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摘要：赖氨酰氧化酶样蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 上调可通过多种途径诱导上皮-间质转化（EMT），增强肿瘤细胞的浸润、转移能力。研究LOXL2过表达诱导EMT相关分子调控机制， 将为肿瘤的个性化及针对性治疗提供科学依据。
关键词：赖氨酰氧化酶样蛋白2 （ LOXL2）;上皮-间质转化（EMT）;浸润转移;诱导
中图分类号：R-730.23 文献标志码：A
上皮-间质转化（EMT）是指上皮细胞间紧密连接和黏附连接的存在逐渐丧失，获得侵袭和迁移游走的能力，以上皮细胞极性的丧失及间质特性的获得为重要特征。EMT的发生机制涉及上皮分子标志物（E-cadherin、β-catenin和Occludin等）、间叶表型标志物（波形蛋白、Viemntin等）、转录因子（Snail、Slug、ZEB、Twist等）、多种激活信号通路（TGF-β/Smad通路、Wnt/β-catenin通路、PI3K/AKT通路、Src通路及整合素通路等）以及MMP、P53基因、miRNA等调节剂，形成一个复杂的网络结构，调控着靶基因及诱导靶细胞的侵袭转移能力[1]。随着研究的深入，发现赖氨酰氧化酶样蛋白-2（1ysyl oxidase—like protein 2，LOXL2）也与EMT的发生密切相关，LOXL2的高表达与肿瘤侵袭呈正相关，伴随着典型的细胞因子表达，表现出上皮细胞间质样改变，诱导了完整的EMT过程。LOXL2广泛存在于多种肿瘤细胞中，EMT则是肿瘤细胞扩散和转移的核心步骤，本文就LOXL2诱导EMT的发生机制作一综述。
1.LOXL2概述
赖氨酰氧化酶样蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 是赖氨酰氧化酶家族成员之一，LOX家族包括原型LOX和LOX样蛋白（LOX-like protein， LOXL） ，后者包括LOXL1、LOXL2、LOXL3、LOXL4等4个成员，存在于不同细胞的胞质和胞核内。每个赖氨酰氧化酶家族成员都具有氨基氧化酶效能的结构基础以及羧基端高度保守的205个氨基酸构成的LOX催化结构域，氨基端的差异赋予了LOXL不同生物功能，包括发育调节、老化、肿瘤抑制、细胞生长控制和趋化性等作用，羧基末端则对底物中的肽基 - 赖氨酸残基进行氧化脱氨作用，以产生引发共价的分子间和分子内交联的活性醛基[2]。赖氨酰氧化酶是一类细胞外基质修饰酶，LOXL2定位于胞质及核周的内源性酶，参与调节肿瘤细胞的增值、侵袭和转移等过程，当其作为细胞外酶参与细胞外基质（ECM）的稳态调节时，其基本功能是催化细胞外基质胶原与弹力蛋白交联，使其纤维化，从而在保持细胞外基质结构的完整性、细胞运动、肿瘤发生发展等生物学功能方面起重要作用[3]。近年来，越来越多的研究证实LOX家族在肿瘤进展中扮演着不同角色，LOX家族蛋白通过诱导EMT的发生发展，促进肿瘤增值、转移，抑制凋亡，是EMT重要的触发因子，充当了EMT启动者的角色。
2.LOXL2与EMT
上皮 - 间质转化（EMT）是发育过程中的一个重要过程，已被确定为癌细胞与原发肿瘤解离的关键事件。在过去的研究中已经描述了多种细胞因子作为EMT的诱导物，而LOXL2也通过多种途径在特定肿瘤区域发挥作用，其与上皮细胞致瘤性和转移潜能密切相关。
（1）LOXL2通过稳定Snail1转录因子诱导EMT， 导致E-cadherin的下调。
