NF-κB在肿瘤化疗耐受和肿瘤治疗中的应用

李俊霖，韩少良，杨文军

（1.永州市人民医院 普外科，湖南 永州 425000；2.温州医学院附属第一医院 普外科，浙江 温州325000)

核因子κB（nuclear factor-kappaB，NF-κB）是一种细菌脂多糖诱导的核转录因子，1986年由Ranjan Sen和David Baltimore发现[1]，因其能与B淋巴细胞免疫球蛋白的κ轻链增强子结合而得名[2]。研究表明，NF-κB在机体多种细胞广泛表达，为一极其重要的核转录因子，参与包括免疫、炎症、细胞凋亡及增殖等多种细胞生物过程。近年来人们发现NF-κB在多数肿瘤中活化，如白血病、淋巴瘤、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠癌、胰腺癌、头颈部癌、食管癌及宫颈癌等，在肿瘤细胞的增殖、分化、血管形成及转移等多个阶段发生效应。有证据表明NF-κ B的持续升高与术后肿瘤细胞对化疗药物和放疗产生耐受有关。

1 NF-κB系统的构成及传导通路

1.1 NF-κ B家族有5个成员[2-3]NF-κB1（p50/p105）、NF-κB2（p52/p100）、c-Rel、RelA（p65）和RelB，他们相互形成同源或异源二聚体。基础静止时，NF-κB主要与抑制核因子κB（inhibitor of nuclear fac-torkappB，IκB）结合以三聚体的形式存在于细胞中。Iκ B家族的7名成员（κBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、BCL-3、p100前体蛋白及p105）通过它们的锚蛋白重复序列与NF-κB相互作用的结构，在空间结构上阻断NF-κB的核内定位序列而呈现抑制NF-κ B活化效应。刺激状态下，核抑制因子κB激酶（IκB kinase，IKKs）作用于IκB上的两个关键丝氨酸残基（IκBα为Ser32和Ser36，I κBβ为Ser19和Ser23）并使其发生磷酸化，使得IκB与NF-κB分离而导致NF-κB的活化。

1.2 NF-κB传导通路 NF-κB的传导通路有三条，分别是经典途径或传统途径（the classical or canonical pathway）、替代途径或非传统途径（the alternative or noncanonical pathway）和非典型途径（atypical pathway）。不同的刺激信号通过特异的传导通路将刺激信号传入细胞内。①经典途径：TNF、IL-1等首先与膜受体特异结合，改变其空间构象，从而激活NF-κB诱导激酶（NF-κB inducing kinase，NIK），NIK进一步激活IKKs，后者使三聚体中IκB发生磷酸化和泛素化而被ATP依赖性26S蛋白酶体识别、降解，NF-κB随即释放出来，成为有活性的二聚体形式，转位到胞核，与靶基因上的κB序列特异结合，上调靶基因的转录[2-3]。IκB磷酸化后与NF-κB解离是该激活途径的关键所在，故称之为依赖IκB Ser磷酸化途径。这是存在最为广泛且了解最为透彻的一条经典途径。②旁路激活途径：此途径依赖IKKα，而不依赖IKKβ。如CD40分子等配体与受体结合后，IKKα同源二聚体被激活，而使p100羧基端上特异性的丝氨酸残基发生磷酸化、降解， 生成p52-RelB异源二聚体，后者再转运至核内，激活靶基因。③非典型途径：与上述两条信号通路不同，非典型途径通路的传导并不依赖IKKs。主要概括除了上述刺激因子所引起的NF-κB活化通路，如紫外线和氧化应激[4-5]。

