PTEN的放療增敏機制及與腫瘤放療敏感性關系的研究進展

邢瑤，李曉敏，查文娟，劉陽晨

(1蚌埠醫(yī)學院附屬泰興市人民醫(yī)院，江蘇泰興225400；2泰興市人民醫(yī)院)

目前，放射治療(放療)對于腫瘤晚期或不能耐受手術的患者仍是主要治療手段，但由于腫瘤放療敏感性存在很大個體差異，某些腫瘤患者出現(xiàn)耐受和抵抗，局部控制率不理想。糾正腫瘤放療抵抗或提高放療敏感性成為迫切需要解決的問題。10號染色體丟失的磷酸酶基因及張力蛋白同源物(PTEN)基因作為首個被發(fā)現(xiàn)具有雙重特異性磷酸酶活性的抑癌基因，可參與細胞周期調(diào)節(jié)，抑制腫瘤細胞增殖、黏附、轉(zhuǎn)移、血管生成并促進細胞凋亡、分化、衰老，是診斷和預后評價的標志物，其在人體多種惡性腫瘤放療中有增敏效果[1～3]。因此，許多學者針對PTEN來探索提高腫瘤細胞放療敏感性的方法。現(xiàn)就PTEN的放療增敏機制及PTEN與多種常見腫瘤放療敏感性的關系相關研究進行綜述。

1 PTEN的放療增敏機制

腫瘤的放療敏感性是放療效果最大的影響因素之一。目前研究認為腫瘤放療敏感性差異與DNA損傷修復、細胞缺氧、細胞周期、增殖活性和細胞凋亡等密切相關[4]。PTEN的放療增敏作用可能涉及的機制包括DNA損傷修復、細胞周期調(diào)控、細胞自噬和細胞凋亡。

DNA損傷修復：有學者[5]發(fā)現(xiàn)PTEN通過增強DNA損傷和降低DNA修復來抑制牛卵泡細胞的生長。有研究表明，PTEN表達缺失與高輻射引起的DNA雙鏈斷裂有一定的相關性。腫瘤中PTEN表達缺失及輻射后誘導的DNA損傷可使腫瘤細胞產(chǎn)生放療抵抗[6]，而加強放射后DNA修復可提高放療效果。

細胞周期調(diào)控：磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)是一種常見的腫瘤相關信號通路，與腫瘤放療敏感性有一定關系。研究顯示，在乳腺癌MDA-MB-468細胞株中抑制表皮生長因子受體(EGFR)和PI3K的表達，輻照后進行流式細胞儀分析，結(jié)果顯示細胞被阻滯在G0/G1期，且PTEN表達顯著增高[7]。Hou等[8]發(fā)現(xiàn)，PTEN可調(diào)控G2/M期轉(zhuǎn)換和有絲分裂保真度，以防止細胞在DNA復制不完全的情況下，由S期進入G2/M期。而在放療過程中，PTEN缺乏的細胞表現(xiàn)出DNA損傷檢查點的缺失，使電離輻射誘導的DNA損傷無法被檢測出，這歸因于檢查點激酶1(CHK1)的異常磷酸化以及放射所產(chǎn)生的細胞質(zhì)降解，從而降低放療效果。

細胞自噬：電離輻射可誘導腫瘤細胞自噬性死亡，從而影響腫瘤放療敏感性。Song等[9]在宮頸癌中發(fā)現(xiàn),過表達miR-21可降低PTEN的表達、增加p-Akt表達，并隨后增加低氧誘導因子1(HIF-1α)表達;推測出miR-21通過PTEN/Akt/HIF-1α反饋回路抑制自體吞噬，調(diào)節(jié)宮頸癌細胞的放療敏感性。

細胞凋亡：Zhou等[10]在肺癌細胞中觀察到抑制PI3K/Akt途徑可使細胞凋亡明顯增多。有學者對幾個膠質(zhì)瘤細胞系進行了不同劑量的電離輻射后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染了PTEN的細胞系顯示出凋亡形態(tài)，并導致細胞數(shù)量減少，凋亡細胞百分比增加[11]。

除上述幾種主要的機制外，PTEN還可以通過調(diào)節(jié)腫瘤干細胞(CSC)、氧合狀態(tài)、腫瘤微環(huán)境和腫瘤血管生成等機制影響腫瘤的放療敏感性。PTEN已被認為在干細胞自我更新中發(fā)揮了重要作用。有學者用siRNA沉默PTEN表達，沉默PTEN組與對照組相比腫瘤細胞和CSCs增殖明顯，并具有更高的抗輻射性[12]。推測缺乏PTEN的細胞是通過PI3K/Akt/β-鏈蛋白(β-catenin)軸發(fā)揮抗輻射的CSCs特性。在腫瘤血管生成過程中，人臍靜脈內(nèi)皮細胞吸收腫瘤細胞分泌的細胞外囊泡，從而誘導人臍靜脈內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。研究表明，在X射線照射下，降低PTEN表達可使細胞外囊泡誘導的血管生成效應得到加強[13]。

