曹宇，倪娟，曹能，楊國(guó)防，薛京倫，汪旭

0 引言

生長(zhǎng)阻滯和 DNA 損傷誘導(dǎo)蛋白（growth arrest and DNA damage-inducible 45, Gadd45）基因家族包含3個(gè)成員：Gadd45A、Gadd45B和Gadd45G，分別編碼蛋白Gadd45α、Gadd45β和Gadd45γ。Gadd45蛋白在正常成人及胚胎組織中均有表達(dá)，其表達(dá)量隨細(xì)胞周期的改變而有所波動(dòng)，G1期表達(dá)量最高，促使細(xì)胞順利完成G2期細(xì)胞周期檢查點(diǎn)及相應(yīng)的DNA損傷修復(fù)，確保遺傳過(guò)程中DNA的精確性；S期時(shí)則明顯降低[1]。Gadd45基因作為應(yīng)激敏感因子在響應(yīng)毒性和非毒性應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。有研究表明在DNA受損后，細(xì)胞中會(huì)迅速產(chǎn)生Gadd45參與DNA的損傷修復(fù)過(guò)程，同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和（或）細(xì)胞凋亡[2]，隨后有研究者發(fā)現(xiàn)Gadd45蛋白家族與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系[3-5]，近幾年研究顯示，許多抗腫瘤藥物通過(guò)上調(diào)腫瘤細(xì)胞中Gadd45的表達(dá)水平，誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯與凋亡[6-7]，其中關(guān)于Gadd45α的研究最多，涉及腫瘤相關(guān)的多個(gè)生理過(guò)程。本文分析了Gadd45蛋白家族參與腫瘤細(xì)胞周期、凋亡、自噬、侵襲轉(zhuǎn)移及耐藥性發(fā)生等幾個(gè)重要生理過(guò)程的調(diào)控機(jī)制，總結(jié)并探討其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要性。

1 Gadd45α在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

Gadd45A基因位于人染色體1q31.3，編碼165個(gè)氨基酸，蛋白大小為18 kD，定位于細(xì)胞核中。有研究表明Gadd45α基因在抗腫瘤藥物發(fā)揮抑瘤作用及產(chǎn)生耐藥性過(guò)程中起重要作用[6-8]?；熕幬镯樸K是一種常用的廣譜抗癌藥，可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，但目前的抗癌藥物面臨的一大挑戰(zhàn)是癌細(xì)胞對(duì)其易產(chǎn)生抗藥性，使臨床上對(duì)藥物發(fā)揮抑瘤作用及產(chǎn)生耐藥性過(guò)程的檢測(cè)顯得尤為重要。Feng等[6]通過(guò)研究表明在非小細(xì)胞肺癌的治療過(guò)程中，順鉑可以促進(jìn)膜連蛋白A2（annexin A2, ANXA2）的表達(dá)，激活c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase,JNK）通路，導(dǎo)致Gadd45α蛋白表達(dá)下調(diào)，減少腫瘤細(xì)胞凋亡的發(fā)生，致使非小細(xì)胞肺癌對(duì)順鉑的耐藥性增加。CIL-102是一種生物堿衍生物，來(lái)源于中國(guó)特有的一種高大落葉喬木，具有一定的生物學(xué)抗癌活性。研究發(fā)現(xiàn)CIL-102可通過(guò)上調(diào)人結(jié)直腸癌細(xì)胞株DLD-1細(xì)胞中Gadd45α的表達(dá)，促使細(xì)胞周期阻滯和凋亡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抗癌的生物學(xué)活性[8]。Li等[9]在研究低分化人結(jié)直腸癌細(xì)胞株RKO細(xì)胞響應(yīng)烷化劑MNNG（N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine）誘導(dǎo)DNA錯(cuò)配修復(fù)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)這一觀點(diǎn)，當(dāng)Gadd45α呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)時(shí)，促進(jìn)細(xì)胞G2期阻滯和非p53依賴性細(xì)胞凋亡現(xiàn)象的發(fā)生。Yong等[7]對(duì)播散性腹膜腫瘤模型小鼠給予吉西他濱和曲妥單珠兩種化療藥物進(jìn)行聯(lián)合治療時(shí)，發(fā)現(xiàn)Gadd45α表達(dá)明顯升高，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生G2期阻滯及細(xì)胞凋亡，該結(jié)果提示二者聯(lián)合治療的抑瘤效果明顯優(yōu)于單一用藥。由此可見(jiàn)，上述結(jié)果預(yù)示著Gadd45α基因高表達(dá)時(shí)可能參與抗腫瘤藥物發(fā)揮的抑瘤作用，而當(dāng)該基因低表達(dá)時(shí)可能與藥物耐藥性正相關(guān)，但這一結(jié)果還需要大量研究進(jìn)一步證實(shí)。

