外源性TGF-B1的干预,随着其浓度的增高,显示FoxP3mRNA的表达亦随之升高,两者存在正相关关系,即意味着在肺癌细胞存在的情况下,随着TGF-B1浓度的升高,CD4+CD25+调节性T细胞的比例逐渐增高,TGF-B1参与了CD4+CD25+调节性T细胞比例增高的过程。既往文献报道,肺癌细胞本身分泌抑制性细胞因子如TGFB1、IL-10等,介导多种免疫抑制的功能。提示了TGF-B1可作用于T淋巴细胞,使其FoxP3表达上调,而FoxP3是决定CD4+CD25+调节性细胞发育与分化的关键因子,因而认为TGFB1在肺癌局部能够诱导CD4+CD25+调节性细胞的生成,从而发挥抑制免疫的作用。但肺癌微环境中TGF-B1并非参与诱导CD4+CD25+调节性细胞生成的唯一因素,其他细胞因子及具有抗原递呈作用的树突状细胞在CD4+CD25+调节性细胞分化生成过程中的参与机制有待进一步探讨。总之,经TGF-B1干预可使与肺癌细胞接触的单个核细胞中FoxP3表达明显上调,但非唯一机制。TGF-β1对细胞凋亡调控TGF-β1在包括肺癌在内的多种恶性肿瘤细胞中常呈高表达，并可由癌旁基质细胞产生。目前认为，在肿瘤早期TGF-β1抑制原癌基因c.myc等，阻止细胞生长周期从G1期进入S期；而在肿瘤的中晚期(肿瘤浸润血管逐渐开始形成)，TGF-β1可通过促进血管生成、肿瘤细胞迁移、免疫抑制等途径为肿瘤的生长、浸润及转移提供适宜的微环境，使肿瘤细胞表现恶性特征。对非肿瘤细胞的观察发现，TGF-β1对细胞中Fas／FasL蛋白表达具有调控作用。Fas／FasL为重要的细胞凋亡途径，在非肿瘤细胞中TGF-β1通过上调Fas表达，从而激活Fas／FaSL凋亡信息链中的凋亡蛋白酶caspase家族诱导细胞发生凋亡。另外，TGF-β1与细胞内TGF-β1受体结合后，亦能通过下游信号smad蛋白激活caspase家族引起细胞凋亡。TGF-β1静默后FasL／Fas表达量无明显变化，caspase3、caspase8活性无明显变化;TGF-β1含量增高后FasL／Fas表达量仍无明显变化，免疫荧光定量检测示caspase3、caspase8活性亦无明显变化。因此，TGF-β1可看作是一个诱导细胞凋亡的细胞因子，在机体内发挥清除异常细胞的重要作用。TGF-βⅡ型受体基因在非小细胞肺癌的表达目前已证实，肿瘤细胞逃避TGF-β负调控的常见机制之一是TGF-β受体表达受抑制。TGFBR2是TGF-β信号的直接接受者,TGF-β首先与细胞膜上的TGFBR2结合，以启动下游通路，该受体在调控TGF-β诱导的细胞捕获和凋亡中发挥重要作用。在多种恶性肿瘤细胞中，包括非小细胞肺癌(NSCLC)，TGFBR2等蛋白的异常表达可导致TGF-β信号传导紊乱，使细胞生长分化失去控制，从而促进了癌症的发生与发展。然而，虽然在NSCLC中TGFBR2的表达常有改变，但其编码区域的突变却非常少见。该受体表达的改变是由于基因突变等遗传因素改变引起，还是由于表观遗传因素所致，目前尚无定论。作为抑癌基因，TGFBR2的截断突变和表达下调共同使TGF-β信号传导通路失活，导致相应的细胞失去生长抑制并促进肿瘤形成。以往的LCC(包括GCC)与非LCC区分是依靠表型来决定的,LCC不仅在分化程度上,而且在TGFBR2的基因突变和表达上都与腺癌和鳞癌等其他类型NSCLC有所不同。TGF-β信号转导通路与肺癌的关系TGF-β在恶性转化中较少发生突变，而TgRII的失活位点较多。TGF-βRII是TGF-β信号转导中的必需分子，对上皮细胞生长起着主要的抑制作用，也是重要的抑癌基因。TGF-βRII的表达降低或缺失会导致多种肿瘤包括非小细胞癌的发生。Gemama等Ⅵ发现在非腺癌中存在编码RII基因的点突变。Kang等发现在鼠肺腺癌中RII蛋白和mRNA减少，在小细胞肺癌细胞系中也存在着RII纯合子的缺失、基因重排、转录以及蛋白表达的异常。表明在肺癌中RII的转录、蛋白表达的异常与肺癌的发生有关。有研究表明，TGF-βRII的表达可以促进肿瘤细胞的浸润和转移，抑制TGF-βRII的高表达，可以抑制高转移肿瘤细胞的转移引。此外，国内应用免疫组织化学技术分析了56例非小细胞肺癌手术切除标本中TGF-βl、TR．FII及Smad2的分布特征，并