核因子κB信號(hào)通路在宮頸癌、乳腺癌發(fā)生發(fā)展及治療中作用的機(jī)制研究進(jìn)展

徐曉琳，田春艷，耿云峰，王偉龍，張杰彪，鞠吉雨，趙春玲

(1濰坊醫(yī)學(xué)院山東省高校生物藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濰坊 261053；2軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院生命組學(xué)研究所；3濰坊醫(yī)學(xué)院山東省高校免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

核因子κB(NF-κB)是一種能與免疫球蛋白κ輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列(GGG ACT TTC)特異結(jié)合的核蛋白因子。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄因子 NF-κB家族迄今為止共發(fā)現(xiàn)5個(gè)結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白，包括：p65(RelA)、RelB、c-Rel、p105/p50 (NF-κB1)和p100/p52 (NF-κB2)[1]。它們可以形成異源或同源二聚體，從而結(jié)合靶DNA并誘導(dǎo)不同的靶基因的表達(dá)[2]。RelA(也稱(chēng)為p65)、RelB和c-Rel等三個(gè)Rel成員可正調(diào)節(jié)基因表達(dá)。另外兩個(gè)成員p105和p100(p50和p52的前體蛋白)含有相似的C末端錨蛋白重復(fù)序列，此部分能夠抑制NF-κB異源二聚體與DNA結(jié)合和核定位而負(fù)調(diào)控NF-κB的功能[3]。p50和p52的二聚體不含反式激活域，與NF-κB元件結(jié)合，作為轉(zhuǎn)錄抑制因子發(fā)揮作用[4]。當(dāng)p50或p52與具有反式激活結(jié)構(gòu)域的家族成員(如p65或RelB)結(jié)合時(shí)，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活因子的功能。

目前NF-κB信號(hào)通路的激活主要有經(jīng)典和非經(jīng)典(或替代)途徑。經(jīng)典途徑的激活依賴(lài)IκB激酶(IKK)，包括IKKα和IKKβ和至少一種非催化輔助蛋白(NEMO)的IKK 復(fù)合物，促進(jìn)IκB磷酸化和K-48連接的泛素化，經(jīng)蛋白酶體途經(jīng)降解[5]。經(jīng)典途徑的激活通常與抗細(xì)胞凋亡相關(guān)，能夠促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，同時(shí)還涉及慢性炎性疾病如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎性腸病和哮喘的發(fā)病。與經(jīng)典的NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑相反，NF-κB活化的替代途徑信號(hào)傳導(dǎo)是緩慢的(在數(shù)小時(shí)內(nèi)激活)，不依賴(lài)于IKKβ和NEMO的活性。細(xì)胞受到刺激后，激活非經(jīng)典途徑中的上游激酶：NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)[6]，激活的NIK磷酸化并激活I(lǐng)KKα復(fù)合物，進(jìn)而磷酸化p100，促進(jìn) p52/RelB活性異源二聚體的加工和釋放，p52/RelB二聚體易位至細(xì)胞核并激活其靶基因[7]。p100的磷酸化和加工是非經(jīng)典N(xiāo)F-κB信號(hào)途徑中的關(guān)鍵步驟。在正常生理?xiàng)l件下，非經(jīng)典途徑涉及多種生物過(guò)程，包括淋巴器官發(fā)生、B細(xì)胞成熟、破骨細(xì)胞分化和其他免疫細(xì)胞的各種功能。NF-κB活化是誘導(dǎo)性和瞬時(shí)過(guò)程。NF-κB參與激活免疫和炎癥反應(yīng)，也參與調(diào)節(jié)黏附、血管生成、自噬、能量代謝、衰老和誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和存活[8]。在腫瘤細(xì)胞中，不同類(lèi)型的分子改變可能導(dǎo)致NF-κB活化的調(diào)節(jié)異常。多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃腿祟?lèi)病例研究[9]均證實(shí)了NF-κB信號(hào)通路異常與癌癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。乳腺癌、宮頸癌是常見(jiàn)的女性惡性腫瘤，近年發(fā)病率均逐年升高?，F(xiàn)將NF-κB信號(hào)通路在宮頸癌、乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中作用機(jī)制及其在靶向藥物治療中的作用機(jī)制的最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 NF-κB信號(hào)通路在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制