在腫瘤細(xì)胞中，Gadd45α除參與細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡以外，還可參與細(xì)胞自噬過(guò)程的調(diào)控。細(xì)胞自噬的發(fā)生及調(diào)控對(duì)于腫瘤細(xì)胞來(lái)說(shuō)是一把雙刃劍，在腫瘤發(fā)生的早期，自噬體的增多可減緩腫瘤的進(jìn)展；但出現(xiàn)在晚期，尤其是當(dāng)患者接受放療和化療之后，自噬體的增多有助于腫瘤細(xì)胞快速適應(yīng)低氧、低營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，從而會(huì)加快腫瘤的進(jìn)展[10-11]。14-脫氧-11、12-雙脫水穿心蓮內(nèi)酯是一種具有抗腫瘤、抗病病毒、抗炎的萜類生物活性物質(zhì)，可誘導(dǎo)人乳腺癌細(xì)胞系T-47D中Gadd45α蛋白表達(dá)量增加，促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白LC-3Ⅱ（microtubule-associated proteins 1 light chain 3A）表達(dá)量的增加，從而出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、空泡及自噬的發(fā)生，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[12]。Zhang等[3]通過(guò)研究表明，Gadd45α與BECN1（Beclin-1）相互結(jié)合，阻止后者與磷酸肌醇-3-激酶3（phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3, PIK3C3）形成復(fù)合體，使食管鱗癌等多種腫瘤細(xì)胞的LC3-Ⅱ和自噬體的表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而抑制自噬的發(fā)生，維持腫瘤細(xì)胞增殖的高活性；隨后敲低Gadd45α的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的自噬體會(huì)明顯增加。鑒于Gadd45α對(duì)腫瘤細(xì)胞自噬的發(fā)生存在一定的調(diào)控作用，可以視為晚期腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)，尤其是放療和化療后的耐藥患者，通過(guò)靶向增加Gadd45α的表達(dá)進(jìn)而抑制自噬，達(dá)到減緩腫瘤發(fā)展進(jìn)程的目的。

此外有研究者還發(fā)現(xiàn)Gadd45α基因還與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)。上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition, EMT）是指上皮細(xì)胞通過(guò)特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程，具有促進(jìn)胚胎發(fā)育及傷口愈合等重要作用，其主要的特征有細(xì)胞黏附分子如上皮鈣黏蛋白（E-cadherin, E-ca）表達(dá)的減少、細(xì)胞角蛋白轉(zhuǎn)化為波形蛋白為主的細(xì)胞骨架及形態(tài)上具有間充質(zhì)細(xì)胞的特征等，EMT是上皮細(xì)胞來(lái)源的惡性腫瘤細(xì)胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學(xué)過(guò)程[13]。Tamura等[4]在前列腺癌細(xì)胞系DU145中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Gadd45α/γ與CDK11p58（CDK11/PITSLRE protein kinase family member 58）結(jié)合，能顯著抑制其活性，削弱了CDK11p58對(duì)上皮特異性Ets轉(zhuǎn)錄因子（epithelium-specific Ets transcription factor, SPDEF）的磷酸化程度，致使SPDEF發(fā)生泛素化降解，失去對(duì)其下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而改變了E-ca和細(xì)胞角蛋白18（cytokeratin 18,CK-18）等幾種EMT標(biāo)志物的表達(dá)，促進(jìn)EMT的發(fā)生，提高了腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力，加速腫瘤的發(fā)展進(jìn)程。除了EMT以外，腫瘤血管生成是促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移的另一個(gè)重要因素。Liu等[14]通過(guò)RNAi技術(shù)，敲低人皮膚鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞系SCL-1中Gadd45α的表達(dá)，可有效促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，延緩細(xì)胞衰老；并增加促進(jìn)炎性反應(yīng)因子（IL-1α、IL-1β、IL-6和TNF-α）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）的表達(dá)，促進(jìn)血管生成，加速腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。綜上所述，Gadd45α在腫瘤細(xì)胞周期阻滯、自噬、耐藥、凋亡、炎性反應(yīng)及侵襲轉(zhuǎn)移等過(guò)程的調(diào)控中，均發(fā)揮重要作用，是腫瘤發(fā)生及發(fā)展過(guò)程中較為重要的應(yīng)激蛋白之一。

