作者：夏小超，王子豪，熊平，宋旅萌，程银川，李舜，川北医学院附属医院神经外科

脑胶质瘤是中枢神经系统中最常见的原发性肿瘤，其中胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）恶性程度最高，也最为多见。目前，手术辅助放化疗是胶质瘤的标准治疗方案。然而，由于恶性胶质瘤具有增殖速度快、侵袭能力强等表型特征，肿瘤复发率高，预后差，中位生存期仅为14.6个月。因此，了解胶质瘤的发病机制，寻找新的治疗方案和潜在靶点已成为必然趋势。

Notch信号通路是一种高度保守的信号传导途径，在细胞增殖、分化、凋亡以及胚胎发育和组织生长等过程中都起重要作用。近年来，Notch信号通路在胶质瘤中的研究越来越受到关注，并取得了显著进展。本文就Notch信号通路在胶质瘤的作用机制及研究进展进行综述。

1. Notch 信号通路概况

Notch受体是由两条非共价相关的多肽链形成的单通道跨膜蛋白。在哺乳动物中，有四种同源蛋白Notch1、Notch2、Notch3和Notch4，它们结构相似，但内部的EGF重复序列数量、糖基化水平和PEST结构域长度等方面存在差异。这些差异可能会影响Notch受体的功能和表达模式。Notch1在胚胎干细胞、肌肉细胞和神经细胞表达显著；Notch2在肝脏、胰岛和心脏等细胞中高表达；Notch3在血管平滑肌细胞中表达升高；Notch4在内皮细胞中含量更高。

哺乳动物Notch受体的表达差异为Notch信号转导途径的调控提供了重要的线索。Notch受体的配体均为单通道跨膜蛋白，分别是DLL1、DLL3、DLL4、JAG1和JAG2。Notch配体之间的结构差异导致它们与Notch受体的结合特异性和亲和力不同，从而发挥各自独特的功能，其中Delta/Serrate/Lag-2（DSL）结构域能与Notch受体结合启动下游信号通路。

Notch信号通路可以通过经典和非经典途径激活。经典的Notch途径是由三种蛋白酶水解切割导致受体与配体特异性结合的一系列反应，最终促进下游靶基因包括HES/HEY 家族基因（HES1、HES5和HEY1）和一些谱系特异性基因发生转录。而非典型Notch途径则相反，主要表现在Notch受体通过非典型配体依赖性和不依赖配体性机制发挥其生物学功能。

2. Notch 信号通路在胶质瘤中的研究进展

2021年，世界卫生组织发布了第五版《世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类》，将病理学特征和分子生物学信息纳入主要肿瘤组的分类、分型和分级标准。新的指南有助于更好地识别不同类型的中枢神经系统肿瘤，并提供更准确的诊断和治疗方案。

近年来，基因测序在神经胶质瘤中的广泛应用以及Notch通路在肿瘤调控中作用的关注增加，大量文献报道了神经胶质瘤中的异常Notch信号传导。与正常脑细胞相比，Notch1、Notch4、Dll4、Jagged1、Hey1、Hey2 和Hes1 的mRNA和蛋白质水平在脑肿瘤细胞中升高，并且与血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和磷酸化Akt表达增加以及PTEN水平降低相关。Notch信号通路分子在不同级别胶质瘤中的表达水平各异，与病人预后密切相关。

2.1 Notch信号通路调控胶质瘤干细胞（glioma stem cells，GSCs）

肿瘤干细胞在放化疗抵抗及肿瘤复发中发挥重要作用。GSCs与神经干细胞在形态学和功能等方面有较多相似之处，而Notch 信号为神经干细胞状态的关键调节因子。Li等发现与传统细胞系相比，Notch1在神经胶质瘤干细胞中过表达，并且通过调节CXCR4的表达上调PI3K通路活性，促进GSCs的自我更新、侵袭和肿瘤生长。

