張家媛 李楚蕎 黃淑敏 郭蓮怡 曹海龍

結(jié)直腸癌(CRC)是一種常見的惡性腫瘤，全球發(fā)病率在惡性腫瘤中居第3位，病死率居第2位，并且呈上升趨勢(shì)[1]。有研究表示，中國(guó)CRC患者和病死人數(shù)預(yù)計(jì)于2025年達(dá)到642.3萬(wàn)和221.1萬(wàn)[2]。目前已知有60多種人類疾病與編碼富亮氨酸重復(fù)結(jié)構(gòu)(LRR)蛋白質(zhì)的基因突變有關(guān)[3]。在CRC發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，LRR參與了腸道慢性炎性反應(yīng)的發(fā)生、腸道菌群的調(diào)節(jié)以及直接介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移等過(guò)程。因此，了解LRR在CRC中的作用機(jī)制可以為CRC的防治提供思路。LRR是一類高度保守的氨基酸序列，可介導(dǎo)蛋白之間的相互作用，一個(gè)LRR蛋白包含多個(gè)LRR亞家族。目前已知的LRR分為8個(gè)亞家族：核糖核酸酶抑制劑狀亞家族、SDS22狀亞家族、含半胱氨酸的LRR亞家族、細(xì)菌LRR亞家族、植物特異性LRR、梅毒螺旋體LRR、典型的LRR蛋白及嵌套的IRR。它們廣泛存在于病毒和真核生物中，參與細(xì)胞外、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜內(nèi)外及跨膜蛋白等多種蛋白的組成，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、固有免疫反應(yīng)、細(xì)胞凋亡及自噬等多種生理過(guò)程中起著重要的作用，并參與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。本文就LRR參與CRC發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 LRR與CRC的發(fā)病機(jī)制

目前已知與CRC發(fā)生相關(guān)的LRR包括：參與模式識(shí)別受體構(gòu)成的Toll樣受體(TLR)、NOD樣受體(NLR)、LRRC19及LRR的G蛋白耦聯(lián)受體(Lgr5)等。其中TLR主要包括TLR2、TLR3、TLR4、TLR7及TLR9，NLR主要包括NLRC1、NLRC2、NLRC3、NLRC4、NLRP3、NLRP6及NLRP12，LRRC19是新發(fā)現(xiàn)的存在于腸上皮細(xì)胞的新型受體，LRR的免疫球蛋白樣蛋白(ISLR)可直接介導(dǎo)CRC，Lgr5受體是人類腸道腫瘤干細(xì)胞(CSC)特異性標(biāo)志物。這些LRR能參與CRC發(fā)病機(jī)制中的多個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1 TLR與CRC

微生物環(huán)境在腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起著重要的作用，腸道微生物可與人體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式識(shí)別受體結(jié)合，通過(guò)免疫應(yīng)答的方式激活調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)的途徑和多種細(xì)胞的增殖[4]。慢性炎性反應(yīng)可產(chǎn)生大量的炎性介質(zhì)及細(xì)胞因子，它們能激活核因子-κB(NF-κB)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致CRC發(fā)生。此外，不同種類微生物的代謝產(chǎn)物也可通過(guò)不同方式促進(jìn)CRC發(fā)生。模式識(shí)別受體中的TLR家族是Ⅰ型跨膜糖蛋白，在腸上皮細(xì)胞中以多種表達(dá)形式存在。TLR能識(shí)別外源性病原相關(guān)分子模型(PAMP)和內(nèi)源性危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMP)。TLR信號(hào)途徑主要有兩種：一種由髓樣分化因子88(MyD88)銜接蛋白介導(dǎo)，另一種則是不依賴MyD88的途徑，如TLR3途徑。MyD88依賴信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控包括NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在內(nèi)的多個(gè)腸道腫瘤發(fā)生關(guān)鍵通路。TLR和白細(xì)胞介素-1受體(TIR)分別識(shí)別微生物或內(nèi)源性配體和炎性介質(zhì)，通過(guò)MyD88途徑參與癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)炎性反應(yīng)和腫瘤相關(guān)炎性反應(yīng)。異常的TLR活化可導(dǎo)致NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活和炎性細(xì)胞因子過(guò)表達(dá)。這些證據(jù)都表明TLR家族與CRC密切相關(guān)。

