关键词:放射疗法;NF-KB;免疫系统;基因转录;DNA损伤;
血管生成因子 一直以来放疗被临床上广泛地应用于治疗各种类型的良 性和恶性肿瘤,50%以上被诊断为肿瘤的患者都接受放射治 疗,具有非侵袭性和避免了引起强烈的全身毒性的特点。研究 发现放疗可以引起机体信号通路的应答,最终干扰基因转录,从而杀伤肿瘤细胞,抑镧肿瘤生长,达到治疗的效果。最新的研究指出NF-KB是肿瘤细胞内调节炎症反应、致癌作用和抗 放射的关键分子。生理情况下,NF-KB介导的信号通路能够激活抗凋亡基因和下调促凋亡因子的表达,从而诱导肿瘤细胞的生长。随着研究的深入,发现放疗能够诱导NF-KB的激活,但 是活化的NF-KB对肿瘤患者具有双重作用,一方面通过诱导DNA双链损伤,产生细胞因子等抑制肿瘤的生长,保护正常细 胞免受放疗损伤;另一方面,也能够通过产生抗凋亡因子、血管 生成因子等促进细胞存活,形成致癌作用,导致肿瘤生长Ⅲ。
由此可知,NF-KB在肿瘤患者放疗的疗效中是一把双刃剑,关于它的分子机制近年也做了详细的砑究,本文将对其作一综述。
1.NF-KB分子NF-KB是一组在不同的生理过程中调节基因表达的蛋白 二聚体家族。哺乳动物的NK-KB家族包括5种相关蛋白质, 分别是:p65( ReIA)、ReIB、c-Rel、p50/p105( NF-KBI)和p52(NF_KB2),其氨基酸都有一个REL同源性的结构域(REL ho-mology domain,RHD)乜]。NF-KB过表达于肿瘤细胞中,主要原因在于即将死亡细胞产生的危险信号能够诱导它的表达上调。其活性受到多种因素的调节,比如微生物和其他的促炎性 细胞因子可以激活NF-KB,最终通过合成细胞因子、抗微生物 肽从而引起局部的炎症反应正向调节宿主的免疫应答;此外, DNA的损伤、肿瘤坏死因子(TNF)受体I(TNF Rl)也能诱导NF-KB的激活;另一方面,最近的研究指出IL-4能够抑制NF-KB信号通路的激活‘胡。在机体中,NF_KB介导的信号通路对T细胞、B细胞和抗原提呈细胞(APC)发育和功能的维持具 有关键的调节作用,进而调节免疫事件,比如细胞因子的转录、微生物的吞噬、细胞的分化以及细胞的增殖等。
2.NF-KB信号通路NF_KB介导的信号通路足一个抗凋亡的信号通路,经典的NF_KB信号通路如下:未激活的NF-KB以二聚体的形式存在 于细胞质中,与KB抑制分子(inhibitors of KB,IKBs)结合,掩盖 了NF-KB中的核定位序列(nuclear localization sequence, NLS),阻止NF-KB向核移位。研究发现所有的激活NF-KB的 信号通路都通过活化IKB激酶复合物(IKB kinase complex, IKK)完成生理功能。IKK包括IKKa、IKKb和IKK y/NEMO三个亚基,其中IKKb是催化亚基。磷酸化的IKKb激活 IKK,活化的IKK磷酸化IKB,启动IKB的多位点泛素化,随 后诱导蛋白酶体对其快速的降解,因此暴露了NLS的p65、 p50[1],诱导NF-KB转移入细胞核中,调节多于200个目标基因的转录叩3,包括激活抗凋亡基因和下调促凋亡因子的表达,例如PTEN,最终抑制肿瘤细胞的凋亡、诱导肿瘤细胞的分化、 增生、侵袭、代谢、耐药性、抗放射性和炎症反应。
3. NF_KB在肿瘤放疗中对肿瘤的生长具有促进和抑制作用 最初的研究指出肿瘤放疗能够激活NF-KB信号通路,进而调节多种凋亡基因和抗凋亡基因的表迭,产生复杂的生理作 用。深入的研究指出肿瘤细胞和肿瘤间质细胞中DNA的损伤可能通过NF- KB信号通路促进肿瘤的存活,进一步地, 等胡认为肿瘤间质细胞如成纤维细胞中NF-KB的激活,可 以活化WNT 16B促进肿瘤细胞的存活和抵制化学放疗造成的肿瘤杀伤作用;此外,他们指出在乳腺肿瘤细胞中NF-KB的 激活,可以上调促炎性细胞因子IL-6的表达,进而促进肿瘤的生长;相反地,提到NF-KB信号通路的激活能够阻碍 肿瘤的生长,从而达到治疗肿瘤的目的;Bentires-Alj等的 报道指出抑制NF-KB的活性,可以通过下调MDR1基因的表达,使得直肠癌细胞HCTl5对柔红霉素的耐药性更敏感;Cu-sack等最初的研究也显示了应用NF_KB的上游抑制物IkB可以提高杀伤结直肠癌、胰腺癌、乳腺癌等肿瘤的能力。因此,从上可以得出NF-KB介导的信号通路在肿瘤的放疗中具有双重作用。
