乳腺癌放療抵抗機制的研究進(jìn)展*

畢月

乳腺癌是嚴(yán)重危害女性身心健康的一種惡性腫瘤。近年來，乳腺癌發(fā)病率呈上升趨勢，且發(fā)病呈現(xiàn)出一定年輕化的態(tài)勢。目前，乳腺癌的治療方案以綜合治療為主，包括手術(shù)、化療、放療、靶向治療及內(nèi)分泌治療等，其中放療發(fā)揮了重要作用。研究指出，乳腺癌患者術(shù)后輔助放療能夠顯著降低復(fù)發(fā)風(fēng)險。雖然乳腺癌患者術(shù)后經(jīng)過放療可以使得病情得到進(jìn)一步控制，但是在治療過程當(dāng)中出現(xiàn)的放療抵抗仍然是棘手難題。關(guān)于放療抵抗的發(fā)生機制目前尚未完全明確，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為放療抵抗是多機制、多因子及多基因等共同作用的結(jié)果[1]。由于放療抵抗與乳腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)，因而及時了解放療患者的放療抵抗機制具有重要臨床價值。基于此，本文從腫瘤干細(xì)胞、自噬性調(diào)節(jié)及DNA損傷修復(fù)等多個方面進(jìn)行了如下綜述，旨在為進(jìn)一步的機制研究提供新的思路。

1 腫瘤干細(xì)胞

1.1 腫瘤干細(xì)胞數(shù)量變化與放療抵抗的關(guān)系

研究指出，腫瘤干細(xì)胞與惡性腫瘤的發(fā)生及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[2]。腫瘤干細(xì)胞主要存在于乳腺癌、肺癌、胃癌等實體腫瘤當(dāng)中，在治療惡性腫瘤時必須要盡可能清除腫瘤干細(xì)胞，以降低復(fù)發(fā)率。研究發(fā)現(xiàn)，相較于分化的腫瘤細(xì)胞，腫瘤干細(xì)胞的抗輻射性明顯增強，而且腫瘤干細(xì)胞數(shù)量越多，在同等輻射條件的情況下則抗輻射能力越高[3]。Ko 等[4]學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞的抗輻射能力與腫瘤干細(xì)胞的數(shù)量具有一定相關(guān)性，在放療抵抗細(xì)胞株RT-R-MCF-7 當(dāng)中，特別是在高轉(zhuǎn)移性細(xì)胞株中，腫瘤干細(xì)胞的數(shù)量明顯增多；而且該研究亦發(fā)現(xiàn)，腫瘤干細(xì)胞可以通過內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子促進(jìn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而造成乳腺癌細(xì)胞的放療抵抗及侵襲性增強。

1.2 腫瘤干細(xì)胞與人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）亞型轉(zhuǎn)變的關(guān)系

HER2 靶向治療，如曲妥珠單抗等可提高HER2 陽性乳腺癌的無進(jìn)展生存率和總生存率。值得注意的是，有回顧性研究表明，HER2 靶向治療也可能有益于HER2 陰性乳腺癌癥患者[5]。轉(zhuǎn)移性病變的HER2 狀態(tài)并不總是與原發(fā)性腫瘤的狀態(tài)一致。據(jù)報道，大約66%的患者原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶的HER2 狀態(tài)一致，從原發(fā)性HER2 陰性腫瘤到HER2 陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌的分子亞型轉(zhuǎn)化率為9.7%，這表明原發(fā)性乳腺癌的分子亞型轉(zhuǎn)化發(fā)生在疾病進(jìn)展過程中[6]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，HER2 陰性乳腺癌細(xì)胞富集的CD44+/CD24-腫瘤干細(xì)胞介導(dǎo)了HER2的亞型轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)出HER2 過度表達(dá)的放射抗性表型，這與放療抵抗的形成有關(guān)[7]。MCF7 人類乳腺癌模型已被證明是可靠的臨床前實驗?zāi)Ｐ?，研究指出，CD44+/CD24-表型的表達(dá)可以作為乳腺癌患者DFS、OS 的潛在治療靶點，且CD44+/CD24-富集的MCF7 細(xì)胞具有更強存活能力[8]。HER2 陰性乳腺癌患者的腫瘤干細(xì)胞可促進(jìn)HER2 介導(dǎo)的放療抵抗和分子亞型轉(zhuǎn)化，提高HER2 等放射抗性表型，進(jìn)而導(dǎo)致放療抵抗發(fā)生。