根據(jù)種類不同，TLR在CRC發(fā)生、發(fā)展中的作用并不一致，其中有關(guān)TLR4的研究較為深入。Yu等[5]發(fā)現(xiàn)TLR4/MyD88途徑與具核梭桿菌通過(guò)選擇性喪失微RNA-18a(miR-18a)和miR-4802激活CRC細(xì)胞自噬的過(guò)程有關(guān)。Yang等[6]發(fā)現(xiàn)具核梭桿菌可激活TLR4信號(hào)，轉(zhuǎn)導(dǎo)至MyD88，導(dǎo)致NF-κB活化并使miR-21的表達(dá)升高，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。Koliaraki等[7]發(fā)現(xiàn)腸道間充質(zhì)細(xì)胞和腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞可以被TLR4/MyD88介導(dǎo)的信號(hào)激活并促進(jìn)CRC發(fā)生。此外，Eiro等[8]發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的TLR4表達(dá)和腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞的基質(zhì)金屬肽酶11表達(dá)可能有助于評(píng)估Ⅱ期CRC患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

除TLR4外的TLR家族成員TLR2、TLR3、TLR7及TLR9也參與了CRC的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。Kuugbee等[9]發(fā)現(xiàn)增加CRC大鼠模型的TLR2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可介導(dǎo)益生菌混合物的抗腫瘤作用。但有研究提出TLR2缺陷會(huì)促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[10]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，TLR3/TLR銜接分子1(TICAM1)途徑通過(guò)抑制C-myc基因的表達(dá)抑制息肉生長(zhǎng)，并可使Apcmin/+小鼠的生存期延長(zhǎng)[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)TLR7的多態(tài)性對(duì)轉(zhuǎn)移性CRC中基于西妥昔單抗的化學(xué)治療的療效具有預(yù)測(cè)價(jià)值[12]。而來(lái)自同一CRC患者的增生性息肉和絨毛狀息肉中的TLR9表達(dá)均降低，提示TLR9表達(dá)可能對(duì)腸黏膜的惡性轉(zhuǎn)化具有保護(hù)作用[13]。由此可見，TLR4與CRC的關(guān)系十分密切，而TLR2、TLR3、TLR7及TLR9在CRC發(fā)病機(jī)制中的具體作用尚需進(jìn)一步探索。

1.2 NLR與CRC

人類NLR家族為細(xì)胞質(zhì)型模式識(shí)別受體，根據(jù)N端結(jié)構(gòu)域不同分為4個(gè)亞家族，其功能活性失調(diào)可導(dǎo)致炎性疾病和自身免疫反應(yīng)發(fā)生，其中NLRC亞家族和NLRP亞家族中的多個(gè)受體與CRC的發(fā)生有關(guān)[14]。有研究顯示，在CRC的發(fā)生過(guò)程中，NLRC亞家族的NLRC1和NLRC2的表達(dá)升高，而NLRC3和NLRC4的表達(dá)降低。相關(guān)研究表明，NLRC1在T細(xì)胞中可通過(guò)增強(qiáng)干擾素-γ(IFN-γ)的應(yīng)答減少結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤的發(fā)生[15]。NLRC2是炎癥性腸病(IBD)的易感基因，并與CRC的發(fā)生相關(guān)。NLRC1和NLRC2都可通過(guò)干擾素調(diào)節(jié)因子4(IRF4)阻斷NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Udden等[16]發(fā)現(xiàn) NLRC2可負(fù)調(diào)節(jié)TLR/NF-κB和MAPK轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，進(jìn)而抑制炎性反應(yīng)和腫瘤發(fā)生。另有研究發(fā)現(xiàn)，NLRC3可抑制磷脂酰肌醇3-激酶/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/mTOR)信號(hào)通路，從而減少細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡[17]。而NLRC4炎性小體可介導(dǎo)天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞對(duì)損傷的反應(yīng)，以預(yù)防結(jié)腸炎性反應(yīng)誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生[18]。

在NLRP亞家族中，激活的NLRP3炎性小體可使caspase-1上調(diào)白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)的表達(dá)從而促進(jìn)慢性炎性反應(yīng)和CRC的發(fā)生[19]。此外，Deng等[20]發(fā)現(xiàn)NLRP3炎性小體可促進(jìn)CRC肝轉(zhuǎn)移。NLRP6主要由結(jié)腸干細(xì)胞生態(tài)位內(nèi)的肌成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，其可調(diào)節(jié)組織修復(fù)，抑制炎性反應(yīng)和腫瘤發(fā)生。

