邱振東，王衛(wèi)星

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院普通外科，消化系統(tǒng)疾病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430060)

消化系統(tǒng)腫瘤的死亡率在過(guò)去十年中逐漸上升。分子流行病學(xué)證實(shí)，腫瘤的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜、多因素、多步驟的事件，其中環(huán)境因素與遺傳易感性可能起著重要作用。然而其確切的機(jī)制尚未完全清楚。消化系統(tǒng)腫瘤因其化療耐藥和高復(fù)發(fā)率而預(yù)后差，其發(fā)生發(fā)展與各種刺激及由此引起的信號(hào)通路激活密切相關(guān)。受體相互作用蛋白1(receptor-interacting protein 1，RIP1)是炎癥、細(xì)胞增殖與死亡等過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在多種腫瘤組織中存在異常表達(dá)。本文旨在綜述近年來(lái)RIP1在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展。

一、RIP家族及RIP1的結(jié)構(gòu)

受體相互作用蛋白家族(receptor-interacting protein family, RIPs)是一類(lèi)具有特異的絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的蛋白，是細(xì)胞應(yīng)激的重要傳感器，它們共享同源的N-末端激酶結(jié)構(gòu)域，但具有不同的募集結(jié)構(gòu)域[1]。在體外，RIPs可促進(jìn)細(xì)胞凋亡、應(yīng)激活化蛋白激酶/c-Jun氨基末端激酶(SAPK/JNK)和核因子-κB(NF-κB)的活化[2]。RIP1是其重要一員，其N(xiāo)末端為絲氨酸/蘇氨酸特異的激酶結(jié)構(gòu)域，該激酶結(jié)構(gòu)域可催化RIP1在絲氨酸/蘇氨酸殘基位點(diǎn)發(fā)生自磷酸化；C末端為死亡結(jié)構(gòu)域(death domain，DD)，該結(jié)構(gòu)域與Fas、腫瘤壞死因子受體1(TNF receptor 1，TNFR1)等密切相關(guān)。N末端和C末端之間是一段中間結(jié)構(gòu)域，其中一段為同型相互作用模序(RIP homotypic interaction motif，RHIM)，約由35個(gè)氨基酸構(gòu)成，能介導(dǎo)RIP1和RIP3同源性的相互作用，以激活下游信號(hào)通路[3]。

二、RIP1的生物學(xué)功能

1.RIP1與炎癥 RIP1是一種重要的上游調(diào)節(jié)因子，調(diào)控炎癥信號(hào)和多種細(xì)胞死亡途徑的激活，包括凋亡和壞死。RIP1調(diào)節(jié)這些關(guān)鍵細(xì)胞行為的能力受到泛素化與去泛素化的嚴(yán)格調(diào)控。因此，RIP1的修飾可能提供了一個(gè)獨(dú)特的“泛素密碼”，從而決定細(xì)胞是否激活 NF-κB，以促進(jìn)炎癥信號(hào)[4]。有研究依此發(fā)現(xiàn)了新的炎癥通路，在造血細(xì)胞中，受RIP 1調(diào)節(jié)的白細(xì)胞介素(IL)1α，可介導(dǎo)蛋白酪氨酸磷酸酶-1(SHP-1)突變小鼠模型的慢性炎癥反應(yīng)，而炎癥小體與IL-1β在整個(gè)炎癥過(guò)程中是非必須的[5-6]。

2.RIP1，Caspase-8與細(xì)胞死亡 RIP1在程序性壞死的過(guò)程中起到了適配器的作用。在TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡過(guò)程中，TNF-α及其受體首先形成一個(gè)三聚體，然后結(jié)合含有DD的蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，激活下游的凋亡途徑。但當(dāng)胱天蛋白酶-8(Caspase-8)活性被抑制，細(xì)胞就會(huì)進(jìn)入程序性壞死途徑。RIP1通過(guò)DD被招募到TNFR1，直接與TNFR1的DD結(jié)合，并被多種形式的泛素化激活[7]。RIP1的激活導(dǎo)致RIP3、混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域蛋白(MLKL)和Caspase-8的募集，形成一種被稱(chēng)為“壞死小體”的復(fù)合物。RIP3通過(guò)RHIM與RIP1相互作用，從而激活下游通路使細(xì)胞裂解[8]。RIP3激活了細(xì)胞代謝途徑中的三種關(guān)鍵酶——糖原磷酸化酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脫氫酶，導(dǎo)致活性氧(ROS)的過(guò)度產(chǎn)生，ROS引起DNA損傷、線粒體膜通透性損傷和溶酶體損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[9]?；熕幬锬芡ㄟ^(guò)Caspase-8信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，然而當(dāng)Caspase-8的活性受到抑制，RIP1則介導(dǎo)程序性壞死從而阻斷這一細(xì)胞凋亡途徑，促進(jìn)了腫瘤發(fā)生與發(fā)展。

