一、ECM的物理特性对EMT的影响
1.硬度:ECM的硬度可以模拟体内不同组织的力学环境。在较硬的ECM上,上皮细胞更容易发生EMT。例如,肿瘤组织中的ECM硬度通常比正常组织高,这种硬度的增加会激活细胞内的力学信号通路,如Rho-ROCK信号通路,引起细胞骨架的重排,使细胞的形态发生改变,从上皮细胞的鹅卵石样形态转变为间充质细胞的梭形形态,同时促进与EMT相关的转录因子(如Snail、Slug、Twist等)的表达,从而诱导EMT的发生。
2.拓扑结构:ECM的拓扑结构,如纤维的排列方向、孔隙大小等,也会影响EMT。规则排列的纤维可以引导细胞的迁移方向,为细胞提供物理线索。当细胞感知到这种物理线索时,会激活相应的信号通路,促进细胞的运动和表型转变。例如,在具有定向纤维结构的ECM上,上皮细胞更容易发生极性改变和迁移,进而诱导EMT。
二、ECM核心蛋白成分对EMT的影响
1.MMP蛋白:即基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinases),在ECM的降解和重塑中起着关键作用。MMP可以降解多种ECM成分,为细胞的迁移和增殖创造空间,从而参与EMT过程。
2.胶原蛋白:是ECM中最主要的成分之一,不同类型的胶原蛋白对EMT有不同的影响。例如,Ⅰ型胶原蛋白可以与细胞表面的整合素受体结合,激活下游的信号通路,如FAK-PI3K-AKT信号通路,促进细胞的存活、增殖和迁移,同时上调EMT相关转录因子的表达,从而诱导EMT。
3.纤连蛋白:是一种多功能的ECM蛋白,可以与细胞表面的多种受体结合,包括整合素受体。纤连蛋白与整合素的相互作用可以激活细胞内的信号级联反应,如ERK和JNK信号通路,调节细胞的黏附、迁移和增殖,并促进EMT相关基因的表达。
4.层粘连蛋白:主要存在于基底膜中,对维持上皮细胞的极性和稳定性起着重要作用。然而,在某些情况下,层粘连蛋白的特定亚型或其降解产物可以诱导EMT。
三、ECM相关信号通路对EMT的影响
1.整合素信号通路:细胞通过整合素受体与ECM相互作用,整合素与ECM成分结合后会发生聚集和激活,招募细胞内的多种信号分子,形成黏着斑。黏着斑可以激活一系列下游信号通路,如FAK-Src信号通路,调节细胞的黏附、迁移和存活,并通过影响EMT相关转录因子的活性来诱导EMT。
2.PI3K/AKT通路:是整合素介导的外-内信号通路的下游,被整合素的聚集和随后的FAK等接头蛋白激活,在调节细胞存活、增殖和耐药性中发挥重要作用。
3.TGF-β信号通路:ECM可以结合和储存多种生长因子,如转化生长因子-β(TGF-β)。TGF-β可以激活Smad信号通路,促进EMT相关转录因子的表达,同时抑制上皮细胞标志物的表达,从而诱导EMT。