NTS/IL-8信號通路與惡性腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展

龍欣欣，葉英楠，李 慧，于津浦

(1天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院，國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津300060;2天津市腫瘤免疫與生物治療重點(diǎn)實驗室)

神經(jīng)降壓素(NTS)是由13個氨基酸組成的神經(jīng)肽，在中樞神經(jīng)、心血管、呼吸、消化、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用［1］。近年研究證實NTS與結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌和肝癌等多種惡性腫瘤的生長和侵襲密切相關(guān)。神經(jīng)降壓素/白細(xì)胞介素-8(NTS/IL-8)通路在腫瘤的惡性預(yù)后中發(fā)揮重要作用［2］;結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌等多種惡性腫瘤組織中存在NTS/IL-8通路異常活化［3～7］?，F(xiàn)就NTS/IL-8通路與惡性腫瘤的相關(guān)性研究進(jìn)展綜述如下。

1 NTS/IL-8通路激活途徑

NTS/IL-8通路激活通過NTS與細(xì)胞膜上的神經(jīng)降壓素受體(NTR)結(jié)合而發(fā)揮作用。NTR屬于G蛋白偶聯(lián)受體，有NTR1、2、3三種亞型，其中 NTR1為高親和力受體。NTS與NTR1結(jié)合之后，活化的NTR1便可通過核因子-κB(NF-κB)途徑、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)途徑引起IL-8表達(dá)增加，分泌增多。

1.1 NF-κB 途徑 NF-κB 為一個結(jié)構(gòu)高度保守的轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，包括5個亞單位:p50(NF-κB1)、p52(NF-κB2)、p65(RelA，NF-κB3)、RelB 和Rel(cRel)。兩個亞基通過形成的同源和(或)異源二聚體與靶基因上特定的序列(NF-κB位點(diǎn))結(jié)合調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄［8～10］。最常見的 NF-κB 二聚體是p65與 p50組成的異二聚體［11，12］。在靜息細(xì)胞中，大部分NF-κB聚集在胞質(zhì)內(nèi)并與抑制因子IκB結(jié)合處于失活狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受到刺激，可磷酸化IκB從而激活NF-κB途徑。通常情況下，胞質(zhì)內(nèi)的IκB激酶可磷酸化IκB上的Ser32/Ser36位點(diǎn)，并促進(jìn)IκB 泛素化而降解［13，14］，失去 IκB 抑制的 NF-κB 在胞質(zhì)內(nèi)聚集并向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而在細(xì)胞核內(nèi)通過激活多種基因轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮作用。

然而在 NTS/IL-8通路中，激活 NF-κB途徑需要依賴小鳥苷酸三磷酸酶(Rho GTP酶)。Rho GTP酶是一種單體G蛋白，屬于Ras超家族成員之一。目前發(fā)現(xiàn)的Rho GTP酶家族至少有18種，其參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、惡變和侵襲等多個生物學(xué)過程。G蛋白偶聯(lián)受體接受刺激后可磷酸化Rho GTP酶，使自身 GDP轉(zhuǎn)化為 GTP，酶活性得到激活［15］。NTS與NTR1結(jié)合后，NTR1便以此方式激活RhoA?；罨腞hoA可激活NF-κB，這個過程并不依賴IκB激酶，而是通過直接磷酸化IκB的Ser32/Ser36位點(diǎn)激活NF-κB。目前已發(fā)現(xiàn)在IL-8的啟動子上有p65的結(jié)合位點(diǎn)，且NF-κB可上調(diào)IL-8的表達(dá)［16］。

除了激活Rho GTP酶，NTS激活NF-κB還可借助于激活依賴Ca2+釋放的蛋白激酶C(PKC)系統(tǒng)。NTS與NTR1結(jié)合后，NTR1通過偶聯(lián)的G蛋白激活磷酸脂酶C，后者可將細(xì)胞膜上的脂酰肌醇4，5-二磷酸分解為二酰甘油和1，4，5-三磷酸肌醇。1，4，5-三磷酸肌醇動員細(xì)胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ca2+釋放到胞質(zhì)中與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，而二酰甘油在Ca2+的協(xié)同可下激活PKC［17］?；罨腜KC不僅參與NTS介導(dǎo)的IκB磷酸化，促進(jìn)IκB降解，還參與p65磷酸化，增加其轉(zhuǎn)錄活性［18］。