2 Gadd45β在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

Gadd45B基因位于人染色體19q13.3，編碼160個(gè)氨基酸，蛋白大小為18kD，定位于細(xì)胞核質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)中。在多發(fā)性骨髓瘤中，一種小肽抑制劑DTP3（D-tripeptide）破壞Gadd45β與絲裂原活化蛋白激酶激酶7（Mitogen-activated protein kinase kinase 7, MKK7）之間的物理結(jié)合，通過(guò)特異位點(diǎn)識(shí)別并與MKK7結(jié)合，恢復(fù)MKK7的活性，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，即Gadd45β通過(guò)與MKK7的結(jié)合，降低腫瘤細(xì)胞對(duì)小肽抑制劑的敏感度，維持了細(xì)胞存活的能力[15]。Myint等[5]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在膽管癌中，高達(dá)75%的病理組織切片都呈現(xiàn)Gadd45β蛋白高表達(dá)狀態(tài)，并且與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。當(dāng)敲低人膽管癌細(xì)胞系HuCCA-1細(xì)胞中Gadd45β的表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，EMT標(biāo)志物表達(dá)也隨之發(fā)生改變，細(xì)胞活力和侵襲轉(zhuǎn)移能力均有所下降，提示Gadd45β可能通過(guò)參與EMT通路的調(diào)控，影響腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的過(guò)程。此外，Gadd45β還參與了腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的調(diào)控過(guò)程，通過(guò)與細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）的共同作用，限制了腫瘤部位的炎性反應(yīng)及腫瘤微環(huán)境中T淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而加劇了腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的發(fā)生。當(dāng)抑制骨髓細(xì)胞中Gadd45β的表達(dá)，可明顯恢復(fù)促炎性反應(yīng)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的活化和腫瘤內(nèi)免疫浸潤(rùn)，從而減少了腫瘤免疫逃逸的發(fā)生[16]。由此可見(jiàn)，Gadd45β在推進(jìn)腫瘤發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮巨大作用，通過(guò)靶向抑制腫瘤細(xì)胞中Gadd45β的表達(dá)，可以得到較好的抑瘤效果。

3 Gadd45γ在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

Gadd45G基因位于人染色體9q22.2，編碼159個(gè)氨基酸，蛋白大小為17 kD，定位于細(xì)胞核中。Xu等[17]發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞中，Gadd45γ的低表達(dá)致使其下游效應(yīng)分子Smad互作蛋白1（Smad-interacting protein 1, SIP1）低表達(dá)，抑制了腫瘤細(xì)胞凋亡的發(fā)生，維持了細(xì)胞存活和增殖的能力。而蛋白酶抑制劑MG132可以通過(guò)誘導(dǎo)Gadd45γ的表達(dá)進(jìn)而激活JNK信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。通過(guò)對(duì)肝癌細(xì)胞索拉非尼耐藥株和敏感株以及病理組織的分析發(fā)現(xiàn)，耐藥株中Gadd45γ的表達(dá)量明顯高于敏感株，敲低Gadd45γ的表達(dá)可以明顯降低由索拉非尼引起的敏感株細(xì)胞的凋亡率[18]，提示Gadd45γ在腫瘤細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生過(guò)程發(fā)揮重要作用，可能作為一個(gè)潛在的耐藥性腫瘤治療靶點(diǎn)。

4 總結(jié)與展望

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)涉及多因素、多基因、多階段的復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程[19]。具體表現(xiàn)為Ⅰ/Ⅱ相代謝酶活性，DNA損傷修復(fù)及氧化應(yīng)激的異常致使正常細(xì)胞的生理過(guò)程發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞周期，凋亡及抗炎抗氧化等生理活動(dòng)的異常，促使腫瘤發(fā)生；基質(zhì)金屬蛋白酶異常表達(dá)，血管生成及EMT等，均可以加速腫瘤的發(fā)展，使腫瘤細(xì)胞獲得侵襲轉(zhuǎn)移能力，從原位脫離，經(jīng)血液和（或）淋巴循環(huán)散播至身體其他部位，定植并再次增殖，形成難治愈的轉(zhuǎn)移性腫瘤[20]。

Gadd45蛋白作為一種響應(yīng)環(huán)境應(yīng)激蛋白，不僅參與細(xì)胞環(huán)境應(yīng)激的調(diào)控，還在腫瘤的發(fā)生及發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。在腫瘤發(fā)生階段參與細(xì)胞DNA損傷修復(fù)；改變腫瘤起始階段的細(xì)胞周期調(diào)控，抑制腫瘤細(xì)胞增殖并促進(jìn)凋亡的發(fā)生；并在腫瘤惡化階段涉及腫瘤細(xì)胞自噬、EMT、免疫逃逸以及腫瘤細(xì)胞耐藥性發(fā)生等相關(guān)進(jìn)程?；贕add45蛋白參與腫瘤發(fā)生發(fā)展各個(gè)進(jìn)程的相關(guān)通路，并且發(fā)揮著舉足輕重的作用，提示Gadd45蛋白家族可能是一個(gè)較為重要的預(yù)后指標(biāo)和分子靶點(diǎn)。鑒于其本身響應(yīng)環(huán)境應(yīng)激的特性，有望通過(guò)改變腫瘤微環(huán)境中微營(yíng)養(yǎng)元素含量或放化療藥物的濃度來(lái)影響Gadd45蛋白家族的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮其影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用，實(shí)現(xiàn)輔助治療腫瘤的目的。