国际消化病杂志2010年2月 第3()卷第1期Int J Dig Dis,February 25,2010,Vo1.30,No.1 ・ 41 ・ ・综述・ STAT3在消化系统恶性肿瘤研究进展 牛桂军黄杰安 摘要:信号转导与转录活化因子3(STAT3)是信号转导和转录活化因子家族(STAT)的重要成员,是 许多致癌途径的焦点,在多种癌肿中异常活化。由于它对关键蛋白的失常而促进癌肿进展,包括肿瘤 细胞对增殖失控、抑制凋亡、诱生血管形成,且侵袭远处器官,逃逸免疫监视和耐药。此文着重对其在消化 系统恶性肿瘤中的异常活化、促进癌肿发生发展可能的机制和肿瘤分子治疗的靶位等研究的新进展做一 综述。 关键词:STAT3;消化;恶性肿瘤 DOI:10.3969/ .issn.1673—534X.2010.01.015 消化系统恶性肿瘤是临床常见的癌肿之一,是 一控激活途径调节。例如通过经典的JAK—STAT途 径的活化,是STAT3的信号转导与转录激活重要 途径:先形成活化的STAT3,再迅速转位人核,与其 个多因素、多突变积累的过程,其发病的病因尚 不十分清楚,其发生、发展及转移过程中相关蛋白 质的过度表达或异常激活的研究是目前研究的热 特异的DNA序列结合,启动下游基因转录 ]。另 外,由于STAT是丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK) 底物之一,MAPK可使STAT3的Ser727磷酸化而 点。其中信号转导与转录活化因子3(sTAT3)与消 化系恶性肿瘤的相关性研究尤为引人注目,它广泛 表达于不同类型的细胞和组织中,参与细胞生长、 分化、增生、恶性转化及凋亡抑制等生理功能的调 激活形成Ras—MAPK途径。再有,向STAT传递 信号的非受体胞质酪氨酸激酶,包括ABI (Abelson 控;其过度激活导致细胞的异常增殖和凋亡障碍, 促进正常细胞发生恶性转化,特别是与许多肿瘤性 白血病蛋白)和SRC相关激酶,可在直接的遗传改 变下持续活化 等途径。同时存在3类不同的抑制 分子对sTAT信号通路进行负性调节,即细胞因子 信号转导抑制分子(SOCS)、活性STAT的抑制蛋 白(PIAS)和含有SH2结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶 (SHP)。 疾病有密切关系,诱导肿瘤耐药;它也是针对肿瘤 治疗的一个新的靶位u]。现就其在消化系恶性肿瘤 研究进展做一综述。 1 STAT3结构、功能和信号途径的调节 信号转导及转录活化因子(STAT)是一类脱氧 核糖核酸(DNA)结合蛋白,由750~850个氨基酸 组成,相对分子质量为84 000~1 13 000。STAT由 STAT1—4、STAT5a、STAT5b、STAT6等7个成员 组成l2],主要包括六个功能区。STAT3是在1994 2 STAT3在消化系统肿瘤中的表达 越来越多的证据表明STAT3在肿瘤的发生、 发展中起着十分关键的作用。Kanda等 就 STAT3信号转导途径在胃癌中对于细胞凋亡和增 殖方面进行研究,发现STAT3在多种胃癌细胞系 年作为白细胞介素一6(IL一6)信号传递中的急性期反 应因子(APRF)被纯化的。STAT3的基因定位于 人类第17号染色体(q21)。STAT3广泛表达于不 同类型的细胞和组织中,STAT3参与细胞生长、分 中处于活化状态,STAT3的活化导致其下游靶基 因Survivin的表达明显升高,使胃癌细胞表现出明 显的抗凋亡作用,而这种现象可以被STAT3显性 负性蛋白及Jak激酶抑制剂所阻断,而使癌细胞发 化、增生、恶性转化及凋亡抑制等生理功能的调 控L3j。作为JAK(Janus Kinase)一STAT途径中重 要的JAK底物,STAT在细胞因子(CK)的信号转 导中起着关键作用。目前已发现STAT3受多种调 生凋亡。