申麗君綜述 陳始明審校

迄今為止，惡性腫瘤仍舊是居民致死的主要原因之一，其治療手段有單純的手術(shù)、放療、化療、手術(shù)聯(lián)合放化療、免疫治療以及近期新興的基因療法等。雖然腫瘤治療的手段已越來越多，放射療法仍是一種有效的且高性價(jià)比的治療方法。放射療法殺死腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)取決于輻射的種類、總劑量、分布率和目標(biāo)器官[1]。放射線導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡的形式有細(xì)胞凋亡、壞死、自噬、有絲分裂突變、程序性壞死和衰老等[2]。早期鼻咽癌和非小細(xì)胞肺癌對(duì)放射治療極為敏感，患者放療后生存率很高；乳腺癌、膀胱癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等對(duì)放射療法不敏感，患者放療后生存率較低[3]。盡管放射療法是一種十分有效的治療方法，但大部分患者在經(jīng)過幾個(gè)療程的放射治療后，會(huì)出現(xiàn)放療敏感性降低或放療耐受的情況，從而導(dǎo)致放射療法的治療效果降低或腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的情況。

近年來，研究腫瘤放療抵抗的原因及其相關(guān)機(jī)制的報(bào)道不斷增多。如PI3K/Akt[4]、Wnt/β-catenin[5]、ATM[6]、NF-κB[7]等信號(hào)異常與放療抵抗的關(guān)系。在這些信號(hào)當(dāng)中，NF-κB的激活被認(rèn)為是保護(hù)細(xì)胞、阻礙細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子。因此，靶向NF-κB的放療增敏具有較大的研究前景。本文就NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的組成、功能，其在放療過程中激活的分子機(jī)制以及其靶向抑制劑在放療增敏中的作用等分別進(jìn)行綜述。

1 NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的發(fā)現(xiàn)、組成及其作用

David Baltimore于1986年發(fā)現(xiàn)了核因子κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)，其分布廣泛，可由細(xì)菌和病毒抗原、T和B細(xì)胞、有絲分裂素、細(xì)胞因子、氧化低密度脂蛋白以及超氧自由基、一氧化氮等多種刺激劑誘導(dǎo)而成。它存在于細(xì)胞核中并結(jié)合B細(xì)胞中免疫球蛋白kappa鏈的啟動(dòng)子。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中,NF-κB家族轉(zhuǎn)錄因子是由RelA (p65)、c-Rel、RelB、p50 (NF-κB1)和p52 (NF-κB2)等5個(gè)不同亞基組成的同質(zhì)二聚體和異質(zhì)二聚體。

NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由經(jīng)典路徑和非經(jīng)典路徑2條主要的路徑組成，其主要涉及NF-κB、IκB激酶(IKK)、IκB和NF-κB的家族成員[8]。經(jīng)典信號(hào)通路和非經(jīng)典信號(hào)通路都能引起NF-κB的激活。在經(jīng)典信號(hào)通路中，配體與表面受體結(jié)合導(dǎo)致IKK復(fù)合物的招募和激活，隨后IKK復(fù)合物磷酸化IκB，最后導(dǎo)致其蛋白酶體的降解及NF-κB轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核激活靶基因。在非經(jīng)典通路中，配體與受體結(jié)合導(dǎo)致NF-κB誘導(dǎo)激酶的激活，與IKKα共同作用引起磷酸化依賴性泛素化和p100的加工，以及形成RelB/p52活性異二聚體[9]。

NF-κB參與調(diào)控許多形式的免疫和炎性應(yīng)答。它是細(xì)胞凋亡及細(xì)胞周期的重要調(diào)控因素。在正常生理狀態(tài)下，NF-κB是處于抑制狀態(tài)的，并且通過與抑制蛋白IκBs結(jié)合隱藏于細(xì)胞質(zhì)之中。NF-κB調(diào)控的基因與細(xì)胞增殖和抗凋亡途徑相關(guān)，使得NF-κB被激活的腫瘤細(xì)胞更容易出現(xiàn)放療敏感性降低、放療抵抗的情況。多種分子或信號(hào)通路能夠激活NF-κB，繼而以這些重要分子或信號(hào)通路為靶點(diǎn)，靶向抑制NF-κB的活性，從而提高腫瘤的放療敏感性。

