Sirtuins在乳腺癌中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

李鈺瑩 綜述 張悅 審校

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，根據(jù)雌激素受體(Estrogen receptor，ER)、孕激素受體(Progesterone receptor，PR)和人表皮生長因子受體-2(Human epithelial growth factor receptor 2，HER2)的表達(dá)情況分為不同亞型[1]。隨著診療技術(shù)的不斷提升，針對(duì)不同亞型的治療方案使乳腺癌預(yù)后得到極大改善，但腫瘤復(fù)發(fā)和耐藥仍是威脅乳腺癌患者生命的兩大因素，目前晚期乳腺癌患者主要治療方式為化療，其療效有限且嚴(yán)重降低患者生存質(zhì)量，因此尋找新的治療靶點(diǎn)及藥物至關(guān)重要。

1 Sirtuins概述

Sirtuins(SIRTs)蛋白屬于Ⅲ類組蛋白去乙?；福哂袩燉０废汆堰识塑账?NAD+)依賴性去乙?；富钚?，與腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移和多藥耐藥(Multidrug resistance，MDR)有關(guān)[2-4]。SIRTs共有7種亞型，它們?cè)诩?xì)胞各部位表達(dá)存在差異，其中SIRT1、SIRT6和SIRT7主要位于細(xì)胞核內(nèi)，SIRT3、SIRT4和SIRT5主要存在于線粒體內(nèi)，SIRT2則主要分布于細(xì)胞質(zhì)中[2]。據(jù)報(bào)道Sirtuins在腫瘤發(fā)展過程中具有促進(jìn)或抑制腫瘤的雙重作用，且現(xiàn)有研究表明在肺癌、頭頸腫瘤、結(jié)腸癌和卵巢癌等中可將其作為治療靶點(diǎn)[5]。

2 SIRTs在乳腺癌中的作用

2.1 SIRT1

SIRT1在乳腺癌中具有不同的生物學(xué)功能。有研究表明SIRT1在乳腺癌細(xì)胞和組織中顯著上調(diào)，并與乳腺癌組織學(xué)分級(jí)、腫瘤大小以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，SIRT1過表達(dá)顯著促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的生長，而敲除SIRT1則抑制這些表型。此外還發(fā)現(xiàn)SIRT1在體外促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞中Akt活性，并與體內(nèi)乳腺癌組織中Akt和P-Akt的表達(dá)呈正相關(guān)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[6]。同樣另一組研究人員發(fā)現(xiàn)SIRT1可通過抑制p53和激活POLD1促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展[7]。此外SIRT1可調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)、腫瘤細(xì)胞活性和侵襲能力來促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[8]。例如，在三陰性乳腺癌(Triple-negative breast cancer，TNBC)細(xì)胞和組織中發(fā)現(xiàn)SIRT1通過調(diào)控EMT過程促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[9-10]。SIRT1和EMT相關(guān)蛋白在TNBC中的聯(lián)合表達(dá)可以作為腫瘤高侵襲性、高淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率和短無病生存期(Disease-free survival，DFS)的預(yù)測(cè)因子。相反，Shi等[11]認(rèn)為SIRT1的去乙?；饔靡种屏薊MT誘導(dǎo)劑PRRX1的降解，進(jìn)而下調(diào)干細(xì)胞因子KLF4的轉(zhuǎn)錄活性，抑制乳腺癌的腫瘤干細(xì)胞特性與轉(zhuǎn)移。不參與EMT過程的蛋白也可以被SIRT1調(diào)控，異粘蛋白(Metadherin，MTDH)是一種與乳腺癌轉(zhuǎn)移和化療抵抗有關(guān)的致癌蛋白，在TNBC中，腺苷酸活化蛋白激酶(AMP activated protein kinase，AMPK)通過增強(qiáng)SIRT1活性和糖原合成酶激酶-3(GSK-30)表達(dá)使MTDH下調(diào)，進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)移及耐藥性[12]。這些研究表明SIRT1介導(dǎo)的BCSCs調(diào)控及其在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制是獨(dú)立的。

