NF-κB對大腸癌發(fā)生發(fā)展的影響及其相關治療的研究現(xiàn)狀

段佩雯 趙苗苗 綜述 王松坡 審校

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NF-κB對大腸癌發(fā)生發(fā)展的影響及其相關治療的研究現(xiàn)狀

段佩雯 趙苗苗 綜述 王松坡 審校

NF-κB轉錄因子家族廣泛存在于真核細胞中，調控著細胞的生存、生長和凋亡過程，參與炎癥、免疫性疾病及腫瘤等疾病的發(fā)生與發(fā)展。在大腸癌的疾病進程中，NF-κB作為炎性因子介導慢性結腸炎癥向癌癥的轉化。同時，它又能通過調控細胞周期而抑制細胞的凋亡，促進大腸癌的發(fā)生，并在化學藥物治療的過程中通過抑制凋亡而介導大腸癌細胞的多藥耐藥。研究發(fā)現(xiàn)一些中西藥制劑能夠直接或間接作用于NF-κB，抑制大腸癌的發(fā)生以及治療過程中出現(xiàn)的多藥耐藥，這為大腸癌的治療提供了新的思路與靶點。

NF-KappaB；結腸炎癥；大腸癌；耐藥

真核生物中，大量基因的表達水平都受到NF-κB轉錄因子家族的調控，該家族參與細胞的免疫應答、炎癥反應以及細胞的生長。NF-κB通路的異常激活會導致多種疾病發(fā)生，如自身免疫性疾病、慢性炎癥和腫瘤[1]，其中，大腸癌的發(fā)生發(fā)展和轉移與NF-κB通路異常密切相關。研究表明，許多致癌物和促癌因子能夠通過激活NF-κB信號通路發(fā)揮作用[2]。本文將對NF-κB在大腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用，及以其為靶點的治療進展做一綜述。

1 NF-κB概況

1.1 NF-κB的構成

NF-κB轉錄因子家族由NF-κB1(p50及其前體p105)、NF-κB2(p52及其前體p100)、RelA(也稱p65)、c-Rel和RelB組成。它們的共同特點是在N端具有一Rel同源結構域(RHD)，RHD負責二聚體化及與DNA序列特異性結合。RelA、c-Rel和RelB還包含一個C端轉錄激活結構域(TAD)。p52(p100)和p50(p105)不包含此結構域，因此需要與其他因子相互作用來正向調節(jié)轉錄，它們的C端包含一個錨蛋白重復序列，負責后續(xù)在細胞質中的分離與失活[3]。IκB家族是NF-κB抑制蛋白，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、Bcl-3、p100和p105等成員。靜息狀態(tài)下，NF-κB的活性被IκB嚴格抑制。IκB激酶復合物(IKK)是一個異三聚體，由催化亞基IKKα、IKKβ和調節(jié)亞基IKKγ組成，調節(jié)亞基IKKγ也被稱為NF-κB基本調節(jié)因子(NEMO)[4]。

1.2 NF-κB信號通路激活途徑

NF-κB信號通路的激活有兩種途徑。經典活化途徑：在TNF-α、IL-1、基因毒性藥物、電離輻射等因素的刺激下，IκB分子的特定絲氨酸殘基被IKK磷酸化，導致其泛素化和降解。使得在靜息狀態(tài)下與IκB抑制蛋白家族結合形成三聚體的RelA和p50復合物釋放并進入核內，激活多種靶基因的轉錄[5]。非經典途徑由腫瘤壞死因子超家族的一系列刺激因子(如BAFF、CD40L、LTβ)激發(fā)。這一途徑中，上游激酶NIK首先激活IKKα，使p100磷酸化進而激活蛋白酶依賴降解途徑。p100是RelB的主要抑制物，所以這一過程將會引起RelB：p52復合物和RelB：p50復合物釋放轉移到核內并與DNA結合[6]。在核內，被激活的NF-κB復合物結合特定的由9～10個堿基組成的DNA序列，從而激活應對一系列刺激因素的復雜調控網絡[7]。