4. NF-KB在肿瘤放疗中的分子机制
4.1 放疗上调TNF表达激活NF-KB促进或者抑制肿瘤生长 TNF是一种具有多项生物学效应的蛋白质,是第1个应用 于肿瘤生物学治疗的细胞因子。激活的巨噬细胞、NK纲 胞、T淋巴细胞和其他类型的免疫细胞能够分泌TNF。至今 为止,研究发现细胞中TNF-R共有3组29种。Huang等口l]指出放疗能够加强Renca肿瘤细胞产生细胞因子TNF,另外 也有学者指出放疗能够诱导TNF基因的转录,上调TNF的表
达。由上可知,放疗能够上调TNF的表达。表达增高的TNF与细胞质中TIM( TRAF-interacting motifs)结合,进而募集 TNF-R相关因子(TNF-R associated factor,TRAF)家族成员, 激活受体交联蛋白(receptor-interacting protein,RIP),最终激活NF-KB信号通路。活化的NF-KB信号通路通过以下几个途 径作用于放疗中的肿瘤细胞:(1)在人类卵巢上皮肿瘤细胞中发现,活化的NF-KB诱导抗凋亡蛋白FLIP的过表达,高表达的FLIP抑制该肿瘤细胞对TNF所诱导的促凋亡信号的敏感 性,最终抑制细胞的凋亡;(2)活化的NF-。B诱导一氧化氮合酶( nitric oxide synthase,NOS)的表达。NOS能够调节TNF信号通路,抑制TNF所诱导产生的关键促凋亡因子信号转导事件的发生,加强TNF中介的后期PCD效应。加之,在一些 肿瘤细胞系中,发现抑制NOS,能够阻止TNF中介的PCD作 用。最终,激活的NF-KB能够促进肿瘤细胞存活、血管形成、 侵袭和激活抗凋亡的信号通路,同时启动机体的促炎性反应,进而中介放疗引起的早期和晚期对正常组织的损伤。 另一方面,Lemaoult等1提出某些肿瘤细胞通过在表面 表达人白细胞抗原G(human leukocyte antigen G,HLAG),进而保护肿瘤细胞免受NK细胞和CD8~-T淋巴细胞的细胞毒性作用,逃脱机体的免疫监督[13],从而促进肿瘤的生长。Zidi等‘“3认为放疗诱导产生的TNF而被激活的NF-。B,依赖非金 属蛋白酶降解的机制,通过蛋白水解、脱落而下调肿瘤表面 HLA_G分子的表达,加强机体自身的免疫作用,最终抑制肿瘤 的生长。
4.2放疗通过活化Akt激活NFKB信号通路促进肿瘤生长研究发现放疗通过改变GSH:GSSG酌比率,从而引起细胞质中线粒体氧化还原平衡的改变,导致活性氧( reactive oxv-gen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species,RNS)的 激活,活化的ROS和RNS抑制蛋白酪氨酸磷酸酶( protein
tyrosine phosphatases,PTPase),进而激活下游的受体酪氨酸 激酶(receptor tyrosine kinases,RTKs),接着活化下游蛋白Akt,激活的Akt活化NF_KB,随后激活的NF-KB进入细胞核,与DNA启动子的kB位点结合,募集转录辅激活因子和转录辅阻遏物从而调节目的基因的转录。此外,ROS也可以直
接磷酸化NEMO( NF-KB essential modulator),激活NF_ KB信 号通路,但是后者相对于前者,作用微小。激活的NF-KB调 节基因的转录,包括促进血管的形成、加强肿瘤的侵袭能力等,最终导致肿瘤生长。