乳腺癌放疗抵抗分子机制研究进展

刘香婷，屈佳肴，龚珂，李佳，曾元清，罗迪贤

1南华大学,湖南衡阳421000；2南华大学附属郴州医院；3广东省中医院珠海医院

乳腺癌是一种女性常见的恶性肿瘤，是全球女性癌症死亡的主要原因。放疗是乳腺癌保乳术后患者主要的辅助治疗方法，有助于减少乳腺组织及其附近淋巴结肿瘤复发的风险，降低患者病死率。但乳腺癌患者在放疗时，早期出现的内源放射抗性或放射期间的获得性抗性是目前面临的挑战和障碍。因此，了解乳腺癌放疗抵抗的分子机制可为完善乳腺癌治疗策略提供新的思路。本文就乳腺癌放疗抵抗机制进行综述，以期为进一步的机制研究提供参考。

1 上皮间充质转化(EMT)与乳腺癌放疗抵抗

1.1 Smad2/3调节distal-less同源盒基因2(DLX2)表达 DLX2在胚胎发育、颅面发育、组织稳态中起至关重要的作用，是参与细胞周期的转录因子，与癌症进展、转移、预后密切相关[1，2]。文献显示，Smad2/3参与诱导EMT，调节细胞间充质表型和细胞运动，促进乳腺癌细胞增殖和迁移[3]。Choi等[4]报道，辐射可诱导乳腺癌MDA-MB-231细胞中DLX2基因表达，过表达的DLX2可增加EMT阳性标志物(N-钙黏蛋白、波形蛋白)表达、降低E-钙黏蛋白表达,从而细胞存活及迁移能力增强；敲降DLX2表达后，细胞放疗敏感性增强。同时，敲除TGF-β1途径的关键激活剂Smad2/3可消除辐射诱导的DLX2表达，表明辐射诱导的DLX2表达依赖于Smad2/3信号。DLX2表达促进了乳腺癌细胞的侵袭和转移，增强了细胞的放疗抵抗能力。

1.2 锌指E盒结合同源框1(ZEB1)表达上调 放射诱导DNA损伤，导致DNA双链断裂，从而诱发DNA损伤反应(DDR)。放疗可诱导EMT相关的转录因子和标志蛋白发生改变，参与放疗抵抗产生。Zhang等[5]报道，EMT可诱导转录因子ZEB1表达。ZEB1作为放射敏感和DDR的调节器，将EMT与放疗抵抗关联。将乳腺癌SUM159-P2细胞暴露于γ射线电离辐射(IR)后，ATM激酶被激活响应DNA损伤而磷酸化和稳定ZEB1，ZEB1可直接与USP7相互作用，增强USP7去泛素化和稳定CHK1的能力，从而促进同源重组依赖性DNA修复和放疗抵抗。ZEB1上调可能导致人乳腺肿瘤中CHK1过表达，这可能诱发放疗抵抗并最终导致乳腺癌转移复发，提示ZEB1在EMT参与放疗抵抗中起关键作用。

1.3 E-钙黏蛋白表达缺失 钙黏蛋白包括N-钙黏蛋白和E-钙黏蛋白，是一种细胞黏附分子，对细胞增殖和迁移至关重要[6]。E-钙黏蛋白是细胞上皮标志物，调控其表达可对放疗抵抗产生影响。Theys等[7]研究发现，低密度的乳腺癌MCF-7细胞产生的E-钙黏蛋白较少,更具有放疗抗性；并且，过表达E-钙黏蛋白的转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231相对于低表达E-钙黏蛋白的细胞对放疗的作用更明显，细胞存活率降低。E-钙黏蛋白的缺失或不表达促进了肿瘤细胞的放疗抵抗。这可能是EMT导致细胞产生放疗抵抗的关键因素。

