NF-KB在腫瘤放療中的分子機(jī)制

        關(guān)鍵詞：放射療法；NF-KB;免疫系統(tǒng)；基因轉(zhuǎn)錄；DNA損傷； 
        血管生成因子 一直以來(lái)放療被臨床上廣泛地應(yīng)用于治療各種類型的良 性和惡性腫瘤，50%以上被診斷為腫瘤的患者都接受放射治 療，具有非侵襲性和避免了引起強(qiáng)烈的全身毒性的特點(diǎn)。研究 發(fā)現(xiàn)放療可以引起機(jī)體信號(hào)通路的應(yīng)答，終干擾基因轉(zhuǎn)錄，從而殺傷腫瘤細(xì)胞，抑鑭腫瘤生長(zhǎng)，達(dá)到治療的效果。新的研究指出NF-KB是腫瘤細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、致癌作用和抗 放射的關(guān)鍵分子。生理情況下，NF-KB介導(dǎo)的信號(hào)通路能夠激活抗凋亡基因和下調(diào)促凋亡因子的表達(dá)，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)放療能夠誘導(dǎo)NF-KB的激活，但 是活化的NF-KB對(duì)腫瘤患者具有雙重作用，一方面通過(guò)誘導(dǎo)DNA雙鏈損傷，產(chǎn)生細(xì)胞因子等抑制腫瘤的生長(zhǎng)，保護(hù)正常細(xì) 胞免受放療損傷；另一方面，也能夠通過(guò)產(chǎn)生抗凋亡因子、血管 生成因子等促進(jìn)細(xì)胞存活，形成致癌作用，導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)Ⅲ。 
        由此可知，NF-KB在腫瘤患者放療的療效中是一把雙刃劍，關(guān)于它的分子機(jī)制近年也做了詳細(xì)的砑究，本文將對(duì)其作一綜述。 
        1 NF-KB分子NF-KB是一組在不同的生理過(guò)程中調(diào)節(jié)基因表達(dá)的蛋白 二聚體家族。哺乳動(dòng)物的NK-KB家族包括5種相關(guān)蛋白質(zhì)， 分別是：p65( ReIA)、ReIB、c-Rel、p50/p105( NF-KBI)和p52(NF_KB2)，其氨基酸都有一個(gè)REL同源性的結(jié)構(gòu)域(REL ho-mology domain，RHD)乜]。NF-KB過(guò)表達(dá)于腫瘤細(xì)胞中，主要原因在于即將死亡細(xì)胞產(chǎn)生的危險(xiǎn)信號(hào)能夠誘導(dǎo)它的表達(dá)上調(diào)。其活性受到多種因素的調(diào)節(jié)，比如微生物和其他的促炎性 細(xì)胞因子可以激活NF-KB，終通過(guò)合成細(xì)胞因子、抗微生物 肽從而引起局部的炎癥反應(yīng)正向調(diào)節(jié)宿主的免疫應(yīng)答；此外， DNA的損傷、腫瘤壞死因子(TNF)受體I(TNF Rl)也能誘導(dǎo)NF-KB的激活；另一方面，近的研究指出IL-4能夠抑制NF-KB信號(hào)通路的激活‘胡。在機(jī)體中，NF_KB介導(dǎo)的信號(hào)通路對(duì)T細(xì)胞、B細(xì)胞和抗原提呈細(xì)胞(APC)發(fā)育和功能的維持具 有關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)免疫事件，比如細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄、微生物的吞噬、細(xì)胞的分化以及細(xì)胞的增殖等。 
        2 NF-KB信號(hào)通路NF_KB介導(dǎo)的信號(hào)通路足一個(gè)抗凋亡的信號(hào)通路，經(jīng)典的NF_KB信號(hào)通路如下：未激活的NF-KB以二聚體的形式存在 于細(xì)胞質(zhì)中，與KB抑制分子(inhibitors of KB，IKBs)結(jié)合，掩蓋 了NF-KB中的核定位序列(nuclear localization sequence， NLS)，阻止NF-KB向核移位。研究發(fā)現(xiàn)所有的激活NF-KB的 信號(hào)通路都通過(guò)活化IKB激酶復(fù)合物(IKB kinase complex， IKK)完成生理功能。IKK包括IKKa、IKKb和IKK y/NEMO三個(gè)亞基，其中IKKb是催化亞基。磷酸化的IKKb激活 IKK，活化的IKK磷酸化IKB，啟動(dòng)IKB的多位點(diǎn)泛素化，隨 后誘導(dǎo)蛋白酶體對(duì)其快速的降解，因此暴露了NLS的p65、 p50[1]，誘導(dǎo)NF-KB轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核中，調(diào)節(jié)多于200個(gè)目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄叩3，包括激活抗凋亡基因和下調(diào)促凋亡因子的表達(dá)，例如PTEN，終抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分化、 增生、侵襲、代謝、耐藥性、抗放射性和炎癥反應(yīng)。 
