转化生长因子β与头颈部鳞癌
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国外医学口腔医学分册 2000年1月第27卷第1期
转化生长因子β与头颈部鳞癌
北京医科大学口腔医学院病理研究室 刘昕燕(综述) 高岩(审校)
摘 要 转化生长因子β是一多功能生长调节因子，在肿瘤的演讲过程中起重要作用。本文就其在头颈部鳞癌发生发展中的作用进行综述。
关键词：转化生长因子β 头颈部鳞癌
自1983年，Assoian等[1]发现转化生长因子β(transforming growth factor beta,TGFβ)具有促进纤维母细胞转化的能力以来，TGFβ家族因广泛参与机体的各种生理病理过程而倍受瞩目。本文就TGFβ在头颈部鳞癌发生发展中的作用作一综述。
1 TGFβ的一般生物学特性
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1.1 TGFβ
TGFβ是由112个氨基酸组成的多肽亚单位以二硫键相连而成的双聚体分子，分子量为25kD，在生物体内大部分以前体形式存在。在人与哺乳动物的血小板中，用反向高压液相层析及SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法可检出3种亚型[2]，即TGFβ1、β2、β3。TGFβ参与各种生理病理过程，包括促进细胞分化、抑制上皮增殖、促进胶原合成、促进血管生成、改变细胞粘附状况、促进纤维母细胞及单核细胞趋化、参与免疫反应等。
1.2 TGFβ受体
通过125I标记的TGFβ做亲合力标记实验，发现细胞膜表面存在着三种TGFβ结合蛋白，即Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型受体(TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ)[3]，分子量分别为53kD、75kD及280～330kD。Ⅰ型及Ⅱ型受体中的丝氨酸/苏氨酸激酶结构为信号传导所必需，而Ⅲ型受体参与高亲合力受体复合物的形成。
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目前对于TGFβ的作用机制有了进一步认识[4、5]。TGFβ与TβRⅡ结合后形成复合体，它能被TβRⅠ识别并与之结合，激活了TβRⅡ的丝氨酸/苏氨酸激酶活性，并使TβRⅠ发生转磷酸基反应而被激活，从而激活了信号传导通路，造成p21 ras、TAB1、TAK1、MAPK的激活，阻止细胞由G1期进入S期，从而抑制细胞增殖。
2 TGFβ在头颈部鳞状细胞癌中的表达
Donnelly等[6]研究了15个4NQO处理的大鼠口腔粘膜来源的细胞系中TGFβ的自分泌状况。与正常对照组相比，有12个细胞系TGFβ的分泌减少，其中有6个细胞系未检出TGFβ；而另外3个细胞系分泌了较多的TGFβ，还发现TGFβ分泌的量的多少与肿瘤恶性程度无关。Eisma等[7]用免疫组化法检查头颈部鳞状细胞癌TGFβ的表达，发现正常对照组中上皮与间质细胞均为阳性表达，而肿瘤组织中仅间质细胞为阳性表达，瘤细胞为阴性表达。用ELISA检测正常及肿瘤组织匀浆中TGFβ的水平，发现在肿瘤组织中TGFβ1及TGFβ2的浓度远远高于正常对照组。对于免疫组化与ELISA的差异，作者认为由于瘤细胞缺乏TβR表达，失去了TGFβ的控制而增殖，侵犯了周围正常组织，引起血小板及T淋巴细胞在局部的聚集并表达大量TGFβ，使间质中TGFβ的量大大增加。亦有作者认为口腔鳞癌中TGFβ mRNA及蛋白的表达与正常组织相比无明显差异[8]。
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3 TGFβ对头颈部鳞状细胞癌的作用
3.1 抑制作用
TGFβ对于未转化的鳞状上皮细胞及癌细胞有强烈的抑制作用。Briskin等[9]将4种头颈部鳞状细胞癌细胞系放在含TGFβ的培养基中培养4天，发现其中3个细胞系CAL-27(舌癌)、UMSCC-1(口底癌)及UMSCCG19(舌癌)均表现出生长抑制，但UMSCC-8(牙龈癌)则对TGFβ的抑制作用无反应。用双链DNA断裂片段分析法检测CAL-27细胞，发现在接受TGFβ24 h后即可检出31%的特异性断裂片段。作者认为TGFβ通过诱导细胞凋亡而明显抑制癌细胞的生长。