2 NF-κB激活的分子機(jī)制

2.1 ATM及DNA-PK信號(hào)通路 放射線照射后，NF-κB信號(hào)通路在細(xì)胞的DNA損傷過程中扮演著重要角色，Veuger等[10]報(bào)道ATM對(duì)NF-κB的激活具有重要作用。He等[11]的研究也闡述了ATM在腫瘤細(xì)胞放療環(huán)境下對(duì)NF-κB信號(hào)通路的影響：IKK直接使IkB磷酸化，從而激活NF-κB。根據(jù)目前的實(shí)驗(yàn)研究，ATM與IKK之間聯(lián)系主要有兩方面。首先是ATM激酶，DNA雙鏈斷裂后，Mre11-Rad50-Nbs1(MRN)復(fù)合體迅速募集到斷裂的DNA雙鏈周圍，隨后使ATM磷酸化。通過TRAF結(jié)合基序，ATM激活TRAF6，從而導(dǎo)致Ubc13介導(dǎo)的k63關(guān)聯(lián)的聚氨酯合成。聚氨酯的形成觸發(fā)了導(dǎo)致TAK1磷酸化的cIAP1、TAK1/TAB2和IKK復(fù)合物的生成[12]。激活的TAK1使IKK磷酸化，磷酸化的IKK能導(dǎo)致IκBα的磷酸化和泛素端依賴降解并釋放NF-κB(主要是p50/p65二聚體)。這些釋放物在細(xì)胞核中可自由活動(dòng)。

其次是P53誘導(dǎo)的死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(PIDD)。PIDD經(jīng)過兩處結(jié)構(gòu)化處理，最后生成了一個(gè)48kDaN末端片段和一個(gè)包含死亡域(DD, PIDD-C)的51kDa終端片段，后者經(jīng)進(jìn)一步裂解產(chǎn)生37kDa片段(PIDD-CC)[13]。研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞一旦接受電離輻射，PIDD-C轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中并形成一個(gè)RIP1 (受體相互作用蛋白1)和IKKγ的復(fù)合體。此復(fù)合體可促進(jìn)IKKγ SUMO化。當(dāng)ATM與IKKγ結(jié)合并使IKKγ磷酸化時(shí)，兩個(gè)級(jí)聯(lián)反應(yīng)匯聚后IKKγ出現(xiàn)泛素化。磷酸化和泛素化的IKKγ仍舊與ATM結(jié)合，轉(zhuǎn)移出核內(nèi)，然后與ELKS(富含谷氨酸、亮氨酸、賴氨酸和絲氨酸的蛋白質(zhì))結(jié)合，活化IKK復(fù)合體，激活的IKK使IκBα磷酸化并使IκBα隨后泛素化，靶向降解蛋白酶體[14]，激活NF-κB。

此外，細(xì)胞暴露于電離輻射會(huì)導(dǎo)致DNA雙鏈的斷裂，而DNA-PK的調(diào)節(jié)亞基與雙鏈DNA的末端結(jié)合，從而導(dǎo)致DNA-PKcs的激活。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)被電離輻射激活的Src磷酸化，然后穿梭到細(xì)胞核中[14]。EGFR向細(xì)胞核的易位伴隨著細(xì)胞核中Ku70和Ku80蛋白的增加，最終導(dǎo)致DNA-PK的核激酶活性增加。最后使IκBβ磷酸化，激活NF-κB。因此，DNA-PK以不同的方式激活NF-κB，而且并不是由細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)的NF-κB，而是核內(nèi)磷酸化的NF-κB與IκBβ結(jié)合使NF-κB激活。

NF-κB激活后，其下游的細(xì)胞生存及抗凋亡方面的靶基因相應(yīng)的高表達(dá)，腫瘤放療敏感性相應(yīng)下降。

2.2 VEGF/PLC-γ/PKC/NF-κB信號(hào)通路 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)已經(jīng)被證明是一種生存因子，它能對(duì)抗電離輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，從而起保護(hù)腫瘤細(xì)胞及正常細(xì)胞的作用。Yadav等[15]發(fā)現(xiàn)VEGF能夠降低電離輻射后的細(xì)胞損傷并增強(qiáng)放療抵抗作用。此外，腦腫瘤患者放療后血清VEGF增高，并且在多種人源腫瘤細(xì)胞系中，單次10 Gy照射24 h后即可誘導(dǎo)VEGF的分泌增加[16]。因此，電離輻射后，VEGF通路被激活。VEGF與其受體VEGFR2(KDR)結(jié)合并活化磷脂酶C(PLC)-γ的催化活性；而抗KDR抗體可以阻礙PLC-γ酪氨酸磷酸化[17]?；罨腜LC通過水解磷脂酰肌醇4、5-二磷酸[PtdIns(4,5)P2]生成肌醇1,4,5-三磷酸腺苷[Ins(1,4,5)P3]和1,2-二?；视?DAG)，然后增加細(xì)胞質(zhì)中磷酸二酰肌醇(DAG)和三磷酸三醇(IP3)的濃度。Ins(1,4,5)P3介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)中Ca2+釋放，DAG招募并激活蛋白激酶C (PKC)。凝血酶可以激活PKCα和c-Src激酶活性，而后誘導(dǎo)PKCα與IKKα/β之間的相互作用。同時(shí)，凝血酶也可以誘發(fā)c-Src和IKKα/β聯(lián)合，并最終激活PI-PLC/PKCα/c-Src/IKKα/β信號(hào)通路誘導(dǎo)激活NF-κB。此外，Karki等[18]的研究發(fā)現(xiàn)：c-Src和IKK復(fù)合體之間的直接相互作用導(dǎo)致IKKβ的磷酸化，且這種磷酸化依賴于PKC。反過來講，c-Src和IKK復(fù)合體誘導(dǎo)IκBα的磷酸化和激活NF-κB。

