受體相互作用蛋白1在部分消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展

邱振東，王衛(wèi)星

(武漢大學人民醫(yī)院普通外科，消化系統(tǒng)疾病湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430060)

消化系統(tǒng)腫瘤的死亡率在過去十年中逐漸上升。分子流行病學證實，腫瘤的發(fā)生是一個復雜、多因素、多步驟的事件，其中環(huán)境因素與遺傳易感性可能起著重要作用。然而其確切的機制尚未完全清楚。消化系統(tǒng)腫瘤因其化療耐藥和高復發(fā)率而預后差，其發(fā)生發(fā)展與各種刺激及由此引起的信號通路激活密切相關。受體相互作用蛋白1(receptor-interacting protein 1，RIP1)是炎癥、細胞增殖與死亡等過程的關鍵調(diào)節(jié)因子，在多種腫瘤組織中存在異常表達。本文旨在綜述近年來RIP1在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展。

一、RIP家族及RIP1的結構

受體相互作用蛋白家族(receptor-interacting protein family, RIPs)是一類具有特異的絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的蛋白，是細胞應激的重要傳感器，它們共享同源的N-末端激酶結構域，但具有不同的募集結構域[1]。在體外，RIPs可促進細胞凋亡、應激活化蛋白激酶/c-Jun氨基末端激酶(SAPK/JNK)和核因子-κB(NF-κB)的活化[2]。RIP1是其重要一員，其N末端為絲氨酸/蘇氨酸特異的激酶結構域，該激酶結構域可催化RIP1在絲氨酸/蘇氨酸殘基位點發(fā)生自磷酸化；C末端為死亡結構域(death domain，DD)，該結構域與Fas、腫瘤壞死因子受體1(TNF receptor 1，TNFR1)等密切相關。N末端和C末端之間是一段中間結構域，其中一段為同型相互作用模序(RIP homotypic interaction motif，RHIM)，約由35個氨基酸構成，能介導RIP1和RIP3同源性的相互作用，以激活下游信號通路[3]。

二、RIP1的生物學功能

1.RIP1與炎癥 RIP1是一種重要的上游調(diào)節(jié)因子，調(diào)控炎癥信號和多種細胞死亡途徑的激活，包括凋亡和壞死。RIP1調(diào)節(jié)這些關鍵細胞行為的能力受到泛素化與去泛素化的嚴格調(diào)控。因此，RIP1的修飾可能提供了一個獨特的“泛素密碼”，從而決定細胞是否激活 NF-κB，以促進炎癥信號[4]。有研究依此發(fā)現(xiàn)了新的炎癥通路，在造血細胞中，受RIP 1調(diào)節(jié)的白細胞介素(IL)1α，可介導蛋白酪氨酸磷酸酶-1(SHP-1)突變小鼠模型的慢性炎癥反應，而炎癥小體與IL-1β在整個炎癥過程中是非必須的[5-6]。

2.RIP1，Caspase-8與細胞死亡 RIP1在程序性壞死的過程中起到了適配器的作用。在TNF-α誘導的細胞死亡過程中，TNF-α及其受體首先形成一個三聚體，然后結合含有DD的蛋白質(zhì)形成復合物，激活下游的凋亡途徑。但當胱天蛋白酶-8(Caspase-8)活性被抑制，細胞就會進入程序性壞死途徑。RIP1通過DD被招募到TNFR1，直接與TNFR1的DD結合，并被多種形式的泛素化激活[7]。RIP1的激活導致RIP3、混合譜系激酶結構域蛋白(MLKL)和Caspase-8的募集，形成一種被稱為“壞死小體”的復合物。RIP3通過RHIM與RIP1相互作用，從而激活下游通路使細胞裂解[8]。RIP3激活了細胞代謝途徑中的三種關鍵酶——糖原磷酸化酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脫氫酶，導致活性氧(ROS)的過度產(chǎn)生，ROS引起DNA損傷、線粒體膜通透性損傷和溶酶體損傷，最終導致細胞死亡[9]。化療藥物能通過Caspase-8信號通路促進腫瘤細胞的凋亡，然而當Caspase-8的活性受到抑制，RIP1則介導程序性壞死從而阻斷這一細胞凋亡途徑，促進了腫瘤發(fā)生與發(fā)展。

TNF、Toll樣受體(TLR)或T細胞受體(TCR)在Caspase-8的凋亡抑制作用下，也能誘導細胞膜裂解。RIP1缺乏的小鼠出生后不久死亡，而RIP3缺乏的小鼠出生后是健康的，并且RIP3缺乏癥可改善小鼠心肌梗死、動脈粥樣硬化等多種疾病模型[10]。在胚胎發(fā)育過程中，RIP1可以減少ZBP1/RIP3/MLKL依賴的程序性壞死的發(fā)生[11]。

3.RIP1與組織穩(wěn)態(tài) 在胚胎發(fā)育、組織的動態(tài)平衡、免疫等過程中，程序性壞死已成為細胞程序性死亡的重要途徑。RIP1是腸和皮膚上皮細胞存活、穩(wěn)態(tài)和炎癥的主要調(diào)節(jié)因子[12]。