虽然TGFβ能抑制许多正常转化细胞的生长，但仍有许多头颈部鳞状细胞癌对TGFβ的抑制作用产生拮抗。目前认为细胞对负生长调控作用的逃逸可能是癌变的重要机制之一。
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3.2 促进作用
TGFβ能够促进多种癌的侵袭与转移,其中包括胃癌[10]、结肠癌[11]、乳腺癌[12]、前列腺癌[13]、恶黑[14]等。Welch等[12]将大鼠MTLn3细胞株用TGFβ预处理4 h后接种到同源大鼠身上，发现肺转移灶的数目增加1.5～3倍，瘤细胞穿越基膜的能力增加2～3.5倍。因而TGFβ可能通过控制细胞穿透基膜的能力促进瘤转移。而在头颈部鱼类癌中尚未见这方面的直接报道。
Young等[15]研究头颈部癌的免疫机制时发现，癌细胞释放出的TGFβ等免疫抑制物能通过抑制CD8阳性及CD4阳性的T细胞而抑制机体免疫机能，从而间接的促进癌细胞的生长。
4 TGFβ受体(TβR)在头颈部癌及癌前病变中的表达
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4.1 TβR在口腔癌前病变中的表达
Game等[16]研究了4NQO处理的大鼠上腭及舌粘膜来源的癌前上皮细胞系中TβR的表达及对TGFβ的反应。发现癌前上皮细胞系较正常对照TβR的表达下降。
4.2 TβR在头颈部鳞状细胞癌中的表达
Eisma等[7]用免疫组化、原位杂交方法研究47例头颈部鳞癌中TGFβ及受体的表达。结果正常组织中上皮及间质细胞均可见TGFβ阳性表达，而肿瘤组织中间质呈阳性表达，癌细胞为阴性表达。正常组织TβRⅠ及TβRⅡ均为阳性表达，但在癌组织中，40例未见TβRⅠ表达，43例未见TβRⅡ表达。
Prime等[17]研究了正常及鳞癌来源的人角化细胞中TβR的表达及对外源性TGFβ的反应。结果各种角化细胞均表达了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型受体。外源性TGFβ能对正常细胞及肿瘤起源的角化细胞起抑制作用,抑制程度与TβRI表达呈正相关.在正常及肿瘤起源的角化细胞中均可见内源性TGFβ的产生,产生的量与TβR的表达呈负相关.表明TβR表达越多的细胞,自分泌TGFβ的量越少,而对外源性TGFβ的反应性越强。
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5 TβR基因突变与头颈部鳞状细胞癌
在多个对TGFβ的抑制生长作用产生拮抗的头颈部鳞癌中均可检出TβR的缺乏[7，18]，主要是TβRⅡ的缺乏或表达下降。而这种缺乏主要是由于TβRⅡ基因突变导致的。
Laure等[18]在两个对TGFβ不敏感的细胞系中检测到TβRⅡ基因的错义突变。这两个突变均位于丝氨酸/苏氨酸激酶的高度保守位点，影响了激酶的自身磷酸化及TβRⅠ的转磷酸化过程，从而影响了受体的结构及功能。
De Malabika等[19]为检测突变对于TβR功能的影响，将突变的TβRⅡcDNA转染到缺乏TβRⅡ的T47D细胞中，结果转染了野生型TβRⅡ的细胞其cyclinA启动子活性下降了50%，而转染了突变型TβRⅡ的细胞活性增加了2倍。突变型受体与野生型受体相比，丝氨酸/苏氨酸激酶活性明显下降。Sun等[20]向缺乏TβRⅡ的乳腺癌细胞系MCF-7中转染TβRⅡ表达载体，能使细胞的恶性表型发生逆转。由此可知TβRⅡ基因的改变及因此造成的mRNA及蛋白质的变化，是造成癌细胞逃避TGFβ的自分泌及旁分泌控制的机制之一。
6 小结
TGFβ作为一族多功能的细胞因子，在头颈部鳞状癌发生发展过程中起重要作用。TGFβ自分泌的减少及TβR表达的下降能使癌细胞逃逸TGFβ的生长抑制作用。外源性TGFβ对HNSCC能起抑制作用，但某些癌对这种抑制作用缺乏反应。这可能是由于TβR基因突变造成TβR表达下降所致。TGFβ效应的发挥与细胞的种类、类型、生长代谢环境及其它细胞因子的作用密切相关。要清楚地阐明TGFβ在HNSCC发生发展中的作用，尚需大量深入的研究。, 百拇医药
