胡建生 王雯 劉海旺 張欣穎 孫林梅

1西安市中醫(yī)醫(yī)院肛腸科（西安710016）；2西安交通大學(xué)護(hù)理系（西安710061）；3西安市第九醫(yī)院普外科（西安710054）

結(jié)直腸腫瘤是全球常見惡性腫瘤之一，發(fā)病率排名第3位（10.2%），死亡率第2（9.2%），近十年發(fā)病率和死亡率不斷上升［1］，隨著社會(huì)的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2035年全球結(jié)直腸腫瘤發(fā)病率將增加到250萬(wàn)例［2］，而我國(guó)的結(jié)直腸腫瘤發(fā)病率居常見惡性腫瘤第3位（9.89%）［3］，結(jié)直腸腫瘤已然成為我國(guó)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一。目前治療結(jié)直腸腫瘤主要以手術(shù)、化療、放療為主，雖然診斷和治療等方面快速發(fā)展，但預(yù)后仍不容樂(lè)觀，主要原因之一是化療耐藥，在腫瘤患者中約80%～90%的死因歸結(jié)于直接或間接的耐藥性［4］，抑制細(xì)胞凋亡、腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性和腫瘤干細(xì)胞等因素均可導(dǎo)致化療耐藥，目前針對(duì)腫瘤的耐藥性仍缺乏有效的改進(jìn)方案［5］。

凋亡是生物體內(nèi)普遍存在的一種細(xì)胞死亡方式，傳統(tǒng)化療藥物主要通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡來(lái)抑制腫瘤的生長(zhǎng)［6］，然而腫瘤細(xì)胞往往由于自身凋亡機(jī)制失調(diào)而產(chǎn)生一定耐藥性。隨著對(duì)細(xì)胞死亡機(jī)制的深入研究，越來(lái)越多新的細(xì)胞死亡方式被不斷發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，DEGTEREV A等［7］首次報(bào)道并命名了一種新型細(xì)胞死亡模式——壞死性凋亡（Necroptosis）。這是一種由絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1/3（RIPK1/RIPK3）介導(dǎo)的磷酸化信號(hào)通路激活混合譜系激酶結(jié)構(gòu)域樣蛋白（MLKL/pMLKL）為特征的細(xì)胞死亡模式，與細(xì)胞凋亡有共同的途徑［8-9］。此種模式具有壞死樣細(xì)胞死亡的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，表現(xiàn)為溶酶體膜降解，細(xì)胞質(zhì)空泡化，質(zhì)膜解體，最終細(xì)胞爆炸樣破裂。目前研究已經(jīng)證實(shí)壞死性凋亡在包括IBD、動(dòng)脈粥樣硬化，多種皮膚疾病、急性腎損傷和炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）在內(nèi)的多種炎癥性疾病中起重要作用［10-11］。最近研究認(rèn)為對(duì)細(xì)胞凋亡具有抗性的腫瘤細(xì)胞可能對(duì)壞死性凋亡途徑敏感［12-13］，提示研究腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡及其調(diào)控機(jī)制有望成為結(jié)直腸腫瘤治療的靶點(diǎn)（表1）。

表1 壞死性凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子和其功能Tab.1 Key mediators in necroptosis and their function

1 壞死性凋亡的分子調(diào)節(jié)機(jī)制

程序性細(xì)胞死亡（即凋亡和壞死性凋亡）模式是由RIPK1通過(guò)其激酶功能驅(qū)動(dòng)，包括通過(guò)形成復(fù)合物IIa導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和形成復(fù)合物IIb導(dǎo)致細(xì)胞壞死性凋亡。對(duì)壞死性凋亡分子機(jī)制的了解主要來(lái)自對(duì)TNFR1引發(fā)的信號(hào)通路的研究，腫瘤壞死因子（TNF?α）與TNFR相互作用后，TNFR1開始募集下游蛋白分子TNFR1相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域（TNFR1?associated death domain protein，TRADD、RIPK1、cIAPs（cellular inhibitor of apoptosis pro?teins）、TRAF2/5（TNFR?associated factor 2/5）和LU?BAC（linear ubiquitin chain assembly complex）蛋白形成復(fù)合體I，復(fù)合體I中RIPK1多聚泛素化并激活NF?κB（nuclear factor?κB）和MAPK（mitogen?acti?vatedprotein kinase）信號(hào)通路，抑制caspase?8的激活，使得細(xì)胞存活。