1.2 Erk途徑 Erk 1/2途徑屬于經(jīng)典的絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。細(xì)胞膜上的酪氨酸激酶受體接受刺激后，可募集胞質(zhì)內(nèi)的生長因子受體結(jié)合蛋白2，后者與胞質(zhì)中的鳥苷酸交換因子結(jié)合形成復(fù)合物，并將其轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜上。鳥苷酸交換因子可催化Ras上的GDP轉(zhuǎn)化為GTP，從而激活Ras。激活的Ras可磷酸化Raf蛋白并將其固定于細(xì)胞膜上。Raf具有絲/蘇氨酸激酶活性，能激活MAPK級聯(lián)信號通路，MAPK激酶進(jìn)一步磷酸化激活Erk1/2［19］。當(dāng)NTS與NTR1結(jié)合后，可通過上述途經(jīng)激活 Ras，進(jìn)一步激活 Erk1/2。活化的ERK1/2可磷酸化多種核轉(zhuǎn)錄因子如Elk-1、Ets21、c2Myc、Sap1a、Tal、STAT、c2jun 及 ATF2 等［20］。磷酸化的Elk-1進(jìn)一步激活細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子激活子蛋白-1(AP-1)。磷酸化的Elk-1還可誘導(dǎo)c-fos基因活化，增加c-fos蛋白合成，后者通過自身二聚化或與c-Jun形成異源二聚體，從而激活A(yù)P-1的轉(zhuǎn)錄活性［21］。近年來有研究表明IL-8的啟動子上存在AP-1的結(jié)合位點(diǎn)，且AP-1可增加IL-8的轉(zhuǎn)錄活性，因而NTS可通過Erk途徑誘導(dǎo)AP-1高表達(dá)，從而上調(diào) IL-8 的表達(dá)［3，4］。

2 NTS/IL-8通路與惡性腫瘤的關(guān)系

NTS/IL-8通路主要通過作用于腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境而影響腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等多個過程，與多種腫瘤的不良預(yù)后密切相關(guān)。NTS/IL-8通路活化不僅可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自身增殖，還可上調(diào)SOX2、OCT4、NANOG等基因使腫瘤細(xì)胞獲得干細(xì)胞特征，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

NTS/IL-8通路激活后，IL-8釋放增加，后者是一種由單核巨噬細(xì)胞分泌的CXC型炎癥趨化因子，可選擇性趨化中性粒細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，促進(jìn)多種細(xì)胞因子和生長因子釋放，加速局部炎癥微環(huán)境形成;部分腫瘤細(xì)胞也可分泌IL-8，并在腫瘤的增殖、分化、血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮重要作用［8～11］。

目前，NTS已作為一種新的生物標(biāo)志物用于腫瘤的檢測。有學(xué)者通過小鼠模型體外實驗論證了NTR1表達(dá)水平與腺癌和鱗癌的惡性程度有關(guān)［22］;Swift等［23］也證實NTR1表達(dá)水平與前列腺癌的分化程度有關(guān);在頭頸部鱗癌中，NTR1被認(rèn)為是不良預(yù)后的標(biāo)志［24］。NTS/NTR-1信號通路活化可促使結(jié)腸癌癌前病變畸變隱窩發(fā)展為結(jié)腸腺瘤［25］。Sgourakis等［26］提出血清NTS和IL-8水平聯(lián)合檢測在結(jié)腸腫瘤診斷中有一定意義。