Dam等[10]研究發(fā)現(xiàn)，確定了MYC信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞周期失調(diào)、TGF-β和NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)、MAPK信號(hào)傳導(dǎo)以及染色質(zhì)建模這5個(gè)信號(hào)模塊相關(guān)的蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用PPI網(wǎng)絡(luò)在宮頸癌發(fā)生中的重要功能，提示NF-κB信號(hào)通路的異常激活與宮頸癌的發(fā)生密切相關(guān)。

早期研究[11]表明，高風(fēng)險(xiǎn)HPV癌蛋白調(diào)節(jié)NF-κB靶基因的表達(dá)，干預(yù)NF-κB活化,表明NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)的抑制是HPV誘導(dǎo)的癌癥中有意義的治療靶標(biāo)。Hussain等[12]證明來(lái)自皮膚HPV38的E6和E7蛋白激活經(jīng)典的NF-κB信號(hào)通路，上調(diào)抗凋亡基因cIAP1、cIAP2和xIAP的表達(dá)，并有效抑制TNF或UV介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Kim等[13]報(bào)道，HPV16 E5癌蛋白通過(guò)激活NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)上調(diào)環(huán)氧合酶-2(COX-2)。COX-2通過(guò)增加淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和對(duì)放射療法誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的抗性而在宮頸癌進(jìn)展中起作用。Vandermark 等[14]發(fā)現(xiàn)宮頸細(xì)胞的永生化降低了NF-κB活性和特異性NF-κB響應(yīng)基因的表達(dá)。E6和E7蛋白顯著抑制從宮頸轉(zhuǎn)化區(qū)(也就是大多數(shù)宮頸癌發(fā)展的區(qū)域中)細(xì)胞的NF-κB活性和TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB活性。抑制NF-κB刺激HPV-16誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和細(xì)胞從轉(zhuǎn)化區(qū)永生化。因此，NF-κB也具有在宮頸細(xì)胞中充當(dāng)腫瘤抑制劑的潛力。

同時(shí)，在宮頸癌發(fā)生過(guò)程中，NF-κB信號(hào)通路的激活通過(guò)不同的作用機(jī)制具有相反的功能。有研究[15]表明宮頸癌中，NF-κB介導(dǎo)囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)的表達(dá)。CFTR從正常組織到癌癥標(biāo)本的CFTR和NF-κB的表達(dá)水平逐漸增加。NF-κB與CFTR之間的相互作用可能參與了宮頸癌的發(fā)生，CFTR對(duì)NF-κB介導(dǎo)的先天免疫的負(fù)面影響可能是宮頸癌惡性程度增加的原因。

在形成高級(jí)別的上皮內(nèi)瘤和宮頸癌期間，NF-κB再次結(jié)構(gòu)性激活[16]。宮頸原位癌的癌變等級(jí)與細(xì)胞質(zhì)NF-κB表達(dá)水平之間存在線(xiàn)性關(guān)系。這表明在宮頸癌的進(jìn)展過(guò)程中NF-κB的促腫瘤作用。在正常宮頸組織和低度鱗狀上皮內(nèi)病變(LSIL)中，p50、p65(RelA)和IκBα定位于胞質(zhì)溶膠中，在高級(jí)SIL和鱗狀細(xì)胞癌(SCC)中NF-κB易位至細(xì)胞核。