人Snail基因位于第20号染色体长臂20q13.1-q13.2，家族基因包括snail1、snail2、snail3，Snail蛋白是含有锌指结构类型的转录因子，该锌指结构域可通过与Smad相互作用蛋白 （SIP1） 竞争而结合上皮细胞黏附分子E-cadherin基因启动子近端的三个E-box序列，抑制其表达并下调E-cadherin，引起EMT的发生;还可以上调vimentin、Fibronectin等间充质标志物和下调上皮黏蛋白 （mucin） 、细胞角蛋白 （cytokeratin， CK） 等上皮标志物从而诱导细胞骨架改变[4]，进而促进EMT的转变来增强肿瘤细胞的侵袭能力。作为EMT的新启动子，LOXL2几乎存在于多种上皮癌细胞系中，Dajiang Li在验证LOXL2促进胆管癌细胞中EMT的假设时，发现Snail的蛋白质水平是对LOXL2刺激的快速反应，通过激活Snail直接或间接调节独立的靶基因，提供EMT和肿瘤进展的额外控制机制[5]。Hao Wang等人还发现促炎细胞因子TNFα可诱导与EMT相关的癌症侵袭和转移，但TNFα诱导的EMT需要激活PI3K / AKT途径使Snail稳定化[4]，故PI3K / AKT途径可能协助LOXL2调控snail，增加着snail的表达而诱导EMT。
（2）LOXL2通过调节粘着斑、紧密连接和细胞极性复合物来实现肿瘤的EMT。
LOXL2在乳腺癌细胞中的侵袭作用已被公认，其表达上调与原发性肿瘤发展及乳腺癌的侵袭性相关。Moreno-Bueno在检测基底样表型乳腺癌系细胞中的LOXL2过表达时，LOXL2通过对紧密连接复合体和细胞极性的转录抑制负调节、FAK/Scr信号传导路径的正向調节，不仅将细胞外基质胶原和弹性蛋白的赖氨酸残基脱氨形成分子间的交联，稳定细胞外基质，而且参与维持基底样癌的间充质表型和转移潜能[6]。闭合蛋白（claudin1）、细胞极性蛋白（Lgl2）分别作为紧密连接和细胞极性复合物的代表性组分，其基因调控独立于snail1和E-cadherin，其表达下调或缺失，是某些肿瘤进展早期 （细胞极性的丢失和生长失控） 和晚期 （浸润和转移） 的典型特征[7]。而EMT样表型包含细胞的极性、黏附力和中间丝蛋白的表达，获得EMT样表型是肿瘤细胞侵袭转移主要因素之一[8]。故LOXL2的敲低诱导MET样表型，并且是癌细胞的细胞侵袭、肿瘤生长和肺转移所必需，LOXL2可以通过独立于Snail1和LOXL2酶活性的机制在转录水平下调癌细胞中的紧密连接和细胞极性复合物。 （3）LOXL2和ZEB1 / miR-200轴之间的存在强相关性，ZEB1在人细胞系中强制LOXL2蛋白水平的表达增加，并诱导EMT。
miR-200家族由聚集在两个基因组位点（200b-200a-429和200c-141）中的五个成员（miRNA-200a，miRNA-200b，miRNA-200c，miRNA-429和miRNA-141）组成。已发现通过在多种癌症细胞系统中抑制miR-200家族，可达到诱导MET目的，目前miR-200已经被视为新的生物标志物用于癌症诊断和证据。研究表明miR-200在多种癌症中存在调节异常，miRNA-200家族成员在不同染色体上的定位提供了控制和微调不同关键信号传导途径的大量机会，这种广泛的调节，导致肿瘤行为和最终转移性发展[9]。而ZEB1 是整个miR-200家族的重要调节因子，其表达增加可直接调控LOXL2表达增加，是诱导EMT行之有效的主调节器，其通过促进癌细胞中间充质样表型的细胞因子的表达，以及增加其周围微环境中的胶原沉积、交联和稳定来驱动侵袭和转移，造成更大的侵袭性和转移活性[10]。结果表明，LOXL2由ZEB1/miRNA-200家族直接靶向和上调，并通过细胞外环境促进肿瘤细胞EMT和转移。
（4）组蛋白H3脱氨基作用是LOXL2促进EMT的标志之一。
LOXL2可作为组蛋白修饰酶，特异性地使三甲基化的组蛋白H3（H3Kme4）脱氨基，伴有CDH1启动子的LOXL2敲除后细胞显示H3K4me3的增加。故LOXL2活性与CDH1基因的转录控制相关，通过调节H3K4me3脱氨基，导致钙黏蛋白基因1 （CDH1） 转录下调， 进而降低E-cadherin的表达， 促进肿瘤细胞EMT和肿瘤转移[11]。
综上所述， LOXL2诱导EMT发生，可能会为深入EMT的发生机制、肿瘤的个性化及针对性治疗提供科学依据。但是对于以LOXL2为中心的肿瘤调控网络、关联机制还有待进一步深入研究。
参考文献：
[1]诸葛春凤，刘诗权.上皮-间质转化在结直肠癌中的研究进展[J].胃肠病学，2016，21（05）：307-310.