目前針對NTS及NTS/IL-8通路的靶向藥物成為新的研究熱點(diǎn)。NTR-1的最常用小分子抑制劑SR48692有潛在抗腫瘤作用，有研究表明其可依賴表皮生長因子受體從而抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞增殖，并可通過誘導(dǎo)凋亡和捕獲細(xì)胞周期來抑制惡性黑色素瘤增殖［27，28］。除了小分子抑制劑，姜黃素被發(fā)現(xiàn)可通過阻斷NTS/IL-8通路，減少IL-8表達(dá)，減弱結(jié)腸癌的侵襲性［29］;還可抑制肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+從而并減弱Ca2+依賴型PKC的活性，阻斷NTS激活NF-κB途徑，減少IL-8表達(dá)和釋放;能抑制c-fos、c-jun與DNA形成復(fù)合體，減弱AP-1的轉(zhuǎn)錄活性，從而下調(diào) IL-8 的表達(dá)［30，31］。Wang 等［32］發(fā)現(xiàn)一種組蛋白脫乙酰酶抑制劑丁酸鈉可直接抑制NTR1的表達(dá)并減弱其功能，抑制IL-8表達(dá)，認(rèn)為NTR1抑制劑將在阻止結(jié)腸癌侵襲和轉(zhuǎn)移上發(fā)揮重要作用。此外，有學(xué)者［33］還發(fā)現(xiàn)NTR1在放射性靶向藥物研究方面的重要價值，放射性藥物偶聯(lián)NTS類似物后，可作為NTR1陽性腫瘤的示蹤劑，用于腫瘤的診斷與治療。Valerie等［34］也提出應(yīng)用NTR1抑制劑可提高前列腺癌細(xì)胞對電離輻射的敏感性。

除阻斷NTR1外，阻斷IL-8受體同樣具有治療作用。Singh等［35］在體外惡性黑色素瘤模型中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用趨化因子受體(CXCR)小分子抑制劑可抑制瘤細(xì)胞增殖和血管生成。在乳腺癌的治療中，Singh等［36］發(fā)現(xiàn)阻斷CXCR1可有效降低乳腺癌干細(xì)胞樣細(xì)胞的活性，并與人類表皮生長因子受體2(HER2)抑制劑起到協(xié)同作用，增強(qiáng)治療效果。Tazzyman等［37］證實CXCR2拮抗劑可抑制小鼠肺癌組織中性粒細(xì)胞浸潤，并延緩腫瘤生長，認(rèn)為CXCR2拮抗劑有望成為肺癌治療的新手段。

綜上所述，NTS/IL-8通路作用機(jī)制的闡明揭示了在惡性腫瘤中神經(jīng)肽類物質(zhì)介導(dǎo)局部炎癥形成的過程，表明神經(jīng)肽、炎癥與腫瘤不良預(yù)后有關(guān)。NTS有望成為一項重要的標(biāo)志物，為臨床判斷腫瘤惡性程度和評估腫瘤患者預(yù)后提供參考。同時，關(guān)于NTS/IL-8通路的研究結(jié)果也給惡性腫瘤靶向藥物的研究帶來了新的契機(jī)。盡管目前針對該通路中存在的靶向位點(diǎn)的研究還只局限于體外實驗和動物模型，但仍存在進(jìn)一步研發(fā)的潛力和臨床應(yīng)用價值。

［1］Bugni，JM，Rabadi LA，Jubbal K，et al.The neurotensin receptor-1 promotes tumor development in a sporadic but not an inflammation-associated mouse model of colon cancer［J］.Int J Cancer，2012，130(8):1798-1805.

［2］Myers RM，Shearman JW，Kitching MO，et al.Cancer，chemistry，and the cell:molecules that interact with the neurotensin receptors［J］.ACS Chem Biol，2009，4(7):503-525.

［3］Zhao D，Keates AC，Kuhnt-Moore S，et al.Signal transduction pathways mediating neurotensin-stimulated interleukin-8 expression in human colonocytes［J］.J Biol Chem，2001，276(48):44464-44471.

