信号传导通路在卵巢癌耐药形成中的作用

梁伟晨 刘健 马玲

(蚌埠医学院第一附属医院肿瘤妇科，安徽 蚌埠 233004)

卵巢癌的早期诊断率很低，临床上大部分患者发现已属晚期，所以治疗效果及病人的生存质量始终欠佳〔1～3〕。目前，虽然约80%的晚期患者早期治疗有效，但治疗后期会因化疗耐药的出现而导致疾病复发〔4〕。现如今，被临床认可且常用的治疗方法主要为卵巢癌减瘤术辅以术后腹腔化疗及静脉化疗的方案，但至少会有将近60%的患者出现获得性耐药〔5〕。由此可见，术后辅助化疗对卵巢癌患者的总体生存率无显著改善，治愈较低，除了与疾病本身发现已是晚期有关，还有一个极为重要的因素就是多药耐药性(MDR)。多药耐药现象是指肿瘤细胞对一种抗癌药物产生耐药性后，容易对其他不同种药物产生交叉耐药的现象。产生MDR的分子机制主要有：①跨膜转运蛋白将药物从肿瘤细胞中泵出，从而减少药效。②细胞内和氧化还原与解毒有关的酶发生改变。③药物靶分子发生改变。④控制凋亡的基因和蛋白发生改变〔5～8〕。

因此，临床应用化疗药物的治疗潜力受到了耐药性的限制。细胞信号转导通路是指细胞通过胞内或胞膜的受体，接受细胞外界信号蛋白的刺激，通过一系列信号蛋白的酶促反应来诱导胞核内相应的基因表达，进而引起相应生物学效应及细胞应答反应。本文拟就卵巢癌耐药形成中的主要信号传导通路障碍及其机制进行综述。

1 p38-丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路与卵巢癌耐药

1.1MAPK家族 MAPK是普遍存在于丝/苏氨酸蛋白激酶(Akt)超家族中一员，它能对细胞外各种环境因素产生应激。MAPK家族包括p53-MAPK、细胞外信号调节激酶(ERK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)等多个亚家族〔9,10〕。MAPK激酶(MKK)、MAPK激酶激酶(MKKK)和MAPK组成了MAPK通路，这3种激酶能将细胞外的信号发传到细胞核，参与调控肿瘤细胞的生长、增殖和转移〔11〕。在哺乳动物中，已经发现5种不同的MAPK信号转导通路，分别为ERK(ERK1和 ERK2) 、JNK(JNK/SAPK)、p38激酶同工酶(p38α、p38β、p38γ和p38δ)、ERK3/ERK4、ERK5。每一种MAPK传导通路都拥有复杂的信号传导系统，在肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭与转移及血管形成过程中起到重要作用〔12〕。

1.2p38-MAPK信号通路 p38-MAPK信号途径是MAPK家族中的重要组成部分，多种应激刺激如紫外线、热损伤、促炎因子、高渗环境等能够促使p38-MAPK通路的酪氨酸/苏氨酸磷酸化，从而激活p38进入细胞核，进而活化转录因子如活化转录因子(ATF)2/6、MYC相关因子X(MAX)、热休克转录因子(HSF)-1、CCAAT增强子结合蛋白(CHOP/GADD)153、子孢子富含天冬酰胺蛋白(SAP)-1等调节下游细胞反应因子如肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1、IL-4、IL-6、IL-8、血管细胞黏附分子-1等参与调节细胞本身的生长发育、营养代谢以及细胞间的信息传递和交流〔13,14〕。Parente等〔15〕发现，活化的p38-MAPK通路可诱导环氧合酶(COX)-2的表达量增加进而提高细胞的增殖效能。另外，Tormos等〔16〕发现，当小鼠体内丢失p38α可导致蛋白激酶激酶(MEK)2的磷酸化降低，抑制肝细胞的增殖。也有研究报道，多糖(PSG)-1具有抗肿瘤活性，可磷酸化p38-MAPK、ERK1/2、JNK等诱导核因子(NF)-κB的表达增加与转移，促使巨噬细胞的活性及吞噬能力增强，进而降低肿瘤细胞的增殖能力〔17〕。此外，p38-MAPK信号介导肿瘤细胞凋亡也起着至关重要的作用。据研究报道，p38-MAPK信号可通过直接或间接途径、通过含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)依赖途径或caspase非依赖途径来调控肿瘤细凋亡〔18～21〕。

