TLR4/MyD88信號(hào)通路在卵巢癌紫杉醇化療抵抗中的研究進(jìn)展

王安鳳,潘 晨,童曉文

1.同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院婦產(chǎn)科,上海 200065 2.江蘇省人民醫(yī)院溧陽分院婦產(chǎn)科,溧陽 213300

近年來,腫瘤已成為現(xiàn)代社會(huì)威脅人類生命最嚴(yán)重的疾病之一,癌癥是發(fā)展中國家首位死因,WHO預(yù)測(cè)全球癌癥死亡在2007—2030年將增加45%,2030年將有癌癥新發(fā)病例2 640萬例,死亡1 700萬。上皮性卵巢癌是美國女性癌癥第5位死因,2017年有超過14 000死亡人數(shù)[1].卵巢癌由于發(fā)病率高、病程隱匿、早期診斷困難、總體預(yù)后不良等特點(diǎn),導(dǎo)致其對(duì)女性的健康及生命帶來了嚴(yán)重威脅,它的治療方法是腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)加術(shù)后系統(tǒng)的TC方案化療,但80%的卵巢癌患者在1～2年內(nèi)復(fù)發(fā),晚期卵巢癌的5年生存率長期滯留在30%左右,無明顯改觀。一方面手術(shù)的徹底性至關(guān)重要,但是50%ⅢC期及Ⅳ期患者很難達(dá)到滿意的無肉眼殘留病變。隨后提倡的術(shù)前給與新輔助化療,預(yù)后仍無明顯改善。原因很多,其中主要還是化療藥物耐藥的問題,故尋找敏感的化療方案及解決卵巢癌化療耐藥的問題迫在眉睫。

紫杉醇作為卵巢癌化療的一線用藥,其抗腫瘤的機(jī)制主要是“凍結(jié)有絲分裂”使腫瘤細(xì)胞停止在G2期和M期,直至死亡;另外,紫杉醇也可作用于巨噬細(xì)胞上的腫瘤壞死因子(TNF)受體,對(duì)腫瘤細(xì)胞起殺傷或抑制腫瘤細(xì)胞遷移作用[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)紫杉醇是Toll受體4(TLR4)的主要配體之一,可以通過TLR4/髓樣細(xì)胞分化因子88信號(hào)通路促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞增殖和抗凋亡作用,也就是在特定的情況下,紫杉醇對(duì)于卵巢癌細(xì)胞具有促凋亡和抗凋亡的雙重作用[3-6].

1 TLR4/MyD88信號(hào)通路作用機(jī)制

1.1 TLR4的生物學(xué)特性

TLR4是由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三個(gè)部分組成的Ⅰ型跨膜蛋白,其胞外區(qū)結(jié)構(gòu)由富含亮氨酸的重復(fù)序列(leucine-rich repeats,LRR)組成,TLR胞內(nèi)區(qū)結(jié)構(gòu)與白介素L受體1的保守區(qū)域相似,稱為TIR區(qū)(TLRVIL,R1 homologous region)[7],跨膜區(qū)是富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域。TLR4可識(shí)別多種配體,最主要的是來自革蘭陰性菌細(xì)胞壁的LPS,研究發(fā)現(xiàn)紫杉醇也是可被其識(shí)別的非病原體相關(guān)分子模式(PAMP)分子[8],能激活MyD88依賴性、MyD88非依賴性通路即TLR相關(guān)的干擾素活化子(TIR domain containing adaptor protein inducing interferon-β,TRIF)依賴信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞釋放多種因子或上調(diào)抗凋亡信號(hào)等一系列效應(yīng)。

高遷移率族蛋白B1(high mobility group box-1,HMGB1)是近年備受關(guān)注的TLR4內(nèi)源性配體之一,不斷增加的證據(jù)顯示,紫杉醇和(或)LPS誘導(dǎo)受損組織或壞死細(xì)胞釋放HMGB1,并通過RACE或TLR4信號(hào)通路繼而介導(dǎo)自噬和釋放多種細(xì)胞因子[9]。