RIP1的中間結構域是RIP1連接泛素化的關鍵，它與TAB2/TAB3/TAK1復合物、NF-κB關鍵調(diào)節(jié)器(NEMO)結合，從而激活NF-κB，在調(diào)節(jié)細胞生存、死亡和增殖等多種細胞事件中發(fā)揮重要作用[13]。Caspase-8通過平衡RIP1、NF-κB和JNK的激活，在肝再生過程中具有非凋亡功能。Caspase-8的缺失使NF-κB活化，從而促進肝再生。研究表明，Caspase-8和NEMO的共同缺失損害了肝臟的可控性再生反應，并導致肝腫大[14]。

三、RIP1與消化系統(tǒng)腫瘤

RIP1的泛素化及其介導的程序性壞死與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。在腫瘤細胞中，腫瘤凋亡抑制因子1(cIAP1)和cIAP2能直接使RIP1泛素化，并誘導多泛素化后的RIP1發(fā)生構象改變，與TAK1(生存激酶1)結合產(chǎn)生效應，從而維持腫瘤細胞的存活。AE404030(一種以BIR結合四肽為模型的化合物)能與cIAP1和cIAP2結合，促進兩者蛋白質(zhì)體降解，導致RIP1泛素化的急劇減少，于是RIP1主要啟動另一條信號通路，結合Caspase-8并誘導腫瘤細胞凋亡[15]。腫瘤早期分析表明，IAP拮抗劑促進了NF-κB信號蛋白(TRAF2、 NEMO等)的快速自動泛素化[16]。

RIP1在腫瘤生物學中的意義，已經(jīng)在幾種消化系統(tǒng)惡性腫瘤中進行了深入研究。腫瘤細胞類型的不同，RIP1對腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著不同的影響。

1.RIP1與肝癌 肝癌細胞在對抗凋亡時Caspase-8的活性被抑制，Caspase-8不僅具有促進肝細胞凋亡的作用，而且在DNA損傷反應中具有非凋亡作用。通過參與DNA損傷反應，Caspase-8可能保護細胞免受不穩(wěn)定增殖相關基因的影響，從而減少肝癌的發(fā)生。而一旦腫瘤形成，Caspase-8的低表達與人肝癌的低侵襲性行為有關[17]。

化療藥物β-拉帕酮可激活癌細胞的凋亡、自噬和壞死等多種細胞死亡機制。有研究表明，在人肝細胞性肝癌SK-Hep1細胞中，β-拉帕酮誘導了不依賴Caspase-8的癌細胞死亡，而且能增加癌細胞內(nèi)碘化丙啶(PI)攝取和高遷移率族蛋白1(HMGB-1)的胞外釋放，通過奎寧氧化還原酶1(NQO1)介導的RIP1-PARP1-AIF途徑誘導了依賴RIP1的程序性壞死[18]。

此外，有研究根據(jù)大量臨床數(shù)據(jù)分析，將Cullin相關NEDD8解離蛋白1(CAND1)的高表達作為肝癌病人預后不良的預測指標。CAND1沉默通過誘導Caspase-8/RIP1依賴性凋亡抑制肝癌細胞增殖[19]。

有肝癌小鼠和人肝癌病人的研究數(shù)據(jù)表明，RIP1的TRAF2依賴性抗腫瘤作用可能在小鼠和人肝癌發(fā)生中具有特殊的相關性。RIP1失活可誘導腫瘤壞死因子介導的肝細胞凋亡而不影響NF-κB下游信號的丟失。RIP1和TRAF2共同抑制肝癌的發(fā)展，兩者在人肝癌中的低表達反映病人預后不良[20]。

2.RIP1與結腸癌 結腸癌對5-氟尿嘧啶(5-FU)的耐藥性是其輔助化療的關鍵難題。有研究表明，RIP1和TNF-α參與的程序性壞死性細胞死亡是5-FU介導的抗腫瘤活性的重要作用機制[21]。體內(nèi)異種移植實驗表明，新型pan-caspase抑制劑IDN-7314與5-FU聯(lián)合應用可協(xié)同阻斷腫瘤生長,TNF-α分泌水平的升高和壞死途徑成分的表達，可能有助于預測促程序性壞死治療的敏感性。pan-caspase抑制劑促進5-FU誘導的細胞程序性壞死，這種作用是通過TNF-α的自分泌介導的。因此研究人員認為pan-caspase抑制劑可作為結腸癌輔助化療的新途徑[22]。

近年來，TNF信號通路在結腸癌細胞中不同DNA損傷劑的細胞毒性作用得到研究。在異種移植瘤模型中，RIP1的下調(diào)導致結腸癌細胞對7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN38)的抗性增強。在單用SN38或聯(lián)合TNF治療后，RIP1和RIP3水平的明顯下降[23]。