[2]田孟鑫，刘卫仁，樊嘉，史颖弘.赖氨酰氧化酶家族在恶性肿瘤中的矛盾角色[J].中国临床医学，2013，20（04）：608-612.
[3]Kagan HM，Li W.Lysyl oxidase： Properties， specificity， and biological roles inside and outside of the cell[J]. Journal of Cellular Biochemistry，2003，88（4）.
[4]Hao Wang，et al.Epithelial-mesenchymal transition （EMT） induced by TNF-αrequires AKT/GSK-3β-mediated stabilization of snail in colorectal cancer[J].PLoS One. 2013; 8（2）： e56664.
[5]DajiangLi，etal. Epithelial-MesenchymalTransitionandLOXL2：Consideration Continues[J].Annals of Surgical Oncology， 2011， 18 （3）， pp.897-897.
[6]Eva P. Cuevas，et al. LOXL2 catalytically inactive mutants mediate epithelial-to-mesenchymal transition[J]. Biology Open，2014，3（2）.
[7]雷軍，夏祥国.紧密连接蛋白claudin的研究进展[J].泸州医学院学报，2009，32（06）：655-657.
[8]张华东，黄勇，李宏伟，熊正文.上皮-间质转化研究进展[J].中国现代医学杂志，2011，21（31）：3907-3911.
[9]Senfter Daniel，et al. The microRNA-200 family： still much to discover.[J]. Biomolecular concepts，2016，7（5-6）.
[10]Peng D H，et al. ZEB1 induces LOXL2-mediated collagen stabilization and deposition in the extracellular matrix to drive lung cancer invasion and metastasis.[J]. Oncogene，2017，36（14）.
[11]Nicolás Herranz，et al. Lysyl oxidase‐like 2 （ LOXL 2） oxidizes trimethylated lysine 4 in histone H3[J]. The FEBS Journal，2016，283（23）.
作者简介：1.陈仕雄（1993-11～），男，广东汕头，在读硕士研究生，单位：广东医科大学，研究方向：胃肠外科。
2.何小科（1969-07～），男，广东河源，硕士，主任医师。
关键词：赖氨酰氧化酶样蛋白2 （ LOXL2）;上皮-间质转化（EMT）;浸润转移;诱导
中图分类号：R-730.23 文献标志码：A
上皮-间质转化（EMT）是指上皮细胞间紧密连接和黏附连接的存在逐渐丧失，获得侵袭和迁移游走的能力，以上皮细胞极性的丧失及间质特性的获得为重要特征。EMT的发生机制涉及上皮分子标志物（E-cadherin、β-catenin和Occludin等）、间叶表型标志物（波形蛋白、Viemntin等）、转录因子（Snail、Slug、ZEB、Twist等）、多种激活信号通路（TGF-β/Smad通路、Wnt/β-catenin通路、PI3K/AKT通路、Src通路及整合素通路等）以及MMP、P53基因、miRNA等调节剂，形成一个复杂的网络结构，调控着靶基因及诱导靶细胞的侵袭转移能力[1]。随着研究的深入，发现赖氨酰氧化酶样蛋白-2（1ysyl oxidase—like protein 2，LOXL2）也与EMT的发生密切相关，LOXL2的高表达与肿瘤侵袭呈正相关，伴随着典型的细胞因子表达，表现出上皮细胞间质样改变，诱导了完整的EMT过程。LOXL2广泛存在于多种肿瘤细胞中，EMT则是肿瘤细胞扩散和转移的核心步骤，本文就LOXL2诱导EMT的发生机制作一综述。
1.LOXL2概述