1.2 髓樣細(xì)胞分化因子88(myeloid differentiation factor 88, MyD88)的生物學(xué)特性

MyD88[10]是含有TLR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白,在TLR信號(hào)通路中有關(guān)鍵性的作用,其N端的死亡區(qū)(death domain,DD)與白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶(interleukin-1 receptor associate kinase,IRAK)的死亡結(jié)構(gòu)域相結(jié)合,并引起IRAK的自身磷酸化,最終引起炎性細(xì)胞因子的合成和釋放,從而誘發(fā)機(jī)體本身的炎癥反應(yīng)過程。

1.3 TLR4/MyD88信號(hào)通路

目前主要根據(jù)接頭蛋白不同,分為MyD88依賴性途徑和非MyD88依賴性途徑。

1.3.1 MyD88

依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是TLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的共同通路(TLR3除外),MyD88依賴性途徑主要包括兩種作用方式:NF-kB和JNK/SAPK,具體過程為:當(dāng)TLR與PAMPs或紫杉醇結(jié)合后,受體發(fā)生二聚化,此時(shí)胞質(zhì)中Toll的結(jié)構(gòu)域與MyD88的羧基末端相互作用,MyD88用它的DD募集下游同樣含死亡作用域IRAK家族相結(jié)合,導(dǎo)致IRAK自身磷酸化,磷酸化的IRAK脫離MyD88與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TNF receptor-associated factor 6, TRAF6)結(jié)合,TRF6活化引起上述兩條不同途徑的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

1.3.2 在MyD88

非依賴性途徑中,能夠激活干擾素調(diào)節(jié)因子3(interferon regulatory factor 3, IRF3)和TANK聯(lián)合激酶1(TANK binding kinase 1, TBK1)等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,最終誘導(dǎo)干擾素β(interferon-β,IFN-β)的表達(dá)。研究表明,該通路也可導(dǎo)致NF-kB和MAPK的激活[8]。

2 TLR4/MyD88信號(hào)通路與卵巢癌

2.1 TLR4/MyD88信號(hào)通路在卵巢癌細(xì)胞中的表達(dá)

現(xiàn)認(rèn)為,在卵巢癌細(xì)胞表面TLR4/MyD88的表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸,同時(shí)參與細(xì)胞凋亡及腫瘤細(xì)胞化療耐藥。朱熠等[11]通過研究109例卵巢組織石蠟包埋組織標(biāo)本研究卵巢癌TLR4/MyD88信號(hào)通路的表達(dá)及臨床預(yù)后相關(guān)性,其結(jié)果表明發(fā)現(xiàn)TLR4在卵巢良惡性細(xì)胞中均有表達(dá),但在惡性細(xì)胞中染色強(qiáng)度明顯增高,且MyD88+的卵巢癌患者較不表達(dá)者DFS及OS明顯縮短。

2.2 TLR4/MyD88信號(hào)通路與卵巢癌復(fù)發(fā)及紫杉醇耐藥的關(guān)系

作為卵巢癌一線用藥的紫杉醇,其耐藥的過程是一個(gè)多因素、多途徑、多層次相互作用的結(jié)果[12]。Wang等人研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)卵巢癌細(xì)胞中的TLR4的表達(dá)可下調(diào)XIAP和pAkt的表達(dá),恢復(fù)紫杉醇對(duì)SKOV3細(xì)胞增殖的抑制作用,阻礙癌細(xì)胞周期進(jìn)程[13]。鑒于炎癥與腫瘤關(guān)系密切,目前研究發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)慢性炎癥反應(yīng)的Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)及其銜接蛋白MyD88起到了至關(guān)重要的作用[14-15]。以下主要從炎癥微環(huán)境[3]、凋亡抑制、免疫抑制3個(gè)方面綜述[5]:

2.2.1 TLR4/MyD88激活導(dǎo)致的炎癥微環(huán)境改變

研究發(fā)現(xiàn),炎癥在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用,腫瘤細(xì)胞、周圍正常的宿主基質(zhì)細(xì)胞和浸潤的炎性細(xì)胞共同組成一個(gè)整體——腫瘤微環(huán)境。目前已證明在腫瘤中促進(jìn)炎癥發(fā)生的重要因素包括自由基、細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄激活因子-3(STAT-3)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)、環(huán)氧合酶-2(COX-2)、VEGF以及HMGB1等[16]。IL-6屬于微環(huán)境中最常見的促進(jìn)獲得性免疫的細(xì)胞因子。Wang等研究說明卵巢癌細(xì)胞分泌的IL-6、IL-8可能是卵巢癌對(duì)傳統(tǒng)化療藥物產(chǎn)生抵抗的原因,其機(jī)制主要是下調(diào)細(xì)胞凋亡蛋白酶caspase-3的蛋白水解活性。其次IL-6、IL-8誘導(dǎo)的化療抵抗與多耐藥基因(MDR和GSTpi)、細(xì)胞凋亡抑制蛋白(Bcl-2、Bcl-xL、XIAP)的增加有關(guān),還涉及到Ras/MEK/ERK和PI3K/Akt的活化。HMGB1是一種廣泛存在于真核生物細(xì)胞內(nèi),富含電荷的非組蛋白染色質(zhì)核蛋白,其在壓力條件下(氧化壓力及炎癥反應(yīng)等),會(huì)主動(dòng)或被動(dòng)釋放到胞外,胞外HMGB1可參與NF-kB通路釋放促炎性細(xì)胞因子、趨化因子、血管生成因子等,參與形成炎性微環(huán)境。此外還能介導(dǎo)中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)的形成(neutrophil extracellular traps, NETs)[17]。

另外有研究顯示,COX-2在卵巢癌中高表達(dá),其表達(dá)水平與卵巢癌的分型、分化程度、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[18]。Rouba等[19]為探究COX-2在晚期卵巢癌中與腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、血管生成及生存率的關(guān)系,使用免疫組化的方式檢測(cè)118例晚期卵巢癌病人的COX-2、Ki-67、VEGF、和bcl-2的表達(dá)情況,結(jié)果也證實(shí)了環(huán)氧合酶-2的表達(dá)與腫瘤增殖和腫瘤血管生成有關(guān)。COX-2主要是通過前列腺素(PGs)起作用,通過影響細(xì)胞周期,還能抑制細(xì)胞凋亡和增加VEGF的表達(dá),增減微血管密度(MVD),促進(jìn)新生血管的生成,起到促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的效果[20]。

2.2.2 TLR4/MyD88的凋亡抑制作用

survivin特異性表達(dá)于細(xì)胞的G2/M期,是目前抑制作用最強(qiáng)的凋亡抑制蛋白,其與卵巢癌細(xì)胞生長、侵襲轉(zhuǎn)移和耐藥密切相關(guān)。為探索survivin在卵巢癌預(yù)后中的作用,Athanassiadou等[20]選取100例卵巢癌標(biāo)本進(jìn)行免疫細(xì)胞學(xué)染色檢測(cè)survivin的表達(dá)情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)survivin的表達(dá)與腫瘤惡性程度及細(xì)胞學(xué)分級(jí)呈正相關(guān)(P<0.0001)。在抑制細(xì)胞凋亡的過程中,survivin通過線粒體細(xì)胞色素C的釋放,直接抑制下游凋亡效應(yīng)因子caspase-3和caspase-7的作用[21]。另外,survivin表達(dá)異常增高促進(jìn)VEGF等促血管生成因子的表達(dá),有研究[8,22]發(fā)現(xiàn)血管生成素(angiopoietin, Ang)II的作用依賴于survivin的表達(dá)上調(diào),其通過survivin抑制Caspase-3來調(diào)節(jié)腫瘤血管生成。