2.2 SIRT2

SIRT2也可在腫瘤發(fā)展過程中發(fā)揮雙重作用。在激素受體陰性Ⅲ期乳腺癌中，SIRT2的高表達(dá)與短期復(fù)發(fā)和腫瘤相關(guān)死亡有關(guān)。在雌激素受體陽性的Ⅲ期乳腺癌中，SIRT2高表達(dá)的乳腺癌患者DFS和復(fù)發(fā)時(shí)間縮短，但在Ⅱ期乳腺癌中，SIRT2高表達(dá)的乳腺癌患者復(fù)發(fā)時(shí)間延長[13]。最近一項(xiàng)臨床回顧性分析顯示，腫瘤組織中SIRT2過表達(dá)的乳腺癌患者具有更低的TNM分期且總生存期(Overall survival，OS)延長[14]。一些關(guān)于基底細(xì)胞樣乳腺癌(Basal-like breast carcinoma，BLBC)的研究發(fā)現(xiàn)SIRT2高表達(dá)伴隨Slug蛋白高表達(dá)，Slug蛋白是EMT過程的關(guān)鍵蛋白之一，在BLBC中SIRT2通過去乙?；饔镁S持Slug穩(wěn)定性，說明SIRT2高表達(dá)的BLBC具有更高的侵襲性及轉(zhuǎn)移能力，在BLBC細(xì)胞中抑制SIRT2可以降低Slug蛋白穩(wěn)定性進(jìn)而降低BLBC的轉(zhuǎn)移能力[15-16]。

2.3 SIRT3

SIRT3在乳腺癌進(jìn)展中也有相互矛盾的作用。He等[17]發(fā)現(xiàn)SIRT3的表達(dá)與腫瘤侵襲、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、病理分級(jí)、腫瘤體積等呈正相關(guān)，在TNBC細(xì)胞中SIRT3可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力。線粒體未折疊蛋白反應(yīng)(Mitochondria unfolded protein response，UPRmt)是線粒體功能發(fā)生損傷時(shí)激活的早期保護(hù)性反應(yīng)，腫瘤細(xì)胞可以通過啟動(dòng)UPRmt逃避線粒體突變介導(dǎo)的活性氧(Reactive oxygen species，ROS)應(yīng)激，SIRT3是腫瘤細(xì)胞中UPRmt的調(diào)控因子，SIRT3/FOXO/SOD2軸通過激活UPRmt維持線粒體完整性進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[18]。最新研究表明一種MTDH剪接變異體MTDHΔ7在TNBC中表達(dá)水平明顯增高，可通過NFκB-SIRT3軸調(diào)節(jié)線粒體功能，激活SIRT3并促進(jìn)EMT過程，進(jìn)而增加TNBC的侵襲性[19]。然而另一組研究發(fā)現(xiàn)SIRT3在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)低于正常乳腺上皮細(xì)胞，SIRT3可通過下調(diào)ROS抑制SRC氧化并減弱黏著斑激酶(Focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)的激活，從而發(fā)揮腫瘤抑制作用[20]。

2.4 SIRT4、SIRT5、SIRT6和SIRT7

雖然SIRT4、SIRT5和SIRT6在維持細(xì)胞完整性方面發(fā)揮了重要作用，但其在腫瘤中的具體作用尚未完全清楚。研究表明浸潤性乳腺癌患者中SIRT4低表達(dá)與不良預(yù)后直接相關(guān)[21]。SIRT5可通過穩(wěn)定線粒體谷氨酰胺酶促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生[22]。SIRT6在激素受體陽性HER2陰性乳腺癌中低表達(dá)與不良預(yù)后有關(guān)[23]。SIRT7在不同分期的乳腺癌中表達(dá)情況不同，在早期乳腺癌中高表達(dá)，在轉(zhuǎn)移性乳腺癌中低表達(dá)，即其表達(dá)水平與乳腺癌轉(zhuǎn)移能力呈負(fù)相關(guān)，抑制SIRT7可促進(jìn)TGF-β信號(hào)使轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)，而增強(qiáng)SIRT7去乙?；钚詣t抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移[24]。但另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，SIRT7的表達(dá)與乳腺癌侵襲能力以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，在SIRT7高表達(dá)Luminal型乳腺癌中發(fā)現(xiàn)M1型巨噬細(xì)胞浸潤并伴隨T細(xì)胞耗竭[25-26]?？偟膩碚f，SIRTs在乳腺癌轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要的作用，掌握調(diào)控它們的方法可能是一種治療新策略。

