NF-κB信號(hào)通路在胸外科常見(jiàn)惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

梁寶磊 魏豪 石珂 邵長(zhǎng)海 柯希賢 蔡慶勇

核轉(zhuǎn)錄因子-κ B(nuclear transcription factor kappa B，NF-ΚB)是由成熟的B淋巴細(xì)胞中提取出來(lái)的蛋白，為真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，存在于幾乎所有的動(dòng)物細(xì)胞當(dāng)中。NF-κB具有廣泛的生物學(xué)活性，與炎癥、代謝、免疫及腫瘤等方面緊密相關(guān)[1]。有研究表明[2]，NF-κB信號(hào)通路與各種腫瘤(如肺癌、食管癌、肝癌、胰腺癌等)有著復(fù)雜及密切的關(guān)系，尤其是NF-κB的亞基特定的轉(zhuǎn)錄活性，通過(guò)前饋環(huán)路而導(dǎo)致癌癥形成和侵襲[3]，還可以作用不同的靶基因，對(duì)于腫瘤的凋亡、增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲及血管生成存在一定的關(guān)聯(lián)性。尤其是近年來(lái)基于NF-κB信號(hào)通路的作用研究了多種抗腫瘤藥物的[1]。本文就NF-κB在胸外科常見(jiàn)疾病非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)及食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)[4]的發(fā)病機(jī)制研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

一、NF-κB信號(hào)通路存在形式及基本作用過(guò)程

NF-κB是由B細(xì)胞產(chǎn)生了轉(zhuǎn)錄因子[5]。無(wú)活性的NF-κB以二聚體形式存在細(xì)胞質(zhì)中，因?yàn)镽HD(rel homology domain)內(nèi)的核定位信號(hào)(nuclear localization signal, NLS)被IκB掩蔽。在典型的NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中，配體如細(xì)胞因子，生長(zhǎng)因子或脂多糖與它們各自的受體相結(jié)合導(dǎo)致IKKα、IKKβ和NF-κB必需調(diào)節(jié)劑(NF-κB essential modulator, NEMO)。磷酸化的IKK，特別是IKKβ繼而磷酸化IκBα，其隨后通過(guò)多聚泛蛋白化進(jìn)行蛋白酶體介導(dǎo)的降解。IκBα的降解導(dǎo)致NF-κBp50 / REL-A異二聚體核易位。這引起NF-κB靶基因通過(guò)與各個(gè)靶位點(diǎn)結(jié)合而表達(dá)[5]。此外，非典型NF-κB途徑，如表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor , EGFR)酪氨酸激酶依賴性NF-κB活化的情況，也可促進(jìn)癌癥的形成[6]。

二、NF-κB信號(hào)通路的激活途徑

1.經(jīng)典激活途徑：是研究最廣泛的途徑。最經(jīng)典的是TNF-α-NF-κB途徑：受體與TNF-α結(jié)合后，在腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TNF receptor associated factor 2，TRAF2)及其蛋白激酶的作用下，IKK與TNF受體相關(guān)因子1(TNF receptor associated factor 1，TNRF1)結(jié)合后產(chǎn)生磷酸化。之后，I-κB磷酸化與 Lys21、Lys22等相結(jié)合，引起I-κB識(shí)別，導(dǎo)致NF-κB核定位信號(hào)暴露出來(lái)，并且轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中，從而產(chǎn)生了相應(yīng)靶基因的表達(dá)[7]。除此之外，經(jīng)典的激活途徑在轉(zhuǎn)錄水平上還可以促進(jìn)端粒酶(telomerase)的表達(dá)，端粒酶結(jié)合p65后可以增強(qiáng)NF-κB依賴性的TNF的作用。IL-6和TNF靶點(diǎn)轉(zhuǎn)錄后建立前饋環(huán)路而產(chǎn)生作用[3]。自噬標(biāo)志物p62蛋白(sequestosome 1，p62)可被NF-κB激活后表達(dá)升高，并與TRAF6結(jié)合促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中的NF-κB進(jìn)一步激活，并將核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,NFE2L2)激活促進(jìn)腫瘤的形成[8]。