1.4 α-肌动蛋白4(ACTN4)激活AKT/GSK途径 细胞骨架结构蛋白可调控细胞放疗抵抗[8]。ACTN4是细胞骨架结构蛋白的一员，参与信号转导、基因表达调控、染色体重塑和肿瘤发生[9]，在乳腺癌肿瘤发生和侵袭中起作用。Desai等[10]研究发现，ACTN4具有赋予MDA-MB-231细胞的放射抗性和侵袭性方面的直接作用。GSK3β是已知的AKT真核靶标，并且与EMT相关[11]。在放疗抵抗乳腺癌细胞MCF-7RR中发现，ACTN4是MCF-7RR细胞中AKT途径的调节剂，调控AKT激活和AKT介导的细胞存活；对应于p-AKT表达增加，在MCF-7RR细胞中观察到p-GSK3β大幅增加，GSK3β通过翻译后修饰调节Snail表达。虽然，活化GSK-3β可使Snail磷酸化以促进其降解，但通过AKT磷酸化使GSK-3β失活可以稳定Snail从而促进EMT。ACTN4通过激活AKT/GSK途径促进EMT参与乳腺癌放疗抵抗，可作为乳腺癌放疗抵抗的潜在干预靶点。

2 细胞周期调控与乳腺癌放疗抵抗

2.1 转录激活因子3(ATF3)调控细胞周期 ATF3属于转录因子ATF/CREB家族的成员,是一种适应反应基因。在缺氧、细胞因子、化疗和DNA损伤剂等刺激后，ATF3表达并参与DNA损伤修复或细胞凋亡[12]。Zhao等[13]研究显示，ATF3通过影响PI3K/AKT信号通路中的放疗抵抗关键蛋白p-AKT表达，增强乳腺癌细胞的放疗抵抗能力。过表达ATF3后，乳腺癌细胞凋亡减少，G2/M期细胞阻滞减少，PI3K/AKT信号通路被激活。干扰ATF3表达可促进G2/M期细胞阻滞，从而降低乳腺癌细胞的放疗抵抗性。该研究提示，沉默ATF3表达、抑制PI3K/AKT信号通路激活及G2/M期阻滞可增强放疗效果，可为临床预防乳腺癌放疗抵抗提供新的作用靶点。

2.2 C3肉毒杆菌毒素底物1(Rac1)调控细胞周期 Rac1是Rho家族GTP酶的成员，在细胞迁移和存活中起重要作用[14]。Rac1缺陷减少了DNA损伤检查点反应，促进DNA损伤修复，增加暴露于IR和紫外线后的存活率[15]。Hein等[16]报道，Rac1在人乳腺癌细胞中高表达，其可增加乳腺癌细胞在放疗后的存活。Rac1可调节AKT、ERK1/2和NF-κB信号通路活性，对乳腺癌放疗处理后G2/M检查点激活和细胞存活至关重要，为放射抗性乳腺癌细胞的治疗提供了新靶标。

3 DNA损伤修复与乳腺癌放疗抵抗

3.1 miR-668靶向调控IκBα活性 miRNA是一种小的非蛋白质编码单链RNA分子，在基因转录中起调控作用。Luo等[17]研究发现，miR-668过表达可增强乳腺癌MCF-7、T-47D细胞的放疗抵抗，抑制miR-668表达能增加细胞对放疗的敏感性。当细胞放射处理后，DNA断裂，磷酸化并降解IκBα，导致NF-κB的释放和激活；NF-κB易位至细胞核，与DNA靶位点结合，并调节多个靶基因的表达，促进DNA损伤修复，参与乳腺癌放疗抵抗。miR-688可直接靶向IκBα信号转导途径，使乳腺癌细胞产生放疗抵抗。因此，miR-668可作为潜在的放射敏感性预测指标。

3.2 突触核蛋白γ(SNCG)调控p53、p21信号传导 SNCG又称为第一乳腺癌特异性基因1,在正常乳腺上皮组织中不表达，在晚期和转移性乳腺肿瘤中高表达[18]。最新研究表明，SNCG表达与放疗抵抗和预后不良相关。Tian等[19]研究发现，SNCG在MDA-MB-468、MDA-MB-231和SUM159PT等三阴性乳腺癌细胞中高表达；在SUM159PT细胞中过表达SNCG，细胞的放疗抵抗能力增强。研究表明，p21在DNA损伤反应中发挥作用。SNCG可通过减弱p53信号传导并增强p21Waf1/Cip1表达，从而增强乳腺癌细胞的放射抗性。因此，SNCG可作为生物标志物用于预测乳腺癌患者的放疗效果。