1.3 LRRC19受體與CRC

廣泛存在于腸上皮細(xì)胞中的LRRC19是一種功能性跨膜蛋白受體，它不含細(xì)胞質(zhì)Toll/TIR結(jié)構(gòu)域，但能激活NF-κB并誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。在正常生理?xiàng)l件下，TLR和NLR的表達(dá)水平較低，不能對(duì)刺激產(chǎn)生反應(yīng)。LRRC19在腸上皮細(xì)胞中高度表達(dá)，并直接介導(dǎo)腸上皮細(xì)胞中的腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TRAF2)/NF-κB和TRAF6/NF-κB信號(hào)通路。研究發(fā)現(xiàn)，LRRC19敲除的小鼠腸道缺乏免疫炎性反應(yīng)，結(jié)腸切片未見明顯的炎性反應(yīng)和浸潤(rùn)，且細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-6、IFN-γ、IL-17和IL-12的表達(dá)均低于野生型小鼠。LRRC19敲除后小鼠體內(nèi)幾乎測(cè)不到結(jié)腸炎相關(guān)NF-κB、p65和STAT3，CRC相關(guān)標(biāo)志物，β-連環(huán)蛋白(β-catenin)和環(huán)氧合酶-2(COX-2)也較野生型少。因此，LRRC19與結(jié)腸炎及其相關(guān)腫瘤的發(fā)生有關(guān)[21]。

1.4 ISLR與CRC

ISLR是一種分泌蛋白，可被腸道炎性反應(yīng)和腫瘤的基質(zhì)細(xì)胞中致癌轉(zhuǎn)錄因子ETS1誘導(dǎo)分泌表達(dá)。ISLR可抑制腸道再生和腫瘤發(fā)生過(guò)程中的Hippo信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并激活上皮細(xì)胞中的YAP因子，敲除小鼠基質(zhì)細(xì)胞中的ISLR可顯著影響腸道再生并抑制CRC的發(fā)生。此外，IBD患者的腸黏膜和結(jié)腸腺癌患者的ISLR表達(dá)顯著升高，表明其參與了腸道腫瘤的發(fā)生過(guò)程[22]。

1.5 Lgr5干細(xì)胞與CRC

Lgr5是一種7次跨膜G蛋白偶聯(lián)受體，標(biāo)記包括結(jié)腸等多種組織的正常干細(xì)胞，可增強(qiáng)經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，且其本身是下游Wnt靶基因。Lgr5+是腸道CSC亞群的標(biāo)志物，其過(guò)度表達(dá)可增強(qiáng)Wnt/β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而促進(jìn)CRC的發(fā)生。He等[23]發(fā)現(xiàn)，與非腫瘤組織相比，CRC組織中Lgr5+表達(dá)明顯升高，其mRNA表達(dá)與CRC組織中的β-catenin表達(dá)呈正相關(guān)；Lgr5+的表達(dá)與CRC患者的TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管侵犯及腫瘤血管生成等臨床病理學(xué)特征顯著相關(guān)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可通過(guò)升高腸道膽汁酸水平拮抗腸道膽汁酸受體FXR，驅(qū)動(dòng)Lgr5+表達(dá)，促進(jìn)CSC的惡性轉(zhuǎn)化和腺瘤、腺癌的進(jìn)展[24]。此外，已有研究證明Lgr5+表達(dá)與臨床預(yù)后不良相關(guān)，Lgr5+過(guò)表達(dá)與CRC患者的生存率、腫瘤的浸潤(rùn)深度及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)，可作為CRC治療的預(yù)后預(yù)測(cè)指標(biāo)[25]。Lgr5+對(duì)Apc基因突變CRC細(xì)胞的調(diào)節(jié)還與其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。Lgr5+通過(guò)與GTP激酶活化蛋白1(IQGAP1)及其效應(yīng)因子Rac1途徑相互作用，從而控制隱窩干細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)和潛在的細(xì)胞間黏附作用[26]。