        3 NF_KB在腫瘤放療中對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)具有促進(jìn)和抑制作用 初的研究指出腫瘤放療能夠激活NF-KB信號(hào)通路，進(jìn)而調(diào)節(jié)多種凋亡基因和抗凋亡基因的表迭，產(chǎn)生復(fù)雜的生理作 用。深入的研究指出腫瘤細(xì)胞和腫瘤間質(zhì)細(xì)胞中DNA的損傷可能通過(guò)NF- KB信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤的存活，進(jìn)一步地， 等胡認(rèn)為腫瘤間質(zhì)細(xì)胞如成纖維細(xì)胞中NF-KB的激活，可 以活化WNT 16B促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活和抵制化學(xué)放療造成的腫瘤殺傷作用；此外，他們指出在乳腺腫瘤細(xì)胞中NF-KB的 激活，可以上調(diào)促炎性細(xì)胞因子IL-6的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)；相反地，提到NF-KB信號(hào)通路的激活能夠阻礙 腫瘤的生長(zhǎng)，從而達(dá)到治療腫瘤的目的；Bentires-Alj等的 報(bào)道指出抑制NF-KB的活性，可以通過(guò)下調(diào)MDR1基因的表達(dá)，使得直腸癌細(xì)胞HCTl5對(duì)柔紅霉素的耐藥性更敏感；Cu-sack等初的研究也顯示了應(yīng)用NF_KB的上游抑制物IkB可以提高殺傷結(jié)直腸癌、胰腺癌、乳腺癌等腫瘤的能力。因此，從上可以得出NF-KB介導(dǎo)的信號(hào)通路在腫瘤的放療中具有雙重作用。 
        4 NF-KB在腫瘤放療中的分子機(jī)制 
        4.1 放療上調(diào)TNF表達(dá)激活NF-KB促進(jìn)或者抑制腫瘤生長(zhǎng) TNF是一種具有多項(xiàng)生物學(xué)效應(yīng)的蛋白質(zhì)，是第1個(gè)應(yīng)用 于腫瘤生物學(xué)治療的細(xì)胞因子。激活的巨噬細(xì)胞、NK綱 胞、T淋巴細(xì)胞和其他類型的免疫細(xì)胞能夠分泌TNF。至今 為止，研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中TNF-R共有3組29種。Huang等口l]指出放療能夠加強(qiáng)Renca腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子TNF，另外 也有學(xué)者指出放療能夠誘導(dǎo)TNF基因的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)TNF的表
達(dá)。由上可知，放療能夠上調(diào)TNF的表達(dá)。表達(dá)增高的TNF與細(xì)胞質(zhì)中TIM( TRAF-interacting motifs)結(jié)合，進(jìn)而募集 TNF-R相關(guān)因子(TNF-R associated factor，TRAF)家族成員， 激活受體交聯(lián)蛋白(receptor-interacting protein，RIP)，終激活NF-KB信號(hào)通路?；罨腘F-KB信號(hào)通路通過(guò)以下幾個(gè)途 徑作用于放療中的腫瘤細(xì)胞：(1)在人類卵巢上皮腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，活化的NF-KB誘導(dǎo)抗凋亡蛋白FLIP的過(guò)表達(dá)，高表達(dá)的FLIP抑制該腫瘤細(xì)胞對(duì)TNF所誘導(dǎo)的促凋亡信號(hào)的敏感 性，終抑制細(xì)胞的凋亡；(2)活化的NF-。B誘導(dǎo)一氧化氮合酶( nitric oxide synthase，NOS)的表達(dá)。