2.替代激活途徑:激活較經(jīng)典途徑相比非常慢，因?yàn)橐蕾囉贜F-κB誘導(dǎo)激酶(NF-κB-inducing kinase，NIK;也稱為MAP3K14)的激活。替代途徑由TNF家族的一類細(xì)胞因子激活，包括淋巴毒素(lymphotoxin , LT)、TNFSF11(receptor activator of NF-κB Ligand, RANKL)、CD40配體(CD40L)和TNF家族的B細(xì)胞活化因子(B cell activating factor of the TNF family，BAFF;也稱為T(mén)NFSF13B)[9]。

3.其他激活途徑：除了NF-κB的典型、非典型激活外，NF-κB 通路中REL-A、REL-B和c-REL已被證實(shí)通過(guò)自身調(diào)節(jié)進(jìn)行激活。因此，有研究對(duì)NF-κB亞基的啟動(dòng)子進(jìn)行分析，證實(shí)了REL-A、REL-B和c-REL的各種κB結(jié)合位點(diǎn)的存在[10-11]。雖然REL-A和c-REL啟動(dòng)子含有反式激活亞基REL-A、REL-B和c-REL的結(jié)合位點(diǎn)，但REL-B啟動(dòng)子在其近側(cè)區(qū)域中僅顯示c-REL和REL-A / c-REL的結(jié)合位點(diǎn)。因此，NF-κB啟動(dòng)子內(nèi)不同的κB結(jié)合位點(diǎn)提示NF-κB前饋環(huán)路可以作為重要的腫瘤促進(jìn)機(jī)制的促進(jìn)因子，如腫瘤細(xì)胞的增殖、新生血管生成，以及腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[5]。

三、NF-κB信號(hào)通路在腫瘤微環(huán)境中的作用及功能

在生理?xiàng)l件下，NF-κB效應(yīng)通過(guò)負(fù)反饋的誘導(dǎo)而自我限制，但在腫瘤細(xì)胞中這種自我調(diào)節(jié)常常失去控制而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活、增殖、轉(zhuǎn)移，以及血管生成的NF-κB調(diào)節(jié)基因的活性介導(dǎo)產(chǎn)生，并通過(guò)誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的分泌來(lái)影響腫瘤微環(huán)境。NF-κB還通過(guò)誘導(dǎo)糖酵解酶的表達(dá)而直接抑制線粒體基因的表達(dá)，從而使腫瘤細(xì)胞的代謝由氧化磷酸化轉(zhuǎn)換為糖酵解，此作用稱為瓦伯格效應(yīng)(Warburg effect)。在此效應(yīng)的基礎(chǔ)上，NF-κB通過(guò)調(diào)節(jié)浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的功能影響機(jī)體對(duì)癌細(xì)胞的先天性免疫反應(yīng)，從而起到腫瘤促進(jìn)劑的作用。然而，導(dǎo)致癌癥中主要的IKK / NF-κB依賴性效應(yīng)的調(diào)節(jié)非常復(fù)雜的[12-13]。

四、NF-κB信號(hào)通路與肺癌

1.NF-κB信號(hào)通路與吸煙的關(guān)系。據(jù)最新的流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)，全球惡性腫瘤中每年新發(fā)及病死率第一的惡性腫瘤仍是肺癌[14]，在我國(guó)肺癌發(fā)病率及病死率也位居所有腫瘤的首位，其中NSCLC占肺癌總數(shù)的絕大部分。肺癌主要由環(huán)境因素引起，尤其是與吸煙和石棉接觸密切相關(guān)，也與慢性炎癥和NF-κB激活有關(guān)。NF-κB激活在表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)突變型的肺癌中起到關(guān)鍵作用，肺癌中EGFR癌基因受抑制而迅速激活NF-κB通路，并通過(guò)IL-6誘導(dǎo)促進(jìn)腫瘤的形成[15]。