2 PTEN與多種腫瘤放療敏感性的關系

2.1 肺癌 PI3K/Akt通路的激活在非小細胞肺癌的放射治療中至關重要，而維甲酸2是一種黃酮類化合物，具有放射保護和抗癌特性，可誘導各種腫瘤細胞放射增敏化[14]。有研究顯示在輻射下的非小細胞肺癌細胞系H23中，維甲酸2可通過增加PTEN表達使Akt磷酸化，降低細胞存活率[15]。PTEN的丟失明確導致肺癌對吉非替尼耐藥，但是否為導致肺癌細胞放療抵抗的機制目前尚不清楚。有研究者對暴露在X線下的2種肺癌細胞株(A549、H1299)分泌的EV進行提取，通過對細胞外囊泡中PTEN的靶miRNA的水平變化進行評估，發(fā)現(xiàn)miR-23a的表達明顯上調(diào)，而PTEN則相反。研究者認為，輻照下的肺癌細胞分泌的細胞外囊泡能加速血管生成，并將miR-23a轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)皮細胞中，降低PTEN的表達水平，促進細胞增殖和遷移[13]。

2.2 前列腺癌 對于局部前列腺癌的患者，放射治療是一種主要的治療方式。盡管50%的患者采用放射和手術治療，但約1/3的患者會出現(xiàn)復發(fā)和疾病進展。PTEN表達缺失已被確定為前列腺癌放射治療抵抗的因素之一[16]。有研究發(fā)現(xiàn)在輻照小鼠前列腺癌細胞模型中，PTEN的缺失會導致雄激素受體(AR)表達增強，從而增加前列腺癌細胞的抗輻射性[17]。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏PTEN的腫瘤巨噬細胞浸潤更強，TNF-α表達增高，并通過增強抗凋亡蛋白表達促進前列腺癌細胞的存活；使用抗凋亡蛋白拮抗劑可提高缺乏PTEN的惡性前列腺細胞的放療敏感性[18]。上述研究表明PTEN可能是提高前列腺癌患者放療效果的靶點。

2.3 結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是一種高度惡性腫瘤，經(jīng)常伴有迅速的肝轉(zhuǎn)移，患者病死率高[19]。有學者發(fā)現(xiàn)，miR-106b的過度表達可誘導結(jié)直腸癌細胞系SW620對電離輻射的抗性，而在SW480細胞中敲除miR-106b產(chǎn)生了相反的效果，并通過熒光素酶報告實驗確定了PTEN是miR-106b的直接靶基因[20]。他們認為，miR-106b的過度表達降低了PTEN的表達，上調(diào)下游p-Akt的表達，影響了放療敏感性。另一項研究顯示，miR-222/PTEN通路與結(jié)直腸癌放療敏感性有關。研究者用耐輻射的結(jié)直腸癌細胞系進行實驗，發(fā)現(xiàn)與親本細胞系相比，miR-222和PTEN在輻射耐受細胞系中表達明顯增加，提示miR-222通過調(diào)節(jié)PTEN基因誘導結(jié)直腸癌細胞的抗輻射能力[21]。有學者在放療耐受的結(jié)直腸癌細胞中發(fā)現(xiàn)，miR-29a有著較高的表達水平，miR-29a可負調(diào)控PTEN表達，使細胞產(chǎn)生放療抵抗[22]。

2.4 鼻咽癌 PTEN與鼻咽癌放療敏感性的關系及相關機制尚不明確。在放療不敏感的鼻咽癌細胞中，miR-150高表達可降低糖原合成酶激酶3β(GSK3β)蛋白表達水平，使細胞對放療產(chǎn)生抵抗[23]；miR-205以PTEN為靶蛋白，抑制miR-205表達增強了鼻咽癌的放療敏感性[24]。有研究證實在鼻咽癌細胞中PTEN的直接靶點是miR-222，miR-222在鼻咽癌組織和鼻咽癌細胞系中明顯高表達；miR-222可抑制PTEN的表達，并調(diào)控PI3K/Akt信號通路，使細胞產(chǎn)生放射抵抗[25]。還有研究表明，PTEN可能是通過調(diào)控CSC表達來調(diào)節(jié)鼻咽癌的放療敏感性，CSC已被證明具有抗輻射能力[26]。上述研究都明確表示，PTEN缺失的鼻咽癌細胞具有更高的抗輻射性。

2.5 食管癌 對于一些食管癌患者，放療可能無法阻止腫瘤遠處轉(zhuǎn)移，從而導致生存率低下。環(huán)狀RNA(circRNA)作為一類新型的非編碼RNA，已被證實為人類惡性腫瘤的潛在生物標志物和治療靶點。上調(diào)Circ-VRK1可抑制食管癌細胞株KYSE150、KYSE450的增殖、遷移，并逆轉(zhuǎn)了輻射耐受；進一步研究發(fā)現(xiàn)，Circ-VRK1是miR-624-3p的“分子海綿”，調(diào)控PTEN表達。此外，Circ-VRK1通過提高PTEN的表達降低了PI3K/Akt信號通路的活性，增加了放療敏感性[27]。有研究表明，miR-205在輻射耐受的食管癌細胞中的表達水平比親本細胞高。而PTEN作為miR-205的靶標，抑制PTEN表達可激活PI3K/Akt途徑，促進放療耐受。miR-205過度表達可使PTEN表達下調(diào)，通過增強DNA修復、抑制細胞凋亡和激活上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)變來促進放射耐受[28]。上述結(jié)果共同表明，電離輻射介導的食管癌放療抵抗是通過PTEN相關通路途徑來調(diào)節(jié)的，其中miRNA和circRNA的作用不可忽略，這可能為今后的相關機制研究提供了新的方向。

目前，PTEN參與腫瘤放療增敏機制主要是通過細胞內(nèi)PI3K/Akt信號通路途徑實現(xiàn)的，而PTEN在各種惡性腫瘤中的放療敏感性研究尚處于起步階段。隨著分子生物學研究的深入、人類基因組學的發(fā)展，PTEN高表達能夠增加放療敏感性的分子機制會越來越明確。