2.3 Gadd45α/p38/bcl-2/NF-κB信號(hào)通路 生長(zhǎng)阻滯和DNA誘導(dǎo)損傷45(Gadd45)蛋白作為壓力傳感器發(fā)揮著重要作用。對(duì)生理變化或環(huán)境變化的反應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)：Gadd45參與了細(xì)胞周期阻滯、DNA修復(fù)、細(xì)胞存活或細(xì)胞凋亡等過程[19]。在低至2Gy的X射線照射下，Gadd45 mRNA水平在人源細(xì)胞中迅速升高[20]。此外，γ射線不僅在培養(yǎng)的細(xì)胞中可以誘導(dǎo)Gadd45 mRNA上升，在體外γ射線照射下，肝臟和其他一些組織中也能誘導(dǎo)Gadd45 mRNA的產(chǎn)生。Wingert等[21]證實(shí)在紫外線照射之下，通過Gadd45α/p38/NF-κB介導(dǎo)的生存途徑，激活Gadd45α活化NF-κB通路，進(jìn)而促進(jìn)了造血細(xì)胞的生存。

3 NF-κB靶向抑制劑在放療增敏中的作用

3.1 NF-κB特異性抑制劑 Kozakai及其團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)新型NF-κB抑制劑DHMEQ可增強(qiáng)前列腺癌細(xì)胞的放療敏感性[22]。在Kozakai的研究中，他們對(duì)LNCaP 和 PC-3兩種前列腺癌的細(xì)胞系進(jìn)行放射線照射及NF-κB抑制劑的處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，放療聯(lián)合NF-κB抑制劑顯著抑制了前列腺癌細(xì)胞的增殖，促進(jìn)其凋亡，且抑制劑濃度越高，促凋亡的效果越明顯。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示皮下成瘤至64 d時(shí)，DHMEQ抑制劑聯(lián)合放療組的平均瘤體體積分別是空白對(duì)照組、單獨(dú)抑制劑組、單獨(dú)放療組的85.1%、 77.1%、64.7%，且通過評(píng)估裸鼠臟器及皮膚，未發(fā)現(xiàn)抑制劑DHMEQ有明顯的毒副作用及不良反應(yīng)。該結(jié)果證實(shí)新型NF-κB抑制劑DHMEQ聯(lián)合放療具有顯著的抗腫瘤作用，并且這種特異性抑制劑所引起的毒副作用及不良反應(yīng)較少。

還有研究發(fā)現(xiàn)，非甾體類藥物如布洛芬可通過直接抑制IκBα激酶來抑制NF-κB活性，從而提高放療敏感性；對(duì)于人源的前列腺癌細(xì)胞系DU145，聯(lián)合COX-2抑制劑NS398比單獨(dú)放療的抗腫瘤作用更明顯。然而以上抑制劑并沒有特異性的抑制NF-κB活性，故發(fā)生不良反應(yīng)的機(jī)會(huì)可能更大。此外還有文獻(xiàn)報(bào)道靶向NF-κB的基因治療可抑制前列腺癌細(xì)胞中NF-κB的活性[23]，提高放療敏感性，但此方法應(yīng)用于臨床仍有較長(zhǎng)的路要走。天然成分中的姜黃素和染料木素具有抑制NF-κB活性的作用，其是否能增加腫瘤放射治療的敏感性也值得深入探討[24]。

3.2 NF-κB活化后靶基因抑制劑——PARP-1抑制劑(AG-014699) 多聚ADP核糖聚合酶-1(PARP-1)是一種核酶，它能調(diào)節(jié)DNA損傷時(shí)的細(xì)胞反應(yīng)，可作為細(xì)胞應(yīng)對(duì)放射線照射后單鏈和雙鏈DNA損傷的感受器。PARP-1在轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同調(diào)節(jié)中的作用可能是通過染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的局部修飾和/或通過直接結(jié)合基因調(diào)控序列調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子活性，或與包括Oct-1、NF-κB、AP-1和HIF-1a等轉(zhuǎn)錄因子在內(nèi)的蛋白質(zhì)之間的物理交互作用而實(shí)現(xiàn)。Veuger等[25]證實(shí)，與單獨(dú)輻射的細(xì)胞系相比，敲除PARP-1的細(xì)胞系的放療敏感性提高4倍，并且通過使用PARP-1小分子抑制劑AG-14361得到驗(yàn)證。