2 NF-κB與大腸癌的發(fā)生發(fā)展

2.1 NF-κB介導結腸炎向結腸腫瘤的轉化

多項研究表明炎癥和腫瘤之間存在相互聯(lián)系。最新統(tǒng)計結果顯示[8]，有高達20%的人類腫瘤來源于慢性炎癥與持續(xù)感染。炎性細胞因子、腫瘤浸潤骨髓和免疫細胞在炎癥相關腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉移的一系列過程中發(fā)揮重要作用。如克羅恩病、潰瘍性結腸炎等炎癥性腸病，其持續(xù)性的炎癥會造成細胞損傷，使長期紅腫的炎性黏膜出現(xiàn)異常分化，并最終導致結腸癌的發(fā)生[9]。在慢性炎癥中，炎性細胞產生的細胞因子和趨化因子能通過激活NF-κB信號通路將局灶炎癥反應向周圍組織傳播，并增強癌前細胞的免疫逃逸能力[10-11]。動物實驗已證實NF-κB在炎癥相關腫瘤的發(fā)展中發(fā)揮重要作用[12-13]。在二乙基亞硝胺誘導的小鼠肝細胞癌模型中，NF-κB的活化能誘導肝臟中的Kupffer細胞分泌一系列細胞因子(如IL-6)，誘導STAT3活化，從而加速肝細胞癌的發(fā)生[14]。小鼠結腸炎相關的腸癌模型中，降低腸上皮細胞中的NF-κB水平，能明顯抑制腫瘤的生長[15]。Baisi等[16]研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB的亞基也參與炎性腫瘤的發(fā)生。在SW620腸癌細胞的體外研究中發(fā)現(xiàn)，p65表達上調，IL-6和IL-8的分泌也隨之增加。而血清中高水平的IL-6和IL-8與大腸癌的發(fā)生發(fā)展有關。Bukitt等[17]研究發(fā)現(xiàn)，RelA、RelB、NF-κB1、p100/p50及NF-κB2在野生型小鼠的胃黏膜中均有表達，而且這些NF-κB蛋白家族的成員參與調控貓屬螺旋桿菌相關腫瘤發(fā)生。與感染貓屬螺旋桿菌的野生型小鼠的胃黏膜萎縮程度相比，缺乏NF-κB1、p105/p50亞基的小鼠胃黏膜萎縮程度更為嚴重。而體內p100/p52亞基水平低的小鼠即使長時間暴露于貓屬螺旋桿菌環(huán)境下，胃黏膜也不會受到嚴重損傷，實驗證明經典NF-κB信號通路在結腸炎到結腸癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著復雜的作用。Koliaraki等[18]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)腸上皮間充質細胞中的IKKβ在非先天性的結腸炎相關腫瘤中發(fā)揮關鍵作用。缺少IKKβ的小鼠模型在疾病早期階段可見免疫細胞浸潤減少、上皮細胞增殖緩慢且分化不良。低水平的IKKβ能夠在疾病早期階段抑制促炎性因子和促癌因子的產生，也能在一定程度上抑制STAT3的活性。IKKβ低表達的腸上皮間充質細胞對先天免疫刺激(如脂多糖)的反應有缺陷，表現(xiàn)為NF-κB信號轉導活性減低以及NF-κB信號通路上重要靶基因的表達。此外，越來越多的證據表明NF-κB可能通過影響O-GlcNAc糖基化促進結腸炎癥向腫瘤轉化。高水平的O-GlcNAc能夠增強RelA/p65復合物與其靶啟動子的結合力。p56蛋白的O-GlcNAc修飾區(qū)域上的蘇氨酸322和蘇氨酸352在p56與啟動子的結合中至關重要[19]。

