NF-κB在腫瘤化療耐受和腫瘤治療中的應用

李俊霖，韓少良，楊文軍

（1.永州市人民醫院 普外科，湖南 永州 425000；2.溫州醫學院附屬第一醫院 普外科，浙江 溫州325000)

核因子κB（nuclear factor-kappaB，NF-κB）是一種細菌脂多糖誘導的核轉錄因子，1986年由Ranjan Sen和David Baltimore發現[1]，因其能與B淋巴細胞免疫球蛋白的κ輕鏈增強子結合而得名[2]。研究表明，NF-κB在機體多種細胞廣泛表達，為一極其重要的核轉錄因子，參與包括免疫、炎癥、細胞凋亡及增殖等多種細胞生物過程。近年來人們發現NF-κB在多數腫瘤中活化，如白血病、淋巴瘤、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結腸癌、胰腺癌、頭頸部癌、食管癌及宮頸癌等，在腫瘤細胞的增殖、分化、血管形成及轉移等多個階段發生效應。有證據表明NF-κ B的持續升高與術后腫瘤細胞對化療藥物和放療產生耐受有關。

1 NF-κB系統的構成及傳導通路

1.1 NF-κ B家族有5個成員[2-3]NF-κB1（p50/p105）、NF-κB2（p52/p100）、c-Rel、RelA（p65）和RelB，他們相互形成同源或異源二聚體。基礎靜止時，NF-κB主要與抑制核因子κB（inhibitor of nuclear fac-torkappB，IκB）結合以三聚體的形式存在于細胞中。Iκ B家族的7名成員（κBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、BCL-3、p100前體蛋白及p105）通過它們的錨蛋白重復序列與NF-κB相互作用的結構，在空間結構上阻斷NF-κB的核內定位序列而呈現抑制NF-κ B活化效應。刺激狀態下，核抑制因子κB激酶（IκB kinase，IKKs）作用于IκB上的兩個關鍵絲氨酸殘基（IκBα為Ser32和Ser36，I κBβ為Ser19和Ser23）并使其發生磷酸化，使得IκB與NF-κB分離而導致NF-κB的活化。

1.2 NF-κB傳導通路 NF-κB的傳導通路有三條，分別是經典途徑或傳統途徑（the classical or canonical pathway）、替代途徑或非傳統途徑（the alternative or noncanonical pathway）和非典型途徑（atypical pathway）。不同的刺激信號通過特異的傳導通路將刺激信號傳入細胞內。①經典途徑：TNF、IL-1等首先與膜受體特異結合，改變其空間構象，從而激活NF-κB誘導激酶（NF-κB inducing kinase，NIK），NIK進一步激活IKKs，后者使三聚體中IκB發生磷酸化和泛素化而被ATP依賴性26S蛋白酶體識別、降解，NF-κB隨即釋放出來，成為有活性的二聚體形式，轉位到胞核，與靶基因上的κB序列特異結合，上調靶基因的轉錄[2-3]。IκB磷酸化后與NF-κB解離是該激活途徑的關鍵所在，故稱之為依賴IκB Ser磷酸化途徑。這是存在最為廣泛且了解最為透徹的一條經典途徑。②旁路激活途徑：此途徑依賴IKKα，而不依賴IKKβ。如CD40分子等配體與受體結合后，IKKα同源二聚體被激活，而使p100羧基端上特異性的絲氨酸殘基發生磷酸化、降解， 生成p52-RelB異源二聚體，后者再轉運至核內，激活靶基因。③非典型途徑：與上述兩條信號通路不同，非典型途徑通路的傳導并不依賴IKKs。主要概括除了上述刺激因子所引起的NF-κB活化通路，如紫外線和氧化應激[4-5]。