TNF、Toll樣受體(TLR)或T細(xì)胞受體(TCR)在Caspase-8的凋亡抑制作用下，也能誘導(dǎo)細(xì)胞膜裂解。RIP1缺乏的小鼠出生后不久死亡，而RIP3缺乏的小鼠出生后是健康的，并且RIP3缺乏癥可改善小鼠心肌梗死、動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病模型[10]。在胚胎發(fā)育過(guò)程中，RIP1可以減少ZBP1/RIP3/MLKL依賴(lài)的程序性壞死的發(fā)生[11]。

3.RIP1與組織穩(wěn)態(tài) 在胚胎發(fā)育、組織的動(dòng)態(tài)平衡、免疫等過(guò)程中，程序性壞死已成為細(xì)胞程序性死亡的重要途徑。RIP1是腸和皮膚上皮細(xì)胞存活、穩(wěn)態(tài)和炎癥的主要調(diào)節(jié)因子[12]。

RIP1的中間結(jié)構(gòu)域是RIP1連接泛素化的關(guān)鍵，它與TAB2/TAB3/TAK1復(fù)合物、NF-κB關(guān)鍵調(diào)節(jié)器(NEMO)結(jié)合，從而激活NF-κB，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生存、死亡和增殖等多種細(xì)胞事件中發(fā)揮重要作用[13]。Caspase-8通過(guò)平衡RIP1、NF-κB和JNK的激活，在肝再生過(guò)程中具有非凋亡功能。Caspase-8的缺失使NF-κB活化，從而促進(jìn)肝再生。研究表明，Caspase-8和NEMO的共同缺失損害了肝臟的可控性再生反應(yīng)，并導(dǎo)致肝腫大[14]。

三、RIP1與消化系統(tǒng)腫瘤

RIP1的泛素化及其介導(dǎo)的程序性壞死與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在腫瘤細(xì)胞中，腫瘤凋亡抑制因子1(cIAP1)和cIAP2能直接使RIP1泛素化，并誘導(dǎo)多泛素化后的RIP1發(fā)生構(gòu)象改變，與TAK1(生存激酶1)結(jié)合產(chǎn)生效應(yīng)，從而維持腫瘤細(xì)胞的存活。AE404030(一種以BIR結(jié)合四肽為模型的化合物)能與cIAP1和cIAP2結(jié)合，促進(jìn)兩者蛋白質(zhì)體降解，導(dǎo)致RIP1泛素化的急劇減少，于是RIP1主要啟動(dòng)另一條信號(hào)通路，結(jié)合Caspase-8并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[15]。腫瘤早期分析表明，IAP拮抗劑促進(jìn)了NF-κB信號(hào)蛋白(TRAF2、 NEMO等)的快速自動(dòng)泛素化[16]。

RIP1在腫瘤生物學(xué)中的意義，已經(jīng)在幾種消化系統(tǒng)惡性腫瘤中進(jìn)行了深入研究。腫瘤細(xì)胞類(lèi)型的不同，RIP1對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著不同的影響。

1.RIP1與肝癌 肝癌細(xì)胞在對(duì)抗凋亡時(shí)Caspase-8的活性被抑制，Caspase-8不僅具有促進(jìn)肝細(xì)胞凋亡的作用，而且在DNA損傷反應(yīng)中具有非凋亡作用。通過(guò)參與DNA損傷反應(yīng)，Caspase-8可能保護(hù)細(xì)胞免受不穩(wěn)定增殖相關(guān)基因的影響，從而減少肝癌的發(fā)生。而一旦腫瘤形成，Caspase-8的低表達(dá)與人肝癌的低侵襲性行為有關(guān)[17]。

