HDAC6在肿瘤中的作用研究新进展

刘　杰(综述)，吕成芳，周　晋(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院血液内科，哈尔滨 150001)

HDAC6在肿瘤中的作用研究新进展

刘杰△(综述)，吕成芳，周晋※(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院血液内科，哈尔滨 150001)

摘要：组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是HDAC家族中一种特殊的类型，它拥有多种组蛋白以外的蛋白底物，因此在细胞中存在多种功能。该文总结大量文献,从HDAC6影响癌细胞的迁移及侵袭、参与化学预防、参与DNA损伤修复及调节激酶活性、参与错误折叠蛋白的聚集、调节细胞免疫及HDAC6抑制剂诱导细胞凋亡等方面系统地阐述HDAC6在肿瘤细胞中的作用，为将来HDAC6抑制剂更广泛地用于肿瘤治疗提供依据。

关键词：肿瘤；组蛋白去乙酰化酶6；进展

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)可影响组蛋白及已知在中枢神经系统疾病及癌症中可作为治疗靶点的各种细胞蛋白的乙酰化程度。研究认为，大多数HDAC抑制剂作用于多种HDAC同型体上，特别是HDAC1和HDAC3，尽管它们有明显的抗分化作用，但仍存在显著的不良反应，包括骨髓抑制、体质量减轻、乏力和心律失常[1]。HDAC6是一个特殊的同型体，它的底物包括组蛋白及非组蛋白(如α-微管蛋白、过氧化物还原酶、皮动蛋白及热激蛋白90)等[2]。大量的非组蛋白底物保证了HDAC6能在细胞中通过多种途径发挥作用。研究表明，在自身免疫紊乱的疾病或神经代谢疾病中，HDAC6发挥作用，并且可作为一个抗癌位点[3-4]。现回顾和总结最新相关研究，系统地阐述HDAC6在肿瘤细胞中的作用。

1HDAC6影响癌细胞的迁移及侵袭

内皮细胞向间充质细胞转化过程中，内皮会从内皮质分离，获得间充质细胞表型。它的特征是细胞的连接能力下降，内皮标志物减少，而获得间充质细胞的标志物，并且具有扩散和迁移特性。在雌激素应答的乳腺上皮细胞系R2d细胞实验中，邻苯二甲酸盐可促使其下游的表皮生长因子受体-蛋白激酶A信号级联放大，导致细胞核内的转录因子AP-2α的表达增加，进而调节HDAC6启动子，最终导致内皮细胞向间充质细胞转化；并且发现抑制HDAC6的表达也会抑制邻苯二甲酸盐对细胞的作用，因此在内皮细胞向间充质细胞转化过程中，HDAC6是细胞迁移及浸润的必要因素[5]。此外，HDAC6过表达会降低皮动蛋白的乙酰化，进而改变其与F-肌动蛋白的结合能力，从而调节肌动蛋白依赖的细胞移行[6]。运用HDAC6抑制剂tubacin会使α-微管蛋白的乙酰化水平增加，降低微管的运动，减少黏着斑的转换，进而减少细胞移行[7]。最新研究发现，黏着斑的支架蛋白paxillin能通过抑制HDAC6来调节微管骨架的翻译后修饰，并且无论是在三维或二维矩阵微环境中，都能调节高尔基体的结构完整性及极化细胞的浸润及转移[8]。此外，研究发现，胞外信号调节激酶能与HDAC6结合，并磷酸化HDAC6，进而通过去乙酰化α-微管蛋白来促进细胞迁移；并且HDAC6调节细胞的迁移能被表皮生长因子受体-Ras-Raf-丝裂原细胞外激酶-胞外信号调节激酶通路所调控[9]。但α-微管蛋白促进细胞运动的具体机制目前尚未明确[7，10]。在乳腺恶性肿瘤细胞系MDA-MB-231中，HDAC6在细胞外基质的蛋白质降解过程中起到重要作用，继而促进癌细胞侵袭[11-12]。在乳腺癌Ⅰ～Ⅱ期试验中发现，运用pan-HDAC抑制剂vorinostat会增加体内热激蛋白90及α-微管蛋白的乙酰化，减少热激蛋白90服务蛋白及HDAC6的表达[13]。在膀胱癌中发现，HDAC6通过皮动蛋白依赖机制增强癌细胞的迁移及侵袭，而运用tubacin治疗后减轻了这个作用，这说明HDAC6抑制剂可能会阻止癌细胞的转移[14]。另外，在肝细胞癌的三种细胞系中，剔除HDAC6会导致癌细胞浸润及转移的速率减慢[15]。