1.3p38-MAPK信号转导通路与卵巢癌耐药 近几年发现，p38-MAPK信号转导通路在卵巢癌化疗耐药中起着重要作用。有研究表明，顺铂(CDDP)能够特异性的作用p38-MAPK信号通路引起下游死亡受体fasl的转录，促进卵巢癌细胞凋亡，但对于DDP耐药的卵巢癌细胞株其p38活性明显下降，甚至缺失，进一步研究发现，通过抑制p38-MAPK的活性或干扰其基因表达，可提高卵巢癌DDP耐药指数，间接说明p38-MAPK信号转导通路受抑制是卵巢癌DDP耐药机制之一〔22〕。另有研究发现，紫杉醇通过p38-MAPK途径作用于MDR-1基因进而上调其转录翻译，细胞内高表达P-糖蛋白(gp)蛋白可将化疗药物泵出细胞外，最终形成MDR〔23〕。此外，研究发现水通道蛋白家族成员水通道蛋白(AQP)9基因可通过活化p38-MAPK通路使得p38激酶磷酸化，降低紫杉醇对卵巢癌细胞株的杀伤效果〔24〕。二甲双胍通过调控p38-MAPK信号通路而抑制ERCC1的表达进而可以逆转卵巢癌细胞的顺铂耐药性〔25〕。

2 ERK1/2信号通路与卵巢癌耐药

2.1ERK1/2信号 ERK1/2属于丝氨酸/苏氨酸残基的蛋白激酶，也是MAPK家族中的重要成员。ERK1/2活化后即p-ERK1/2，进入细胞核作用于各种转录因子，调节相关基因的转录，进而影响细胞的生长发育及增殖分化等多种生理过程。众多研究证实，ERK1/2信号通路可作用于MDR1，使P-gp表达增多，产生耐药〔26,27〕。此外，P-gp是由MDR1基因编码的，在肿瘤细胞中的表达总是与细胞的多药耐药性相关，其具体机制是：它是一种能量依赖性药物排出膜泵〔三磷酸腺苷(ATP)供能〕，其与抗肿瘤药物结合后将药物泵出细胞外，剩余药物浓度不能有效杀灭肿瘤细胞，这也就是耐药性的产生〔28,29〕。

2.2ERK1/2信号转导通路与卵巢癌耐药 ERK1/2的过度激活可通过抑制细胞凋亡促使肿瘤的多药耐药性的发生。卵巢上皮癌细胞OVCAR3亲本细胞中ERK1/2的表达高于耐药细胞，并具有浓度依赖性的特点，进一步研究发现，抑制ERK1/2信号转导通路可提高卵巢癌细胞对DDP的敏感性，且高活性的ERK2可提高OVCAR3对DDP的耐药性〔30～32〕。此外，Seidman等〔33〕研究证实，PD98059抑制卵巢癌细胞SKOV3中的ERK1/2的活性后，能增加泰素所诱发的细胞毒性进而促进细胞凋亡。另有人卵巢癌细胞研究发现，低浓度的紫杉醇(1～100 nmol/L)作用24 h后可以抑制ERK1/2的磷酸化活性，高浓度的紫杉醇(1～10 μmol/L)作用较短时间即可明显抑制ERK1/2的磷酸化活性，进一步研究发现，ERK1/2抑制剂PD98059可通过抑制ERK1/2活性而增强紫杉醇的细胞毒作用〔33〕。另有实验证实，ERK1/2抑制剂U0126抑制了卵巢癌顺铂耐药SKOV3细胞的增殖与侵袭能力，这些抑制效应可能与上皮间质转化(EMT)途径有关〔34〕。

3 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路与与卵巢癌耐药

3.1PI3K家族 PI3K家族，含有一个催化亚基P110和一个调节亚基P85，是一种可以特异性磷酸化肌醇磷脂3位羟基的脂类激酶，以一种复合体的形式存在于细胞质中，在多种生长因子的刺激下，PI3K的P85与之结合，P110解除抑制，PI3k被激活〔35,36〕。