Gong等 检测了42例胃癌组织及邻近正 常胃黏膜中STAT3的表达,结果显示胃癌组织中 STAT3表达水平明显高于正常胃黏膜,低分化胃 癌、Ⅲ一Ⅳ期胃癌STAT3表达水平高于高分化胃 癌、I一Ⅱ期胃癌,有淋巴结转移的表达水平高于无 基金项目:广西卫生厅科研课题(Z2009194) 淋巴结转移的。炎症性肠病(IBD)涉及到发生结肠 癌风险增加,IBD持续炎症过程中的免疫异常和信 作者单位:541002广西壮族自治区南溪山医院消化内科(牛桂 军);530021 广西医科大学第一附属医院消化内科(黄杰安) 号转导通路有关;并且癌前病变由发育异常上皮变 ・42・ 国际消化病杂志2010年2月 第3O卷第1期Int J Dig Dis,February 25.2010,Vo1.30,No.1 化而来,持续的病理变化可导致癌变。在炎症和 IBD涉及的结肠癌中,IL一6/STAT3作为普通信号 通路的机械连接,在炎症和结肠癌中起着转移信号 途径的致病作用 ]。对IBD和结肠癌治疗中,该途 径可能有靶向治疗作用。Ma等 用Western blot 法检测了45例结直肠癌组织及癌旁正常黏膜组织 中P—STAT3(活化状态的STAT3)、cyclin D1和 Bcl—xl蛋白的表达,结果发现其表达水平明显高于 正常肠黏膜。Kusaba等 检测了108例人结直肠 腺癌组织中P—STAT3的表达,结果显示57.4 的 组织高表达,其表达与肿瘤分化、淋巴结转移、 Dukes分期及术后的预后有关,提示p-STAT3蛋 白的高表达与结直肠腺癌的进展及预后密切相关, 并通过诱导靶基因survivin、Bcl—xl的表达,促使肿 瘤细胞增殖和淋巴结转移。食管鳞癌STAT3蛋白 过度表达明显高于癌旁正常组织,同其分化程度呈 负相关,同癌浸润深度呈正相关l1”]。有证据证实激 活Ras和Jak/Stat通路可明显促使肝细胞肝癌发 展,其在癌组织的表达水平明显比癌旁及正常组织要 高l 】。类似的,STAT 3在胰腺癌中表达上调 。 3 STAT3参与肿瘤发生发展机制 正常信号转导中STAT的激活快速而短暂。 STAT持续性激活与细胞的恶性转化进程密切相 关。STAT3是EGFR、II 一6/JAK、Src等多个致癌 性酪氨酸激酶信号通道汇聚的焦点,在多种肿瘤细 胞和组织中都有激活 。STAT3激活后诱导某些 与细胞增殖、分化、生存、凋亡密切相关的关键基因 的异常高表达,通过各种途径促进肿瘤细胞的增殖 失控、抑制凋亡、诱生血管形成,且侵袭远处器官, 免疫逃逸和耐药发生,表现出致癌的作用,被认为 是一种癌基因[1 ]。STAT3通过形成酪氨酸磷酸 化而获得致癌潜能,且它们的活化对维持一个恶变 的表型是必须的。STAT3并不直接导致肿瘤的发 生,而是通过对其下游靶基因的来影响肿瘤的 进程。而其下游靶基因,如Survivin、Bcl—xl、Bcl一2、 easpases、c—myc、细胞增殖相关蛋白CyclinD1、p21、 以及与肿瘤血管生成密切相关的VEGF等均已证 实与细胞增殖、分化、恶性转化、凋亡抑制等病理生 理过程密切相关 ’” 。在结肠癌中STAT3活 化或过表达;而肿瘤抑制蛋白STAT一1表达下调, 它们是基因重要调节器,两者的失衡显著影响肠组 织的内环境稳态,从而导致肿瘤发生。 。 4在消化系肿瘤治疗中阻断STAT3可望作为靶点 STAT3的异常活化可促进细胞的分化增殖, 抑制细胞凋亡,有利于肿瘤细胞的发生发展及耐化 学治疗细胞株的出现。因此,理论上下调STAT3 蛋白可能改变STAT3信号转导通路而对肿瘤起到 治疗作用。Reclell等 “ 提出阻断转录因子可能是 }台疗肿瘤最为有效的方法之一。STAT3是EGFR、 IL26/JAK、Src等多个致癌性酪氨酸激酶信号通路 的汇聚点。通过药物或分子途径来阻断STAT信 号途径的转导或功能达到肿瘤治疗的研究有很 多 ]。新近发现AUH一6—96作为一个小分子 该通道抑制剂,只选择性影响肿瘤细胞株中JAK/ STAT信号通道,它通过下调STAT3下游目标抗 凋亡基因,如Bcl—xl的表达,诱导凋亡,进而减少癌 细胞存活,表明AuH一6—96是JAK/sTAT信号通 路新的小分子抑制剂,可对包含变异JAK/STAT 信号的癌肿,有潜在的治疗作用 引。