2 NF-κB在腫瘤中的作用

研究表明NF-κB與腫瘤細胞發生、增殖及轉移存在直接或間接的作用。首次發現NF-κB活化與腫瘤發生有關的證據是REV-T病毒癌基因v-Rel[6-7]。隨后的研究表明EB病毒基因LMP-1、人類T淋巴細胞病毒基因Tax等均通過NF-κB的激活促使細胞增殖、抗凋亡、炎癥刺激等參與淋巴瘤、鼻咽癌及成人T細胞白血病的病理過程。人乳頭狀病毒基因E6/E7、乙型肝炎X蛋白、丙型肝炎5A蛋白及核心蛋白、胃幽門螺桿菌及結腸病原菌感染均能通過激活NF-κB引起宮頸癌[8]、口咽癌、肝細胞癌、胃腸道的癌變。同時，癌基因ras、bcr-abl、myc均通過NF-κB通路引起癌的發生。如H-ras所致的細胞增殖及腫瘤形成作用必須有NF-κ B的參與[9]。有研究表明Bcr-abl通過NF-κB通路參與慢性髓性白血病的發生，應用NF-κB拮抗劑能阻斷Bcr-abl引起的腫瘤細胞生長[10-11]。黏膜相關淋巴樣組織淋巴瘤在染色體水平表現上為t（11；18）（q21；q21），而產生API2/MALT1，而API2/MAL T1的增殖和克隆作用與NF-κB信號通路激活和抑制P53所致的細胞死亡作用有關。然而，NF-κB在癌癥發生發展中的作用機制并未完全弄清。目前認為，NF-κB能通過如下途徑參與癌癥發生的病理過程：①NF-κB的抑制細胞凋亡作用；②NF-κB能促進腫瘤及新生組織中的成血管作用；③NF-κB促進細胞增殖；④NF-κB促進細胞的侵襲性；⑤NF-κB與腫瘤細胞的轉移有關。

研究表明，與腫瘤細胞浸潤及轉移相關一些生物分子均能通過受NF-κB調節，如基質金屬蛋白酶2/9、絲氨酸蛋白酶等[12]。研究者向裸鼠中植入存在IκBα失活人高轉移性黑色素瘤細胞系后，能抑制腫瘤的生長和在肺中的轉移；同時轉染了IκBα失活突變因子的人前列腺癌細胞內其微管系統密度均減少。NF-κB還能影響細胞周期蛋白的表達而使處于G1期的細胞向S期轉變，加速細胞分裂過程，而表現為促腫瘤細胞的增殖作用[13]。

3 NF-κB所致的化療耐受性

腫瘤細胞對化療及放療產生耐受性與術后放、化療失敗有關。目前認為腫瘤細胞主要通過以下機制獲得耐受性：①減少化療藥物在機體內的轉運，降低細胞內化療藥物濃度；②減少化療藥物的攝取；③增加藥物在體內的代謝或滅火作用，減少化療藥物的活化；④增快損傷DNA片段的修復以及化療藥物目的基因擴增導致化療藥物失效或效能降低；⑤拮抗化療藥物的促凋亡作用。

Bentires-Alj等[14]報道NF-κB通過上調多重耐藥基因的表達而增加結腸癌細胞株HCT15對化療藥物道諾霉素的耐受性；相反，阻斷NF-κB的活化，能使多重耐藥基因的mRNA和P-gp表達減少而增加對道諾霉素的敏感性。Patel等[15]發現NF-κB在乳腺癌細胞中呈現持續活化，使抗凋亡基因c-AIP2過度表達，使得乳腺癌細胞耐藥性增加。 Uetsuka等[16]使用5-氟尿嘧啶作用人胃癌NUGC3細胞株后，NF-κB活化，增強了NUGC3細胞株對5-氟尿嘧啶的耐受性；但是，加入NF-κB阻斷劑后， NUGC3細胞株對5-氟尿嘧啶所致的促細胞凋亡作用明顯增高。