2.NF-κB信號(hào)通路與NSCLC的關(guān)系。Yang等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)在NSCLC中證實(shí)激活NF-κB信號(hào)通路后可以上調(diào)增殖相關(guān)蛋白，并促使NSCLC增長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，王佳麗[17]等發(fā)現(xiàn)抑制NF-κB信號(hào)通路后可以抑制NSCLC的增長(zhǎng)，深入研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)Bin1可以抑制NF-κB的磷酸化，進(jìn)而降低了N-cad、MPP-9的水平，抑制了NSCLC的轉(zhuǎn)移和增殖。Yodkeeree及Gao等[18-19]研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)可能是促進(jìn)了NSCLC的血管生成。深入研究發(fā)現(xiàn)其血管生成的原因可能由于NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)了integrinβ1、MMP2、MMP9增加[20-21]，也與上調(diào)了TWIST1、ZEB2和SNAIL2有關(guān)[22]。Slotta等[23]研究表明，在IKKβ缺失后肺癌細(xì)胞增殖顯著降低。IKK介導(dǎo)的IκB磷酸化被證明主要依賴于IKK復(fù)合物的中IKKβ催化亞基，特別是在預(yù)防細(xì)胞凋亡方面尤為明顯。最近研究發(fā)現(xiàn)，在缺乏IKKα和IKKβ的人類細(xì)胞中TNF-α介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡，這表明IKKα和IKKβ都是TNF-α信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所必需的因素[24]。

NF-κB信號(hào)通路也可能由于減少了炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激作用[24-28]，而產(chǎn)生抑制腫瘤的功能。在小鼠中激活死亡的IKKα突變蛋白的強(qiáng)制表達(dá)導(dǎo)致自發(fā)性肺鱗狀細(xì)胞癌(lung squamous cell carcinoma, SCC)的發(fā)展和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)的募集，表明IKKα在肺鱗狀細(xì)胞癌中的腫瘤抑制作用[25,28]。也有報(bào)道IKKα丟失通過(guò)涉及活性氧(reactive oxygen species，ROS)積聚的氧化還原調(diào)節(jié)途徑促進(jìn)K-Ras啟動(dòng)的NSCLC發(fā)育[29]。

另外，NF-κB亞基c-REL具有直接促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的作用。最近發(fā)現(xiàn)c-REL在癌癥靶向免疫應(yīng)答中具有重要作用，用于腫瘤治療非常有前景[30]。

五、NF-κB 信號(hào)通路與ESCC

食管癌的病理分型有明顯的人群差異，歐美人群主要以食管腺癌為主，而亞洲人群主要以ESCC為主。我國(guó)ESCC占全球食管癌發(fā)病率的絕大部分，也是國(guó)際上研究ESCC的中心。Lin等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在ESCC患者中，Nkx2-8高表達(dá)患者生存率高于低表達(dá)患者，很大的原因是由于低表達(dá)引起NF-κB信號(hào)通路的激活，進(jìn)而促進(jìn)食管鱗癌細(xì)胞的血管生長(zhǎng)。深入研究發(fā)現(xiàn)是由于抑制NF-κB信號(hào)通路中AKIP1及AKIP1啟動(dòng)因子的作用，從而抑制了信號(hào)通路的活性。Liu等[32]通過(guò)對(duì)ESCC中檢測(cè)人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomerase reverse transcriptase, hTERT)表達(dá)及其樣本NF-κB信號(hào)通路中的關(guān)鍵因子，發(fā)現(xiàn)其存在相關(guān)性。在深入研究發(fā)現(xiàn)hTERT可以受到NF-κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生腫瘤的增殖及其他相關(guān)功能。Cai等[33]研究發(fā)現(xiàn)，ESCC中CCR7蛋白的過(guò)表達(dá)可以增進(jìn)NF-κB信號(hào)通路的活性，進(jìn)一步影響下游促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的關(guān)鍵蛋白(包括 TNF-α、IL-6等)表達(dá)，因此表明CCR7對(duì)NF-κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié)促進(jìn)ESCC的發(fā)生與發(fā)展。Huang等[34]研究發(fā)現(xiàn)，ESCC細(xì)胞中沉默GRP94基因后抑制線粒體功能和NF-κB / COX-2 / VEGF的表達(dá)，抑制ESCC的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移能力。Ming等[35]研究發(fā)現(xiàn)在ESCC細(xì)胞系和臨床樣品中RHCG(Rh family C glycoprotein)的下調(diào)與其啟動(dòng)子甲基化相關(guān)。功能分析發(fā)現(xiàn)，RHCG可以抑制小鼠的克隆形成能力、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性，以及腫瘤形成和轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步研究表明，RHCG可通過(guò)降低其磷酸化來(lái)穩(wěn)定IκB，并隨后通過(guò)阻斷p65的核轉(zhuǎn)位來(lái)抑制NF-κB/ p65活性。