2 自噬性調(diào)節(jié)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是一種保守的細(xì)胞過程，細(xì)胞在應(yīng)激條件下清除未折疊或錯誤折疊的蛋白質(zhì)并維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。自噬可能是一種促進(jìn)生存的策略，以應(yīng)對腫瘤進(jìn)展和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移中的多種應(yīng)激條件。盡管許多研究表明輻射誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與自噬之間存在密切相關(guān)性，但其分子機制目前尚不清楚。

2.1 c-Jun NH2-末端激酶（JNK）激活

輻射造成的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能夠引起細(xì)胞凋亡，這與未折疊蛋白反應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被輻射誘導(dǎo)激活有關(guān)。研究顯示，輻射能夠誘導(dǎo)蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶及肌醇需求激酶1（inositol-requiring enzyme 1，IRE1）等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志物蛋白的表達(dá)[9]，X 射線能夠誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并激活兩個分支，即IRE1-JNK 和eIF2a-CHOP[10]，造成細(xì)胞自噬及凋亡，進(jìn)而促進(jìn)MCF-7 細(xì)胞出現(xiàn)放療抵抗，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的自噬可能是提高放射治療對耐輻射乳腺癌療效的一種新策略。

2.2 缺氧誘導(dǎo)因子-1α（ HIF-1α）異常表達(dá)

HIF-1α 是惡性腫瘤進(jìn)展和惡性腫瘤靶向治療的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[11]。過度表達(dá)的HIF-1α 及其下游基因通過多種機制促進(jìn)惡性腫瘤進(jìn)展，包括血管生成、細(xì)胞增殖和存活、代謝重編程、侵襲和轉(zhuǎn)移、腫瘤干細(xì)胞維持和治療抵抗。研究指出，低氧條件下乳腺癌MCF-7 細(xì)胞中的HIF-1α 表達(dá)水平顯著升高，放療抗性明顯提高[12]；在敲低HIF-1α 表達(dá)后能夠?qū)Ψ暖熣T導(dǎo)自噬進(jìn)行抑制，可以通過HIF-1/AKT/mTOR 通路提高M(jìn)CF-7 細(xì)胞中放療誘導(dǎo)自噬的效果，從而使得HIF-1α 在乳腺癌患者放療抵抗的產(chǎn)生中發(fā)揮作用。

3 細(xì)胞周期調(diào)控

3.1 Ras 相關(guān)C3 肉毒桿菌毒素底物1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1，Rac1）

Rac1 為Rho 家族的重要成員，與多種動態(tài)細(xì)胞生物學(xué)過程有關(guān)，包括細(xì)胞增殖、細(xì)胞存活、細(xì)胞-細(xì)胞接觸、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞運動性和侵襲性[13]。Rac1 缺陷減少了DNA 損傷檢查點反應(yīng)，促進(jìn)DNA 損傷修復(fù)，增加暴露于電離輻射和紫外線后的存活率。有研究指出，Rac1 在人乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，其可增加乳腺癌細(xì)胞在放療后的存活[14]。Rac1 可以對核轉(zhuǎn)錄因子-κB、蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）等信號通路活性進(jìn)行調(diào)節(jié)，可提高細(xì)胞存活率，進(jìn)而為改善乳腺癌放療患者臨床療效提供新的靶標(biāo)。

3.2 轉(zhuǎn)錄激活因子3（activating transcription factor 3，ATF3）

ATF3 作為代謝和免疫調(diào)節(jié)因子的功能最近引起了人們的高度關(guān)注，ATF3 為轉(zhuǎn)錄因子家族重要成員，屬于適應(yīng)反應(yīng)基因的一種，在調(diào)節(jié)代謝、免疫和惡性腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用，而且多種細(xì)胞外信號如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、細(xì)胞因子、趨化因子和脂多糖等與ATF3 誘導(dǎo)有關(guān)[15]。在DNA 損傷劑、化療、細(xì)胞因子及缺氧等刺激下，ATF3 參與了細(xì)胞凋亡或者DNA 損傷的修復(fù)過程[16]。ATF3 過表達(dá)之后乳腺癌細(xì)胞的凋亡減少，使得G2/M 期細(xì)胞阻滯減少，從而激活了PI3K/AKT 信號通路，而ATF3 可以通過影響PI3K/AKT 信號通路中放療抵抗蛋白磷酸化蛋白激酶B 的表達(dá)，進(jìn)而提高乳腺癌細(xì)胞放療抵抗能力；對ATF3 表達(dá)進(jìn)行干擾之后能夠促進(jìn)G2/M 期細(xì)胞阻滯，進(jìn)而使得乳腺癌細(xì)胞放療抵抗能力降低。