Hunter及其團(tuán)隊(duì)使用PARP-1抑制劑AG-014699研究了PARP-1在NF-κB活化后的作用，發(fā)現(xiàn)抑制劑AG-014699提高放療敏感性的作用機(jī)制是由于抑制了NF-κB活化后的下游靶基因的表達(dá)[26]。其細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：PARP-1-/-MEFs細(xì)胞的放療敏感性是PARP-1+/+MEFs細(xì)胞的2.7倍；抑制劑AG-014699處理的PARP-1+/+MEFs細(xì)胞是單獨(dú)放療組的1.3倍。轉(zhuǎn)錄因子NF-κB在先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答中具有重要作用，所以長(zhǎng)時(shí)間使用NF-κB抑制劑可能會(huì)引起免疫缺陷。然而，在Hunter等[26]的研究結(jié)果中提到通過體外體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，抑制劑AG-014699并沒有引起潛在的不良反應(yīng)或免疫缺陷，顯示出良好的應(yīng)用前景。

3.3 膠霉毒素抑制NF-κB的表達(dá) 用膠霉毒素(一種抗菌、抗病毒的因子)治療肝癌細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)：它可以通過抑制由輻射誘導(dǎo)的Gadd45α、p38、NF-κB的表達(dá)，從而提高實(shí)驗(yàn)細(xì)胞的放療敏感性。Hur等[27]研究發(fā)現(xiàn)，膠霉毒素和射線照射聯(lián)合使用對(duì)肝癌細(xì)胞HepG2的致死效果大約是單獨(dú)使用射線照射的2.5倍；HepG2細(xì)胞在4Gy的輻射劑量下，72 h后流式檢測(cè)凋亡結(jié)果顯示，膠霉毒素和射線照射聯(lián)合組的凋亡細(xì)胞數(shù)量為21.4%，較單純放療組、膠霉毒素組分別高17.1%、5.3%。此外，研究還證實(shí)：在受輻射照射的肝癌細(xì)胞中，膠霉毒素主要是通過抑制Gadd45a-P38-NF-κB介導(dǎo)的細(xì)胞存活途徑來促進(jìn)細(xì)胞的凋亡、提高放療敏感性的[27]。因此，膠霉毒素聯(lián)合放射治療可被認(rèn)為是提高肝癌細(xì)胞放療敏感性的有效治療策略之一。

Tang等[24]研究發(fā)現(xiàn)電離輻射能誘導(dǎo)Gadd45β的表達(dá)。Wang等[28]的研究進(jìn)一步證實(shí)，暴露于電離輻射后，人乳腺癌MCF-7細(xì)胞中Gadd45β的表達(dá)將明顯增加，且這種增加是由于NF-κB的激活所引起的。由NF-κB誘導(dǎo)的Gadd45β可以下調(diào)促凋亡的JNK表達(dá)。Hwang等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在紫外線的輻射之下，NF-κB/Gadd45β通路活化能抑制MKK7-JNK通路活性從而促進(jìn)造血細(xì)胞的生存。NF-κB的亞基p65與胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)的相互作用形成一個(gè)輻射誘導(dǎo)的適應(yīng)性反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。反過來講，Gadd45β進(jìn)一步增強(qiáng)了NF-κB和ERK的活性，形成一個(gè)環(huán)狀聯(lián)系，從而延長(zhǎng)細(xì)胞的生存時(shí)間[28]。因此，理論上可以通過使用這3種分子中的任何一種抑制劑來破壞這個(gè)環(huán)狀關(guān)系，從而開發(fā)出一種增強(qiáng)放射敏感性的方法。然而，目前關(guān)于這方面的抑制劑還未在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，值得今后深入研究。

4 展 望

NF-κB是一個(gè)保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受放射線照射損害的關(guān)鍵因素。因此，NF-κB成為腫瘤放療中極有吸引力的放療增敏靶基因。隨著研究的不斷深入，科研工作者已經(jīng)通過細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)了一些特異性極強(qiáng)的抑制劑，這些抑制劑或者直接抑制NF-κB，或者通過抑制激活NF-κB信號(hào)的關(guān)鍵分子從而達(dá)到使腫瘤對(duì)放射線治療更加敏感的目的。這為NF-κB靶向的分子抑制劑在臨床的使用奠定了基礎(chǔ)，更為臨床上的腫瘤放療患者提供了更好的選擇。今后的重點(diǎn)和焦點(diǎn)將是研發(fā)更多高效的、特異的NF-κB靶向抑制劑并開展相應(yīng)的臨床前及臨床應(yīng)用研究，從而應(yīng)用于惡性腫瘤的臨床放射治療。這對(duì)耐放射性治療的惡性腫瘤及放射治療后復(fù)發(fā)的惡性腫瘤治療具有重要的意義。