凋亡抑制蛋白XIAP与卵巢癌细胞耐药性

于金玉，史小荣，李娟



凋亡抑制蛋白XIAP与卵巢癌细胞耐药性

于金玉，史小荣△，李娟

【摘要】肿瘤细胞对化疗药物的耐受性在临床治疗中备受关注，肿瘤细胞逃避凋亡机制在耐药机制不断研究中成为关注要点，凋亡抑制蛋白家族成员之一X连锁凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP），分别在肾癌、肝癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、人类卵巢癌等肿瘤细胞耐药的发生发展中起着关键性作用，研究表明XIAP高表达于耐药性卵巢癌细胞的胞质中，通过多种途径影响肿瘤细胞的生长，但对其发生机制及应对策略尚未明确，现针对XIAP基因对卵巢癌治疗影响的新进展进行综述，为临床治疗卵巢癌细胞耐药性的研究提供新的思路。

【关键词】卵巢肿瘤；抗药性，肿瘤；多药耐药相关蛋白质类；铂化合物；X连锁凋亡抑制蛋白质

作者单位：030001太原，山西医科大学第一临床医学院

△审校者

（J Int Obstet Gynecol，2016，43：161-164）

目前，晚期卵巢癌最常见的治疗方法为顺铂联合肿瘤细胞减灭术，尽可能多地清除体内残留的微小病灶。临床所使用的细胞毒性药物，均通过诱发细胞凋亡途径尽可能多地消灭肿瘤细胞。顺铂为临床上卵巢癌化疗时的一线药物，其作用机制分为：抑制DNA复制及RNA转录、阻滞细胞周期（G2/M期）、诱导凋亡抑制肿瘤细胞的生长等，但肿瘤细胞对铂类化疗药产生多药耐药性降低了其临床疗效［1-2］，给患者造成极大的毒副作用，如骨髓抑制、溶血性贫血、肾毒性及恶心等。随着近年来对耐药机制的不断研究，抗凋亡蛋白表达上调可能降低癌细胞对化疗药物的敏感性，导致多药耐药性的发生，X连锁凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein， XIAP）是凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptosis proteins，IAPs）家族最主要的成员之一，在顺铂耐药的人卵巢癌细胞中起决定性作用。Miyamoto等［3］在研究卵巢透明细胞癌耐药机制中提到XIAP是耐药发生过程中的关键性因素，在Ⅱ～Ⅲ期的患者中其高表达与临床上无进展的生存期有关，XIAP高表达可能是导致无进展生存期及总生存率低下的不良预后因素。肿瘤细胞的恶性增殖很大程度上取决于IAPs的活性，因此XIAP在肿瘤治疗研究中有重大意义。

1　XIAP概述

IAPs是具有较强抑制细胞凋亡作用的蛋白家族，1993年Crook等［4］首先发现于杆状病毒中，目前发现8种家族成员：存活素（survivin）、XIAP、神经元凋亡抑制蛋白（NAIP）、凋亡抑制蛋白2（ILP-2）、凋亡抑制因子1（cIAP1）、cIAP2、Livin和Bruce。XIAP对细胞周期和细胞凋亡均有调控作用，是抑制肿瘤细胞凋亡作用最强的蛋白家族成员之一，其在正常组织中表达极少，在恶性肿瘤细胞中表达居多，推测XIAP可能与癌细胞的演进有关系。细胞凋亡分为死亡受体途径（外在途径）和线粒体途径（内在途径），两条途径均受XIAP调节。XIAP直接结合半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase），并抑制其活性，抑制细胞凋亡程序。