4 上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

EMT 是一種細(xì)胞程序，已知對胚胎發(fā)生、傷口愈合和惡性腫瘤進(jìn)展起到了重要作用。在EMT 過程中，細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用被重塑，這導(dǎo)致上皮細(xì)胞彼此分離和底層基膜分離，并且一種新的轉(zhuǎn)錄程序被激活以促進(jìn)間充質(zhì)命運。在惡性腫瘤發(fā)生的背景下，EMT 使癌癥細(xì)胞的致瘤性和轉(zhuǎn)移潛能增加，并對幾種治療方案產(chǎn)生更大的抵抗力。

4.1 α- 輔 肌 動 蛋 白4（alpha-actinin 4，ACTN4）激活A(yù)KT/GSK

ACTN4 是一種肌動蛋白結(jié)合蛋白，是細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)蛋白的一員，與惡性腫瘤發(fā)生、染色體重塑、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及基因表達(dá)調(diào)控等密切相關(guān)，還可作為惡性腫瘤患者預(yù)后生物標(biāo)記物[17]。有學(xué)者研究顯示，ACTN4 能夠直接提高M(jìn)DA-MB-231 細(xì)胞侵襲能力及放射抗性[18]。糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）是AKT 的真核靶標(biāo)，與上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化有一定關(guān)系。有學(xué)者在放療抵抗乳腺癌細(xì)胞MCF-7RR 當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，ACTN4 為AKT 途徑重要調(diào)節(jié)劑，可以激活A(yù)KT 及AKT 所介導(dǎo)的細(xì)胞存活；在提高p-AKT 的表達(dá)水平之后，MCF-7RR 細(xì)胞當(dāng)中的p-GSK3β 表達(dá)水平也明顯提高[19]。GSK-3β 活化之后可以使得Snail 出現(xiàn)磷酸化，并促進(jìn)了Snail 的降解，不過AKT 磷酸化能夠使得GSK-3β 活性降低，并提高Snail 的穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。ACTN4 可以通過提高AKT/GSK 活性的途徑促進(jìn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而參與乳腺癌放療患者的放療抵抗，作為放療抵抗?jié)撛诟深A(yù)靶點具有一定臨床價值。

4.2 E-鈣黏蛋白（E-cadherin，E-cad）缺失

鈣黏蛋白屬于細(xì)胞黏附分子的一種，在細(xì)胞遷移及增殖當(dāng)中發(fā)揮了重要作用，主要包括E-cad及N-鈣黏蛋白。Jiao 等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，減少hsa_circ_0000745 通過上調(diào)E-cad 表達(dá)來抑制子宮頸癌中的細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。E-cad 為細(xì)胞上皮的主要標(biāo)志物之一，對其表達(dá)水平進(jìn)行調(diào)控可以一定程度上影響放療抵抗。早期研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌MCF-7 細(xì)胞中，當(dāng)E-cad 濃度較低時則放療抗性更強；過表達(dá)E-cad 相對于低表達(dá)E-cad 的細(xì)胞，其放療的效果更加明顯[21]。因此，E-cad 低表達(dá)、不表達(dá)或者缺失促進(jìn)了癌細(xì)胞放療抵抗，可能是上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化造成癌細(xì)胞出現(xiàn)放療抵抗的重要原因之一。

4.3 鋅指E 盒同源結(jié)合蛋白-1（ZEB1）異常表達(dá)

放療造成DNA 損傷，使得DNA 雙鏈斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致DNA 損傷反應(yīng)。放療能夠誘導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子及標(biāo)志蛋白出現(xiàn)異常改變，在放療抵抗形成過程中起到了重要作用。高學(xué)忠等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，沉默ZEB1 可以起到誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡及抑制癌細(xì)胞增殖及阻滯細(xì)胞周期的作用。研究顯示，上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化能夠增強ZEB1 的表達(dá)水平[23]。ZEB1 為DNA 損傷反應(yīng)以及放射敏感的調(diào)節(jié)器，將放療抵抗與上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)聯(lián)在一起。乳腺癌SUM159-P2 細(xì)胞暴露于γ 射線電離輻射之后，共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴張癥突變（ATM）激酶被激活，穩(wěn)定ZEB1 并積極響應(yīng)DNA 損傷而磷酸化，USP7 可以直接與ZEB1 互相作用，使得USP7穩(wěn)定CHK1 及去泛素化作用得到明顯增強，促進(jìn)了放療抵抗的發(fā)生[24]。ZEB1 表達(dá)水平上調(diào)之后可能會造成細(xì)胞周期檢測點激酶1（checkpoint kinase 1，CHK1）出現(xiàn)過表達(dá)的現(xiàn)象，可能導(dǎo)致放療抵抗的發(fā)生，并造成患者出現(xiàn)轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)，因而ZEB1 在上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化參與放療抵抗當(dāng)中起到了關(guān)鍵的作用。

