2.武汉科技大学附属天佑医院
2.Tianyou Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology
食管癌是我国常见的恶性肿瘤之一,大多数 患者就诊时已属中晚期,放射治疗则成为主要的 治疗手段之一。放射抗拒被公认为是食管癌放疗 失败的重要原因,如何提高放射治疗的敏感度成 为当前放射治疗食管癌的一个亟待解决的问题。 研究表明多种信号通路在食管癌放射抗拒形成中 起到重要作用,本文总结食管癌细胞株产生放射 抗拒的可能存在的细胞通路如下。 1 经典Wnt/β-catenin通路
Wnt家族是一个高度保守的信号分子家族。 Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白,通过与卷曲蛋白 (Frz)及低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP5/6)结合, 将信号转至细胞质内,激活一系列蛋白的活性。 β-catenin是Wnt通路中的重要成员,通常由多蛋白降 解复合体(APC、AXIN、GSK-3β和酪蛋白激酶) 调控,复合体可使β-catenin磷酸化,而后被泛素-蛋 白酶体系统降解,所以一般细胞质内游离β-catenin 极低。当Wnt蛋白与受体Frz结合,抑制复合体,使 β-catenin不能降解而在胞质内积累继而入细胞核, 激活下游信号靶基因c-myc、cyclinD1,通路激活, 核内β-catenin的出现是Wnt信号通路激活的标志。
肖建等[1]研究发现β-catenin在食管癌细胞膜表 达减弱,向胞质和胞核转位,出现胞质和胞核的异 常表达,提示β-catenin在食管癌的发生发展中起重 要作用。Yan等[2]指出β-catenin在食管癌细胞中过 度表达,主要通过上调STAT3表达,促进食管癌细 胞形成,Deorukhkar等[3]认为STAT3与放射抗拒的 形成有关;我们课题组研究表明[4],随着射线照射 剂量增加,β-catenin的含量呈增加趋势,采用配对 t检验,应用NS-398(COX-2抑制剂)的实验组与 对照组比较(t=-3.448,P=0.026)差异有统计学意 义,提示实验组应用NS-398增敏后,各照射剂量组 β-catenin的含量均有不同程度的减少提示具有放射 抵抗性的细胞中β-catenin 增加,这与李海英等[5, 6]学 者认为Wnt通路在食管癌放射抗拒性的获得中有重 要作用的研究是一致的。由此我们推断抑制Wnt通 路的拮抗剂能增强食管癌放射治疗的敏感度。 2 EGFR信号通路
表皮生长因子受体(epidermal growth factor, EGFR)是一种跨膜酪氨酸激酶受体,由胞外区、跨 膜区和胞内区三部分组成,其中胞内区为EGFR-酪氨酸激酶区域,是调节肿瘤细胞增殖、侵袭、 转移和凋亡的重要组成部分。EGFR与其配体在胞 外区结合后引起EGFR二聚体化及胞内区磷酸化, 进而激活下游一系列重要的信号通路:(1)过 PLC-PKC,Ras-Raf-MEK,PI3K-Akt-mTOR和JAK2-STAT3 可能激活PI3K/AKT/mTOR信号通路,同 时上调血管内皮生长因子(VEGF)和表皮生长因子 (EGF)表达,下调PTEN基因的表达[7, 8];(2)活化 Ras蛋白,启动和激活MAPK信号转导通路的磷酸 化级联反应,刺激肿瘤的增殖和转移[9]。(3)放射 诱导细胞EFGR受体进入细胞并参与DNA修复[8]。 这也是使肿瘤细胞产生放射抗拒的原因之一。
研究表明[10]如果细胞核中缺乏EGFR受体,肿 瘤细胞中残存的DNA损伤增加,放射后细胞的生 存率降低。大肠癌中有EGFR受体表达的细胞对放 化疗不敏感,且患者无病生存率明显缩短[11],说明 EGFR受体表达能抵抗治疗;双重通路抑制剂阿法 替尼片能抑制EGFR及HER2信号通路激活,能通过 提高放射诱导的DNA损伤及细胞凋亡达到放射增 敏作用[12]。Jing等[13]进行食管癌研究发现,放疗联 合应用EFGR受体拮抗剂西妥昔单抗后,食管癌细 胞株KYSE-150R中G1、G2/M期细胞比例增加而S期 降低,凋亡细胞数明显增加(P<0.05),这表明抑制 EGFR通路的表达后,能减弱食管癌细胞株KYSE-150R的放射抗拒性,其机制涉及解除G2/M期阻滞, 改变细胞周期并促进细胞凋亡。由此说明EFGR过 度表达能增加食管癌细胞株的放射抗拒性。 3 Hedgehog通路