化療藥物β-拉帕酮可激活癌細(xì)胞的凋亡、自噬和壞死等多種細(xì)胞死亡機(jī)制。有研究表明，在人肝細(xì)胞性肝癌SK-Hep1細(xì)胞中，β-拉帕酮誘導(dǎo)了不依賴(lài)Caspase-8的癌細(xì)胞死亡，而且能增加癌細(xì)胞內(nèi)碘化丙啶(PI)攝取和高遷移率族蛋白1(HMGB-1)的胞外釋放，通過(guò)奎寧氧化還原酶1(NQO1)介導(dǎo)的RIP1-PARP1-AIF途徑誘導(dǎo)了依賴(lài)RIP1的程序性壞死[18]。

此外，有研究根據(jù)大量臨床數(shù)據(jù)分析，將Cullin相關(guān)NEDD8解離蛋白1(CAND1)的高表達(dá)作為肝癌病人預(yù)后不良的預(yù)測(cè)指標(biāo)。CAND1沉默通過(guò)誘導(dǎo)Caspase-8/RIP1依賴(lài)性凋亡抑制肝癌細(xì)胞增殖[19]。

有肝癌小鼠和人肝癌病人的研究數(shù)據(jù)表明，RIP1的TRAF2依賴(lài)性抗腫瘤作用可能在小鼠和人肝癌發(fā)生中具有特殊的相關(guān)性。RIP1失活可誘導(dǎo)腫瘤壞死因子介導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡而不影響NF-κB下游信號(hào)的丟失。RIP1和TRAF2共同抑制肝癌的發(fā)展，兩者在人肝癌中的低表達(dá)反映病人預(yù)后不良[20]。

2.RIP1與結(jié)腸癌 結(jié)腸癌對(duì)5-氟尿嘧啶(5-FU)的耐藥性是其輔助化療的關(guān)鍵難題。有研究表明，RIP1和TNF-α參與的程序性壞死性細(xì)胞死亡是5-FU介導(dǎo)的抗腫瘤活性的重要作用機(jī)制[21]。體內(nèi)異種移植實(shí)驗(yàn)表明，新型pan-caspase抑制劑IDN-7314與5-FU聯(lián)合應(yīng)用可協(xié)同阻斷腫瘤生長(zhǎng),TNF-α分泌水平的升高和壞死途徑成分的表達(dá)，可能有助于預(yù)測(cè)促程序性壞死治療的敏感性。pan-caspase抑制劑促進(jìn)5-FU誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性壞死，這種作用是通過(guò)TNF-α的自分泌介導(dǎo)的。因此研究人員認(rèn)為pan-caspase抑制劑可作為結(jié)腸癌輔助化療的新途徑[22]。

近年來(lái)，TNF信號(hào)通路在結(jié)腸癌細(xì)胞中不同DNA損傷劑的細(xì)胞毒性作用得到研究。在異種移植瘤模型中，RIP1的下調(diào)導(dǎo)致結(jié)腸癌細(xì)胞對(duì)7-乙基-10-羥基喜樹(shù)堿(SN38)的抗性增強(qiáng)。在單用SN38或聯(lián)合TNF治療后，RIP1和RIP3水平的明顯下降[23]。

并且有進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α與TNFR1的結(jié)合可激活多種信號(hào)通路，主要促進(jìn)NF-κB的激活，但也可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。一氧化氮供體三硝酸甘油酯(GTN)將免疫細(xì)胞或化療誘導(dǎo)的癌細(xì)胞產(chǎn)生的TNF-α，轉(zhuǎn)化為結(jié)腸癌細(xì)胞中的一種促死亡介質(zhì)。GTN介導(dǎo)的cIAP1對(duì)第571位和第574位半胱氨酸的S-亞硝基化，抑制了其E3泛素連接酶活性，進(jìn)而降低了第63位賴(lài)氨酸連接的RIP1泛素化，并啟動(dòng)了死亡復(fù)合物的組裝。該研究表明，一氧化氮供體與化療藥物誘導(dǎo)的TNF-α聯(lián)合應(yīng)用是一種潛在的有價(jià)值的抗癌策略[24]。

此外，有研究通過(guò)在2-甲氧基-6-乙?；?7-甲基胡桃酮(MAM)處理的HCT116和HT29結(jié)腸癌細(xì)胞中形成RIP1/RIP3復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)RIP1/RIP3復(fù)合物觸發(fā)的細(xì)胞內(nèi)鈣積累是MAM誘導(dǎo)的持續(xù)JNK活化和線粒體ROS生成的重要介質(zhì)[25]。