并且有進一步研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α與TNFR1的結合可激活多種信號通路，主要促進NF-κB的激活，但也可導致細胞死亡。一氧化氮供體三硝酸甘油酯(GTN)將免疫細胞或化療誘導的癌細胞產(chǎn)生的TNF-α，轉(zhuǎn)化為結腸癌細胞中的一種促死亡介質(zhì)。GTN介導的cIAP1對第571位和第574位半胱氨酸的S-亞硝基化，抑制了其E3泛素連接酶活性，進而降低了第63位賴氨酸連接的RIP1泛素化，并啟動了死亡復合物的組裝。該研究表明，一氧化氮供體與化療藥物誘導的TNF-α聯(lián)合應用是一種潛在的有價值的抗癌策略[24]。

此外，有研究通過在2-甲氧基-6-乙?；?7-甲基胡桃酮(MAM)處理的HCT116和HT29結腸癌細胞中形成RIP1/RIP3復合物，發(fā)現(xiàn)RIP1/RIP3復合物觸發(fā)的細胞內(nèi)鈣積累是MAM誘導的持續(xù)JNK活化和線粒體ROS生成的重要介質(zhì)[25]。

3.RIP1與胰腺癌 紫草素(SK)可以通過調(diào)節(jié)RIP1和RIP3的表達，從而誘導胰腺癌細胞的凋亡，最終抑制人胰腺癌細胞的增殖。此外，SK還能增強吉西他濱的體內(nèi)外抗腫瘤作用[26]。

細胞凋亡逃避是胰腺癌耐藥的關鍵機制之一，也是胰腺癌預后不良的原因之一。半胱天冬酶第二次線粒體衍生激活劑(SMAC)模擬物BV6，可以刺激胰腺癌細胞產(chǎn)生TNF-α和形成的壞死因子復合物(RIP1/RIP3)，從而促進腫瘤細胞的凋亡。MLKL的藥物抑制劑則能顯著降低BV6/IFN-γ(γ干擾素)誘導的細胞程序性壞死[27-28]。

有研究表明，90%的胰腺癌為導管腺癌，壞死小體的主要組成蛋白RIP1和RIP3在胰腺導管腺癌中高表達，并能被化療藥物吉西他濱進一步上調(diào)，從而促進體內(nèi)癌細胞的發(fā)展。然而體外阻斷壞死小體可促進癌細胞增殖，并誘導腫瘤細胞具有侵襲性的致癌表型。相反，體內(nèi)RIP3的耗竭或RIP1的抑制對小鼠的癌癥發(fā)展具有抑制作用，該作用與高免疫原性髓系和T細胞浸潤有關。同樣，與RIP1/RIP3復合物形成壞死小體的Fas相關死亡域蛋白(FADD)、程序性死亡的下游介質(zhì)MLKL、細胞凋亡的主要驅(qū)動因子Caspase-8，在胰腺導管腺癌中都被上調(diào)[29]。

4.RIP1-Tag2小鼠模型與腫瘤 RIP1-Tag2轉(zhuǎn)基因小鼠是一種胰腺β細胞腫瘤模型。RIP1-Tag2小鼠構建是將鼠胰島素Ⅱ啟動子與編碼T和t抗原的猴空泡病毒40(SV40)早期區(qū)域融合，構建轉(zhuǎn)基因所需的RIP1-Tag2線性片段，其中包含胰島素基因的轉(zhuǎn)錄增強子和多聚腺苷酸終止子。此鼠在腫瘤發(fā)生的各個階段有相應變化明顯的組織病理學特點。大量實驗數(shù)據(jù)支持RIP1-TAG2小鼠模型作為人類同源腫瘤的代表，該模型在胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤研究方面擁有極大前景，并且給未來的個性化腫瘤治療提供了新的靶點[30]。

在RIP1-Tag2小鼠的腫瘤轉(zhuǎn)移研究中發(fā)現(xiàn)，小鼠肺和脾臟均存在胰島素微轉(zhuǎn)移，T抗原和胰島素抗體在原發(fā)性β細胞腫瘤晚期表達均下降，提示至少部分微轉(zhuǎn)移來自于β細胞腫瘤的早期或晚期，然后恢復到未分化狀態(tài)，如腫瘤干細胞[31]。

此外，1HNMR(核磁共振的譜系)代謝組學技術被應用于鑒定潛在的標志物，以監(jiān)控RIP1-Tag2小鼠胰島β細胞瘤的進展。研究發(fā)現(xiàn)在RIP1-Tag2小鼠體內(nèi)，代謝表型與SV40大T抗原的植入有關[32]。

還有研究利用RIP1-Tag2小鼠在體外和轉(zhuǎn)基因小鼠胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PNENs)模型，發(fā)現(xiàn)依那普利和阿斯(ASS)對腫瘤生長有明顯抑制作用，為PNENs的化學預防和治療提供一種途徑[33]。

四、展望

RIP1通過泛素化、激活Caspase-8依賴的程序性壞死途徑以及協(xié)同其他因素促使壞死小體的生成，抵抗細胞凋亡，拮抗化療藥物，從而維持腫瘤細胞的存活。然而，RIP1介導的程序性壞死和泛素化在腫瘤和炎癥的發(fā)生發(fā)展過程中作用的研究大多集中在離體細胞實驗中。RIP1在消化系統(tǒng)腫瘤的作用機制仍有待體內(nèi)實驗進一步闡明，以期為開發(fā)靶向治療藥物用于腫瘤的輔助治療提供新的途徑。