1.1 XIAP结构及功能XIAP又名杆状病毒IAP重复蛋白4（BIRC4，Baculoviral IAP repeat-containing protein 4），是Rajcan-Separovic等［5］于1996年运用聚合酶链反应（PCR）在人胚胎脑组织中发现的，基因位于X性染色体长臂2区5带（Xq25），mRNA全长8 413 bp，其编码蛋白分子质量为57 ku，氨基端有3个杆状病毒重复序列BIR结构域（抑制凋亡的核心）：BIR1、BIR2、BIR3和锌指结构域。羧基端包括具有E3泛素连接酶活性的RING结构域，E3泛素连接酶可催化泛素化过程致靶蛋白和自身的降解，BIR结构域与RING结构域在抗肿瘤细胞凋亡作用中均发挥重要的作用。XIAP中氨基端BIR1、BIR2及之间的连接区可抑制效应性的caspase-3、7活性，BIR3与RING结构域可抑制启动性caspase-9，对caspase-1、6、8、10无细胞凋亡抑制作用，在P53-线粒体-Apaf -1凋亡途径中级联激活的首步为caspase-9的激活，caspase-3为级联激活的关键环节，是线粒体、内质网及细胞膜凋亡途径的终效应酶，并且是唯一通过内源性抑制caspase的活性，在凋亡的执行中起主要的作用。XIAP中BIR3可与caspase-9单体形成异源二聚体复合物，使其成单体结构，丢失酶催化活性，抑制凋亡的发生。大量研究证实XIAP通过抑制蛋白激酶效应物caspase、激活核因子κB（NF-κB）途径使抗凋亡基因表达、与磷脂酸肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）通路相互作用、作用于丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）发挥抗凋亡作用。XIAP在人类卵巢癌、宫颈癌、肺癌、肝癌等肿瘤中高表达，其高表达可能为肿瘤恶性程度高的独立指标。

1.2XIAP与化疗耐药化疗耐药成为治疗癌症道路上的绊脚石，肿瘤细胞在生存和凋亡信号中保持平衡，在卵巢上皮性癌化疗耐药性的研究中，认为XIAP是癌细胞生存信号中关键的决定性因素，XIAP蛋白常弥散分布于上皮性卵巢癌细胞胞质中，在卵巢癌组织中XIAP蛋白表达明显高于正常组织，并与临床病理分期的级别有关系，XIAP的高表达往往提示患者预后不良。申薇等［6］研究发现，卵巢癌细胞中XIAP与化疗耐药细胞相比表达水平低，XIAP表达增加是促进卵巢癌细胞发生多药耐药性的机制之一。Li等［7］研究发现，促进上皮性卵巢癌细胞凋亡的原因很大程度上取决于XIAP基因的表达下调和死亡受体基因Fas/FasL表达上调，然而肿瘤细胞未能很好地平衡调控细胞生存或死亡的基因表达，XIAP基因表达上调，可能是导致化疗耐药的一个重要因素。Asselin等［8］证实在细胞生存通路中XIAP是蛋白激酶B（Akt）通路中的上游因子，其发挥完整功能需要Akt的协助，XIAP在耐药性卵巢癌细胞中可能通过PI3K/Akt途径抑制caspase级联反应，进而发挥抗凋亡作用机制。Farrand等［9］在联合用药逆转耐药性的研究中发现，凋亡诱导因子（apoptosis inducing factor，AIF）由线粒体移位到细胞核，进一步通过泛素降解酶体途径下调XIAP表达，从而提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。在一项研究丝氨酸蛋白酶（HtrA1）逆转肝癌耐药性机制的研究中发现，HtrA1高表达的阿霉素耐药的肝癌细胞株Hep G2/ADM中，XIAP表达量少，化疗敏感性强，在应用HtrA1抑制剂NVP-LEB748的Hep G2/ADM中，XIAP蛋白随抑制剂浓度升高而表达增多，进一步提高了耐药指数（resistanceindex，RI），增强Hep G2/ADM对阿霉素（ADM）的耐药性，提示XIAP在肿瘤细胞化疗耐药性方面发挥重要的诱导作用［10］。谢潇潇等［11］研究将携带XIAP的真核表达载体导入上皮性卵巢癌细胞ES2中，与未转染的ES2同时作用顺铂后，采用噻唑蓝（MTT）比色法比较两组肿瘤细胞凋亡率，发现XIAP基因的高表达在一定程度上抑制顺铂的作用，对肿瘤细胞有一定的保护性进而降低肿瘤细胞凋率，提示XIAP基因表达与癌细胞的多药耐药性有一定程度的相关性。周保国等［12］在对5-氟尿嘧啶（5-Fu）耐药的结肠癌细胞中导入XIAP干扰质粒后，耐药性结肠癌细胞中XIAP表达下调且对5-Fu的敏感性较未导入干扰质粒的对照组强，低浓度5-Fu剂量（0.2 μg/mL）时即可使耐药性肿瘤细胞的凋亡率由0提升到23%，XIAP表达受到抑制的同时caspase-3的活性增强，在结肠癌耐药细胞中，XIAP表达增强可能为耐药发生机制中重要的环节之一。