研究发现Notch1/Hes1通路可上调GSCs放疗后磷酸化Akt和Bcl-2 等抗凋亡蛋白表达，增强胶质瘤细胞的放疗抗性，促使GSCs在放疗中存活，导致治疗失败，而γ分泌酶抑制剂对Notch通路的抑制可以使GSCs对临床相关剂量的辐射更加敏感。Liu等发现ZNF117能与JAG2相互作用并调节Notch信号，控制GSCs向少突神经胶质细胞谱系分化，促进GBM对替莫唑胺（temozolomide，TMZ）化疗的敏感性。这提示Notch通路调节GSCs的自我更新和多谱系分化能力，表现出侵袭性和血管生成潜力等，导致治疗抵抗，因此从GSCs探索新的治疗方式尤为重要。

2.2 胶质瘤微环境介导Notch信号通路

与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）的相互作用是肿瘤发生、发展、转移以及对治疗反应的决定性因素。研究表明，Notch信号通路在TME中发挥重要的调节作用，与胶质瘤细胞异常增殖、血管生成、缺氧、转移和耐药等现象密切相关。肿瘤的生长和发展不但需要充足的营养和氧供应，还要求有对代谢废物和二氧化碳排泄的能力。这些需求与肿瘤的新生血管形成密切相关，并且通过血管生成过程中的多种细胞因子和信号通路实现。

研究发现，跨膜蛋白Vasorin（VASN）在胶质瘤细胞中高表达，并且影响病人的预后；对VASN过表达处理，肿瘤细胞血管生成相关因子如ANGPT2、CCR2和VEGF-A等mRNA及蛋白水平均增高，过表达VASN可抑制Notch1和Notch细胞结构域（Notch intracellular domain，NICD）的表达。这表明Notch1可能是VASN的靶分子，在肿瘤进展和血管新生中具有重要作用。

Sengupta等发现，分化成熟的神经胶质瘤细胞（differentiated glioma cells，DGC）可以分泌一种蛋白聚糖纤维调节蛋白，通过内皮细胞中整合素-FAK-Src-KLF8-JAG1的旁分泌信号促进神经胶质瘤肿瘤血管生成和生长。这提示Notch信号通路可以通过多个靶基因及信号通路作用于TME，促进新生血管形成，影响肿瘤进展。

实体肿瘤细胞快速且不受控制的增殖还受限于氧的可用性。氧供应有限和血液供应不足导致实体瘤存在缺氧的微环境特征。氧供应减少（缺氧）是TME的标志，是由于氧消耗增加和氧供应不足之间的不平衡造成的。长期的缺氧条件会导致肿瘤脉管系统分布不规则，进而毛细血管之间的距离增加，超过氧扩散的能力，最终导致血管周围180 μm范围内的肿瘤细胞坏死。

Qiang等研究表明，缺氧有利于GSCs的维持，阻碍其分化；胶质瘤细胞母细胞系经过24 h缺氧处理，表达Nestin（一种神经干细胞标记物）和GFAP（一种星形胶质细胞标记物）的相关细胞百分比明显增加；此外，与GSCs显著相关的神经球数量增加，表明缺氧有利于GSCs的维持并阻碍其分化；而且，缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）与NICD相互作用并稳定NICD，激活Notch下游基因的转录，最后达到促进GSCs的维持。

Man等进一步发现，HIF-1α/STAT3共激活因子复合物在低氧条件下可诱导GSCs产生VASN，通过阻断Numb介导的泛素化和溶酶体降解，结合并稳定细胞膜上的Notch1。这提示，筛选VASN抑制剂有助于开发更适合胶质瘤治疗的药物。

2.3 Notch信号通路调控胶质瘤上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

EMT 在胚胎发育、慢性炎症、组织重建和多种纤维化疾病中发挥重要的作用。研究表明，Notch信号通路的异常激活与EMT的发生过程有关，并对胶质瘤的发生、侵袭、转移和获得性耐药产生重要影响。Gao等发现，lncRNA ZFAS1的表达增加与胶质瘤病理级别和预后有关；抑制ZFAS1可以显著降低EMT相关蛋白N-cadherin和Snail的表达，同时增加E-cadherin的表达，Notch信号通路相关蛋白Hes1和NICD的表达也下调；抑制ZFAS1还可以诱导细胞凋亡，抑制胶质瘤细胞的增殖表型，降低细胞迁移和侵袭能力。