北京医科大学口腔医学院病理研究室 刘昕燕(综述) 高岩(审校)
摘 要 转化生长因子β是一多功能生长调节因子，在肿瘤的演讲过程中起重要作用。本文就其在头颈部鳞癌发生发展中的作用进行综述。
关键词：转化生长因子β 头颈部鳞癌
自1983年，Assoian等[1]发现转化生长因子β(transforming growth factor beta,TGFβ)具有促进纤维母细胞转化的能力以来，TGFβ家族因广泛参与机体的各种生理病理过程而倍受瞩目。本文就TGFβ在头颈部鳞癌发生发展中的作用作一综述。
1 TGFβ的一般生物学特性
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1.1 TGFβ
TGFβ是由112个氨基酸组成的多肽亚单位以二硫键相连而成的双聚体分子，分子量为25kD，在生物体内大部分以前体形式存在。在人与哺乳动物的血小板中，用反向高压液相层析及SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法可检出3种亚型[2]，即TGFβ1、β2、β3。TGFβ参与各种生理病理过程，包括促进细胞分化、抑制上皮增殖、促进胶原合成、促进血管生成、改变细胞粘附状况、促进纤维母细胞及单核细胞趋化、参与免疫反应等。
1.2 TGFβ受体
通过125I标记的TGFβ做亲合力标记实验，发现细胞膜表面存在着三种TGFβ结合蛋白，即Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型受体(TβRⅠ、TβRⅡ、TβRⅢ)[3]，分子量分别为53kD、75kD及280～330kD。Ⅰ型及Ⅱ型受体中的丝氨酸/苏氨酸激酶结构为信号传导所必需，而Ⅲ型受体参与高亲合力受体复合物的形成。
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目前对于TGFβ的作用机制有了进一步认识[4、5]。TGFβ与TβRⅡ结合后形成复合体，它能被TβRⅠ识别并与之结合，激活了TβRⅡ的丝氨酸/苏氨酸激酶活性，并使TβRⅠ发生转磷酸基反应而被激活，从而激活了信号传导通路，造成p21 ras、TAB1、TAK1、MAPK的激活，阻止细胞由G1期进入S期，从而抑制细胞增殖。
2 TGFβ在头颈部鳞状细胞癌中的表达
Donnelly等[6]研究了15个4NQO处理的大鼠口腔粘膜来源的细胞系中TGFβ的自分泌状况。与正常对照组相比，有12个细胞系TGFβ的分泌减少，其中有6个细胞系未检出TGFβ；而另外3个细胞系分泌了较多的TGFβ，还发现TGFβ分泌的量的多少与肿瘤恶性程度无关。Eisma等[7]用免疫组化法检查头颈部鳞状细胞癌TGFβ的表达，发现正常对照组中上皮与间质细胞均为阳性表达，而肿瘤组织中仅间质细胞为阳性表达，瘤细胞为阴性表达。用ELISA检测正常及肿瘤组织匀浆中TGFβ的水平，发现在肿瘤组织中TGFβ1及TGFβ2的浓度远远高于正常对照组。对于免疫组化与ELISA的差异，作者认为由于瘤细胞缺乏TβR表达，失去了TGFβ的控制而增殖，侵犯了周围正常组织，引起血小板及T淋巴细胞在局部的聚集并表达大量TGFβ，使间质中TGFβ的量大大增加。亦有作者认为口腔鳞癌中TGFβ mRNA及蛋白的表达与正常组织相比无明显差异[8]。
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3 TGFβ对头颈部鳞状细胞癌的作用
3.1 抑制作用
TGFβ对于未转化的鳞状上皮细胞及癌细胞有强烈的抑制作用。Briskin等[9]将4种头颈部鳞状细胞癌细胞系放在含TGFβ的培养基中培养4天，发现其中3个细胞系CAL-27(舌癌)、UMSCC-1(口底癌)及UMSCCG19(舌癌)均表现出生长抑制，但UMSCC-8(牙龈癌)则对TGFβ的抑制作用无反应。用双链DNA断裂片段分析法检测CAL-27细胞，发现在接受TGFβ24 h后即可检出31%的特异性断裂片段。作者认为TGFβ通过诱导细胞凋亡而明显抑制癌细胞的生长。