2　针对XIAP的研究现状

Shen等［13］从鸦片中提取的生物碱诺司卡品联合顺铂作用于人卵巢癌耐药细胞株SKOV3/DDP建立的裸鼠移植瘤模型，在研究提高化疗敏感性机制中发现，应用顺铂组的耐药性移植瘤质量与联合用药组相比由（1.733±0.155）g降低至（1.191±0.106）g，应用流式细胞学检测发现肿瘤细胞多停滞于G2/M期，同时行免疫组织化学染色法及逆转录PCR（RTPCR）检测到抗凋亡因子XIAP蛋白及其mRNA的表达是下降的，促凋亡作用caspase-3蛋白及其mRNA的表达是上调的，证实了通过某种药物作用于耐药细胞时，降低XIAP抗凋亡因子的表达水平在提高卵巢癌化疗的敏感性方面起着重要作用。若降低XIAP基因的表达或抑制其活性，可提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，针对XIAP与多药耐药产生机制的关系成为目前的研究热点。Wang等［14］研究发现蒽贝素在胃癌细胞通过作用于重复序列BIR3结构域抑制XIAP的表达，Fei等［15］应用羟基喜树碱，在结肠癌SW1116细胞中通过激活caspase-3、7、8、9活性，降低XIAP的表达进而促进凋亡。Washington等［16］在研究自噬机制中通过增加抑癌基因ARHI的表达来抑制XIAP和bcl-2的表达，增强铂类化疗的敏感性。有学者在研究提高卵巢癌细胞对铂类化疗药的敏感性发现，PI3K可激活Akt及NF-κB，导致NF-κB抑制剂激酶α（IKKα）磷酸化同时激活转录因子NF-κB，随后上调IAP家族成员阻止细胞的凋亡，若PI3K/Akt途径激活可导致XIAP的表达上调进而抑制caspase活性，来源于植物中具有广泛抗肿瘤活性的β-榄香烯［17］，可通过阻滞此信号途径提高卵巢癌细胞对铂类化疗药物的敏感性。AT-406抗凋亡蛋白抑制剂在针对化疗耐药中起重要作用，约60%的卵巢癌耐药细胞对AT-406敏感，动物实验证实其能通过下调IAP家族成员（如XIAP）增强铂类介导的凋亡率［18］。同时还发现丝氨酸蛋白酶家族成员之一HtrA1能与卵巢癌细胞OV167 及OV202中表达的XIAP相互结合，采用免疫共沉淀实验检测到在裸鼠体内形成蛋白复合物，异常表达的HtrA1可导致卵巢癌细胞中XIAP表达水平的下调［19］。国外学者发现硫双二氯酚，不仅治疗肺吸虫、绦虫等寄生虫疾病，还具有细胞毒性发挥抗肿瘤作用，在对顺铂耐药的卵巢癌细胞A2780/CDDP、IGROV-1/CDDP作用中，其很大程度上通过产生活性氧簇（ROS）阻止细胞周期，发挥细胞毒性作用，同时伴有caspase-3/7、细胞质聚合酶（cPARP）、p38表达上调及磷酸化蛋白激酶B（pAkt）、XIAP、bcl-2等表达下调［20］。另外在经过RNA干扰技术处理后的耐药性肿瘤细胞中XIAP的表达量较RNA干扰前明显减少，增强了肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，具有选择性的小干扰RNA（siRNA）能够有效并持续降低XIAP的mRNA及蛋白的表达水平，在转录后的水平上，非编码区的微小RNAs（miRNAs）在肿瘤的发生和发展过程中发挥根本性的作用，负性调节基因的表达，其主要是通过调节转录水平的基因表达阻止翻译水平，Pang等［21］在此基础上对miR-519d能否负向调控XIAP的表达来提高卵巢癌细胞的化疗敏感性进行验证，结果证实miR-519d与XIAP的表达水平存在负相关，并通过作用于XIAP的3′端非编码区域（3′-UTR）抑制细胞的增殖，提高了顺铂诱导的细胞凋亡的敏感性，同时提出miR-519d在人类卵巢癌细胞中起到抗肿瘤的效果。Chen等［22］发现在卵巢癌细胞中miR-509-3p通过作用3′-UTR降低内源性XIAP的表达，增加对铂类的敏感性，其他研究中发现miR-23a、miR-24都起着消除凋亡阻力的作用，尤其是针对XIAP的表达。

