胰腺癌中过氧化物酶体增生激活受体和泛素－蛋白酶体系统的相关致癌机制

张 旭，韩美玲，吕志武

哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科，黑龙江哈尔滨150086

胰腺癌是一种常见的致命的疾病，其发病率与死亡率接近［1］，重要的原因包括延迟的诊断和复杂的解剖关系。尽管分子生物学发现了如K-RAS、P53、P16和DPC4等重要分子损伤在胰腺致病机理中发挥的重要作用，这些发现在治疗中却没有被应用。在临床中，可以用化疗药物治疗可以耐受的有转移的患者，如已经应用了很多年的吉西他滨和最新发现的用5-氟、叶酸、伊立替康、奥沙利铂联合方案。但是目前没有临床适用的预测反应的标记物，尽管很多肿瘤精确的临床前数据可能比其他标记物的反应要好［2］，所以急需更进一步的临床描述的实验。

PPARy是核受体家族的一个转录因子，在很多肿瘤中都有表达，包括胃肠癌和胰腺癌。胰腺癌伴有PPARy的高表达［3］，因此胰腺癌中PPARy的研究可以提供起决定性作用的靶向治疗的机会。UPS是一个多蛋白分子体，在很多肿瘤的发病机制中起决定性作用，并且在很多途径调控着PPARy。

1 PPARy的构成和作用及其与UPS的关系

1．1 PPARy的构成 PPARy是从人类3号染色体(3p25)的短臂上转录出来的，其结构与其他核受体转录因子相似，包括一个氨基末端的AF1主导的居中的转录辅酶补充因子、DNA结合域及其后面的铰链区、配体结合域连同AF2域的羧基末端部分的分子［4］，配体结合域下游PPARy和核转录因子RXRa结合在一起，再与一个特殊的DNA元素PPREs结合在一起，招募辅酶因子比如PGC-1和基本的转录效应器从而开始转录。PPARy序列的两个其他成员 PPARa和PPARb有着同样的DNA黏贴序列作为他们的高度保守序列［5］，三个PPARy核受体的转录过程的特异性是由细胞环境、核染色质的主体和配体辅酶因子的可利用程度决定的。在有着最高的表达的组织里，PPARy在生理上主导着分化的管理、代谢和炎症的控制［4］。

1．2 PPARy的作用 自然的和人工合成的PPARy腺体存在且调控PPARy的活动，自然的PPARy腺体包括前列腺素D2、从油酸中提取的亚油酸、其他的共轭亚油酸的衍生物、二十碳五烯酸和花生四烯酸、羟基二十碳四烯酸。抗糖尿病药物噻唑烷二酮类如吡格列酮、曲格列酮、罗格列酮都是PPARy的兴奋剂。

遗传序列反应影响腺体功能的同时影响核受体的功能，PPARy也不例外，这些序列反应通过翻译修饰调控受体，PPARy的AF1和AF2主导区的磷酸化作用是由MAPK激酶下游的生长因子执行的。AMP蛋白激酶和PKC导致转录抑制，在一些情况下，还会导致随后的泛素化和蛋白酶体的降解。

1．3 UPS和PPARy的调节

1．3．1 泛素化简介:泛素化是一种平移后修饰，包括氨基酸蛋白泛素化到靶蛋白的黏附，像磷酸化作用一样泛素化是一个可逆的过程。去泛素化是由五大家族中的一种酶执行的，具体过程包括细胞的泛素化和不适当的泛素化的修正［6］。泛素化分子有七个赖氨酸残基，每个赖氨酸残基的黏附端和氨基末端的泛素蛋氨酸残基都拥有信号蛋白［7］。赖氨酸的泛素化链锁至少有四种分子通过蛋白酶体和随后的降解作为识别靶蛋白的扳机。其他赖氨酸介导的泛素链式反应已经被关注作为靶蛋白降解的信号［8］，赖氨酸的泛素化导致蛋白酶体降解减少，但主要是作为溶酶体介导的蛋白水解作用的信号，更重要的是，它为非蛋白水解作用包括DNA修复和受体激酶内吞作用服务［9］。其他需要泛素化的作用包括细胞周期进程、DNA转录、DNA损伤容限［10］。