3.2Akt家族 Akt是PI3K下游蛋白的一个关键分子，是一种57 kD的Akt，又称蛋白激酶B(PKB)。Akt的构成主要包括三个部分，C末端的调节活性区、中部的催化活性区、N末端的PH结构域，其中最重要的是PH结构域，当其发生突变或者缺失会引起Akt活性的降低，此与卵巢癌耐药性的研究有关〔35,36〕。

3.3mTOR mTOR是Akt下游中的一种Akt，通过激活核糖体激酶来影响肿瘤细胞的增殖、存活和侵袭转移。mTOR可在多种肿瘤组织亦发现过度表达，包括胃癌、垂体瘤、肺癌、宫颈癌等〔37～40〕。

3.4PI3K/Akt/mTOR通路与卵巢癌耐药 肿瘤形成过程与PI3K/Akt/mTOR通路的激活异常密切相关，其中以10号染色体上的新型抑癌基因(PTEN)的突变或丢失、Akt及磷酸肌醇依赖激酶(PDK)1的扩增、磷脂腺肌醇-4,5-二磷酸肌醇3-激酶催化亚基α(PIK3CA)基因突变等最常见〔41〕。PI3K/Akt/mTOR信号通路的活化是抗癌因素减弱，促癌因素增强和肿瘤细胞耐药的关键原因，PI3K/Akt/mTOR信号通路是卵巢癌耐药的重要通路，该通路的异常激活可能是引起肿瘤细胞凋亡的重要原因〔42〕。Xing〔43〕研究提示雷帕霉素(Rapamycin)对依赖Akt途径的卵巢癌肿瘤细胞具有杀伤作用，但对于不以Akt途径激活为主的肿瘤细胞无效；当把活化的Akt引入Rapamycin敏感的卵巢癌细胞中可以变得耐药，但将其引入Rapamycin耐药的肿瘤细胞中无效。Lee等〔44〕研究发现，卵巢癌耐药细胞株OVCAR-3/CDDP中的Akt基础磷酸化水平明显高于亲代OVCAR-3，并且顺铂可下调亲代Akt的活性和磷酸化水平，但对OVCAR-3/CDDP无作用。且PI3K活性抑制剂可明显增强DDP对耐药细胞株的细胞毒作用。具体PI3K/Akt通路介导卵巢癌耐药机制：①调控Bcl-2蛋白家族。该家族是对内源性抗凋亡途径起着重要作用，包括一些抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xl及促凋亡蛋白Bad、Bax。Lee等〔44〕研究发现，30 μmol/L CDDP作用于OVCAR-3，12 h后可明显观察到Bax从胞质转移至线粒体继发cytC释放到胞质，进而增强对CDDP的敏感性，而相应的耐药癌细胞株就无此现象。并且在对紫杉醇耐药的卵巢癌细胞中，也有此种机制的发现。②调控X连锁凋亡抑制蛋白(XIAP)。Dan等〔45〕研究发现，Akt可结合并磷酸化XIAP(调控XIAP)的ser87进而保护自身发生泛素化或者CDDP诱导的泛素化而发生降解，这可能是Akt激活导致卵巢癌耐药的重要机制。③调控P53。P53蛋白是细胞发挥G1检查点阻滞细胞周期进而促进细胞凋亡的基因。Fraser等〔46〕研究发现，CDDP不可以诱导卵巢癌耐药菌株对P53蛋白的表达，而转染了显性负效应Akt蛋白后，P53蛋白表达增加，并且与DN-Akt有浓度依赖效应，即增强了肿瘤细胞对CDDP的敏感性。Yang等〔47〕研究发现，CDDP可诱导卵巢癌敏感细胞株P53的释放继而Smac等细胞因子释放，提高对顺铂的敏感性，并且与P53呈依赖效应。④调控MAPK信号通路 PI3K/Akt通路与MAPK通路彼此之间存在密切联系，能够交叉激活，调节细胞生命运动。Yuan等〔48〕研究发现，活化的Akt1通过磷酸化ASK1的Ser83位点以此阻断对JNK/p38的活化和对Bax基因的活性转化，从而诱导卵巢癌细胞对CDDP的耐药性。此研究也间接的反应了胞内信号转导通路的“交谈”效应。