六、基于NF-κB信號(hào)通路靶向治療NSCLC及ESCC的研究

基于NF-κB通路靶向治療NSCLC及ESCC近年來(lái)研究較多。NF-κB抑制劑硼替佐米(bortezomib,Bor)是一種可逆的26S蛋白酶體抑制劑，主要用于治療多發(fā)性骨髓瘤的患者[36-37]。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)該藥物可抑制NSCLC等其他腫瘤的遷移和侵襲，現(xiàn)用于聯(lián)合治療局部晚期或轉(zhuǎn)移的NSCLC的臨床試驗(yàn)[38-39]。也有研究發(fā)現(xiàn)，硼替佐米聯(lián)合2-氨基乙氧基二苯基硼烷(2-aminoethoxydiphenylborane，2-APB)通過(guò)誘導(dǎo)自噬抑制原發(fā)或轉(zhuǎn)移的NSCLC細(xì)胞[40]。2002年，Majumdar等發(fā)現(xiàn)沙利度胺(thalidomide)可以消除腫瘤壞死因子α，依賴性激活I(lǐng)KK和IκBα，首先在20世紀(jì)90年代用于治療難治性多發(fā)性骨髓瘤患者，目前已知沙利度胺已作為30%～50%的骨髓瘤患者的單一藥物，并與皮質(zhì)類固醇和化療起到協(xié)同作用[41]。近年來(lái)，沙利度胺應(yīng)用于局部晚期的EGFR突變的NSCLC聯(lián)合治療中的Ⅲ期臨床試驗(yàn)；也應(yīng)用于針對(duì)聯(lián)合放化療的ESCC的Ⅱ期臨床試驗(yàn)[42]。另外，阿司匹林(一種IKK抑制劑[43])經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)可調(diào)節(jié)血管生成因子抑制NSCLC的增殖及凋亡，并用于對(duì)NSCLC及食管癌的輔助治療[42]。最近，發(fā)現(xiàn)了c-REL的亞單位特異性抑制劑(lascorbic acid combination)，可用于抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，作為NSCLC的輔助治療[44]。因此，抑制c-REL可能是一種新的藥物治療方法。除了應(yīng)用NF-κB抑制藥物之外，最近應(yīng)用CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)介導(dǎo)的基因組編輯攻擊潛在的NF-κB通路的驅(qū)動(dòng)過(guò)程來(lái)靶向控制NF-κB依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此，NF-κB似乎是癌癥治療非常有前途的靶標(biāo)[45]。雙硫侖(disulfiram, DS)是一種抗酒精中毒藥物，因其抑制腫瘤干細(xì)胞(tumor-initiating cells，CSCs)抑制NF-κB通路性能的能力被指定為治療腫瘤疾病的靶點(diǎn)[46]，近期研究發(fā)現(xiàn)對(duì)NSCLC有抗增殖及遷移的作用，可用于肺癌復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的治療；雙硫侖聯(lián)合二甲雙胍的體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抑制ESCC的生長(zhǎng)，為ESCC的治療提供新的治療方法[47]。

七、總結(jié)

NF-κB信號(hào)通路研究多年，隨著研究的深入我們了解了更多關(guān)于其在腫瘤方面的作用，胸外科中NSCLC及ESCC均為多發(fā)的常見(jiàn)腫瘤，深入研究可以根據(jù)其在腫瘤中不同的靶點(diǎn)研究出新型靶向藥物，結(jié)合微創(chuàng)手術(shù)、輔助放化療等將會(huì)使腫瘤患者的生存期明顯延長(zhǎng)。相信隨著對(duì)腫瘤研究的深入，會(huì)再一次發(fā)現(xiàn)更多NF-κB信號(hào)通路在腫瘤中的作用，為提高腫瘤患者的生存率做出貢獻(xiàn)。