2.2 NF-κB抑制細胞凋亡介導耐藥

引起腫瘤耐藥的原因很多，其中，凋亡途徑異常是重要原因之一。凋亡相關蛋白異常表達、凋亡途徑異?；蚩沟蛲龅鞍妆磉_增強都會導致腫瘤耐藥。許多抗凋亡蛋白與促凋亡蛋白都是NF-κB的靶基因產物，如促凋亡蛋白TRAIL、p53、Caspase-1以及抗凋亡蛋白TRAF-1、TRAF-2、Bcl-2、Cyclin D1、Survivin和COX-2等，這些蛋白在細胞生長和增殖中起到重要作用[20]。血管生成因子VEGF和IL-8等也是NF-κB的下游效應器[21]。實驗發(fā)現(xiàn)，在膠質瘤中，激活NF-κB會誘導間葉細胞轉化，并誘導其對放射性治療產生抗性[22]。漿液性卵巢癌的研究中亦發(fā)現(xiàn)，化療敏感細胞中NF-κB1和c-Rel的表達明顯低于化療耐藥細胞[23]。而諸多研究結果顯示抑制NF-κB活性可以誘導多種腫瘤細胞凋亡，這提示我們NF-κB的異常激活通過抗凋亡途徑介導腫瘤細胞產生化療耐藥。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)是抗腫瘤治療中比較有利的治療手段，因為它能特異性殺傷腫瘤細胞而減少對正常細胞的傷害。但臨床中越來越多的腫瘤患者對于TRAIL治療產生抗性，研究發(fā)現(xiàn)此過程與NF-κB異常激活相關。Gao等[24]發(fā)現(xiàn)，應用NF-κB抑制劑BAY 11-7082，能夠顯著增強TRAIL的抗凋亡作用，通過抑制NF-κB上游的GSK3β，亦能達到此作用。硫氧還蛋白樣蛋白2(Txl-2)的表達和大腸癌的進展階段呈正相關，其亞型Txl-2b能夠促進腸癌細胞增殖，加速細胞周期并具有抗凋亡的作用。近期研究發(fā)現(xiàn)NF-κB通路為其下游靶點，抑制NF-κB信號通路活性能夠通過降低Cyclin D1、Bcl-2、Bcl-xL以及Survivin表達水平來終止Txl-2b的促增殖和抗凋亡作用[25]。另有研究者[26]利用螺旋藻藻膽蛋白和選擇性COX-2抑制劑聯(lián)合非甾體抗炎藥用于大腸癌細胞，來探討Cyclin/CDK等細胞周期調控蛋白及NF-κB在大腸癌形成中的作用，結果顯示，上述藥物均通過激活p53蛋白、抑制NF-κB(p56)活性達到促凋亡的作用。這一過程中，Cyclin/CDK復合物受到抑制從而激活p53蛋白的表達，并伴隨NF-κB水平下調。在轉化細胞和原代細胞中，表觀遺傳調節(jié)組蛋白去乙酰化酶2(HDAC2)能夠激活NF-κB。這一功能依賴于完整的HDAC2類泛素化修飾基序。HDAC2的類泛素化整合了涉及p53的NF-κB信號通路。由于依賴于HDAC2介導的NF-κB激活能夠使大腸癌細胞逃避基因毒性藥物造成的凋亡，因此在腫瘤組織中多見的高水平的HDAC2很可能與腫瘤的多藥耐藥有關。這一發(fā)現(xiàn)使得HDAC2依賴的NF-κB信號通路節(jié)點成為抗腫瘤及扭轉化療多藥耐藥的切入點[27]。