NOS能夠調(diào)節(jié)TNF信號(hào)通路，抑制TNF所誘導(dǎo)產(chǎn)生的關(guān)鍵促凋亡因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)事件的發(fā)生，加強(qiáng)TNF中介的后期PCD效應(yīng)。加之，在一些 腫瘤細(xì)胞系中，發(fā)現(xiàn)抑制NOS，能夠阻止TNF中介的PCD作 用。終，激活的NF-KB能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活、血管形成、 侵襲和激活抗凋亡的信號(hào)通路，同時(shí)啟動(dòng)機(jī)體的促炎性反應(yīng)，進(jìn)而中介放療引起的早期和晚期對(duì)正常組織的損傷。 另一方面，Lemaoult等1提出某些腫瘤細(xì)胞通過(guò)在表面 表達(dá)人白細(xì)胞抗原G(human leukocyte antigen G，HLAG)，進(jìn)而保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受NK細(xì)胞和CD8~-T淋巴細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，逃脫機(jī)體的免疫監(jiān)督[13]，從而促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。Zidi等‘“3認(rèn)為放療誘導(dǎo)產(chǎn)生的TNF而被激活的NF-。B，依賴非金 屬蛋白酶降解的機(jī)制，通過(guò)蛋白水解、脫落而下調(diào)腫瘤表面 HLA_G分子的表達(dá)，加強(qiáng)機(jī)體自身的免疫作用，終抑制腫瘤 的生長(zhǎng)。 
        4.2放療通過(guò)活化Akt激活NFKB信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)研究發(fā)現(xiàn)放療通過(guò)改變GSH：GSSG酌比率，從而引起細(xì)胞質(zhì)中線粒體氧化還原平衡的改變，導(dǎo)致活性氧( reactive oxv-gen species，ROS)和活性氮(reactive nitrogen species，RNS)的 激活，活化的ROS和RNS抑制蛋白酪氨酸磷酸酶( protein
tyrosine phosphatases，PTPase)，進(jìn)而激活下游的受體酪氨酸 激酶(receptor tyrosine kinases，RTKs)，接著活化下游蛋白Akt，激活的Akt活化NF_KB，隨后激活的NF-KB進(jìn)入細(xì)胞核，與DNA啟動(dòng)子的kB位點(diǎn)結(jié)合，募集轉(zhuǎn)錄輔激活因子和轉(zhuǎn)錄輔阻遏物從而調(diào)節(jié)目的基因的轉(zhuǎn)錄。此外，ROS也可以直
接磷酸化NEMO( NF-KB essential modulator)，激活NF_ KB信 號(hào)通路，但是后者相對(duì)于前者，作用微小。激活的NF-KB調(diào) 節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，包括促進(jìn)血管的形成、加強(qiáng)腫瘤的侵襲能力等，終導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)。 
       

         4.3放療通過(guò)損傷DNA雙鏈激活NF-KB抑制腫瘤生長(zhǎng) 放 療誘導(dǎo)的DNA雙鏈損傷(DNA double strand breaks，DSBs)， 直接通過(guò)壓力信號(hào)作用于細(xì)胞核中的NEMO，促使其被SUMO慘飾，從而防止NEMO的出核轉(zhuǎn)運(yùn)；同時(shí)磷酸化ATM( ataxia-telangiectasia mutated)；活化的ATM磷酸化被SUMO