阻断肿瘤 STAT3信号表现为诱导凋亡,抑制细胞增殖,抑制 血管生成并刺激免疫反应。针对STAT3活化导致 血管生成异常,可对人胰腺癌进行抑制治疗_1 ;对 结肠癌等肿瘤的STAT3进行阻断,也有助于 防治 … 。 STAT3在多种肿瘤中激活,为肿瘤的基因治 疗提供了一个新的潜在靶位,多种负性生理调节剂 在肿瘤治疗中很重要;针对sTAT3信号通路上游 酪氨酸激酶的选择性抑制因子可明显降低STAT3 的活性,亦有望减少肿瘤的耐药发生[t ¨]。 目前阻断STAT3信号通路治疗癌肿的方法, 主要是大多数的STAT3抑制剂,间接通过对由酪 氨酸激酶和其接受器的干预起作用,即针对STAT 上游的酪氨酸激酶采用特异性抑制剂的间接阻断; 激酶和磷酸酶,SOCS蛋白和PIAS蛋白作为负调节 成分也已经识别l 1]。而且针对肿瘤化学治疗方 案的抗药性,STAT3抑制剂的开发,将在其治疗中 发挥重要作用。目前由分子抑制剂对STAT3的直 接破坏,因涉及到蛋白质相互作用裂解等许多困 难,挑战性大,但也取得了一些进展,如针对STAT 的显性负竞争性抑制、反义寡核苷酸阻断、RNA干 扰阻断等直接阻断 。 。目前研究结果都表明阻 断sTAT3信号转导通路治疗消化系统肿瘤的策略 是可行的。 5总结和展望 综上所述,STAT3信号转导通路在消化系统 肿瘤的发生、发展及侵袭、转移过程中起重要的介 导作用,并且诱导肿瘤耐药的形成。STAT3信号 途径与消化系肿瘤的关系密切,其与消化系肿瘤增 国际消化病杂志2010年2月 第3O卷第1期Int J Dig Dis,February 25,2010,Vo1.30,No.1 ・43・ 殖、分化、凋亡和发生发展的关系仍未完全清楚,有 待深入研究。阻断STAT3信号通路在治疗上仅处 于初步探索阶段。 因此,对STAT3在消化系肿瘤发生发展和耐 药机制的深入研究,可能成为肿瘤防治中新的亮 点,并为治疗药物的筛选工作提供新途径。 参 考 文 献 Haura EB,Turkson J,Jove R.Mechanisms of disease:In sights into the emerging role of signal transducers and activators of transcription in cancer.Nat Clin Pract Oncol,2005,2:3 1 5 324. 2 Kim DJ,Chan KS,Sano S,et a1.Signal transducer and activa— tor of transcription3(Stat3)in epithelial carcinogenesis.Mol Carcinoq,2007,46:725—731. 3 I im CP.Cao X.Structure,function,and regulation of STAT proteins.Mol Biosyst,2006,2:536—550. 4 Takeda K,Akira S.STAT family of transcription factors in cy— tokine—mediated biological responses.Cytokine Growth Factor Rev,2000,11:199—207. 5 Kanda N,Seno H,Konda Y,et a1.STAT3 is constitutively ac tivated and supports cell survival in association with survivin expression in gastric cancer cells. 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