MKP-1对肿瘤耐药性的研究进展

海 燕，唐修文 综述

(浙江大学医学院生物化学与遗传学系，浙江杭州310058)

肿瘤细胞对化疗药物的耐药性已成为肿瘤化疗的主要障碍，探索耐药性的产生机制，逆转肿瘤细胞的耐药性，是提高肿瘤化疗效果的关键。研究发现，丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的表达在多种肿瘤细胞中都发生了改变，其在肿瘤的发生、生长以及预后中具有重要作用［1］，同时其又与一些化疗药物的耐药性密切相关［2-3］。本综述着重介绍MKP-1在肿瘤耐药性方面的作用。

1 MKP-1的表达和调控

MKP-1是丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶(mitogen-activated protein kinase phosphatase，MKP)家族的主要成员［1］。MKPs是双特异性磷酸酶(dual specificity phosphatases，DUSPs)，其可以特异识别丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase，MAPK)家族成员的TXY氨基酸基序，使磷酸化的苏氨酸和酪氨酸去磷酸化，进而使 MAPK信号通路失活，是MAPKs内源性的负调节子［2］。MKP-1可以使MAPK家族的3个成员c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N terminal kinases，JNK)、p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPKs)和细胞外信号调节蛋白激酶(extracellularsignal-regulatedprotein kinases，ERK)都失去活性［1］，但是，它对 JNK和p38的亲和力较ERK更高［2］。研究表明，激活MAPKs因子(如环境压力和生长因子)可以激活 MKP-1，在转录水平上调 MKP-1的表达［2-3］。MKP-1基因含有与 p53结合的区域，p53在氧化应激反应中可诱导 MKP-1的表达［2］;研究还发现，在氧化应激等刺激下，p38也可诱导MKP-1的表达［4］。

2 MKP-1与肿瘤耐药性的关系

JNK、p38和ERK对细胞增殖和细胞凋亡都具有重要作用，所以MKP-1既参与细胞周期的调节，又参与细胞凋亡的调控。越来越多的证据表明，MKP-1的表达与多种肿瘤细胞的耐药性密切相关，包括肺癌、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌、骨肉瘤、肝门胆管癌、胶质瘤和急性淋巴系统白血病等［2，5-13］，过量表达 MKP-1 会增加肿瘤细胞的化疗耐药性［6］;MKP-1活性的降低可以增加肿瘤的化疗敏感性［2］，与正常小鼠成纤维细胞(MKP-1+/+MEF)相比，MKP-1缺失的小鼠成纤维细胞(MKP-1-/-MEF)对顺铂、依托泊苷、茴香霉素和H2O2诱导的细胞死亡更为敏感［5-6，8］。Marc 等建立了稳定过表达 MKP-1的人类前B细胞急性淋巴系统白血病细胞697，发现过表达MKP-1可引起DNA复制抑制剂羟基脲(HU)的耐药性;通过MKP-1 siRNA降低MKP-1的表达，细胞对曲安奈德(TA)的敏感性显著增加［9］。Ro-31-8220和雷公藤甲素都可以降低MKP-1的表达，Ro-31-8220和雷公藤甲素与顺铂联用可以增强细胞对顺铂的敏感性［7，13］。MKP-1 低表达时，NF-κB 或 PI3K 的抑制剂可以有效地增强细胞对顺铂的敏感性，这表明联合抑制MKP-1以及NF-κB或PI3K可以作为改善顺铂治疗效果的潜在策略［14］。