3 SIRTs在乳腺癌的MDR中的作用

對(duì)乳腺癌的治療藥物從廣譜細(xì)胞毒藥物到特定的分子靶向藥物已極大改善了患者的預(yù)后及生存質(zhì)量[27]。然而MDR仍然是乳腺癌治療中一個(gè)令人生畏的挑戰(zhàn)。MDR由多種因素共同調(diào)控，如藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白變性或丟失導(dǎo)致藥物攝入減少；ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如多藥耐藥基因1(Multidrug resistance gene 1，MDR1)和MDR相關(guān)蛋白，擴(kuò)增導(dǎo)致藥物滲出增加[28]；凋亡和細(xì)胞周期檢查點(diǎn)過程的突變；改變DNA修復(fù)機(jī)制，減輕藥物誘導(dǎo)的DNA損傷[29]。在乳腺癌中大量研究表明腫瘤轉(zhuǎn)移能力和耐藥與其生物學(xué)特性有關(guān)，包括耐藥基因突變和諸如Sirtuins等的表達(dá)。Sirtuins在不同分子亞型乳腺癌中表達(dá)存在差異，且各種SIRTs產(chǎn)生的耐藥機(jī)制不盡相同，它們可以通過減少藥物滲透、誘導(dǎo)基因突變和改變腫瘤微環(huán)境促進(jìn)細(xì)胞在治療性應(yīng)激下生存[30-31]。

3.1 SIRT1

SIRT1可在多方面調(diào)節(jié)腫瘤對(duì)化療藥物的耐藥。乳腺癌中過表達(dá)的SIRT1使MDR1基因擴(kuò)增，MDR1可減少腫瘤細(xì)胞內(nèi)的化療藥物，產(chǎn)生耐藥性。FOXO1在抗他莫西芬乳腺癌細(xì)胞中表達(dá)持續(xù)增加。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1可使FOXO1蛋白去乙酰化，促進(jìn)多藥耐藥相關(guān)蛋白2(Multidrug resistance protein 2，MRP2)的表達(dá)，導(dǎo)致ER陽性乳腺癌對(duì)他莫昔芬產(chǎn)生耐藥性，抑制SIRT1降低了FOXO1和MRP2的表達(dá)，從而使對(duì)他莫昔芬耐藥的乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇和多柔比星的敏感度大大提升。目前發(fā)現(xiàn)的一種SIRT1有效抑制劑amurensin G可降低FOXO1表達(dá)水平，未來可開發(fā)為一種逆轉(zhuǎn)乳腺癌MDR的潛在治療藥物[32-33]。另一項(xiàng)研究結(jié)果顯示抑制SIRT1可下調(diào)熱休克因子1(Heat shock factor 1，HSF1)的表達(dá)，進(jìn)而下調(diào)MDR相關(guān)蛋白，降低乳腺癌耐藥性[34]。SRC和SIRT1在對(duì)他莫昔芬耐藥的乳腺癌中表達(dá)均上調(diào)，且SRC可通過上調(diào)SIRT1來增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)他莫昔芬的耐藥性，但二者之間的相互作用機(jī)制尚不清楚[35]。最近研究發(fā)現(xiàn)SIRT1在多柔比星耐藥乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)高于多柔比星敏感的乳腺癌細(xì)胞，敲低SIRT1可提高乳腺癌細(xì)胞對(duì)多柔比星的敏感性，此外該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)抑制Akt活性可部分降低SIRT1介導(dǎo)的多柔比星耐藥，一種SIRT1抑制劑煙酰胺(Nicotinamide，NAM)可作用于上述通路逆轉(zhuǎn)MDR[36-37]。與上述研究相反，在Luminal A型乳腺癌中SIRT1的激活會(huì)減弱MDR。例如，一項(xiàng)研究表明透明質(zhì)酸(Hyaluronic acid，HA)結(jié)合CD44(一種HA受體)上調(diào)p300及其乙酰轉(zhuǎn)移酶活性，促進(jìn)β-連環(huán)蛋白和NF-κB的轉(zhuǎn)錄，并進(jìn)一步增強(qiáng)MCF-7細(xì)胞系中MDR1基因和抗凋亡Bcl-xL基因的表達(dá)導(dǎo)致MDR，化學(xué)誘導(dǎo)活化SIRT1使p300失活，可阻斷上述過程并改善MDR[38]。