1．3．2 UPS简介:蛋白酶体是由两个子结构构成的圆柱形结构，核心粒子覆盖在监管粒子的一侧或双侧［11］，监管粒子由一个盖子和一个基底构成，它的作用包括识别泛素化的蛋白质，展开他们，把那些允许被回收和提交的目标蛋白质交给核心粒子然后去泛素化，核心粒子由四个环和七个蛋白质堆积在彼此周围构成。两个相同的外围环命名α环，两个相同的中央环被称为β环，蛋白酶体通过三个酶的活动降解靶蛋白，分别驻留在子单元β5、β2和β1［12］，有活性的蛋白酶体有能力将几乎所有的碎片裂解成4到14个氨基酸长度。

1．3．3 PPARy的调节:在转录功能通用的UPS的核受体已经出现［13］，具有转录活性的核受体与其他转录因子的结合使蛋白酶体降解。PPARy是蛋白酶体降解的目标，其他PPARy转录机制的蛋白如RXRα［14］、PGC-1α辅活化因子、SRC 1［15］、SRC 3［16-17］也是蛋白酶的底物。

SUMO化是一种与泛素化相似的翻译后修饰，在PPARy活动调节中扮演重要角色。核受体是这种修饰的底物，会导致目标基因的转录抑制［18］，转录共激活剂C/EBPβ是PPARy的表达的监管机构，导致随后的泛素化和蛋白酶体降解，另一 SUMO化调控PPARy与蛋白质相结合的是PGC-1α合作共激活剂。泛素化和SUMO化可同时或连续影响相同的蛋白质或不同的相互作用的蛋白质，构成翻译后修改代码，整合多个输入信号产生最终PPARy活性输出［19］。从上述讨论中明显看出UPS可能通过影响转录机制间接调节PPARy，也包括其他相互作用的转录因子。

2 胰腺癌与PPARy和UPS

2．1 PPARy的临床研究 已经有研究讨论过PPARy在多个临床前胰腺癌病例中发挥的作用。一项体外研究证实经曲格列酮治疗后的几个胰腺癌细胞株增殖受到抑制，细胞显示变量周期阻滞在G1期。体内研究证明曲格列酮治疗胰腺癌细胞株抑制其体外侵袭性和细胞诱导在去除药物后是可逆的［20］。其他调查人员报告用罗格列酮或吡格列酮治疗可以降低细胞入侵胰腺癌细胞株，但这些影响似乎是独立的PPARy激活，因为他们在细胞株中被观察到，但并没有表达核受体，同一研究表明罗格列酮或吡格列酮诱导抑制胰腺癌依赖PPARy，在这些细胞PPARy配体也诱导更差异化的碳酸酐酶Ⅱ和细胞角蛋白7，以及CDK抑制剂P21和P27，但他们没有凋亡诱导效应［21］。

一项体内研究证明吡格列酮喂养的2-甲基亚胺诱导叙利亚仓鼠的胰腺癌的发病率有所降低［22］。吡格列酮在这些动物身上降低胰腺癌发病率的同时也能够降低患胆管癌风险并诱导脂蛋白脂肪酶的表达。另一项体内研究证明罗格列酮治疗可以减少人类胰腺癌裸鼠异种移植瘤大小并减少微脉管密度［23］。总的来说，这些数据可以证明PPARy在胰腺癌细胞增殖、分化和侵袭性中的作用。

2．2 胰腺癌中的分子损伤及与PPARy和UPS的关系 在胰腺癌常见分子病变包括在K-RAS激活突变、细胞周期蛋白依赖激酶突变、P16INK4A分子的功能丧失、P53纯化突变和Smad4失活突变［24］。蛋白质和UPS监管的参与这些病变的途径与PPARy相互连接。

K-RAS激活突变是胰腺癌中的早期事件，有重要的促癌作用［25-26］，激活的PPARy对K-RAS引起的级联反应起抑制作用。其他激活K-RAS信号的下游组件，如RAF激酶、ERK1和ERK2、ERK3，调节亚基P85PI3K，蛋白激酶都是泛素化的监管对象。CDK抑制剂P16INK4A分子是细胞周期的调节器，通过抑制CDK4/Cyclin D复合体起作用，对复合体的负调节和细胞周期在G1/S过渡期的阻滞［27］导致Rb蛋白的降解，失活的P16INK4A分子、细胞周期素D、Rb轴可能仍受细胞周期D的转录抑制因子PPARy调控。此外，这个周期蛋白是受UPS通过目标蛋白质泛素化降解调控的。肿瘤抑制基因P53诱导介导PPARy在各种细胞类型的凋亡，因此其失活在胰腺癌中可能干扰PPARy诱导凋亡的能力。然而，其他PPARy诱导的细胞凋亡可能不依赖P53。Smad4突变在胰腺癌中很常见，是TGFβ的信号转导级联的一部分。TGFβ结扎术是其细胞表面受体TβRI和TβRⅡ激活蛋白Smad2、 Smad3、Smad4形成二聚体作为转录因子［28］。PPARy在不同组织的 TGFβ信号通路是一个转录抑制目标［29-30］，由于Smad4突变导致的通路的反常可能导致PPARy的上流发生胰腺癌。在一些实验里明显发现相互监管PPARy受体激动剂抑制TGFβ信号，但可能代表PPARy对这些配体的单独影响［31-32］，UPS通过降解大部分蛋白质成分控制 TGFβ信号系统。此外，TGFβ结扎后内吞作用导致的降解溶酶体或回收到细胞表面是受UPS监管的［33］。其他泛素化修饰的蛋白质与TGFβ级联反应不被降解的结果已经被肯定［34］，上列的讨论可以看出，影响胰腺癌的主要通路与PPARy相互关系，被UPS在多个节点控制。