［4］Olszewski U，Hamilton G.Neurotensin signaling induces intracellular alkalinization and interleukin-8 expression in human pancreatic cancer cells［J］.Mol Oncol，2009，3(3):204-213.

［5］Olszewski U，Hlozek M，Hamilton G.Activation of Na+/H+exchanger 1 by neurotensin signaling in pancreatic cancer cell lines［J］.Biochem Biophys Res Commun，2010，393(3):414-419.

［6］Tang KH，Ma S，Lee TK，et al.CD133(+)liver tumor-initiating cells promote tumor angiogenesis，growth，and self-renewal through neurotensin/interleukin-8/CXCL1 signaling［J］. Hepatology，2012，55(3):807-820.

［7］Yu J，Ren X，Chen Y，et al.Dysfunctional activation of neurotensin/IL-8 pathway in hepatocellular carcinoma is associated with increased inflammatory response in microenvironment，more epithelial mesenchymal transition in cancer and worse prognosis in patients［J］.PLoS One，2013，8(2):e56069.

［8］Doll D，Keller L，Maak M，et al.Differential expression of the chemokines GRO-2，GRO-3，and interleukin-8 in colon cancer and their impact on metastatic disease and survival［J］.Int J Colorectal Dis，2010，25(5):573-581.

［9］Snoussi K，Mahfoudh W，Bouaouina N，et al.Combined effects of IL-8 and CXCR2 gene polymorphisms on breast cancer susceptibility and aggressiveness［J］.BMC Cancer，2010，10:283.

［10］Welling TH，F(xiàn)u S，Wan S，et al.Elevated serum IL-8 is associated with the presence of hepatocellular carcinoma and independently predicts survival［J］.Cancer Invest，2012，30(10):689-697.

［11］ Waugh DJ，Wilson C.The interleukin-8 pathway in cancer［J］.Clin Cancer Res，2008，14(21):6735-6741.

［12］Umezawa K.Possible role of peritoneal NF-kappaB in peripheral inflammation and cancer:lessons from the inhibitor DHMEQ［J］.Biomed Pharmacother，2011，65(4):252-259.

［13］Bijli KM，F(xiàn)azal F，Rahman A.Regulation of Rela/p65 and endothelial cell inflammation by proline-rich tyrosine kinase 2［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2012，47(5):660-668.

［14］Yong Y，Choi SW，Choi HJ，et al.Exogenous signal-independent nuclear IkappaB kinase activation triggered by Nkx3.2 enables constitutive nuclear degradation of IkappaB-alpha in chondrocytes［J］.Mol Cell Biol，2011，31(14):2802-2816.

［16］Khanjani S，Terzidou V，Johnson MR，et al.NFkappaB and AP-1 drive human myometrial IL8 expression［J］.Mediators Inflamm，2012，2012:504952.

［17］Muller KM，Tveteraas IH，Aasrum M，et al.Role of protein kinase C and epidermal growth factor receptor signalling in growth stimulation by neurotensin in colon carcinoma cells［J］.BMC Cancer，2011，11:421.

［18］Zhao D，Zhan Y，Zeng H，et al.Neurotensin stimulates interleukin-8 expression through modulation of I kappa B alpha phosphorylation and p65 transcriptional activity:involvement of protein kinase C alpha［J］.Mol Pharmacol，2005，67(6):2025-2031.

［19］Saini KS，Loi S，de Azambuja E，et al.Targeting the PI3K/AKT/mTOR and Raf/MEK/ERK pathways in the treatment of breast cancer［J］.Cancer Treat Rev，2013，39(8):935-946.

［20］Schmitt JM，Abell E，Wagner A，et al.ERK activation and cell growth require CaM kinases in MCF-7 breast cancer cells［J］.Mol Cell Biochem，2010，335(1-2):155-171.

［21］Maritz MF，van der Watt PJ，Holderness N，et al.Inhibition of AP-1 suppresses cervical cancer cell proliferation and is associated with p21 expression［J］.Biol Chem，2011，392(5):439-448.