血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是促進(jìn)腫瘤血管形成的主要因子,在卵巢癌惡性腫瘤中異常高表達(dá),其作為貫穿血管通透性的初始誘導(dǎo)到內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和存活等許多步驟的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素[15]。卵巢癌組織缺氧能刺激產(chǎn)生更多的VEGF[23],另外紫杉醇能直接激活TLR4/MyD88信號(hào)通路或通過上調(diào)HMGB1的表達(dá)促使VEGF產(chǎn)生和內(nèi)皮細(xì)胞增殖,VEGF能通過PI3K/Akt信號(hào)通路誘導(dǎo)survivin的表達(dá),從而導(dǎo)致化療耐藥。

X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein, XIAP)屬于凋亡抑制蛋白, Miyamoto等[24]研究發(fā)現(xiàn)高表達(dá)于卵巢癌細(xì)胞中,其過表達(dá)與腫瘤的進(jìn)展、復(fù)發(fā)、預(yù)后以及耐藥密切相關(guān)[25]。XIAP通過抑制caspase-9、caspase-3和caspase-7的活性、激活核因子kB(NF-kB)、與磷脂酸肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)通路相互作用、作用于絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)阻礙細(xì)胞凋亡[26]。鄒冬玲等[27]為研究MyD88在卵巢癌中的耐藥機(jī)制,研究發(fā)現(xiàn)MyD88蛋白通過調(diào)節(jié)PKB/Akt信號(hào)通路、XIAP以及MDR1表達(dá)參與對(duì)卵巢癌對(duì)紫杉醇的耐藥性。另外,紫杉醇結(jié)合TLR4/MyD88通路啟動(dòng)PI3K/Akt生存途徑的同時(shí)激活NF-kB及其核轉(zhuǎn)移,促使卵巢癌細(xì)胞釋放炎癥因子IL-6和誘導(dǎo)凋亡抑制蛋白表達(dá);王丹等[28]利用構(gòu)建內(nèi)源性過表達(dá)的IL-6的人卵巢癌A2780細(xì)胞系和內(nèi)源性抑制IL-6表達(dá)的人卵巢癌SKOV-3細(xì)胞,與Duan[29]等在非小細(xì)胞肺癌中的研究結(jié)果相似,證實(shí)了IL-6也可激活PI3K/Akt信號(hào)通路增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞細(xì)胞的黏附和侵襲能力以及抗凋亡作用,如此惡性循環(huán)最終引起卵巢癌抗凋亡。

2.2.3 TLR4/MyD88與免疫抑制

大量證據(jù)表明,卵巢癌是免疫源性腫瘤[30],癌細(xì)胞異常高表達(dá)免疫抑制相關(guān)分子,如Toll樣受體4(TLR4)、MyD88、吲哚胺2/3-雙加氧酶1(IDO1)、PD-L1、PD-1以及芳香烴受體(AHR),此外還表達(dá)分泌可溶性免疫抑制相關(guān)因子,如白細(xì)胞介素(IL)-6、轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)等。導(dǎo)致卵巢癌免疫抑制或逃逸的因素包括卵巢癌細(xì)胞誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)[4]、漿細(xì)胞樣DC(pDC)、髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs),它們被募集到卵巢組織中,形成卵巢癌免疫抑制微環(huán)境;此外,卵巢癌細(xì)胞分泌的可溶性免疫抑制因子,抑制了局部抗原提呈細(xì)胞(APC)的成熟,抑制APC有效提呈腫瘤抗體,阻斷T細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等的抗瘤活性,抑制機(jī)體免疫和CTL細(xì)胞毒效應(yīng),導(dǎo)致免疫細(xì)胞不能識(shí)別靶細(xì)胞或免疫功能不全[31]。其機(jī)制主要是卵巢癌細(xì)胞通過TLR4-髓樣分化因子(MD2)復(fù)合物介導(dǎo)的MyD88依賴的PI3K/蛋白激酶B(Akt)/核因子kB(NF-kB)信號(hào)通路活化,促進(jìn)IL-6、TGF-β1和IL-17A的表達(dá)和分泌,誘導(dǎo)IDO1高表達(dá)及其色氨酸代謝產(chǎn)物犬尿氨酸(KYN)產(chǎn)生,并誘導(dǎo)Treg細(xì)胞CD4+CD25+叉頭蛋白P3(Foxp3)的表達(dá),抑制巨噬細(xì)胞的功能和DC的活性,降低T淋巴細(xì)胞的增殖反應(yīng)和細(xì)胞毒性作用,Foxp3也能調(diào)節(jié)Treg的功能和表達(dá)[32]。MyD88+卵巢癌細(xì)胞表達(dá)和分泌IL-6,對(duì)IDO1和AHR活化起到了決定性作用,AHR的內(nèi)源性配體KYN,可誘導(dǎo)免疫耐受性DC和Treg的產(chǎn)生。另外,通過KYN活化的AHR作為轉(zhuǎn)錄因子又進(jìn)一步促進(jìn)了IL-6的轉(zhuǎn)錄表達(dá),形成IL-6/IDO1/KYN/AHR/IL-6信號(hào)通路的回路。新近研究還顯示IL-6通過酪氨酸蛋白激酶(JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)信號(hào)通路的活化,上調(diào)PD-1并降低免疫抑制的作用。卵巢癌主要通過MyD88/IDO1/KYN/AHR信號(hào)通路的活化以及IL-6/IDO1/KYN/AHR/IL-6信號(hào)通路回路形成免疫抑制微環(huán)境,最終導(dǎo)致免疫抑制或免疫逃脫[33]。