3 NF-κB相關靶向治療

3.1 抑制NF-κB活性的藥物

黃酮是水果和蔬菜中常見的天然酚類化合物，具有抗炎和抗腫瘤活性，經流行病學調查顯示，它能夠降低人類罹患結腸癌癥的風險，并已廣泛應用于人類保健。柚木柯因是其家族主要成員之一，它能夠直接結合NF-κB的亞基p50，抑制NF-κB活性，上調死亡受體的表達，增加促凋亡蛋白表達，誘導細胞凋亡，從而抑制大腸癌細胞的生長，在體內實驗中也表現(xiàn)出了抑制瘤體生長的作用[28]。有研究者用哌嗪和甲氧基代替黃酮的主鏈合成了一種新的黃酮衍生物LZ-207，實驗證明其能降低促炎性細胞因子IL-6的釋放，抑制IκB及IKKα/β的磷酸化，抑制NF-κB的活性。這為臨床中防治結腸炎相關性腫瘤提供了新思路[29]。雷洛昔芬能夠降低NF-κB表達，并增強Caspase-3蛋白表達。在細胞形態(tài)學研究中也發(fā)現(xiàn)其能導致膜起泡，細胞皺縮，染色質凝結，并最后引起腸癌細胞的凋亡[2]。某些中藥單體如人參皂苷Rg3，也被證明能夠抑制NF-κB與DNA結合的能力，下調NF-κB表達，降低NF-κB調節(jié)基因的轉錄[30]。芍藥醇能夠抑制NF-κB的活性，抑制其轉移入核的能力，并能抑制其下游COX-2的表達，從而抑制細胞增殖，促進細胞凋亡[31]。

3.2 扭轉NF-κB介導的多藥耐藥的制劑

NF-κB介導的腸癌細胞的多藥耐藥一直是化療的重大阻礙和化療失敗的主要原因。吲哚類衍生物3-(2-溴乙基)-吲哚，即BEI-9，能夠降低Cyclin D1水平，抑制大腸癌細胞的生長及活動性。細胞因子TNFα及喜樹堿在抗腫瘤過程中會通過激活NF-κB而產生細胞的耐藥，而聯(lián)合應用BEI-9時，能夠抑制NF-κB活性并誘導腸癌細胞凋亡[32]。Liu等[33]通過體外實驗證實漢防己堿能夠通過抑制NF-κB信號通路下調MDR-1和COX-2的表達，進而增加MDR-Caco-2細胞對阿霉素的敏感性。紫杉醇在應對多種實質性腫瘤中都有顯著效果，然而嚴重的毒副反應和由NF-κB介導的多藥耐藥限制了它在臨床中的應用。研究發(fā)現(xiàn)用紫杉醇和姜黃素聯(lián)合制成的聚合物膠束能夠扭轉這種多藥耐藥效應，表現(xiàn)出較單體應用對腫瘤生長更強更持久的抑制作用。這一效應與其能促凋亡及抑制血管生成相關[34]。

4 小結與展望

目前已證實NF-κB通路參與包括炎性疾病、腫瘤、病毒感染和基因疾病(如色素失調癥)等多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程。在大腸癌這一領域，NF-κB通路上的相關基因與蛋白作用于大腸癌的發(fā)生與發(fā)展的機制正在被逐漸闡明，這為存在NF-κB通路異常的大腸癌的治療提供了新的方向與靶點。就目前來看，通過中醫(yī)藥單體或復方輔助化療藥物的使用，作用于NF-κB來改善化療中的多藥耐藥可能是未來研究的熱點與突破口。

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(收稿：2016-10-19)

The recent advances in the research of NF-κB in the development and relevant treatment of the colorectal cancer

DUANPeiwen，ZHAOMiaomiao，WANGSongpo

Department of TCM，The General Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200080，China

In eukaryotic cells，NF-κB transcription factor family regulates many processes like cell survival，growth，and apoptosis.It participates in the development of a variety of diseases，including inflammatory，immune disease，and cancer.As an inflammatory factor，NF-κB mediates the transformation of chronic colitis to cancer during the course of colorectal cancer.Furthermore，it could inhibit cell apoptosis through regulating cell cycles，which promotes the development of colorectal cancer and mediates the multidrug resistance of the tumor cells.Therefore，targeting NF-κB，a large number of preparations involved both Chinese and western medicine has been researched.The further research and the use of them may be an effective method to cure the colorectal cancer in clinical work.

NF-KappaB；Colitis；Colorectal neoplasm；Drug resistance

上海市中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展三年行動計劃資助(ZY3-CCCX-1-1009)

上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院中醫(yī)科(上海 200080)

段佩雯，女，(1991-)，碩士研究生，從事中醫(yī)藥防治消化道腫瘤的研究。

王松坡，E-mail：1520232012@qq.com

R735.3

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.01.009