NF-κB活化還可誘導(dǎo)激活誘導(dǎo)胞苷脫氨酶(AID)和APOBEC的表達(dá)，從而提供NF-κB途徑與宮頸癌誘變特征之間的機(jī)制聯(lián)系。AID/APOBEC家族通過(guò)誘導(dǎo)由于DNA脫氨活性所帶來(lái)的基因組損傷，是癌癥發(fā)展和癌癥克隆進(jìn)化的重要因素[17]。失調(diào)的AID活性可能誘發(fā)乳腺癌、卵巢癌等其他類(lèi)型癌癥。APOBEC酶是防御病毒感染的重要參與者，是PI3K誘變和HPV誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，也是宮頸癌發(fā)展的重要參與者[18]。而經(jīng)典的NF-κB途徑在包括宮頸癌細(xì)胞等各種癌細(xì)胞類(lèi)型中對(duì)APOBEC3B的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)起重要作用[19]。Leonard等[20]研究發(fā)現(xiàn)，非經(jīng)典的NF-κB信號(hào)途徑中的RelB能夠募集到APOBEC3B的啟動(dòng)子區(qū)，繼而激活蛋白激酶C(PKC)，特異性地誘導(dǎo)APOBEC3B的表達(dá)。APOBEC3B在大多數(shù)原發(fā)性乳腺腫瘤和乳腺癌細(xì)胞系中也是過(guò)表達(dá)的[21]。因此抑制NF-κB有可能用于逆轉(zhuǎn)對(duì)放射療法和全身性抗癌藥物的抗性。

2 NF-κB信號(hào)通路在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制

在乳腺癌中，HPV蛋白還能夠與乳腺癌和卵巢癌易感基因-1(BRCA1)和BRCA2相互作用。在人類(lèi)中，大多數(shù)BRCA1mut/+乳腺小葉顯示出明顯的核定位NF-κB的表達(dá)。BRCA1-/-腔祖細(xì)胞的異常增殖能力與復(fù)制相關(guān)的DNA損傷應(yīng)答反應(yīng)有關(guān)，損傷反應(yīng)誘導(dǎo)的NF-κB異常激活使乳腺祖細(xì)胞的增殖永久化。炎癥和微生物感染誘導(dǎo)AID表達(dá)，炎癥誘導(dǎo)的AID是乳腺癌細(xì)胞和非轉(zhuǎn)化乳腺上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變所必需的。同時(shí)，體內(nèi)分析證實(shí)，內(nèi)源性乳腺上皮細(xì)胞NF-κB控制著乳腺腫瘤發(fā)生中的分子遺傳途徑[22]。NF-κB調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白，特別是誘導(dǎo)的細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)，似乎是乳腺發(fā)育和乳腺癌發(fā)生的關(guān)鍵因素。

NF-κB的信號(hào)激活由可以由TNF-α受體家族的成員RANK介導(dǎo)。狄諾塞麥(denosumab)，是一種針對(duì)核因子-κB受體活化因子配體(RANKL)的抑制劑，可阻斷RANKL與RANK的結(jié)合，治療的BRCA1突變攜帶者的乳房活檢組織中的細(xì)胞增殖明顯減少。此外，BRCA1缺陷小鼠模型中RANKL的抑制基本上阻滯了乳腺腫瘤發(fā)生[23]。

除與乳腺的發(fā)生相關(guān)外，F(xiàn)usella 等[24]已經(jīng)證明，由CHORDC1基因編碼的Morgana/chp-1在的三陰性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)TNBC中過(guò)表達(dá)，其表達(dá)與淋巴結(jié)陽(yáng)性相關(guān)。同時(shí)，F(xiàn)usella 等[25]最近證明，Morgana是IKK復(fù)合物的先前未知的組分并且對(duì)于IκBα底物識(shí)別是必需的。Morgana沉默阻斷乳腺癌小鼠模型中的轉(zhuǎn)移形成，并且該表型通過(guò)IκBα下調(diào)而恢復(fù)。通過(guò)IκBα沉默，NF-κB在下調(diào)Morgana的癌細(xì)胞中的活化完全拯救了原發(fā)性腫瘤生長(zhǎng)和中性粒細(xì)胞募集，證明了Morgana/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)在這些事件中的因果作用。在乳腺腫瘤中，特別是TET易位酶(ten-eleven translocation)家族成員TET1已被描述為腫瘤抑制基因，其表達(dá)降低似乎促進(jìn)癌癥生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[26]。Evelyne等[27]表明NF-κB激活導(dǎo)致TET1的抑制。此外，表觀(guān)遺傳酶，如TETs可以調(diào)節(jié)白細(xì)胞內(nèi)的免疫功能[28]。因此，免疫系統(tǒng)與癌癥之間的相互作用非常重要，研究潛在的分子機(jī)制可以產(chǎn)生更好的治療策略。