4.4 遠(yuǎn)端無同源盒基因2（distal-less homeobox 2，DLX2）表達(dá)

DLX2 在機體組織穩(wěn)態(tài)、顱面發(fā)育及胚胎發(fā)育過程當(dāng)中起到了關(guān)鍵作用，而且與惡性腫瘤患者的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移、病情進(jìn)展及預(yù)后相關(guān)[25]。研究發(fā)現(xiàn)，Smad2/3 參與了上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的誘導(dǎo)過程，對細(xì)胞運動及間充質(zhì)表型進(jìn)行了調(diào)節(jié)，使得癌細(xì)胞遷移及增殖增強[26]。電離輻射能夠增強DLX2 基因的表達(dá)，而且DLX2 過表達(dá)后增加波形蛋白以及E-cad等包括上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化標(biāo)志物的表達(dá)水平，進(jìn)而增強了細(xì)胞遷移能力；在DLX2 表達(dá)降低之后，細(xì)胞放療的敏感程度明顯提高。Park 等[27]分析了DLX2在電離輻射誘導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞放射抗性和CSC 特性中的作用，發(fā)現(xiàn)分批紅外線照射后存活的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中DLX2 的過度表達(dá)與腫瘤干細(xì)胞、放射抗性、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、癌細(xì)胞存活和致瘤能力有關(guān)。

5 DNA損傷修復(fù)

5.1 整合素β1

整合素能夠?qū)?xì)胞外基質(zhì)的結(jié)合進(jìn)行介導(dǎo)，在乳腺癌患者呈現(xiàn)明顯過表達(dá)現(xiàn)象，并且與癌細(xì)胞遷移、增殖、放療抵抗及化療效果密切相關(guān)[28]。楊錢等[29]的研究顯示，過表達(dá)整合素β1 可以提高人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 的遷移侵襲能力，并提高三苯氧胺耐藥程度，這與整合素β1 能夠提高上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換通路活性，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)整合素β1 可以提高細(xì)胞同源重組的修復(fù)能力[30]。在細(xì)胞同源重組發(fā)生過程中，Rad51 起到了關(guān)鍵作用。癌細(xì)胞在經(jīng)過電離放射處理之后，Rad51 表達(dá)水平顯著升高，使得乳腺癌細(xì)胞放射抗性得到增強，進(jìn)而激活細(xì)胞同源重組及放療抵抗。

5.2 突觸核蛋白γ（synuclein-γ，SNCG）

SNCG 基因編碼γ-突觸核蛋白，該蛋白被認(rèn)為是突觸核蛋白家族的第三個成員（α、β 和γ），與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制有關(guān)[31]。SNCG 也稱為乳腺癌特異性基因1，在晚期乳腺癌組織中高度表達(dá)，SNCG 和胰島素樣生長因子1 受體在各種類型的腫瘤中相互調(diào)節(jié)，如乳腺癌、肝癌及結(jié)腸癌等，抑制SNCG 可能抑制胰島素樣生長因子1/胰島素樣生長因子1 受體誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和遷移[32]。在DNA損傷反應(yīng)中p21 發(fā)揮了重要作用，SNCG 通過降低p53 信號傳導(dǎo)以及提高p21Waf1/Cip1的表達(dá)水平[33]，進(jìn)而使得放療抵抗性得到增強。

6 小結(jié)

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，具有高發(fā)病率及高轉(zhuǎn)移率等特征，嚴(yán)重威脅女性身心健康。放射治療是乳腺癌的主要治療手段之一，臨床效果滿意。然而，由于患者的放射敏感性存在差異，部分患者經(jīng)放療后會出現(xiàn)放療抵抗現(xiàn)象，嚴(yán)重影響放療效果和預(yù)后，最終導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，因此，放療抵抗是乳腺癌患者目前面臨的重大難題。積極探究乳腺癌放療抵抗的相關(guān)機制，如細(xì)胞周期調(diào)控及上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化等，以及尋找與乳腺癌放療抵抗相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物，為乳腺癌放療患者提供效能新干預(yù)靶點，對指導(dǎo)臨床患者的放療方案制訂、改善療效與預(yù)后均具有重要意義。