若TNF?α募集TRADD、Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域FADD、pro?Caspase?8和RIPK1組成復(fù)合體IIa，復(fù)合體IIa促進(jìn)caspase 8的激活，激活的caspase 8通過(guò)激活Caspase 3而發(fā)生細(xì)胞凋亡［14-16］。當(dāng)caspase?8被抑制或其活性水平相對(duì)較低時(shí)，RIPK1募集RIPK3，兩者通過(guò)RHIM（RIP homotypic interaction motif）募集MLKL形成復(fù)合物IIb，又稱為壞死體（necrosome）［9］，MLKL的T357和S358位點(diǎn)磷酸化而激活，MLKL磷酸化會(huì)引起寡聚化和膜定位。寡聚化的MLKL具有與脂質(zhì)（心肌磷脂、磷酸肌醇）直接結(jié)合的能力，使得聚合的MLKL形成膜通透性孔道，細(xì)胞膜完整性被破壞，發(fā)生壞死性凋亡（圖1）［17-18，38］。有研究認(rèn)為［7，19］RIPK1在復(fù)合物Ⅰ中并無(wú)激酶活性，通過(guò)壞死性凋亡抑制劑（necro?statin?1）抑制RIPK1活性對(duì)TNF誘導(dǎo)的NF?κB信號(hào)通路并無(wú)影響，然而卻可阻止復(fù)合物IIb的形成來(lái)抑制壞死性凋亡，因此RIPK1在細(xì)胞中的作用可通過(guò)靶向藥物來(lái)決定細(xì)胞是存活還是發(fā)生壞死性凋亡。

2 壞死性凋亡與結(jié)直腸腫瘤的關(guān)系

2.1 壞死性凋亡雙向調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生發(fā)展壞死性凋亡在腫瘤細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著雙重作用。一方面壞死性凋亡可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。ZENG等［20］研究中分析了40例結(jié)直腸腺癌患者腫瘤樣本中RIPK1蛋白和mRNA水平均顯著上調(diào)，而RIPK3和p?MLKL在結(jié)直腸癌中減少，認(rèn)為在腫瘤細(xì)胞中壞死性凋亡可能減少，凋亡可能增加。FENG等［21］研究發(fā)現(xiàn)RIPK3在結(jié)直腸癌組織中表達(dá)明顯低于癌旁正常組織，RIPK3上調(diào)可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。然而LIU等［22］研究小鼠炎性腸癌（CAC）模型中發(fā)現(xiàn)腫瘤中RIPK3呈高表達(dá)，并進(jìn)一步分析168個(gè)腫瘤和103個(gè)非腫瘤對(duì)照的結(jié)腸癌組織芯片，發(fā)現(xiàn)RIPK3在人類結(jié)直腸癌中高表達(dá)，而在刪除小鼠RIPK3基因后腫瘤數(shù)量和大小明顯減少，腫瘤負(fù)荷隨之減少，通過(guò)腸炎小鼠模型實(shí)驗(yàn)證明RIPK3可能參與早期腫瘤的生長(zhǎng)。基于上述研究結(jié)果，目前研究認(rèn)為壞死性凋亡是一把雙刃劍，RIPK3在結(jié)直腸癌組織中作用仍需多中心、前瞻性臨床對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)。

2.2 壞死性凋亡在腫瘤治療的應(yīng)用壞死性凋亡已成為機(jī)體對(duì)病原體、炎癥和免疫的重要調(diào)節(jié)路徑，多種刺激可觸發(fā)細(xì)胞的壞死性凋亡［23］，一旦促凋亡分子不能刺激凋亡小體，就會(huì)觸發(fā)依賴于激酶活性RIPK1和RIPK3介導(dǎo)的壞死性凋亡［24］。凋亡誘導(dǎo)劑在很大程度上與癌癥耐藥相關(guān)，通過(guò)非凋亡途徑殺死腫瘤細(xì)胞的藥物可以繞過(guò)傳統(tǒng)的耐藥，RIPK1和RIPK3是細(xì)胞死亡和存活途徑的關(guān)鍵分子［25］，是治療結(jié)直腸癌的潛在重要靶點(diǎn)。

圖1 壞死性凋亡在結(jié)直腸腫瘤中作用機(jī)制Fig.1 Molecular regulation mechanism of cell necroptosis in colorectal cancer

2.2.1 藥物靶向治療Nec?1（Necrostatin?1）是一種通過(guò)阻止RIPK1和RIPK3的相互作用的特異性壞死性凋亡抑制劑，可特異性抑制壞死性凋亡而不影響正常細(xì)胞功能和細(xì)胞凋亡，LIU等［26］通過(guò)結(jié)腸炎相關(guān)癌（CAC）鼠模型研究了Nec?1的抗腫瘤作用，認(rèn)為Nec?1可通過(guò)抑制JNK/c?Jun信號(hào)通路顯著抑制腫瘤的生長(zhǎng)和發(fā)展，同時(shí)一批具有壞死性凋亡抑制活性的necrostatins相關(guān)化合物，包括Nec?3、Nec?4、Nec?5、Nec?7等也逐漸被深入研究。

細(xì)胞FLICE（FADD?like IL?1β?converting en?zyme）抑制蛋白（c?FLIP）是一種主要的抗凋亡蛋白，也是一種抑制細(xì)胞因子和化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的重要細(xì)胞因子和化療耐藥因子。有研究稱c?FLIP在結(jié)直腸癌中表達(dá)水平升高［27］，c?FLIP異構(gòu)體參與切換凋亡和壞死細(xì)胞死亡［28］，核糖體中的c?FLIP異構(gòu)體決定細(xì)胞的死亡是否發(fā)生RIPK3介導(dǎo)的壞性凋亡死或caspase依賴介導(dǎo)的凋亡。