［22］Haase C，Bergmann R，Oswald J，et al.Neurotensin receptors in adeno-and squamous cell carcinoma［J］.Anticancer Res，2006，26(5A):3527-3533.

［23］Swift SL，Burns JE，Maitland NJ.Altered expression of neurotensin receptors is associated with the differentiation state of prostate cancer［J］.Cancer Res，2010，70(1):347-356.

［24］Shimizu S.Tsukada J，Sugimoto T，et al.Identification of a novel therapeutic target for head and neck squamous cell carcinomas:a role for the neurotensin-neurotensin receptor 1 oncogenic signaling pathway［J］.Int J Cancer，2008，123(8):1816-1823.

［25］Chowdhury MA，Peters AA，Roberts-Thomson SJ，et al.Effects of differentiation on purinergic and neurotensin-mediated calcium signaling in human HT-29 colon cancer cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2013，439(1):35-39.

［26］Sgourakis G，Papapanagiotou A，Kontovounisios C，et al.The combined use of serum neurotensin and IL-8 as screening markers for colorectal cancer［J］.Tumour Biol，2014，35(6):5993-6002.

［27］Moody TW，Chan DC，Mantey SA，et al.SR48692 inhibits nonsmall cell lung cancer proliferation in an EGF receptor-dependent manner［J］.Life Sci，2014，100(1):25-34.

［28］ Zhang Y，Zhu S，Yi L，et al.Neurotensin receptor1 antagonist SR48692 reduces proliferation by inducing apoptosis and cell cycle arrest in melanoma cells［J］.Mol Cell Biochem，2014，389(1-2):1-8.

［29］Wang X，Wang Q，Ives KL，et al.Curcumin inhibits neurotensin-mediated interleukin-8 production and migration of HCT116 human colon cancer cells［J］.Clin Cancer Res，2006，12(18):5346-5355.

［30］Logan-Smith MJ，Lockyer PJ，East JM，et al.Curcumin，a molecule that inhibits the Ca2+-ATPase of sarcoplasmic reticulum but increases the rate of accumulation of Ca2+［J］.J Biol Chem，2001，276(50):46905-46911.

［31］Hahm ER，Cheon G，Lee J，et al.New and known symmetrical curcumin derivatives inhibit the formation of Fos-Jun-DNA complex［J］.Cancer Lett，2002，184(1):89-96.

［32］Wang X，Jackson LN，Johnson SM，et al.Suppression of neurotensin receptor type 1 expression and function by histone deacetylase inhibitors in human colorectal cancers［J］.Mol Cancer Ther，2010，9(8):2389-2398.

［33］Garcia-Garayoa E，Bluenstein P，Blanc A，et al.A stable neurotensin-based radiopharmaceutical for targeted imaging and therapy of neurotensin receptor-positive tumours［J］.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2009，36(1):37-47.

［34］Valerie NC，Casarez EV，Dasilva JO，et al.Inhibition of neurotensin receptor 1 selectively sensitizes prostate cancer to ionizing radiation［J］.Cancer Res，2011，71(21):6817-6826.

［35］Singh S，Sadanandam A，Nannuru KC，et al.Small-molecule antagonists for CXCR2 and CXCR1 inhibit human melanoma growth by decreasing tumor cell proliferation，survival，and angiogenesis［J］.Clin Cancer Res，2009，15(7):2380-2386.

［36］Singh JK，F(xiàn)arnie G，Bundred NJ，et al.Targeting CXCR1/2 significantly reduces breast cancer stem cell activity and increases the efficacy of inhibiting HER2 via HER2-dependent and-independent mechanisms［J］.Clin Cancer Res，2013，19(3):643-656.

［37］Tazzyman S，Barry ST，Ashton S，et al.Inhibition of neutrophil infiltration into A549 lung tumors in vitro and in vivo using a CXCR2-specific antagonist is associated with reduced tumor growth［J］.Int J Cancer，2011，129(4):847-858.