Hedgehog(HH)蛋白是高度保守的分泌型糖蛋白, 由hh基因编码,在哺乳动物中,存在3种同源基因即 Sonic HH(SHH)、Indian HH(IHH)及Desert HH(DHH)ɻ SHH在哺乳动物的神经系统、胃肠、乳腺及前列腺等 多器官的发育中起重要作用。HH信号转导通路主要 通过三种途径激活:(1)shh和受体Ptch结合,解除了 Ptch对下游smo的抑制,促使全长的Gli进入核内启动 靶基因转录;(2)Ptch发生突变,使下游信号转导调节 失控,靶基因不断激活;(3)smo发生突变,导致下游 的通路失控,靶基因持续激活。HH在乳腺癌、肺癌、 消化道等多种恶性肿瘤中均有高表达,研究发现HH 还通过影响细胞核TCF4浓度 [14]、调节MMPs的表达 [15] 与Wnt交联,促进肿瘤发生发展。
Mori等学者[16]研究发现Gli-1在91%食管癌细胞 株中阳性表达(31/34),而Gli-2和Gli-3在所有细胞 株中均表达,证实HH增加可诱发食管癌变,促进 食管癌的增殖与侵袭。Sims-Mourtada等[17]报道: 在43例有放化疗治疗抗拒的食管癌细胞株中,36 例(83.7%) Hh通路激活且Gli-1阳性,2例(4.6%)Hh 通路激活而Gli-1阴性,5例(11.7%)Hh通路及Gli-1 均阴性,由此说明食管癌的放化疗抗拒与Hh通路 激活有关。但HH通路与食管癌放射抗拒的相关文 献较少。目前我们课题组正对HH通路进行研究, 拟通过其关键蛋白也是多条通路的交叉点Gli-1深 入探究食管癌放射抗拒的机制。 4 NF-κB信号通路
核因子kappa B(nuclear factor -kappa B,NF-κB)是在成熟的B淋巴细胞中发现的,在肿瘤的生 长、细胞凋亡等方面起关键作用[18]。其下游靶基 因CyclinD1和c-Myc可刺激细胞的生长和增殖,激 活NF-κB能抑制细胞凋亡,引发肿瘤细胞增殖、侵 袭、转移、放化疗抵抗 [3]。NF-κB与其抑制物(IkBs) 结合以非活性的形式存活于细胞质中,IκBs 阻止NF-κB转录进入核内,但它们能被各种游离的分子、激 酶、放射线、紫外线等激活促使NF-κB进入核内, 在分次照射后,细胞DNA双链断裂,主要通过活化 细胞核内NF-κB和ATM来激活NF-κB通路 [3]。
Li等[19]认为NF-κB活化导致肿瘤的侵袭性生长及 放化疗抵抗,主要是通过其效应基因COX-2、cyclin D1、bcl-2家族、survivin引起的;Deorukhkar等[3]也认 为多种肿瘤放射抗拒都与NF-κB有关,抑制NF-κB 通路就增加了肿瘤放射敏感度。田芳等 [20]研究表明, NF-κB通路的激活在食管鳞癌的发生中起重要作用。 车少敏等 [21]认为使用COX-2抑制剂NS398能抑制食管 癌细胞增殖,具有放射增敏的作用,可能与抑制NF-κB活性有关,所以食管癌的放射抗拒与NF-κB密切 相关,抑制NF-κB通路能增强放射敏感度。 5 可能参与食道癌放射抗拒的细胞通路:PI3K/Akt通路与Notch通路
磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白质丝氨酸苏氨酸 激酶(Akt)信号通路为胞内信号转导途径。Bussink 等[22]认为头颈部肿瘤的放射抗拒与PI3K/Akt的激 活有关,而俞立萍等[23]研究发现在头颈鳞癌中, IGF-1R抑制剂能抑制DSBs的修复,阻断P13K/Akt 信号通路,增加放疗引起的细胞凋亡,即增加放 疗敏感度。而PI3K/Akt通路又能促进食管癌的发 生发展[24],那么它与食管癌放射抗拒可能有相关 性,可进一步研究。
Notch通路与细胞的分化、增殖、黏附、凋 亡及表皮细胞向间充质细胞的转化均密切相关。 Notch活化之后所产生的p21(WAF/Cip)可能通过抑 制Wnt-4的表达来下调Wnt信号[25],还可通过蛋白 之间作用和基因转录水平调节NF-κB的表达[26]。而 在食管癌组织中Notch表达率明显低于癌旁组织(P <0.05) [27],表明Notch通路与食管癌相关。Notch通 路与Wnt及NF-κB均密切相关,而后两者已证实与 食管癌放射抗拒相关,那么Notch通路与食管癌放 射抗拒相关性如何呢?有待深入研究。
食管癌的放射抗拒机制复杂,细胞通路繁 多,而且各个通路相互作用,存在交叉点,选取 主要的通路或是关键交叉点进行研究,开发重 要通路或关键交叉靶点(如Cyclin D1、COX-2、 Gli-1、β-catenin)的有效拮抗剂,无疑将增强食管 癌的放疗效果,提高患者生存率。研究表明Wnt/ β-catenin、Hedgehog、EGFR、NF-κB通路与食管癌 的放射抗拒密切相关,基于此下一步我们课题组准 备从HH通路入手深入研究食管癌放射抗拒机制, 为食管癌的治疗开辟新的道路。
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