4 信号转导和转录活化蛋白(STAT)3信号通路与卵巢癌耐药

4.1STAT信号 STAT具有6个保守结构域：连接结构域、螺旋-螺旋结构域、寡聚体结构域、DNA结合结构域、SH2结构域(含有一个关键的位点，大约位于第700个氨基酸，磷酸化后能与受体结合并形成二聚体，后转移至细胞核，进而激活一些基因转录表达来影响肿瘤进展)、转录激活结构域。该家族在哺乳动物细胞中，有7个亚型：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B、STAT6，相对JAK2而言，其C末端结构域在各亚型中存在着较大的差异，这与不同类的细胞因子激活下游STAT有关。细胞膜上的细胞因子受体与配体结合后，激活胞质内JAK使其磷酸化，活化的JAK靠近STAT的酪氨酸并使其磷酸化，从而激活下游STAT。活化后STAT与受体分离，在胞核中形成二聚体并识别有效的目的序列后，可大大提高目的基因的转录效率。当STAT脱磷酸化时可终止信号的转导。该途径介导了细胞的生长和抗凋亡及促进细胞周期，提示该途径的激活可能与肿瘤耐药的发生密切相关〔49〕。

4.2STAT3信号 STAT3作为蛋白酪氨酸激酶(JAK)/STAT信号转导途径中最重要的信号分子，是由带有gp130亚型的受体家族所激活的，是一类由750～800个氨基酸组成的DNA结合蛋白，有α、β、γ 3种亚型，STAT3是一种天然存在于胞质内并且能够与酪氨酸信号通路相耦联的双功能蛋白，同时也是非受体酪氨酸激酶(Src)、IL-6/JAK和表皮生长因子受体(EGFR)等多条致癌性酪氨酸信号通路交汇点，可被多种刺激因子激活发生磷酸化(pSTAT3),对于胚胎的发育和骨髓细胞的分化起着不可或缺的作用，可影响肿瘤细胞的增殖，分化，凋亡〔50，51〕。

4.3STAT3传导通路与卵巢癌耐药的关系 研究发现，卵巢癌耐药性的产生受CDDP对STAT3信号通路的早期作用的影响，STAT3可通过调节EGFR等激酶作用来破坏E-钙黏蛋白/β-链蛋白复合物，从而细胞间的黏附力下降，卵巢癌细胞向远处转移，临床上显现患者对CDDP耐药；若阻断STAT3通路后，卵巢癌细胞间质化减退，可恢复其对CDDP的敏感性〔52〕。如上文提及，STAT3是由带有gp130亚型的受体家族所激活的，IL-6受体家族是该类受体的代表，gp130能够使JAK1和JAK2磷酸化，进而结合STAT3并与其形成二聚体进入细胞核识别目的基因〔53,54〕。另有研究发现，IL-6是诱导卵巢癌炎性分泌系统的关键因子之一，IL-6/STAT3通路通过促进耐药蛋白及抗凋亡蛋白的高表达来诱导卵巢癌的铂类耐药，并且针对IL-6或STAT3的靶向药物已经进入临床实验阶段，并显现一定的疗效〔55，56〕。

5 结 语

肿瘤的发生发展与细胞内、细胞间的信号传递密切相关，信号传导通路失调可引起细胞内化疗药物解毒作用增加、细胞内化疗药物外排、DNA损伤修复功能增强等，进而促成肿瘤耐药的发生。化疗耐药是目前卵巢癌临床治疗过程中失败的重要因素之一，本文介绍的各种传导通路的活化或抑制在卵巢癌的发生、发展及预后起着重要作用。近年来对信号传导通路的研究及抑制剂的发现和应用在临床上略有成效，那么今后进一步明确化疗耐药的分子机制对探索更加有效的靶向治疗甚至研发逆转耐药的新药物具有极其重要的价值，掌握各个传导通路的机制及有效运用有望成为卵巢癌治疗的新靶点。