虽然TGFβ能抑制许多正常转化细胞的生长，但仍有许多头颈部鳞状细胞癌对TGFβ的抑制作用产生拮抗。目前认为细胞对负生长调控作用的逃逸可能是癌变的重要机制之一。
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3.2 促进作用
TGFβ能够促进多种癌的侵袭与转移,其中包括胃癌[10]、结肠癌[11]、乳腺癌[12]、前列腺癌[13]、恶黑[14]等。Welch等[12]将大鼠MTLn3细胞株用TGFβ预处理4 h后接种到同源大鼠身上，发现肺转移灶的数目增加1.5～3倍，瘤细胞穿越基膜的能力增加2～3.5倍。因而TGFβ可能通过控制细胞穿透基膜的能力促进瘤转移。而在头颈部鱼类癌中尚未见这方面的直接报道。
Young等[15]研究头颈部癌的免疫机制时发现，癌细胞释放出的TGFβ等免疫抑制物能通过抑制CD8阳性及CD4阳性的T细胞而抑制机体免疫机能，从而间接的促进癌细胞的生长。
4 TGFβ受体(TβR)在头颈部癌及癌前病变中的表达
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4.1 TβR在口腔癌前病变中的表达
Game等[16]研究了4NQO处理的大鼠上腭及舌粘膜来源的癌前上皮细胞系中TβR的表达及对TGFβ的反应。发现癌前上皮细胞系较正常对照TβR的表达下降。
4.2 TβR在头颈部鳞状细胞癌中的表达
Eisma等[7]用免疫组化、原位杂交方法研究47例头颈部鳞癌中TGFβ及受体的表达。结果正常组织中上皮及间质细胞均可见TGFβ阳性表达，而肿瘤组织中间质呈阳性表达，癌细胞为阴性表达。正常组织TβRⅠ及TβRⅡ均为阳性表达，但在癌组织中，40例未见TβRⅠ表达，43例未见TβRⅡ表达。
Prime等[17]研究了正常及鳞癌来源的人角化细胞中TβR的表达及对外源性TGFβ的反应。结果各种角化细胞均表达了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型受体。外源性TGFβ能对正常细胞及肿瘤起源的角化细胞起抑制作用,抑制程度与TβRI表达呈正相关.在正常及肿瘤起源的角化细胞中均可见内源性TGFβ的产生,产生的量与TβR的表达呈负相关.表明TβR表达越多的细胞,自分泌TGFβ的量越少,而对外源性TGFβ的反应性越强。
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5 TβR基因突变与头颈部鳞状细胞癌
在多个对TGFβ的抑制生长作用产生拮抗的头颈部鳞癌中均可检出TβR的缺乏[7，18]，主要是TβRⅡ的缺乏或表达下降。而这种缺乏主要是由于TβRⅡ基因突变导致的。
Laure等[18]在两个对TGFβ不敏感的细胞系中检测到TβRⅡ基因的错义突变。这两个突变均位于丝氨酸/苏氨酸激酶的高度保守位点，影响了激酶的自身磷酸化及TβRⅠ的转磷酸化过程，从而影响了受体的结构及功能。
De Malabika等[19]为检测突变对于TβR功能的影响，将突变的TβRⅡcDNA转染到缺乏TβRⅡ的T47D细胞中，结果转染了野生型TβRⅡ的细胞其cyclinA启动子活性下降了50%，而转染了突变型TβRⅡ的细胞活性增加了2倍。突变型受体与野生型受体相比，丝氨酸/苏氨酸激酶活性明显下降。Sun等[20]向缺乏TβRⅡ的乳腺癌细胞系MCF-7中转染TβRⅡ表达载体，能使细胞的恶性表型发生逆转。由此可知TβRⅡ基因的改变及因此造成的mRNA及蛋白质的变化，是造成癌细胞逃避TGFβ的自分泌及旁分泌控制的机制之一。
6 小结
TGFβ作为一族多功能的细胞因子，在头颈部鳞状癌发生发展过程中起重要作用。TGFβ自分泌的减少及TβR表达的下降能使癌细胞逃逸TGFβ的生长抑制作用。外源性TGFβ对HNSCC能起抑制作用，但某些癌对这种抑制作用缺乏反应。这可能是由于TβR基因突变造成TβR表达下降所致。TGFβ效应的发挥与细胞的种类、类型、生长代谢环境及其它细胞因子的作用密切相关。要清楚地阐明TGFβ在HNSCC发生发展中的作用，尚需大量深入的研究。, 百拇医药