在原發(fā)腫瘤樣本中對(duì)Lgr5表達(dá)和功能的研究表明，Lgr5在CRC發(fā)展中有潛在的抑癌功能。有研究發(fā)現(xiàn)CRC進(jìn)展期的Lgr5表達(dá)下調(diào)，Lgr5在CRC細(xì)胞系和原發(fā)腫瘤中均被甲基化，并在脫甲基劑的作用下重新表達(dá)后，能降低細(xì)胞系和結(jié)腸腺瘤的克隆形成能力，抑制了異種移植后的腫瘤生長(zhǎng)[27]。此外，Lgr5對(duì)Wnt信號(hào)存在著負(fù)調(diào)控，對(duì)其基因表達(dá)具有抑制作用，Lgr5-的動(dòng)物體內(nèi)Wnt靶基因(Axin2、Ascl2和CD44)顯著上調(diào)。Lgr5分子可通過(guò)限制細(xì)胞增殖在CRC中發(fā)揮抑癌作用，過(guò)表達(dá)的Lgr5能導(dǎo)致細(xì)胞黏附增加，克隆形成性降低和致瘤。Wu等[28]的研究進(jìn)一步支持了其對(duì)腫瘤的限制性作用，Lgr5過(guò)表達(dá)可抑制HT29細(xì)胞的增殖。該結(jié)果似乎與之前提到的Lgr5過(guò)表達(dá)促進(jìn)腫瘤增殖相矛盾，這很可能是由于所使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃拖到y(tǒng)的廣度以及Lgr5功能的復(fù)雜性而引起的。CRC腫瘤的復(fù)雜性是由包括腫瘤異質(zhì)性、腫瘤分期、起源細(xì)胞、干細(xì)胞層次和微環(huán)境等因素驅(qū)動(dòng)的，這意味著Lgr5功能可能會(huì)發(fā)生很大變化，具體取決于評(píng)估的背景。盡管Lgr5在CRC中的作用存在爭(zhēng)議，但可以肯定的是，在腫瘤惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程中，Lgr5的表達(dá)在介導(dǎo)腫瘤存活和(或)增殖中起著關(guān)鍵作用，其在CRC發(fā)生、發(fā)展的特定時(shí)刻發(fā)揮著重要作用。

2 LRR相關(guān)CRC防治的新策略

LRR參與CRC發(fā)生、發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)，為CRC的防治提供了新的方向。TLR激動(dòng)劑在激活先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答中起著重要作用，越來(lái)越多證據(jù)表明TLR可能在各種細(xì)胞中表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)自然殺傷T細(xì)胞的配體α-半乳糖神經(jīng)酰胺與TLR9激動(dòng)劑CpG-1826結(jié)合，可抑制小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，并誘導(dǎo)長(zhǎng)期抗腫瘤適應(yīng)性記憶的形式[29]。由于MyD88是TLR信號(hào)通路中重要的銜接分子，有學(xué)者基于MyD88分子結(jié)構(gòu)合成了新化合物TJ-M2010-5，其可與MyD88結(jié)合干擾TLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并可抑制小鼠結(jié)腸組織中細(xì)胞因子和趨化因子產(chǎn)生，并抑制免疫細(xì)胞浸潤(rùn)[30]。Xiao等[31]發(fā)現(xiàn)丁酸鹽可通過(guò)調(diào)節(jié)CRC細(xì)胞中TLR4的表達(dá)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)改善腸道免疫微環(huán)境。

F-box/LRR-重復(fù)蛋白2(FBXL2)是腫瘤抑制因子，已被證實(shí)可通過(guò)降解肺癌和急性白血病患者的細(xì)胞周期蛋白來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡。最近有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BXL2作為miR-346-5p(一種在CRC中過(guò)度表達(dá)的miRNA)的直接靶標(biāo)，可下調(diào)參與CRC發(fā)生的β-catenin通路，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)[32]。

Lgr5+在CRC的發(fā)生和進(jìn)展中起著重要作用。Junttila等[33]發(fā)現(xiàn)抗體-藥物耦聯(lián)物可通過(guò)與Lgr5+抗體結(jié)合，減小腫瘤體積及抑制腫瘤增殖，從而靶向治療腫瘤。這可能是Lgr5靶向最有效之處(單獨(dú)或與當(dāng)前化學(xué)治療藥物聯(lián)合應(yīng)用)，如在預(yù)防/恢復(fù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化方面。這將規(guī)避與長(zhǎng)期Lgr5+細(xì)胞消融相關(guān)的不良反應(yīng)，并確定人CRC發(fā)生的階段，在該階段Lgr5療法可誘導(dǎo)強(qiáng)效的臨床緩解。這些研究提示，LRR相關(guān)的靶向抗腫瘤治療在今后的CRC防治中可能發(fā)揮重要作用。

3 小結(jié)與展望

LRR參與了CRC發(fā)生、發(fā)展的多個(gè)過(guò)程，包括激活腸道炎性通路、調(diào)節(jié)腸道微環(huán)境、促進(jìn)轉(zhuǎn)移、預(yù)測(cè)預(yù)后和抑制腫瘤發(fā)展等。然而，是否還有其他的LRR在CRC發(fā)病機(jī)制中起著重要作用；已知LRR的作用機(jī)制，相關(guān)靶向藥物是否可行及其安全性等問(wèn)題尚待解決。對(duì)LRR與CRC發(fā)病機(jī)制關(guān)系的研究將為CRC的預(yù)防及早期診斷、靶向抗腫瘤治療和降低轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)率等方面提供理論依據(jù)及新的策略。