这表明，ZFAS1可能通过调节EMT和Notch信号通路来促进胶质瘤的增殖、迁移和侵袭。Maciaczyk等研究发现，CBF1是Notch信号通路的核心转录调节因子，在GBM中高表达，并且对病人预后不良有重要影响；而缺氧环境刺激作为主要诱因，促使CBF1在GBM内异质性表达；阻断CBF1可以显著减少细胞体外侵袭行为，并促使EMT激活物ZEB1的表达下降。因此，靶向CBF1可能是一种有效的抗EMT的治疗方法，可阻止胶质瘤细胞的侵袭性，增加化疗敏感性。

2.4 Notch信号通路调控胶质瘤耐药性

近年来，细胞耐药已成为恶性肿瘤治疗的主要障碍之一。肿瘤耐药的根源包括多种因素，如基因突变、TME、外泌体、miRNA、细胞药物外排率高等，这些因素构成了基因异质性的复杂网状结构。研究表明，TMZ、贝伐单抗和奥沙利铂等可重复诱导Notch，促使Notch控制的药物外排、代谢重编程、GSCs和TME的调控等，导致获得性耐药。TMZ是治疗GBM和星形细胞瘤的首选烷基化剂，通过破坏DNA和刺激程序性细胞死亡发挥抗肿瘤作用。

Alafate 等研究表明，在TMZ耐药的GBM细胞中，PLK2的过表达可以通过破坏Notch1的稳定性来减弱GBM细胞系对TMZ的耐药性。因此，PLK2可能是GBM化疗耐药的生物标志物和潜在治疗靶点。Rios 等将一种新型抗Notch1受体药物brontictuzumab（BRON）在GBM细胞系中进行试验分析，发现BRON可以抑制Notch1受体信号通路，使得肿瘤细胞侵袭力显著降低；与传统的GSI或Notch1基因抑制对比，BRON效果更加显著；Notch信号对组成TME的不同细胞的相互关系具有调控作用，从而导致GBM复发和耐药。

2.5 Notch信号通路调控胶质瘤外泌体

外泌体是直径30~150 nm的细胞外囊泡，主要通过将细胞内外泌体的重要成分释放到细胞外环境中，引起相应功能的维持或改变。常见的外泌体成分包括DNA、RNA、脂质、代谢物以及细胞溶质和细胞表面蛋白质等。外泌体与免疫反应、病毒致病性、妊娠、心血管疾病、中枢神经系统相关疾病以及癌症进展有关，其输送到受体细胞中的蛋白质、代谢物和核酸可有效改变它们的生物学反应，如抗细胞凋亡、转移、血管生成、免疫逃避和化学抗性等。

研究发现，GSCs可释放含有Notch1蛋白的外泌体，一旦这些外泌体被非GSCs胶质瘤细胞吸收，Notch信号即可被激活并且传递Notch1蛋白，介导非GSC胶质瘤细胞去分化为GSCs，使其增殖、神经球形成、侵袭能力和致瘤性显著增加。目前Notch信号通路在胶质瘤外泌体中的研究仍较少，寻找调控Notch信号通路的外泌体相关基因有着巨大的研究潜力。

3. 小结与展望

本文重点介绍了Notch信号通路的作用机制以及在胶质瘤中的发生发展过程。从GSCs、新生血管形成、缺氧、EMT、肿瘤耐药性以及外泌体等多方面进行了阐述，有助于更好地了解Notch信号通路在胶质瘤发生发展、复发、治疗耐药中的作用机制。随着新疗法的发展，Notch通路也将成为治疗胶质瘤的重要靶点，包括Notch信号抑制剂在内的多种联合治疗有望提供有前景的治疗方法，从而进一步改善病人的预后。

来源：夏小超,王子豪,熊平,等.Notch信号通路在胶质瘤中作用的研究进展[J].中国临床神经外科杂志,2024,29(11):686-689.DOI:10.13798/j.issn.1009-153X.2024.11.011.