赖氨酰氧化酶样蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 是赖氨酰氧化酶家族成员之一，LOX家族包括原型LOX和LOX样蛋白（LOX-like protein， LOXL） ，后者包括LOXL1、LOXL2、LOXL3、LOXL4等4个成员，存在于不同细胞的胞质和胞核内。每个赖氨酰氧化酶家族成员都具有氨基氧化酶效能的结构基础以及羧基端高度保守的205个氨基酸构成的LOX催化结构域，氨基端的差异赋予了LOXL不同生物功能，包括发育调节、老化、肿瘤抑制、细胞生长控制和趋化性等作用，羧基末端则对底物中的肽基 - 赖氨酸残基进行氧化脱氨作用，以产生引发共价的分子间和分子内交联的活性醛基[2]。赖氨酰氧化酶是一类细胞外基质修饰酶，LOXL2定位于胞质及核周的内源性酶，参与调节肿瘤细胞的增值、侵袭和转移等过程，当其作为细胞外酶参与细胞外基质（ECM）的稳态调节时，其基本功能是催化细胞外基质胶原与弹力蛋白交联，使其纤维化，从而在保持细胞外基质结构的完整性、细胞运动、肿瘤发生发展等生物学功能方面起重要作用[3]。近年来，越来越多的研究证实LOX家族在肿瘤进展中扮演着不同角色，LOX家族蛋白通过诱导EMT的发生发展，促进肿瘤增值、转移，抑制凋亡，是EMT重要的触发因子，充当了EMT启动者的角色。
2.LOXL2与EMT
上皮 - 间质转化（EMT）是发育过程中的一个重要过程，已被确定为癌细胞与原发肿瘤解离的关键事件。在过去的研究中已经描述了多种细胞因子作为EMT的诱导物，而LOXL2也通过多种途径在特定肿瘤区域发挥作用，其与上皮细胞致瘤性和转移潜能密切相关。
（1）LOXL2通过稳定Snail1转录因子诱导EMT， 导致E-cadherin的下调。
人Snail基因位于第20号染色体长臂20q13.1-q13.2，家族基因包括snail1、snail2、snail3，Snail蛋白是含有锌指结构类型的转录因子，该锌指结构域可通过与Smad相互作用蛋白 （SIP1） 竞争而结合上皮细胞黏附分子E-cadherin基因启动子近端的三个E-box序列，抑制其表达并下调E-cadherin，引起EMT的发生;还可以上调vimentin、Fibronectin等间充质标志物和下调上皮黏蛋白 （mucin） 、细胞角蛋白 （cytokeratin， CK） 等上皮标志物从而诱导细胞骨架改变[4]，进而促进EMT的转变来增强肿瘤细胞的侵袭能力。作为EMT的新启动子，LOXL2几乎存在于多种上皮癌细胞系中，Dajiang Li在验证LOXL2促进胆管癌细胞中EMT的假设时，发现Snail的蛋白质水平是对LOXL2刺激的快速反应，通过激活Snail直接或间接调节独立的靶基因，提供EMT和肿瘤进展的额外控制机制[5]。Hao Wang等人还发现促炎细胞因子TNFα可诱导与EMT相关的癌症侵袭和转移，但TNFα诱导的EMT需要激活PI3K / AKT途径使Snail稳定化[4]，故PI3K / AKT途径可能协助LOXL2调控snail，增加着snail的表达而诱导EMT。
（2）LOXL2通过调节粘着斑、紧密连接和细胞极性复合物来实现肿瘤的EMT。
LOXL2在乳腺癌细胞中的侵袭作用已被公认，其表达上调与原发性肿瘤发展及乳腺癌的侵袭性相关。Moreno-Bueno在检测基底样表型乳腺癌系细胞中的LOXL2过表达时，LOXL2通过对紧密连接复合体和细胞极性的转录抑制负调节、FAK/Scr信号传导路径的正向調节，不仅将细胞外基质胶原和弹性蛋白的赖氨酸残基脱氨形成分子间的交联，稳定细胞外基质，而且参与维持基底样癌的间充质表型和转移潜能[6]。闭合蛋白（claudin1）、细胞极性蛋白（Lgl2）分别作为紧密连接和细胞极性复合物的代表性组分，其基因调控独立于snail1和E-cadherin，其表达下调或缺失，是某些肿瘤进展早期 （细胞极性的丢失和生长失控） 和晚期 （浸润和转移） 的典型特征[7]。而EMT样表型包含细胞的极性、黏附力和中间丝蛋白的表达，获得EMT样表型是肿瘤细胞侵袭转移主要因素之一[8]。故LOXL2的敲低诱导MET样表型，并且是癌细胞的细胞侵袭、肿瘤生长和肺转移所必需，LOXL2可以通过独立于Snail1和LOXL2酶活性的机制在转录水平下调癌细胞中的紧密连接和细胞极性复合物。 （3）LOXL2和ZEB1 / miR-200轴之间的存在强相关性，ZEB1在人细胞系中强制LOXL2蛋白水平的表达增加，并诱导EMT。