篩選壞死性凋亡誘導(dǎo)物也是一種針對(duì)腫瘤細(xì)胞耐藥的新策略，HAN等［29］研究發(fā)現(xiàn)酯蟾毒配基（Resibufogenin）通過(guò)誘導(dǎo)RIPK3介導(dǎo)的激活糖原磷酸化酶（PYGL）、谷氨酰胺合成酶（GLUL）和谷氨酸脫氫酶（GLUDl）的活性來(lái)誘導(dǎo)CRC細(xì)胞壞死從而抑制腫瘤生長(zhǎng)，說(shuō)明RIPK3不僅是壞死細(xì)胞的分子開關(guān)，而且是控制細(xì)胞代謝狀態(tài)的樞紐［30-31］。HAN等［32］通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明紫草素對(duì)藥物敏感的癌細(xì)胞株（MCF?7和HEK293）及耐藥細(xì)胞系（過(guò)度表達(dá)P?糖蛋白、Bcl?2或Bcl?x L，這是臨床腫瘤耐藥的主要原因）表現(xiàn)出同樣的壞死性凋亡，證明紫草素等化合物可誘導(dǎo)耐藥癌細(xì)胞株壞死細(xì)胞死亡，從而抑制耐藥。DI等［33］研究FMRP蛋白（The Fragile X Mental Retardation Protein）與受體相互作用的蛋白激酶1（RIPK1）mRNA結(jié)合，提示FMRP通過(guò)監(jiān)測(cè)RIPK1 mRNA的代謝來(lái)調(diào)節(jié)壞死性凋亡通路。使用FMR1抗轉(zhuǎn)錄治療CRC細(xì)胞系會(huì)使RIPK1上調(diào)，使CRC細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡。綜上可見，壞死性凋亡易感性是腫瘤細(xì)胞的內(nèi)在弱點(diǎn)，因此發(fā)掘靶蛋白和壞死誘導(dǎo)物對(duì)結(jié)直腸腫瘤的臨床治療具有重要意義。

2.2.2 放療放射治療是治療癌癥的主要方法之一，超過(guò)50%的腫瘤患者在其疾病治療過(guò)程中接受了放療，其中40%可以通過(guò)放療治愈［34］，然而，腫瘤再發(fā)仍然是治療失敗的關(guān)鍵因素之一［35］。WANG等［36］首次研究表明，輻射誘發(fā)的壞死性凋亡是通過(guò)上調(diào)RIPK1和RIPK3的磷酸化，導(dǎo)致RIP1/RIP3/MLKL壞死體的形成。小劑量化學(xué)抑制劑或基因缺失對(duì)壞死性凋亡調(diào)節(jié)基因，特別是MLKL的阻斷可顯著抑制小鼠體內(nèi)外的腫瘤再發(fā)，甚至降低小鼠的致瘤性，檢測(cè)HT29和SW480細(xì)胞來(lái)源的結(jié)直腸癌細(xì)胞在照射后IL?8增加，提出了一個(gè)新的途徑——RIP1/RIP3/MLKL/JNK/IL?8參與壞死細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤再增殖，MLKL/JNK/IL?8可能成為阻斷腫瘤再聚和提高放療療效的潛在靶點(diǎn)。上述研究提示針對(duì)壞死性凋亡的放療方案可能成為提高放療效果的有效方式。

2.2.3 其他治療一些復(fù)合物被證實(shí)可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用，但仍局限與基礎(chǔ)研究。FANG等［37］研究通過(guò)以Survivin?XIAP復(fù)合物為靶點(diǎn)的多肽Su?X來(lái)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的壞死性凋亡，經(jīng)過(guò)Su?X處理的細(xì)胞中壞死性凋亡相關(guān)蛋白（p?RIP1、p?RIP3、p?MLKL）均顯著升高，提示Su?X可通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的壞死性凋亡來(lái)抑制腫瘤的發(fā)展。從腫瘤治療的角度來(lái)看，進(jìn)一步加大研究力度以尋求更有效和個(gè)體化的治療極其重要，以往單藥治療腫瘤效果的局限性使得研究和發(fā)展聯(lián)合療法迫在眉睫。

3 小結(jié)

細(xì)胞壞死性凋亡作為一種新發(fā)現(xiàn)的程序性死亡方式，與多種病例生理過(guò)程密切相關(guān)，目前壞死性凋亡相關(guān)研究多處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段。壞死性凋亡在抗腫瘤方面發(fā)揮對(duì)立作用，一方面可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖與遷移；另一方面能夠發(fā)揮促腫瘤生長(zhǎng)的作用，參與腫瘤早期形成。進(jìn)一步深入研究壞死性凋亡通路的分子機(jī)制以及相關(guān)信號(hào)通路上下游信號(hào)分子的關(guān)系，探明其在結(jié)直腸腫瘤在不同模式中的作用，尋找相應(yīng)的靶向藥物，是未來(lái)提高結(jié)直腸腫瘤治療效果的方向之一。