MKP-1引起的肿瘤耐药性主要包括以下两方面:①某些肿瘤细胞本身MKP-1就过量表达(例如肺癌、卵巢癌、乳腺癌和骨肉瘤等［6-7，10-13］)，在 MKP-1 的 去 磷 酸 化 作 用 下MAPK信号通路的活性降低，其诱导细胞凋亡的能力减弱，因此肿瘤细胞自身对抗肿瘤药物的耐受性增强。通过MKP-1 siRNA或相关抑制剂降低MKP-1的表达，可以增强肿瘤细胞对抗肿瘤药物的敏感性。②抗肿瘤药物在一些肿瘤中可以诱导MKP-1的表达，抑制MAPK信号通路以及其诱导的细胞凋亡，进而引起对该抗肿瘤药物的耐药性，例如顺铂可以诱导肺癌和卵巢癌中 MKP-1 的表达［6-7，10］，H2O2和蛋白酶体抑制剂可以诱导乳腺癌中MKP-1的表达［5，15］，PI3K 抑制剂可以诱导肝门胆管癌中MKP-1的表达［16］等。而临床上大多抗肿瘤药物都是通过JNK和p38信号通路介导的凋亡来实现其作用的［1］，这进一步证实了MKP-1的表达对于肿瘤细胞化疗耐药性的产生具有重要作用。

目前针对MKP-1诱导肿瘤耐药性机制方面的研究比较少，而且主要集中在MKP-1与MAPK信号通路方面，其大致可以归纳为两个方面:①研究哪些途径可以受MKP-1调控，进而介导肿瘤耐药性，可以称之为MKP-1诱导肿瘤耐药性的介导子;②研究哪些途径可以直接调控 MKP-1，诱导肿瘤耐药性，可以称之为MKP-1诱导肿瘤耐药性的调节子。

2.1 介导MKP-1诱导肿瘤耐药性的几种途径

MKP-1对于MAPK信号通路具有负调控作用，而MAPK信号通路在调控肿瘤细胞凋亡中极为重要［3］，MAPK信号通路的3个家族成员JNK、p38和ERK很有可能是MKP-1诱导肿瘤耐药性的介导子。

2.1.1 MKP-1对肿瘤耐药性的诱导可以通过活化的JNK介导 研究发现，MKP-1对肿瘤耐药性的影响与JNK的活性相关。而JNK作为MAPK家族成员，可以参与细胞凋亡和细胞增殖，其介导肿瘤细胞凋亡的机制主要是通过磷酸化Bcl-2和Bcl-xl，促进线粒体释放细胞色素C，进而激活 Caspase级联反应，导致细胞凋亡［3］。顺铂的抗肿瘤作用主要是通过激活JNK引起的细胞凋亡实现的［17］，但在肺癌细胞中，顺铂可以诱导MKP-1的表达，通过对JNK的去磷酸化作用，使得JNK介导的细胞凋亡大大减少，进而对顺铂的耐受性增强。经顺铂处理后，与MKP-1+/+MEF细胞相比，MKP-1-/-MEF细胞中JNK和JNK下游底物c-Jun的活性更高，同时细胞的凋亡也显著增加，而p38下游底物CREB的活性以及ERK的活性都没有明显差异;进一步通过使用JNK/ERK和p38的抑制剂 SP600125、U0126和 SB203580与顺铂联用，发现 JNK的抑制剂 SP600125可以保护MKP-1-/-MEF细胞免受顺铂诱导的细胞死亡，而p38和ERK的抑制剂没有此作用［6］，可以证明在MKP-1引起的顺铂耐药性中JNK起了重要的介导子作用。

针对乳腺癌的研究中也发现了类似的机制。在很大比例的乳腺癌中，MKP-1均过量表达，而且恶性样本与正常样本相比，MKP-1的表达增加5倍，JNK的活性相应的降低了30%［11］。过表达 MKP-1后，JNK 和 Caspase的活性降低，DNA的片段化减少，同时细胞对烷化剂氮芥，蒽环类药物阿霉素，微管抑制剂紫杉醇的耐受能力显著增强［12］;通过MKP-1 siRNA降低MKP-1的表达水平，可以增强细胞对氮芥和蛋白酶体抑制剂的敏感性［5，17］;而抑制 JNK的活性也可以增强细胞对化疗药物的耐受能力［12］;烷化剂和蒽环类药物阿霉素的联用可以大大提高烷化剂的临床化疗效果，这是由于蒽环类药物可以以MKP-1为靶点，降低MKP-1的表达［12］。