3.2 SIRT3

關(guān)于SIRT3在乳腺癌耐藥中的研究較少，有研究發(fā)現(xiàn)SIRT3在抗他莫昔芬人乳腺癌mic-3細(xì)胞株中高表達(dá)，盡管mic-3來源于MCF-7，但SIRT3在MCF-7中低表達(dá)。誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞過表達(dá)SIRT3會(huì)導(dǎo)致其對(duì)他莫西芬抵抗，而沉默mic-3細(xì)胞的SIRT3表達(dá)會(huì)提高耐藥細(xì)胞對(duì)他莫西芬的敏感性[39]。與前文所述相反，另一項(xiàng)研究表明SIRT3可抑制乳腺癌中ROS的產(chǎn)生并增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化活性，在激素受體陽性乳腺癌MCF-7和T47D細(xì)胞系中通過siRNA沉默SIRT3可破壞抗氧化反應(yīng)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑和他莫西芬的敏感性，例如山奈酚(KMP)可抑制SIRT3介導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞群形成[40-41]。

3.3 SIRT2、IRT4、SIRT5、SIRT6和SIRT7

關(guān)于SIRT2在乳腺癌MDR發(fā)展中的作用尚未探究。SIRT4通過抑制IL-6/STAT3信號(hào)通路增強(qiáng)ER陽性乳腺癌對(duì)他莫昔芬的敏感性[42]。在乳腺癌中SIRT5的表達(dá)情況與乳腺癌預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，但在TNBC pCR患者中SIRT5表達(dá)水平較高，進(jìn)一步分析顯示SIRT5可能通過調(diào)控Rho通路增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)蒽環(huán)類及紫杉類化療藥物的敏感性，因此SIRT5可作為揭示TNBC患者對(duì)蒽環(huán)類及紫杉類藥物敏感程度的生物標(biāo)志物[43]。在乳腺癌中，SIRT6高表達(dá)的患者OS較低，SIRT6可抑制FOXO蛋白乙?；^程并誘導(dǎo)DNA修復(fù)，從而降低乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇和表柔比星的敏感性[44]。相反，Thirumurthi和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，AKT1磷酸化SIRT6的Ser 38位點(diǎn)，誘導(dǎo)MDM2，使SIRT6發(fā)生蛋白酶依賴性降解，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生并對(duì)曲妥珠單抗耐藥[45]。SIRT6可通過抑制乳腺癌中FOXO3的活性降低腫瘤細(xì)胞對(duì)拉帕替尼的敏感性[46]。最近發(fā)現(xiàn)了一種具有喹唑啉二酮基結(jié)構(gòu)和水楊酸基結(jié)構(gòu)的新型SIRT6抑制劑，抑制組蛋白3賴氨酸9去乙?；龠M(jìn)腫瘤細(xì)胞攝取葡萄糖，同時(shí)阻斷TNF-α的產(chǎn)生，最終增強(qiáng)化療療效[47-48]。此外，SIRT7低表達(dá)可增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感性[26]。造成上述復(fù)雜現(xiàn)象的機(jī)制尚未完全掌握，但可以確定在乳腺癌中Sirtuins針對(duì)不同靶點(diǎn)對(duì)乳腺癌的轉(zhuǎn)移和MDR發(fā)揮重要作用，值得進(jìn)一步探究。

4 小結(jié)與展望

目前乳腺癌患者死亡原因主要來自于疾病復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移及MDR，解決上述問題的關(guān)鍵是增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)現(xiàn)有藥物的敏感性或?qū)ふ倚碌闹委熕幬锛鞍悬c(diǎn)。上述對(duì)Sirtuins的研究發(fā)現(xiàn)其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，且其相關(guān)藥物與現(xiàn)有化療藥物聯(lián)合為腫瘤細(xì)胞克服MDR提供了基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的化學(xué)療法是使用細(xì)胞毒藥物如順鉑、多柔比星、紫杉醇、吉西他濱等抑制腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制及合成，而腫瘤的EMT過程及干性最終會(huì)使其對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性。如前所述Sirtuins是參與CSCs和EMT介導(dǎo)耐藥產(chǎn)生的主要蛋白之一，在常規(guī)化療的同時(shí)靶向Sirtuin介導(dǎo)的EMT機(jī)制和CSCs更新可能有助于徹底根除腫瘤細(xì)胞。因此化療聯(lián)合Sirtuin抑制劑或可使腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)更小。未來針對(duì)Sirtuins的治療靶點(diǎn)或藥物或可為乳腺癌患者治療帶來新的方向。