隨著對化療耐受性機制研究的深入，腫瘤細胞的抗凋亡作用被認為是化療耐受的主要原因，而凋亡又與NF-κB關系密切。NF-κB能被多種化療藥物活化，如：紫杉醇、多柔比星、柔紅霉素、依托泊甙、長春新堿等。活化NF-κB通過調節抗凋亡基因的表達而起到抗凋亡作用，負性調節化療藥物的促凋亡作用，而導致腫瘤細胞耐藥性的產生。這在多種動物模型中均已經得到驗證，如在裸鼠中分別注入纖維肉瘤細胞觀察腫瘤性增生的實驗中，無論是否加入拓撲異構酶抑制劑CPT-11，均能形成新生的腫瘤樣增生，然而在阻斷CPT-11所致的NF-κB活化效應后，CPT-11組小鼠所形成的腫瘤明顯減少[17]，同樣，使用歐苷菊或姜黃素均能抑制紫杉醇引起的NF-κ B活化，增強紫杉醇對腫瘤轉移的治療作用[18-19]。然而，NF-κB的活化并非總是起到抗凋亡作用，在一些情況下，活化的NF-κB反而能激活凋亡程序，如維甲酸相關分子啟動哺乳類動物上皮細胞發生凋亡就需要NF-κB的活化[20]。由此可見，刺激信號不同，NF-κB既可以表現出促凋亡作用又可以表現出抗凋亡作用：NF-κ B被化療藥物激活后表現為對化療藥物耐受的作用機制中，通過阻斷NF-κ B的活化將有助于逆轉腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性，有助于提高化療藥物的效應；在NF-κB活化的促凋亡作用中，NF-κB的活化將加速腫瘤細胞的死亡，抑制腫瘤細胞的增殖。

4 NF-κB在腫瘤治療中的應用

綜上所述，NF-κB在腫瘤發生發展中起著重要的作用，研究發現拮抗NF-κB的活化能顯著減緩腫瘤細胞的生長和轉移過程。針對目前國外有關拮抗NF-κB活化的治療策略主要包括以下幾個方面：①NF-κB拮抗肽：如采用圈套（Decoy）策略合成與DNA順式作用元件序列一樣的寡核苷酸序列，阻斷NF-κB與順式作用元件結合，達到阻滯NF-κB活化效應[21-23]；②抗氧化劑治療； ③抑制IκB的形成及活性：如靶向IκBα的反義核酸，可阻止IκBα的形成，從而緩解或減輕IκB的磷酸化及降解過程，最終達到抑制NF-κB活性的目的；④減少IκB的降解；⑤促進IκB的生成；⑥抑制NF-κB的合成：如針對P50和P65和反義寡脫氧核苷酸可與編碼NF-κB的基因及mRNA水平阻斷結合，從而阻斷基因的轉錄、翻譯過程，最終抑制NF-κB的形成；⑦干預NF-κB的核定位；⑧傳統糖皮質激素及非甾體類抗炎藥物抑制NF-κ B的活化；⑨來源于中藥的姜黃素、黃體酮類化合物和白藜蘆醇等化合物非特異地抑制NF-κ B信號通路的活化。在眾多應用于抑制NF-κ B活化的的藥物中，硼替佐米（bortezomib，商品名：萬珂Velcade）是目前全球惟一被批準的抗腫瘤臨床治療的蛋白酶抑制劑[24]。硼替佐米最初被稱為PS-341，1999年首先報道其抗腫瘤作用，2003年被FDA批準用于復發、難治性多發性骨髓瘤的治療，2004年其上述適應證又獲歐盟批準。它屬于可逆性蛋白酶體抑制劑，可以選擇性地與蛋白酶體活性位點的蘇氨酸結合，抑制蛋白酶體20S亞單位的糜蛋白酶和胰蛋白酶活性，可通過抑制IκB的降解，阻止NF-κB的活化，誘導骨髓瘤細胞凋亡。同時，除骨髓瘤外，研究者[25]使用硼替佐米作用人結腸癌LoVo細胞后發現硼替佐米抑制I κ Bα的降解能有效地干預NF-κ B活化，抑制LoVo細胞的增殖并誘導細胞發生凋亡。可見，將NF-κ B作為腫瘤治療的靶目標，必為腫瘤的治療提供新的靶點。

5 總結

NF-κ B在多種腫瘤細胞中持續活化，影響腫瘤細胞的增殖、凋亡、血管增殖、播散和轉移等過程，故應用NF-κ B阻斷劑抑制其活化在預防腫瘤復發和增殖中具有重要的應用前景[26]。但是，NF-κB活化后介導的下游靶基因的活化效應是廣泛的，阻斷NF-κB意味著其他不良反應的產生。故理想的NF-κ B阻制劑應是既能特異性地阻止NF-κB傳導通路，又能特異性地作用于腫瘤細胞，而非正常細胞，并且能避免機體免疫功能異常的發生。

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