2．3 胰腺癌中的炎症和纤维化中PPARy和UPS所起的作用 慢性胰腺炎和肥胖症都与胰腺癌有关联。转录因子NF-κB是炎症的主要监管机构，在多个水平受UPS监管。NF-κB存在于K-RAS下游，它可能在胰腺癌中被次级激活导致各种不同的信号。这些信号不仅有利于致癌作用也使炎性环境持续下去［34］。NF-κB信号导致目标基因的启动子和转录阻遏切口的组蛋白H3磷酸化，通过这一修改与切口在上游相互配合［35］。在NF-κB和PPARy之间存在着相互拮抗作用，PPARy的高表达可能与胰腺癌相关，已经有相关机制支持PPARy拮抗NF-κB。首先，PPARy诱导PTEN在胰腺癌中的形成，这可能是一个重要的机制，因为除了K-RAS突变，PTEN下调在胰腺癌细胞和肿瘤标本是很常见的［36-37］，第二个机制涉及到直接配体依赖的NF-κB靶基因的转录，通过PPARy招募共抑制因子。第三种机制包括PPARy对细胞因子的下调和转录因子的统计，由NF-κB作为活化剂或效应器。纤维化是胰腺癌中频繁被提及的话题，并引起耐药性为肿瘤细胞创建一个保护屏障，导致化学药物无法穿透最低有效浓度［38］。

胰腺星状细胞的细胞形态学和生化类似肝星状细胞［39］，对动物模型的研究表明星状细胞促进肿瘤形成［40］。PPARy激活胰腺星状细胞导致体外胶原合成减少，增强他们对脂肪细胞分化和脂质代谢相关蛋白的生产［41］。细胞和成纤维细胞在经过EMT获得属性有助于纤维化形成和促进耐药性［42］。这种阻力是上皮细胞化生的天生的属性，涉及到共同通路介导的化生［43］。此外，激活胰腺星状细胞促进干细胞表型的胰腺癌细胞，表达的蛋白质如ABCG2，EMT在体外和体内有致瘤性［44］。UPS是化生的一个重要的调节过程，通过调节信号转导途径转录因子介导［45-46］。PPARy作为TGFβ信号的拮抗剂和化生的催化剂，有望抑制这一过程。然而，另一项研究老鼠和老鼠肠道上皮细胞的研究得出结论，PPARy激活促进化生过程［47］。大量的数据支持PPARy抑制炎症反应和纤维化，也表明核受体在癌形成抑制的有益作用。

3 治疗展望

通过以上讨论看出PPARy的拮抗机制对对抗肿瘤的致癌作用提供了临床路径，PPARy是胰腺癌的一种合理的靶向药物。这种靶向药物已经在临床开始应用，有充足的临床前数据支持噻唑烷二酮类在治疗胰腺癌上的有效性。

大多数致癌作用相关的流程证实UPS是有效的抗肿瘤靶向药物［48］。PPARy和UPS，尽管代表不同的靶目标，都参与多种细胞的蛋白酶体降解过程，由数以百计的细胞蛋白质和PPARy数十个靶基因的转录抑制其他几个并行信号并与之互动。因此，有必要预测标记物来描绘出最大的先验概率。更具体的药物干预也是解决方案，可以达到特定的泛素化酶的抑制。另外他们有非目标效应，一直是临床前研究的障碍，因此，发展更具体的催化剂是非常可取的。鉴于PPARy的重要性和UPS在调节胰腺癌细胞和他们的相互关系，这是一个值得研究的临床课题。

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