3　展望

临床上肿瘤细胞对顺铂耐药性的产生成为治疗卵巢癌的最大障碍，尽管目前在体内研究中对顺铂耐药的机制没有明确的定论，但就目前的研究成果，肿瘤细胞耐药性发生的机制主要是多种抗凋亡基因共同作用的结果，而非单一因素的影响，故更多有效提高化疗药物敏感性的研究中应以作用于抗凋亡相关因子为目标。Kunze等［23］在针对膀胱癌化疗耐药的研究中提出，XIAP直接结合并抑制capases活性，而survivin蛋白又可以增强XIAP的稳定性和活性。对化疗药物敏感性差的患者往往预后较差，针对抗凋亡蛋白主要成员XIAP的深入研究对逆转人上皮性卵巢癌化疗耐药提供新的研究前景，研制针对XIAP及其相关基因表达的分子靶向药物，将为克服肿瘤细胞耐药性提供希望。

参考文献

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［本文编辑王琳］

·论著·

Relationship between Antiapoptotic Related Protein XIAP and Platinum Resistance of Ovarian Cancer

YU Jin-yu，SHI Xiao-rong，LI Juan. The First Clinical Medical College of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

【Abstract】Tumor cell resistance to chemotherapeutic drugs has become more and more concerned in the clinical treatment，the tumor cells to escape apoptotic mechanisms become focusing points about the ongoing research in the resistance mechanism，XIAP is one of the chain of anti-apoptotic pathway of apoptosis protein family IAPs，respectively，play a key role in the development of kidney cancer，liver cancer，colon cancer，lung cancer，pancreatic cancer，ovarian cancer and other human tumor cell resistance，and studies have shown that high expression of XIAP in ovarian resistance cytoplasm of cancer cells can affect the growth of tumor cells through a variety of ways，but over the whole of the mechanism and countermeasures is not yet clear，now summarizes the current research progress about new progresses of XIAP gene are reviewed for the clinical treatment ovarian cancer drug resistance studies，and also provide new ideas.

【Keywords】Ovarian neoplasms；Drug resistance，neoplasm；Multidrug resistance -associated proteins；Platinum compounds；X-linked inhibitor of apoptosis protein

基金项目：2012年山西省科学技术发展计划（社会发展部分）项目（20120313019-13）

通信作者：史小荣，E-mail：shixiaorong135@163.com

Corresponding author：SHI Xiao-rong，E-mail：shixiaorong135@163.com

收稿日期：（2015-08-11）