Ras依賴(lài)性和TGF-β依賴(lài)性信號(hào)通路在晚期乳腺癌發(fā)生關(guān)鍵也取決于NF-κB活性[29]。在體外/體內(nèi)模型系統(tǒng)中，NF-κB作為EMT過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，將NF-κB鑒定為轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵先決條件。

3 NF-κB信號(hào)通路在乳腺癌、宮頸癌治療中的作用機(jī)制

3.1 NF-κB靶向藥物治療乳腺癌、宮頸癌 基于NF-κB信號(hào)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的重要作用，以NF-κB為靶點(diǎn)的癌癥治療藥物已得到廣泛研究。白藜蘆醇、姜黃素等天然化合物可以通過(guò)抑制IKK活性的來(lái)抑制NF-κB。姜黃素納米顆粒和類(lèi)似物以及宮頸癌患者的Ⅱ/Ⅲ期臨床試驗(yàn)據(jù)正在進(jìn)行中[30]。Kasinski等[31]發(fā)現(xiàn)姜黃素的單酮類(lèi)似物，3,5-Bis(2-flurobenzylidene)piperidin-4-one (EF24)能夠迅速阻斷NF-κB的核轉(zhuǎn)位，直接誘導(dǎo)IκB磷酸化和降解，抑制IKK的催化活性，誘導(dǎo)肺癌、乳腺癌、卵巢癌和宮頸癌細(xì)胞的死亡。硼替佐米(Bortezomib, BTZ)是一種有效的、高選擇性和可逆的蛋白酶體抑制劑，可靶向細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白、未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response, UPR)途徑、p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和DNA修復(fù)機(jī)制以及經(jīng)典應(yīng)激反應(yīng)途徑來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，廣泛用于治療多發(fā)性骨髓瘤。BTZ能夠抑制Sp1活性并破壞Sp1/RelA的物理相互作用，從而下調(diào)NF-κB的活性[32]。因此，BTZ代表了蒽環(huán)類(lèi)抗性的三陰乳腺癌患者的潛在治療策略。

盡管先前對(duì)轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者接受硼替佐米和卡培他濱治療的Ⅰ/Ⅱ期研究中發(fā)現(xiàn)患者的中度抗腫瘤作用，但具有活化NF-κB途徑的乳腺癌患者可能受益于硼替佐米治療[32]。Trinh等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在抗激素治療中添加蛋白酶體抑制劑導(dǎo)致有限數(shù)量的內(nèi)分泌抗性和進(jìn)行性轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的臨床受益率為22%。這些數(shù)據(jù)表明硼替佐米可以作為化學(xué)、內(nèi)分泌或放射增敏劑發(fā)揮重要作用?；前粪奏わ@示出抑制NF-κB途徑，增加患者對(duì)細(xì)胞毒性劑、地離輻射的敏感性。IKK抑制劑、糖皮質(zhì)激素、褪黑激素和黃酮類(lèi)化合物也被鑒定為NF-κB抑制劑可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Priyadarsini等[34]研究表明，植物黃酮類(lèi)化合物槲皮素，誘導(dǎo)p53促細(xì)胞凋亡的同時(shí)通過(guò)下調(diào)IKKβ、IκBα的磷酸化導(dǎo)致NF-κB失活從而強(qiáng)效抑制HeLa細(xì)胞中的癌癥進(jìn)展。槲皮素通過(guò)p53誘導(dǎo)和NF-κB抑制而抑制癌癥進(jìn)展的能力表明槲皮素可能是抗癌藥物設(shè)計(jì)的經(jīng)典候選者。