3 總結(jié)

綜上所述,卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤中預(yù)后最差的一種,患者生存質(zhì)量差,5年OS率低。因此,亟待尋求方法提高卵巢癌患者的臨床治療療效及生存質(zhì)量。隨著醫(yī)療的進(jìn)步,卵巢癌化療紫杉醇抵抗是目前認(rèn)為其死亡率高的主要原因,研究證實(shí)當(dāng)紫杉醇刺激表達(dá)與卵巢癌細(xì)胞表面的TLR4/MyD88通路激活NF-kB通路或Akt生存途徑,從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞釋放多種促炎因子、凋亡抵抗以及免疫抵抗,其相互作用,最終導(dǎo)致免疫逃逸和化療失敗。在上述機(jī)制的共同作用中TLR4/MyD88信號(hào)通路及其負(fù)調(diào)控策略成為研究熱點(diǎn)。根據(jù)上述機(jī)制,一方面可考慮靶向阻斷通路,如針對(duì)TLR4通路的不同階段,可將現(xiàn)有的負(fù)調(diào)控因子分為三類:一是TLR4表達(dá)抑制劑,如阿托伐他汀等;二是TLR4二聚體化抑制劑,如MPLA、姜黃素等;三是TLR4通路分子抑制因子,如Gas6、Traid3A等。另一方面,可通過免疫治療,如阻斷導(dǎo)致卵巢癌免疫逃逸的通路、殺傷細(xì)胞(CIK細(xì)胞)回輸、樹突狀細(xì)胞-殺傷細(xì)胞(DC-CIK細(xì)胞)療法以及自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)療法。另外,有研究表明,COX-2抑制劑能抑制腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的表達(dá)[34],各種促炎性因子及免疫抑制因子之間相互作用,其過表達(dá)在卵巢癌細(xì)胞生長、凋亡、腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移、腫瘤血管生成及腫瘤化療耐藥產(chǎn)生相關(guān),使用相關(guān)抑制劑改善卵巢癌進(jìn)展及化療敏感性,也可考慮通過下調(diào)抗凋亡蛋白如survivin表達(dá)恢復(fù)化療敏感性。對(duì)于卵巢癌抗凋亡微環(huán)境分子之間的內(nèi)在聯(lián)系及相互作用仍需要深入研究,認(rèn)識(shí)卵巢癌免疫抑制的分子機(jī)制、尋找卵巢癌靶標(biāo)分子、選擇卵巢癌高效的治療方案,這對(duì)于改善卵巢癌預(yù)后具有重要意義。