第十一卷 第二期 - 2009年十月二十三日 PDF
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子宮頸癌的上皮-間質細胞轉換過程:與癌症進程、上皮生長因子受體過度表現、Snail表現增加之相關性
李美逸1、周振陽2、湯銘哲3沈孟儒2,4,5,*

1國立成功大學基礎醫學研究所, 2國立成功大學婦產科, 3國立成功大學生理學研究所, 4國立成功大學藥理學研究所, 5國立成功大學基因調控與訊息傳遞研究中心
mrshen@mail.ncku.edu.tw

Clinical Cancer Research vol.14 p.4743-4750 August 1 2008

 
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宮頸癌為世界上婦女癌症第二常見之癌症。惡性腫瘤癌細胞經由爬行、侵襲而造成遠端轉移,為子宮頸癌病人治療失敗與死亡之主因。在腫瘤轉移過程的一開始,原位細胞伴隨著上皮細胞轉變成間質細胞之型態改變,此過程稱為”上皮-間質細胞轉換過程”(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)。上皮-間質細胞轉換過程伴隨著失去上皮細胞特徵、增加間質細胞特徵、細胞間隙分解以及爬行與侵犯能力增加。由於子宮頸癌的上皮-間質細胞轉換過程存在與否,以及其調控過程皆不甚清楚,在本研究中,我們進一步研究子宮頸鱗狀上皮細胞癌的上皮-間質細胞轉換過程與其調控。

圖一、於癌症檢體中發現:子宮頸癌癌症之轉移蔓延與上皮-間質轉換過程相關。
在本論文中,我們首先選取十個Ib-IIa期的子宮頸癌病人之臨床檢體,來檢驗代表子宮頸癌發展過程中正常與癌組織病灶的四種不同位置。利用免疫螢光染色來偵測上皮鈣離子依賴性之黏合蛋白(E-cadherin,為一種上皮細胞標誌),以及vimentin細胞骨架(為一種間質細胞標誌)。一般正常和非癌組織的鱗狀上皮、表層腫瘤組織表現許多E-cadherin,而子宮頸旁的結締組織與腹腔淋巴結的癌組織其E-cadherin蛋白表現逐漸減少消失。在正常子宮頸上皮和非癌組織的鱗狀上皮中,vimentin細胞骨架表現很少或並未表現。相反地,侵犯到結締組織的癌細胞組織以及侵犯到淋巴組織之癌細胞,表現過量的vimentin細胞骨架。此結果顯示:癌組織的上皮細胞特徵,隨著子宮頸癌的惡性轉移過程而逐漸減少,間質細胞特徵隨著癌細胞侵襲到遠端組織而逐漸增加,表示子宮頸癌惡性轉移侵犯過程伴隨著”上皮-間質細胞轉換過程”(圖一A與B)。

接著,我們發現以上皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)長時間處理兩株子宮頸癌細胞,會導致細胞分散以及細胞型態拉長(圖二A)。上皮生長因子刺激一到三天,會導致上皮細胞特徵(例如:E-cadherin、β–catenin)表現逐漸減少(圖二B),以及破壞細胞之間的細胞間隙。同時,上皮細胞因子處理子宮頸癌細胞,不只減少上皮細胞特徵,也增加了間質細胞特徵(例如:細胞外基質fibronectin、細胞骨架vimentin與α-smooth muscle actin)的表現。此結果顯示:子宮頸癌細胞經過上皮生長因子長時間刺激之後,會導致” 上皮-間質細胞轉換過程”。
圖二、上皮生長因子刺激子宮頸癌細胞株會導致”上皮-間質細胞轉換過程”。

圖三、在子宮頸癌細胞株中,Snail轉錄因子參與了上皮生長因子所誘導之上皮-間質細胞轉換過程。
為了尋找子宮頸癌細胞是透過何種轉錄因子來調控此轉換過程與癌症的惡性轉移,我們發現經過上皮生長因子刺激之後,子宮頸癌細胞的Snail轉錄因子表現量增加(圖三A),並且進入細胞核中(圖三B)。已知Glucogen synthase kinase-3β (GSK-3β)已知會磷酸化Snail,並促進Snail由細胞核運送出來並促使其蛋白質分解。在本研究中我們發現:上皮生長因子刺激子宮頸癌細胞株,會增加不活化態GSK-3β表現量,同時增加了Snail轉錄因子的蛋白質量,並伴隨著上皮-間質細胞轉換過程;上皮生長因子受體酵素抑制劑AG1478抑制了上皮生長因子所導致的Snail蛋白質增加,也抑制了E-cadherin的減少與vimentin的增加(圖三A)。

為了確定上皮生長因子受體、Snail轉錄因子與E-cadherin、vimentin之表現關聯性是否也能在病人組織中被觀察到,我們利用免疫螢光染色檢驗了36位子宮頸癌病人檢體,發現:跟非癌組織相比,上皮生長因子受體在腫瘤組織的表現很高,且E-cadherin表現量少與上皮生長因子受體過量表現呈反向相關(圖四A),癌組織的Snail過量表現正好伴隨著E-cadherin減少(圖四B)。如圖四C結論:於子宮頸癌病人檢體中,上皮生長因子受體的過度表現,伴隨著癌症惡性進程以及上皮-間質細胞轉換過程,可能是藉由抑制GSK-3β活性,而穩定了Snail轉錄因子在細胞核內的蛋白表現。
圖四、於臨床檢體中,上皮生長因子受體過量表現以及細胞核的Snail轉錄因子過量表現,與上皮-間質細胞轉換過程有相關性。

進一步我們發現了:α5β1型胞外基質黏合受體(integrin)的拮抗性抗體抑制了上皮生長因子所導致的E-cadherin減少,以及部分抑制上皮生長因子所導致的vimentin增加(圖五A),抑制了Snail進入細胞核(圖五B)。胞外基質fibronectin為α5β1型胞外基質黏合受體的主要ligand,其增強了上皮生長因子所誘導上皮-間質細胞轉換過程(圖五C)。
圖五、α5β1型胞外基質黏合受體與其胞外基質fibronectin共同調節上皮生長因子所誘導之上皮-間質細胞轉換過程。

總結本研究如圖六所示:子宮頸癌組織的上皮生長因子受體過度表現,使得與上皮生長因子結合之後誘發了上皮-間質細胞轉換過程,增加了Snail轉錄因子的蛋白質表現,此訊息傳遞路徑受到了α5β1型胞外基質黏合受體的調控。子宮頸癌細胞轉換成間質細胞之過程,對於癌細胞之侵襲轉移以及癌症進程很重要。因此,抑制上皮生長因子受體的活性,或抑制Snail轉錄因子的過量表現,或許可以有效治療子宮頸癌之惡性進程。
圖六、上皮細胞受體與α5β1 結合受體經增加表現Snail而促進”上皮-間質細胞轉換過程”與子宮頸癌細胞侵犯能力。
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