2HDAC6参与化学预防

流行病学研究发现，多摄入十字花科蔬菜能降低患前列腺癌的风险[16-17]。雄激素受体是前列腺癌的重要信号组成成分，并且是治疗及预防前列腺癌的目标靶点。Sulforaphane来源于硫代葡萄糖苷，能抑制HDAC6去乙酰化活力，导致热激蛋白90高度乙酰化，破坏雄激素受体及减弱雄激素受体信号转导，抑制热激蛋白90与雄激素受体的相互作用，甚至雄激素受体随之能被蛋白酶降解，导致雄激素受体的目标基因表达降低及其之间的相互作用减少，最终可能达到预防前列腺癌的作用；这些现象在运用sulforaphane或HDAC6小干扰RNA时显现，并在HDAC6过表达的时候减弱，这提示sulforaphane通过一个独立的HDAC6依赖机制发挥作用[18]。

3HDAC6参与DNA损伤修复及调节激酶活性

DNA损伤的主要分子传感器包括毛细血管扩张性共济失调症突变蛋白及毛细血管扩张性共济失调症突变Rad3相关蛋白，在DNA损伤时，这些激酶会招募及激活其他的信号蛋白(如细胞周期检测点激酶1和细胞周期检测点激酶2等)。在多种非小细胞肺癌细胞系中，HDAC6缺失会增加肺癌细胞对顺铂的敏感性、H292细胞菌落形成减小及裸鼠的移植瘤减小；并且，在HDAC6缺陷的肺癌H292细胞中，运用顺铂治疗后，毛细血管扩张性共济失调症突变Rad3相关蛋白、细胞周期检测点激酶1及p53的磷酸化增加，说明在剔除HDAC6的细胞系中，顺铂更有效地引起DNA损伤[19]。在应用DNA损伤药物后，一小部分胞质内的HDAC6迁移至细胞核，提示HDAC6参与DNA损伤修复。p53是一种肿瘤抑制蛋白，在HDAC6缺陷的肺癌H292细胞中，用顺铂治疗后其表达增加及磷酸化，因此HDAC6可调节p53通路中的激酶功能[19]。但一些存在p53突变或缺失的非小细胞肺癌细胞系也受影响，这说明可能其机制存在多种通路。另外，在其他的实验中也发现，HDAC6缺失会使细胞对丝裂原细胞外激酶抑制剂敏感，进一步证明HDAC6参与调节激酶活性[15]。

4HDAC6抑制剂诱导细胞凋亡

Cylindromatosis基因是一种肿瘤抑制基因，其基因产物是一种去泛素化酶，它能通过抑制核因子κB信号转导等来调节细胞增殖、生存及炎症反应。抑制Cylindromatosis与HDAC6相互作用会导致α-微管蛋白的乙酰化水平增加，促进Cylindromatosis 与Bcl-3的相互作用，导致细胞周期G1～S期明显延迟，破坏细胞周期进程，从而调节细胞增殖[20]。在结肠癌细胞中，HDAC6抑制剂能增强Ku70的乙酰化，从而打乱Fas相关死亡区域蛋白样白细胞介素1β转换酶抑制蛋白(FADD-like intedeukin-1-β converting enzyme inhibitory protein， FLIP)/Ku70复合体，引起FLIP聚泛素化及降解，下调FLIP并激活胱天蛋白酶(caspase)8，最终导致细胞凋亡[21]。在B16小鼠黑色素瘤细胞中发现，HDAC6抑制剂可抑制癌细胞增殖及促进凋亡[22]。在急性淋巴细胞白血病中，HDAC6抑制剂可引起多泛素化蛋白的集聚，进而诱导细胞凋亡[23]。在急性髓细胞白血病研究中得到类似的结果[24]。在Burkitt淋巴瘤细胞中，硼替佐米联合HDAC6抑制剂tubacin可协同增强细胞凋亡，其机制可能是通过蛋白酶体/沉积体依赖通路[15]。类似的研究认为，硼替佐米与HDAC6抑制剂协同作用可能是因为它们同时抑制蛋白酶体机能并降解沉积体，从而抑制细胞处理错误折叠蛋白质的功能，最后引发细胞凋亡[25]。在非霍奇金B细胞淋巴瘤中，单一使用HDAC6或联合癌基因c-Myc抑制剂会增加细胞凋亡、消除细胞黏附介导的耐药及抑制集落生成和淋巴瘤生长[26]。