修飾的NEMO，使得SUMO從NEMO上解離，進(jìn)而誘導(dǎo)泛素 附著于NEMO;終通過(guò)活化的NEMO和ATM相互作用，激活I(lǐng)KK復(fù)合物，接著激活如上所述的經(jīng)典的NF-。B信號(hào)通路， 誘導(dǎo)目的基因的轉(zhuǎn)錄，從而抑制放療引起的對(duì)正常細(xì)胞中DNA的損傷和染色體的重排，激活機(jī)體的免疫監(jiān)督系統(tǒng)，殺傷 腫瘤細(xì)胞新生物和誘導(dǎo)惡性細(xì)胞凋亡，終抑制腫瘤生長(zhǎng)。即使有研究認(rèn)為放療誘導(dǎo)的NFB的激活是短暫的，但是活化的NF-KB信號(hào)大大衰減了由放療引起的對(duì)正常細(xì)胞的殺傷 作用。 5 以NF_KB為靶點(diǎn)提高放療敏感性的臨床藥物研究認(rèn)為應(yīng)用基因治療，上調(diào)IkB抑制物的表達(dá)，能夠加強(qiáng)放療誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡；此外，臨床上也采用合成藥物來(lái) 抑制NF-KB的活性。例如，一種植物酚姜黃素。Sandu， 等口陽(yáng)發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌患者中，姜黃素能夠靈敏地抑制由放療引起的NF-KB的激活；Kunnumakkara等[16]也得出類似的結(jié) 論。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)姜黃素是通過(guò)抑制NF_。B的上游激活 分子，例如押制IKK和Akt的激活，從而負(fù)向調(diào)節(jié)NF-。B信 號(hào)通路，抑制NF-KB中介的抗凋亡、細(xì)胞增生、血管形成等生 理過(guò)程，終殺死腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤的生長(zhǎng)，達(dá)到臨床治療腫 瘤的效果；此外，也有研究指出姜黃素還能抑制放療誘導(dǎo)的TNF的產(chǎn)生，雖然TNF可以誘導(dǎo)NF-KB的激活，而近的研 究指出TNF能夠通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和激活免疫系統(tǒng)而引起機(jī)體非特異性的炎癥應(yīng)答和參與腫瘤特異性的免疫反應(yīng)。 因此，姜黃素在腫瘤患者放療的療效中具有雙重作用。另外，還有染料木黃酮，通過(guò)改變調(diào)節(jié)細(xì)胞的細(xì)胞周期蛋白B等使細(xì)胞停留在有絲分裂G。/M期，抑制NF-。B信號(hào)通路的激ra17]；歐苷菊，通過(guò)下調(diào)NF_KB下游抗凋亡蛋白sod2和抗氧 化酶的表達(dá)抑制NF-KB信號(hào)通路的活化‘1s1；萬(wàn)珂，通過(guò)抑制泛 素蛋白酶體系統(tǒng)間接抑制IKK的激活，進(jìn)而抑制NF-。B信號(hào)通路的激活。 6展 望 綜上所述，NF-KB在腫瘤患者的放療中具有雙重作用，即 一方面可以通過(guò)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、基因表達(dá)、細(xì)胞因子等促進(jìn)腫 瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，例如促進(jìn)腫瘤局部血管的形成和抑制凋亡信號(hào) 通路的激活；另一方面，也可以啟動(dòng)機(jī)體的免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤 細(xì)胞，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。與此同時(shí)．研究者也得出一些新的 進(jìn)展，例如Hald等‘”3提出在非小細(xì)胞肺癌患者手術(shù)后放療中，腫瘤間質(zhì)細(xì)胞CD4或者CD8表達(dá)的降低提示患者有一個(gè)不好 的預(yù)后；Vaid等發(fā)現(xiàn)西利馬林能夠保護(hù)皮膚中的DCs細(xì)胞免 受放療所引起的DNA損傷，由此加強(qiáng)DCs細(xì)胞的抗原遞呈作 用，促進(jìn)機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫應(yīng)答；Wang等．提到SCH602539，一個(gè)選擇性蛋白酶激活受體1的拮抗劑，可以減弱放療引起的早期腸道黏膜炎等等。目前，以NF-。B為靶點(diǎn) 的藥物已經(jīng)在臨床上采用，那么在放療的同時(shí)，如何合理的搭 配各種藥物及選擇藥物、放療的劑量，進(jìn)而充分發(fā)揮放療對(duì)腫 瘤細(xì)胞的殺傷作用，減少放療對(duì)正常組織的殺傷效應(yīng)，仍然是 目前臨床和基礎(chǔ)的研究熱點(diǎn)。 
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        (收稿日期：201404-08修回日期：2014-06-13)