在前列腺癌和骨肉瘤中，过表达MKP-1增强了细胞对化疗药物的耐受力，JNK也起了介导子的作用［13，18-19］。

2.1.2 MKP-1对肿瘤耐药性的诱导可以通过活化的p38介导 在少数肿瘤细胞中，MKP-1对肿瘤耐药性的影响与p38的活性相关。在肿瘤细胞中，活化的p38可以增强c-Myc的表达，参与Fas/Fasl介导的凋亡，还可以增强TNF-α的表达，通过Caspase家族诱导肿瘤细胞凋亡，因此p38可以作为肿瘤抑制子［3］。肝门胆管癌细胞KKU-100经PI3K抑制剂处理，将诱导MKP-1表达，并通过负调控p38的磷酸化，增强细胞对PI3K抑制剂的耐受性，而与JNK的激活无关。使用MKP-1 siRNA抑制MKP-1的表达，再用PI3K抑制剂处理细胞，诱导细胞凋亡的能力有所增强［16］。

2.1.3 MKP-1对肿瘤耐药性的诱导可以通过活化的ERK介导 在某些特定肿瘤中，MKP-1对肿瘤耐药性的影响也可以通过ERK的激活实现。ERK下游基因包括 ETS-1、c-Jun和 c-Myc。在许多恶性肿瘤中，ERK高度激活，对肿瘤生长具有重要作用［3］。同时，ERK也可以通过c-Myc诱导肿瘤的凋亡。ETS-1与DNA结合，随后上调p21和BID/BAX基因的转录，促进细胞凋亡［3］。胶质瘤细胞C6经依托泊苷处理后，MKP-1的表达降低，引起ERK1/2活性的持续增强，进而引起细胞凋亡，增强细胞对依托泊苷的敏感性［20］。C6细胞转染MKP-1 siRNA进一步降低MKP-1的表达，再用依托泊苷处理，发现与对照相比，MKP-1降表达后ERK1/2的活性显著增强，而且依托泊苷诱导的细胞凋亡也增加［20］。

2.1.4 MKP-1对肿瘤耐药性的诱导可以通过多个活化的MAPKs介导 MKP-1对某些肿瘤耐药性的影响是通过多个MAPKs的激活实现的。与 MKP-1+/+MEF细胞相比，MKP-1-/-MEF细胞中JNK和p38活性更高，对茴香霉素的敏感性较强［8］。在 MCF-7乳腺癌细胞中，H2O2可诱导MKP-1，并且与JNK和p38的失活相关;过表达MKP-1可以增加细胞对H2O2诱导细胞死亡的耐受性;MKP-1 siRNA下调MKP-1可以增加JNK和p38的磷酸化，而随后H2O2诱导的细胞死亡也增加［15］。糖皮质激素受体的激活可以引起MKP-1 mRNA水平的增加和MKP-1蛋白的持续表达，进而降低JNK和ERK的活性，引起乳腺癌细胞对紫杉醇的耐药性［21］。

总而言之，MKP-1诱导的肿瘤耐药性与MAPK家族成员的失活密切相关，在大多数肿瘤中都是与JNK的介导相关的，包括肺癌、乳腺癌、前列腺癌和骨肉瘤等。

2.2 调控MKP-1诱导肿瘤耐药性的几种途径

近期的研究成果表明:在MKP-1诱导的肿瘤耐药性中，p38和ERK可以反向调控MKP-1，而PKC可以降低MKP-1的表达。p38抑制剂SD-282可以减少MKP-1的表达水平，同时增强乳腺癌细胞对氮芥和蛋白酶体抑制剂的敏感性［5，12，22］;此外，乳腺癌细胞自身 MKP-1 高表达，而烷化剂和蛋白酶体抑制剂可以通过激活p38进一步诱导MKP-1的表达［12］。因此，在乳腺癌细胞中p38可以反向调控MKP-1的表达，进而引起肿瘤耐药性的产生。