5HDAC6调节细胞免疫

叉头状转录因子3的调节性T细胞是维持免疫稳态的关键，它们数量的减少或功能的减弱都会引发自身免疫性疾病或同种异体移植物排斥。在炎症及自身免疫性疾病的小鼠模型中，HDAC6抑制剂能促进调节性T细胞的抑制活力，因此HDAC6能促进调节性T细胞抑制自身免疫及移植排斥[27]。此外，HDAC抑制剂能下调α4β1整合蛋白极晚期活化抗原4，减少其与间充质干细胞的黏附，即HDAC抑制剂一方面会损伤干细胞的归巢，另一方面会增进外周血干细胞的动员，因而可显著减少急性髓细胞白血病的微小病变残留[28]。HDAC6抑制剂在抗原呈递细胞中抑制多种促炎性细胞因子的产生，促进炎性巨噬细胞M1转变成耐受性M2细胞，减少Toll样受体信号传递，破坏抗原呈递，减少主要组织相容性复合物Ⅱ及共刺激分子的表达[29]；而且在抗原呈递细胞中发现，HDAC6能与HDAC11产生动态相互作用，引起白细胞介素(interleukin，IL)10的动态表达变化[30]。在巨噬细胞及树突状细胞中，运用基因或药物阻断HDAC6会导致IL-10产生减少及炎性抗原呈递细胞诱导减少；在抗原呈递细胞中，HDAC6会与信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)形成复合体，HDAC6和STAT3皆被招募到IL-10基因启动子中相同的DNA序列，通过剔除HDAC6来阻断复合体形成，会降低STAT3的磷酸化，减少IL-10基因启动子中STAT3的招募，但是并不改变其乙酰化；此外，选择性HDAC6抑制剂也能阻断STAT3/IL-10耐受性轴[31]。另一方面，在运用细菌脂多糖处理的巨噬细胞中，抑制HDAC6来促进微管乙酰化会刺激IL-10的高诱导，并且HDAC6抑制剂也能显著地保护小鼠免受脂多糖毒性；在HDAC6缺陷的巨噬细胞中运用脂多糖处理后发现，p38激酶信号通路选择性地放大，导致了依赖特异蛋白1的IL-10的转录[32]。

6HDAC6参与错误折叠蛋白的聚集

有效地管理错误折叠蛋白的聚集是细胞生存的必要条件，它包括3个相互关联的通路：协助蛋白折叠的分子伴侣机制、降解错误折叠蛋白的蛋白酶通路和汇集及传递有毒蛋白聚集体至自噬清除的沉积体通路[33]。沉积体形成涉及到微管网络中货物蛋白的逆向运输，并且依赖HDAC6。Salemi等[34]发现，Ran结合蛋白M是沉积体形成的关键调节因子，它能与HDAC6相互作用，并抑制其去乙酰化酶的活性。HDAC6也能通过去乙酰化激活皮动蛋白，加入F-肌动蛋白重构机制，促进自噬小体与溶酶体融合，控制蛋白降解，从而导致细胞自噬[33]。此外，微管组织中心运输未折叠的蛋白至溶酶体，通过自噬使其降解，而α-微管蛋白是微管组织中心的组成部分，抑制HDAC6会降低α-微管蛋白的去乙酰化水平，引起多泛素化蛋白聚集，进而导致细胞凋亡[35]。

7小结

HDAC6作为一种重要的脱乙酰化酶,参与多种细胞功能，特别是能通过不同信号通路促进肿瘤细胞的发生与发展，协助其功能表达，而抑制HDAC6则能从多方面抑制癌细胞的发展，因此HDAC6可作为癌症治疗的靶点。HDAC6的研究也说明了细胞微环境对肿瘤发生及发展的重要性，肿瘤相关研究除了针对基因等方面外，微环境的调节也是不可忽视的。然而，HDAC6与各底物信号通路之间的具体机制还有待进一步的研究。

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The New Developments of the Roles of Histone Deacetylase 6 in Cancer CellsLIUJie，LVCheng-fang，ZHOUJin.(DepartmentofHematology,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity，Harbin150001,China)

Abstract:Histone deacetylase 6(HDAC6) is a special isoform of the family of HDAC,and it has many non-histone substrates which allows HDAC6 to assume roles in multiple pathways within the cells.Here summarizes the results of extensive documents of HDAC6,elaborating the roles of HDAC6 in cancer cells from six aspects:HDAC6 contributes to cell motility/migration and invasion,provides chemoprevention,plays a role in DNA damage repair and modulating enzymatic activity,participates in the aggregation of misfolded proteins,regulates cellular immune functions and HDAC6 selective inhibitors induce cell apoptosis,to provide the theory basis for wider HDAC6I clinical application in treatments of cancer.

Key words：Cancer； Histone deacetylase； Development

收稿日期：2014-12-16修回日期：2015-03-19编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.022

中图分类号：R730.22

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4090-04