2 NF-κB在肿瘤中的作用

研究表明NF-κB与肿瘤细胞发生、增殖及转移存在直接或间接的作用。首次发现NF-κB活化与肿瘤发生有关的证据是REV-T病毒癌基因v-Rel[6-7]。随后的研究表明EB病毒基因LMP-1、人类T淋巴细胞病毒基因Tax等均通过NF-κB的激活促使细胞增殖、抗凋亡、炎症刺激等参与淋巴瘤、鼻咽癌及成人T细胞白血病的病理过程。人乳头状病毒基因E6/E7、乙型肝炎X蛋白、丙型肝炎5A蛋白及核心蛋白、胃幽门螺杆菌及结肠病原菌感染均能通过激活NF-κB引起宫颈癌[8]、口咽癌、肝细胞癌、胃肠道的癌变。同时，癌基因ras、bcr-abl、myc均通过NF-κB通路引起癌的发生。如H-ras所致的细胞增殖及肿瘤形成作用必须有NF-κ B的参与[9]。有研究表明Bcr-abl通过NF-κB通路参与慢性髓性白血病的发生，应用NF-κB拮抗剂能阻断Bcr-abl引起的肿瘤细胞生长[10-11]。黏膜相关淋巴样组织淋巴瘤在染色体水平表现上为t（11；18）（q21；q21），而产生API2/MALT1，而API2/MAL T1的增殖和克隆作用与NF-κB信号通路激活和抑制P53所致的细胞死亡作用有关。然而，NF-κB在癌症发生发展中的作用机制并未完全弄清。目前认为，NF-κB能通过如下途径参与癌症发生的病理过程：①NF-κB的抑制细胞凋亡作用；②NF-κB能促进肿瘤及新生组织中的成血管作用；③NF-κB促进细胞增殖；④NF-κB促进细胞的侵袭性；⑤NF-κB与肿瘤细胞的转移有关。

研究表明，与肿瘤细胞浸润及转移相关一些生物分子均能通过受NF-κB调节，如基质金属蛋白酶2/9、丝氨酸蛋白酶等[12]。研究者向裸鼠中植入存在IκBα失活人高转移性黑色素瘤细胞系后，能抑制肿瘤的生长和在肺中的转移；同时转染了IκBα失活突变因子的人前列腺癌细胞内其微管系统密度均减少。NF-κB还能影响细胞周期蛋白的表达而使处于G1期的细胞向S期转变，加速细胞分裂过程，而表现为促肿瘤细胞的增殖作用[13]。

3 NF-κB所致的化疗耐受性

肿瘤细胞对化疗及放疗产生耐受性与术后放、化疗失败有关。目前认为肿瘤细胞主要通过以下机制获得耐受性：①减少化疗药物在机体内的转运，降低细胞内化疗药物浓度；②减少化疗药物的摄取；③增加药物在体内的代谢或灭火作用，减少化疗药物的活化；④增快损伤DNA片段的修复以及化疗药物目的基因扩增导致化疗药物失效或效能降低；⑤拮抗化疗药物的促凋亡作用。

Bentires-Alj等[14]报道NF-κB通过上调多重耐药基因的表达而增加结肠癌细胞株HCT15对化疗药物道诺霉素的耐受性；相反，阻断NF-κB的活化，能使多重耐药基因的mRNA和P-gp表达减少而增加对道诺霉素的敏感性。Patel等[15]发现NF-κB在乳腺癌细胞中呈现持续活化，使抗凋亡基因c-AIP2过度表达，使得乳腺癌细胞耐药性增加。 Uetsuka等[16]使用5-氟尿嘧啶作用人胃癌NUGC3细胞株后，NF-κB活化，增强了NUGC3细胞株对5-氟尿嘧啶的耐受性；但是，加入NF-κB阻断剂后， NUGC3细胞株对5-氟尿嘧啶所致的促细胞凋亡作用明显增高。