在肺癌细胞中，顺铂可以通过ERK的反向调控诱导MKP-1的表达，进而引起顺铂的耐受性［6］。分别使用 ERK和 p38的抑制剂 U0126和SB203580与顺铂联合处理H460细胞，发现U0126可以完全消除顺铂对MKP-1的诱导作用，而SB203580的作用不明显［6］，这表明 ERK对MKP-1具有反向调控作用。ERK2介导的MKP-1高表达是卵巢癌细胞对顺铂耐药的关键［10］。在卵巢癌细胞中，顺铂可以通过ERK2诱导MKP-1的表达以及MKP-1的磷酸化，而ERK2的下调可以降低顺铂对MKP-1的磷酸化作用［6，10］;过量表达的 MKP-1 可以保护人卵巢癌细胞免受顺铂的诱导［10］;通过MEK1/2抑制剂 U0126抑制 ERK2活性或 siRNA降低ERK2的表达，与降低MKP-1表达的作用一致，都可以增加顺铂诱导的细胞死亡［10］，这说明ERK-MKP-1在卵巢癌对顺铂耐药性的产生中具有重要意义。

胶质瘤细胞C6经依托泊苷处理后，会引起PKCδ特定位点64和187酪氨酸残基上发生磷酸化，进而通过泛素化降解下调MKP-1的表达，持续增强ERK1/2的活性，引起细胞凋亡，增强细胞对依托泊苷的敏感性［20］。而抑制PKCδ特定位点的磷酸化，MKP-1的表达增加，依托泊苷诱导的ERK1/2活性明显降低，细胞对依托泊苷的耐受性增强［20］。这说明PKC特异位点的磷酸化对于MKP-1的调控在一定程度上可以降低肿瘤细胞的耐药性。

综上，MKP-1对于肿瘤耐药性具有一定作用，MKP-1的过量表达是产生耐药的主要原因。在逆转肿瘤耐药性的过程中，通过以MKP-1为靶点的抑制剂与抗肿瘤药物联合使用，可以提高化疗效果。针对目前的研究成果，可以推测出MKP-1影响肿瘤耐药的作用机制:在某些肿瘤细胞中，MKP-1本身表达量高，其调控的MAPK家族成员JNK、p38和ERK的活性降低(其中，MKP-1对JNK和p38的亲和力更高)，肿瘤细胞凋亡受到抑制，因此对抗肿瘤药物耐药性增强。目前用于临床的一些抗肿瘤药物可以直接或间接通过p38和ERK反向调控诱导肿瘤细胞中MKP-1的表达，使得细胞中活化的JNK、p38和ERK去除磷酸化，失去活性。因此诱导细胞凋亡的能力减弱，进而对该抗肿瘤药物产生耐药性。

目前针对MKP-1引起的肿瘤耐药性机制方面的深入研究较少，仅有的机制研究也主要集中在MKP-1与其调控的MAPK信号通路和一些激酶方面，而对于MAPK调控的下游底物和其他与肿瘤凋亡相关通路的研究比较少，例如下游底物ETS、c-Jun、c-Myc和与肿瘤凋亡相关的 Bcl-2、Bcl-xl、BAX、BAD 和 Fas/Fasl等。因此，在对MKP-1与肿瘤耐药性作用机制的进一步研究中，一方面探讨MKP-1与MAPK调控的细胞凋亡相关信号通路之间的关系以及具体的调控机制，进而有针对性的逆转肿瘤耐药性;另一方面还可以探讨MKP-1与其他肿瘤耐药性相关通路之间的相互关系，例如与药物外排相关，进而降低抗肿瘤药物化疗效果的ABC蛋白转运超家族(ATP-bindingcassette transporters)［23-24］，对铂类药物摄取具有重要意义的铜离子转运蛋白-2(Copper transporter 2，CTR-2)［25-26］，与氧化应激和耐药蛋白相关的Nrf2/ARE信号通路［27-29］等。通过比较和研究这些通路对肿瘤耐药产生的机制，采用多靶点、多途径的抗肿瘤策略，将为癌症的临床治疗提供一条新途径。

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