3.2 NF-κB靶向藥物與經(jīng)典化療藥物協(xié)同應(yīng)用治療乳腺癌、宮頸癌 NF-κB與順鉑、卡鉑和奧沙利鉑等鉑類(lèi)以及蒽環(huán)類(lèi)和紫杉烷類(lèi)化療耐藥性的發(fā)展密切相關(guān)[35]。SP1基因表達(dá)水平是接受佐劑阿霉素化療的TNBC患者的潛在預(yù)后標(biāo)志物，RelA和SP1之間的相互作用，SP1和RelA的高表達(dá)表明TNBC的高復(fù)發(fā)率[36]。Ethiraj等[37]研究顯示，干擾素β和低劑量順鉑對(duì)人宮頸癌細(xì)胞具有協(xié)同抑制作用。干擾素β抑制NF-κB/p-Akt信號(hào)傳導(dǎo)并增加PARP表達(dá)，這表明抑制NF-κB/p-Akt信號(hào)通路可能在聯(lián)合治療的抗癌作用以及誘導(dǎo)PARP中發(fā)揮關(guān)鍵作用，干擾素β聯(lián)合低劑量順鉑可能是人宮頸癌的有效治療方法。Deshpande等[38]研究發(fā)現(xiàn)，α-亞麻酸可顯著抑制宮頸癌細(xì)胞的遷移，同時(shí)降低VEGF、MMP-2和MMP-9蛋白的表達(dá)，降低pERK1/2、c-JUN、NF-κB和COX2蛋白的達(dá)。最重要的是，降低了HPV癌蛋白E6和E7的表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤抑制蛋白p53和Rb的表達(dá)恢復(fù)。Bai等[39]從腫瘤進(jìn)展入手發(fā)現(xiàn)RCE-4(Reineckia carnea的主要活性成分)可通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路磷酸化和NF-κB活化，促進(jìn)HeLa細(xì)胞的凋亡。一種新型4,6-二取代-1,2,4-三唑并-1,3,4-噻二唑衍生物(4,6-substituted1,2,4-triazolo-1,3,4-thiadiazole derivatives, CBTT)被證明通過(guò)消除NF-κB激活級(jí)聯(lián)反應(yīng)顯著抑制宮頸癌SiHa細(xì)胞的侵襲，并增強(qiáng)TNF-α的凋亡作用[40]。

綜上所述，惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)多因素作用、多基因參與、多階段形成的十分復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象。NF-κB信號(hào)通路在復(fù)雜的炎癥細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中起著關(guān)鍵作用，在細(xì)胞增殖、分化、凋亡以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也扮演著重要角色。NF-κB途徑在抑制細(xì)胞凋亡，腫瘤促進(jìn)和進(jìn)展中的關(guān)鍵作用及NF-κB在大量上皮和惡性血液病中組成性激活。NF-κB可通過(guò)經(jīng)典與非經(jīng)典途徑抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡。在宮頸癌發(fā)生過(guò)程中，NF-κB信號(hào)通路可通過(guò)激活不同的作用機(jī)制具有相反的功能。NF-κB與CFTR的相互作用可能參與宮頸癌的發(fā)生。細(xì)胞質(zhì)NF-κB表達(dá)水平可能與宮頸原位癌的癌變等級(jí)有關(guān)。NF-κB信號(hào)通路可通過(guò)誘導(dǎo)AID及APOBEC表達(dá)、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白、調(diào)節(jié)癌癥—微環(huán)境、抑制TET易位酶TET1表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。藜蘆醇、姜黃—素等天然化合物可以通過(guò)抑制IKK活性的來(lái)抑制NF-κB，抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。硼替佐米、槲皮素可通過(guò)下調(diào)NF-κB的活性來(lái)抑制乳腺癌、宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展?；前粪奏?、糖皮質(zhì)激素、褪黑激素等可通過(guò)抑制NF-κB途徑，增加乳腺癌、宮頸癌患者對(duì)細(xì)胞毒性劑及地離輻射的敏感性。NF-κB靶向藥物可與經(jīng)典化療藥物協(xié)同應(yīng)用治療乳腺癌、宮頸癌，干擾素β聯(lián)合低劑量順鉑聯(lián)合應(yīng)用治療宮頸癌效果較好。