随着对化疗耐受性机制研究的深入，肿瘤细胞的抗凋亡作用被认为是化疗耐受的主要原因，而凋亡又与NF-κB关系密切。NF-κB能被多种化疗药物活化，如：紫杉醇、多柔比星、柔红霉素、依托泊甙、长春新碱等。活化NF-κB通过调节抗凋亡基因的表达而起到抗凋亡作用，负性调节化疗药物的促凋亡作用，而导致肿瘤细胞耐药性的产生。这在多种动物模型中均已经得到验证，如在裸鼠中分别注入纤维肉瘤细胞观察肿瘤性增生的实验中，无论是否加入拓扑异构酶抑制剂CPT-11，均能形成新生的肿瘤样增生，然而在阻断CPT-11所致的NF-κB活化效应后，CPT-11组小鼠所形成的肿瘤明显减少[17]，同样，使用欧苷菊或姜黄素均能抑制紫杉醇引起的NF-κ B活化，增强紫杉醇对肿瘤转移的治疗作用[18-19]。然而，NF-κB的活化并非总是起到抗凋亡作用，在一些情况下，活化的NF-κB反而能激活凋亡程序，如维甲酸相关分子启动哺乳类动物上皮细胞发生凋亡就需要NF-κB的活化[20]。由此可见，刺激信号不同，NF-κB既可以表现出促凋亡作用又可以表现出抗凋亡作用：NF-κ B被化疗药物激活后表现为对化疗药物耐受的作用机制中，通过阻断NF-κ B的活化将有助于逆转肿瘤细胞对化疗药物的耐药性，有助于提高化疗药物的效应；在NF-κB活化的促凋亡作用中，NF-κB的活化将加速肿瘤细胞的死亡，抑制肿瘤细胞的增殖。

4 NF-κB在肿瘤治疗中的应用

综上所述，NF-κB在肿瘤发生发展中起着重要的作用，研究发现拮抗NF-κB的活化能显著减缓肿瘤细胞的生长和转移过程。针对目前国外有关拮抗NF-κB活化的治疗策略主要包括以下几个方面：①NF-κB拮抗肽：如采用圈套（Decoy）策略合成与DNA顺式作用元件序列一样的寡核苷酸序列，阻断NF-κB与顺式作用元件结合，达到阻滞NF-κB活化效应[21-23]；②抗氧化剂治疗； ③抑制IκB的形成及活性：如靶向IκBα的反义核酸，可阻止IκBα的形成，从而缓解或减轻IκB的磷酸化及降解过程，最终达到抑制NF-κB活性的目的；④减少IκB的降解；⑤促进IκB的生成；⑥抑制NF-κB的合成：如针对P50和P65和反义寡脱氧核苷酸可与编码NF-κB的基因及mRNA水平阻断结合，从而阻断基因的转录、翻译过程，最终抑制NF-κB的形成；⑦干预NF-κB的核定位；⑧传统糖皮质激素及非甾体类抗炎药物抑制NF-κ B的活化；⑨来源于中药的姜黄素、黄体酮类化合物和白藜芦醇等化合物非特异地抑制NF-κ B信号通路的活化。在众多应用于抑制NF-κ B活化的的药物中，硼替佐米（bortezomib，商品名：万珂Velcade）是目前全球惟一被批准的抗肿瘤临床治疗的蛋白酶抑制剂[24]。硼替佐米最初被称为PS-341，1999年首先报道其抗肿瘤作用，2003年被FDA批准用于复发、难治性多发性骨髓瘤的治疗，2004年其上述适应证又获欧盟批准。它属于可逆性蛋白酶体抑制剂，可以选择性地与蛋白酶体活性位点的苏氨酸结合，抑制蛋白酶体20S亚单位的糜蛋白酶和胰蛋白酶活性，可通过抑制IκB的降解，阻止NF-κB的活化，诱导骨髓瘤细胞凋亡。同时，除骨髓瘤外，研究者[25]使用硼替佐米作用人结肠癌LoVo细胞后发现硼替佐米抑制I κ Bα的降解能有效地干预NF-κ B活化，抑制LoVo细胞的增殖并诱导细胞发生凋亡。可见，将NF-κ B作为肿瘤治疗的靶目标，必为肿瘤的治疗提供新的靶点。

5 总结

NF-κ B在多种肿瘤细胞中持续活化，影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、血管增殖、播散和转移等过程，故应用NF-κ B阻断剂抑制其活化在预防肿瘤复发和增殖中具有重要的应用前景[26]。但是，NF-κB活化后介导的下游靶基因的活化效应是广泛的，阻断NF-κB意味着其他不良反应的产生。故理想的NF-κ B阻制剂应是既能特异性地阻止NF-κB传导通路，又能特异性地作用于肿瘤细胞，而非正常细胞，并且能避免机体免疫功能异常的发生。

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