3.3 β1-整合素维持Rad51水平 整合素可介导细胞外基质(ECM)结合，在乳腺癌中过度表达，与肿瘤细胞的化疗和放疗抵抗有关[20]。Ahmed等[21]报道，β1-整合素过表达增加细胞同源重组(HR)修复能力，促进细胞存活。β1-整合素低表达的非恶性乳腺上皮细胞(S1)比β1-整合素高表达的衍生乳腺癌细胞(T4-2)具有更高的S期特异性频率和IR诱导的染色体畸变率。在HR发生时，Rad51是关键组成部分。肿瘤细胞放射处理后，Rad51水平升高，促进T4-2细胞的放射抗性，导致细胞HR激活和放疗抵抗。β1-整合素可维持Rad51蛋白水平并影响HR介导的DNA双链断裂修复，其可通过RING1介导的蛋白酶体途径降低Rad51降解来增加乳腺癌细胞的放射抗性。

4 自噬与乳腺癌放疗抵抗

4.1 缺氧诱导因子1α(HIF-1α)的表达 HIF-1α是细胞对缺氧反应的主要效应因子，与肿瘤血管生成、能量代谢、侵袭、转移等相关。Zhong等[22]发现，在低氧条件下，乳腺癌MCF-7细胞中HIF-1α高表达，从而改变MCF-7的活力以增强放射抗性；敲低HIF-1α表达可抑制放疗诱导的自噬，其可通过HIF-1/AKT/mTOR通路增强MCF-7细胞中放疗诱导的自噬作用，从而导致HIF-1α在乳腺癌放射抗性发挥作用。

4.2 C/EBP同源蛋白(CHOP)和c-Jun NH2-末端激酶(JNK)的激活 辐射诱导内质网应激是细胞凋亡的主要原因之一，与其激活未折叠蛋白反应(UPR)信号转导途径有关。Li等[23]研究发现，辐射可以诱导ER应激标志物蛋白PERK和IRE1表达，X射线可诱导内质网应激并激活UPR(eIF2a-CHOP和IRE1-JNK)两个分支，诱导细胞凋亡和自噬，从而促进乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7细胞产生放疗抵抗。

5 肿瘤干细胞(CSC)与乳腺癌放疗抵抗

5.1 CSC的数量变化 CSC在实体肿瘤中存在，成功的肿瘤治疗必须根除CSC。Qi等[24]发现，CSC较分化的肿瘤细胞抗辐射性更强，且CSC所占百分比越高，相同辐射条件下细胞存活越多，抵抗辐射能力越强。Ko等[25]研究乳腺癌细胞放射抗性与CSC数量的相关性，发现在放疗抵抗细胞株RT-R-MCF-7、RT-R-T47D和RT-R-MDA-MB-231中CSC数量增加，尤其是在高转移性MDA-MB-231细胞的放疗抵抗细胞株中；同时其研究显示，CSC通过内皮细胞黏附分子促进EMT，从而增加乳腺癌细胞的侵袭性和放疗抵抗。

5.2 CSC参与HER2亚型转变 乳腺癌CSC介导HER2亚型转变和HER2阴性乳腺癌细胞的放射抗性，增强放射抗性和侵袭性[26]。辐射可诱导HER2阴性乳腺癌细胞的HER2亚型转变，该转变使患者失去HER2靶向治疗的机会并降低患者存活，参与患者产生放疗抵抗性。Kim等[27]研究发现，HER2和EGFR在CD44H/CD24L(BCSCs标志物)富集的HER2阴性乳腺癌细胞中过表达，这一过程与放疗抵抗的产生有关；研究同时显示,CD44H/CD24L富集的MCF7细胞具有更强的存活能力和IR诱导的DNA损伤修复能力，HER2阴性乳腺癌细胞的CSC产生增加HER2和EGFR等放射抗性表型，促进放疗抵抗产生。

综上所述，乳腺癌的高发病率、高转移率以及难治愈率，严重威胁女性的健康。在乳腺癌临床治疗中，放疗是乳腺癌手术后的重要治疗方式。目前临床采用低剂量、长时间的放疗手段，具有较好的治疗效果。但是放疗易导致放疗抵抗的产生，特别是肿瘤复发的患者，放疗效果显著下降，这是目前乳腺癌治疗中面临的重大挑战。针对乳腺癌放疗抵抗的产生，研究乳腺癌放疗抵抗的分子机制，如EMT、DNA损伤修复等，可能为乳腺癌的治疗提供新的靶点，在改善患者预后、治疗效果方面提供一定的临床价值。