miR-200家族由聚集在两个基因组位点（200b-200a-429和200c-141）中的五个成员（miRNA-200a，miRNA-200b，miRNA-200c，miRNA-429和miRNA-141）组成。已发现通过在多种癌症细胞系统中抑制miR-200家族，可达到诱导MET目的，目前miR-200已经被视为新的生物标志物用于癌症诊断和证据。研究表明miR-200在多种癌症中存在调节异常，miRNA-200家族成员在不同染色体上的定位提供了控制和微调不同关键信号传导途径的大量机会，这种广泛的调节，导致肿瘤行为和最终转移性发展[9]。而ZEB1 是整个miR-200家族的重要调节因子，其表达增加可直接调控LOXL2表达增加，是诱导EMT行之有效的主调节器，其通过促进癌细胞中间充质样表型的细胞因子的表达，以及增加其周围微环境中的胶原沉积、交联和稳定来驱动侵袭和转移，造成更大的侵袭性和转移活性[10]。结果表明，LOXL2由ZEB1/miRNA-200家族直接靶向和上调，并通过细胞外环境促进肿瘤细胞EMT和转移。
（4）组蛋白H3脱氨基作用是LOXL2促进EMT的标志之一。
LOXL2可作为组蛋白修饰酶，特异性地使三甲基化的组蛋白H3（H3Kme4）脱氨基，伴有CDH1启动子的LOXL2敲除后细胞显示H3K4me3的增加。故LOXL2活性与CDH1基因的转录控制相关，通过调节H3K4me3脱氨基，导致钙黏蛋白基因1 （CDH1） 转录下调， 进而降低E-cadherin的表达， 促进肿瘤细胞EMT和肿瘤转移[11]。
综上所述， LOXL2诱导EMT发生，可能会为深入EMT的发生机制、肿瘤的个性化及针对性治疗提供科学依据。但是对于以LOXL2为中心的肿瘤调控网络、关联机制还有待进一步深入研究。
参考文献：
[1]诸葛春凤，刘诗权.上皮-间质转化在结直肠癌中的研究进展[J].胃肠病学，2016，21（05）：307-310.
[2]田孟鑫，刘卫仁，樊嘉，史颖弘.赖氨酰氧化酶家族在恶性肿瘤中的矛盾角色[J].中国临床医学，2013，20（04）：608-612.
[3]Kagan HM，Li W.Lysyl oxidase： Properties， specificity， and biological roles inside and outside of the cell[J]. Journal of Cellular Biochemistry，2003，88（4）.
[4]Hao Wang，et al.Epithelial-mesenchymal transition （EMT） induced by TNF-αrequires AKT/GSK-3β-mediated stabilization of snail in colorectal cancer[J].PLoS One. 2013; 8（2）： e56664.
[5]DajiangLi，etal. Epithelial-MesenchymalTransitionandLOXL2：Consideration Continues[J].Annals of Surgical Oncology， 2011， 18 （3）， pp.897-897.
[6]Eva P. Cuevas，et al. LOXL2 catalytically inactive mutants mediate epithelial-to-mesenchymal transition[J]. Biology Open，2014，3（2）.
[7]雷軍，夏祥国.紧密连接蛋白claudin的研究进展[J].泸州医学院学报，2009，32（06）：655-657.
[8]张华东，黄勇，李宏伟，熊正文.上皮-间质转化研究进展[J].中国现代医学杂志，2011，21（31）：3907-3911.
[9]Senfter Daniel，et al. The microRNA-200 family： still much to discover.[J]. Biomolecular concepts，2016，7（5-6）.
[10]Peng D H，et al. ZEB1 induces LOXL2-mediated collagen stabilization and deposition in the extracellular matrix to drive lung cancer invasion and metastasis.[J]. Oncogene，2017，36（14）.
[11]Nicolás Herranz，et al. Lysyl oxidase‐like 2 （ LOXL 2） oxidizes trimethylated lysine 4 in histone H3[J]. The FEBS Journal，2016，283（23）.
作者简介：1.陈仕雄（1993-11～），男，广东汕头，在读硕士研究生，单位：广东医科大学，研究方向：胃肠外科。
2.何小科（1969-07～），男，广东河源，硕士，主任医师。