3.RIP1與胰腺癌 紫草素(SK)可以通過(guò)調(diào)節(jié)RIP1和RIP3的表達(dá)，從而誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞的凋亡，最終抑制人胰腺癌細(xì)胞的增殖。此外，SK還能增強(qiáng)吉西他濱的體內(nèi)外抗腫瘤作用[26]。

細(xì)胞凋亡逃避是胰腺癌耐藥的關(guān)鍵機(jī)制之一，也是胰腺癌預(yù)后不良的原因之一。半胱天冬酶第二次線粒體衍生激活劑(SMAC)模擬物BV6，可以刺激胰腺癌細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α和形成的壞死因子復(fù)合物(RIP1/RIP3)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。MLKL的藥物抑制劑則能顯著降低BV6/IFN-γ(γ干擾素)誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性壞死[27-28]。

有研究表明，90%的胰腺癌為導(dǎo)管腺癌，壞死小體的主要組成蛋白R(shí)IP1和RIP3在胰腺導(dǎo)管腺癌中高表達(dá)，并能被化療藥物吉西他濱進(jìn)一步上調(diào)，從而促進(jìn)體內(nèi)癌細(xì)胞的發(fā)展。然而體外阻斷壞死小體可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞具有侵襲性的致癌表型。相反，體內(nèi)RIP3的耗竭或RIP1的抑制對(duì)小鼠的癌癥發(fā)展具有抑制作用，該作用與高免疫原性髓系和T細(xì)胞浸潤(rùn)有關(guān)。同樣，與RIP1/RIP3復(fù)合物形成壞死小體的Fas相關(guān)死亡域蛋白(FADD)、程序性死亡的下游介質(zhì)MLKL、細(xì)胞凋亡的主要驅(qū)動(dòng)因子Caspase-8，在胰腺導(dǎo)管腺癌中都被上調(diào)[29]。

4.RIP1-Tag2小鼠模型與腫瘤 RIP1-Tag2轉(zhuǎn)基因小鼠是一種胰腺β細(xì)胞腫瘤模型。RIP1-Tag2小鼠構(gòu)建是將鼠胰島素Ⅱ啟動(dòng)子與編碼T和t抗原的猴空泡病毒40(SV40)早期區(qū)域融合，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因所需的RIP1-Tag2線性片段，其中包含胰島素基因的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子和多聚腺苷酸終止子。此鼠在腫瘤發(fā)生的各個(gè)階段有相應(yīng)變化明顯的組織病理學(xué)特點(diǎn)。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持RIP1-TAG2小鼠模型作為人類(lèi)同源腫瘤的代表，該模型在胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤研究方面擁有極大前景，并且給未來(lái)的個(gè)性化腫瘤治療提供了新的靶點(diǎn)[30]。

在RIP1-Tag2小鼠的腫瘤轉(zhuǎn)移研究中發(fā)現(xiàn)，小鼠肺和脾臟均存在胰島素微轉(zhuǎn)移，T抗原和胰島素抗體在原發(fā)性β細(xì)胞腫瘤晚期表達(dá)均下降，提示至少部分微轉(zhuǎn)移來(lái)自于β細(xì)胞腫瘤的早期或晚期，然后恢復(fù)到未分化狀態(tài)，如腫瘤干細(xì)胞[31]。

此外，1HNMR(核磁共振的譜系)代謝組學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于鑒定潛在的標(biāo)志物，以監(jiān)控RIP1-Tag2小鼠胰島β細(xì)胞瘤的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)在RIP1-Tag2小鼠體內(nèi)，代謝表型與SV40大T抗原的植入有關(guān)[32]。

還有研究利用RIP1-Tag2小鼠在體外和轉(zhuǎn)基因小鼠胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PNENs)模型，發(fā)現(xiàn)依那普利和阿斯(ASS)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有明顯抑制作用，為PNENs的化學(xué)預(yù)防和治療提供一種途徑[33]。

四、展望

RIP1通過(guò)泛素化、激活Caspase-8依賴(lài)的程序性壞死途徑以及協(xié)同其他因素促使壞死小體的生成，抵抗細(xì)胞凋亡，拮抗化療藥物，從而維持腫瘤細(xì)胞的存活。然而，RIP1介導(dǎo)的程序性壞死和泛素化在腫瘤和炎癥的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中作用的研究大多集中在離體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中。RIP1在消化系統(tǒng)腫瘤的作用機(jī)制仍有待體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步闡明，以期為開(kāi)發(fā)靶向治療藥物用于腫瘤的輔助治療提供新的途徑。