鼻咽癌放射抗拒相关信号通路的研究进展

何瑞源，龚小妹，欧春丽，张文玉，周小雷，缪剑华，，4，王硕

1 广西中医药大学药学院，南宁530200；2 广西药用植物园广西药用资源保护与遗传改良重点实验室；3 广西医科大学附属肿瘤医院药学部；4 广西药用植物园广西壮族自治区中药资源智慧创制工程研究中心

鼻咽癌（NPC）是我国南方和东南亚地区常见的一种恶性肿瘤，具有原发部位隐蔽、早期不易发现、恶性程度高、病理分化差、易出现早期转移及易呈浸润性生长等临床特点，EB病毒（EBV）感染是其发病的重要因素之一［1］。放射治疗是NPC最主要的治疗手段，但放疗后肿瘤残留和复发常导致NPC治疗失败，如何提高NPC的放疗敏感性成为当前一个亟待解决的问题。肿瘤放疗抵抗与多种信号通路有关，尤其是促生存信号通路。抑制细胞增殖和迁移、促进细胞凋亡和自噬、抑制DNA损伤修复、抑制肿瘤干细胞（CSCs）转化以及改变肿瘤微环境等，是放射敏感信号通路调控肿瘤放疗抵抗的生物学基础。目前，NPC放射抗拒的分子机制尚不完全清楚。阐明参与NPC 放射抗拒的信号通路有利于寻找有价值的肿瘤预测标志物和放射敏感分子靶标，这对提高临床疗效和患者生存率均具有重要意义。本文对NPC 放射抗拒的主要信号通路进行归纳总结，以期为克服NPC 放疗抵抗和提高NPC放射敏感性提供新的思路。

1 NF-кB信号通路

NF-кB 是细胞内重要的核转录因子，具有明显抑制细胞凋亡的作用，与肿瘤的发生、生长和转移等过程密切相关。哺乳动物NF-кB 家族有5 个成员，包 括 NF-кB1（p50/p105）、NF-кB2（p52）、RelA（p65）、RelB 和 c-Rel，它们有一个共同的氨基末端Rel同源性结构域。通常情况下，NF-кB与其抑制蛋白IкB 结合，以失活的形式存于细胞质中；当受到细胞因子、自由基、放射线、紫外线等刺激时，上述因素可促使 NF-кB 转录进入细胞核内，活化的 NF-кB 可诱导超过200 个基因表达，这些基因已被证明在多种肿瘤中发挥抑制细胞凋亡、促进细胞增殖和迁移以及参与放化疗抵抗的作用［1］。研究发现，NF-кB相关蛋白在NPC 组织中存在异常高表达，且与NPC放射抗拒能力有关［2］。

CSCs 是放疗耐受的主要原因之一，且CSCs 的放射抗性与 NF-кB 过表达有关。WU 等［3］发现，2-甲氧基雌二醇能抑制人鼻咽癌干细胞（NPCSCs）的增殖和迁移，通过抑制p65 蛋白表达来降低缺氧诱导因子1（HIF-1）活性，从而逆转上皮—间充质转化（EMT），具有放射增敏的作用。LIANG 等［4］研究发现，咖啡酸苯乙酯对NF-кB 信号通路有明显的抑制作用，通过抑制NF-кB p65 核异位，从而诱导细胞凋亡和抑制细胞转移，提高了NPC 细胞的放射敏感性。LI 等［2］发现，在 NPC 组织中常检测到 miR-125b上调，与NPC 放射耐受性显著相关；进一步研究表明，miR-125b 过表达可通过靶向肿瘤坏死因子α诱导蛋白3（（TNFαIP3），从而激活NF-кB 信号通路，增强NPC 的抗放射能力。因此，激活NF-кB 通路可增强NPC 的细胞增殖和转移能力，并抑制放射诱导的细胞凋亡，有利于NPC的放射抵抗。

2 丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路

MAPK 信号通路是调节细胞增殖、分化和存活的重要途径，在细胞中受到严格调控［5］。MAPK 信号通路在NPC 放射抗拒中研究较多的是c-Jun 氨基端激酶（JNK）和细胞外信号调节激酶（ERK）。通常在肿瘤组织中JNK 活性降低，对细胞具有抗凋亡作用［5］。HE 等［6］研究发现，苯并噻唑-2-硫醇衍生物（SKLB-163）可通过靶向抑制RhoGTP 酶解离抑制因子（RhoGDI），进而激活JNK-1 信号通路，在体内和体外抑制NPC 细胞增殖、迁移和促进细胞凋亡，有放射增敏作用。另外，大黄酸衍生物（RP-4）通过上调Rac1/NADPH 途径诱导NPC 细胞产生活性氧（ROS），导致 DNA 损伤反应，且生成的 ROS 能激活JNK/AP-1 信号通路，促进 NPC 细胞凋亡［7］。然而，也有上调JNK 信号通路促进NPC 放射抵抗的相关报道。OU 等［8］研究发现，在放射条件下，CNE-2 多细胞球体通过激活应激激活蛋白激酶（SAPK）/JNK通路，促进整合素αV 表达，从而增强肿瘤细胞之间的黏附作用，并促进放射抵抗。YANG 等［9］研究认为，由EBV 编码的潜伏膜蛋白1（LMP1）可通过上调JNKs/c-Jun 途径，促进HIF-1 和血管内皮生长因子（VEGF）表达，反而导致NPC 细胞血管生成增多和放射敏感性降低。因此，JNK 信号通路可能具有双向调节NPC细胞放射敏感性的作用。

ERK 的激活能诱导细胞增殖，并赋予细胞生存优势，与肿瘤放射抗拒密切相关［5］。RUAN 等［10］研究发现，Raf-1激酶抑制蛋白（RKIP）通过降低Raf-1/MEK/ERK 信号通路的 MEK 和 ERK 磷酸化，从而抑制NPC 细胞侵袭和转移能力，并促进细胞死亡和G2/M 细胞周期阻滞，增强了NPC 细胞的放射敏感性。ZHUO 等［11］研究发现，CNE-2 细胞 TWIST 基因敲除后，可通过抑制ERK 信号通路增加放射诱导的细胞凋亡，明显提高CNE-2细胞对放射的敏感性，但对JNK 和p38 MAPK 通路无明显影响。还有学者研究发现，汉防己甲素通过抑制MEK/ERK 途径诱导细胞保护性自噬，从而使NPC 放疗致敏［12］。由此可知，MAPK 信号通路是通过促进细胞增殖、迁移、自噬，抑制细胞凋亡，改变肿瘤微环境等方面，发挥增强NPC放射抗拒能力的作用。

3 PI3K/AKT/mTOR信号通路

PI3K/AKT/mTOR 信号通路在调控细胞生长、分化、迁移、存活以及血管生成和代谢等方面发挥重要作用，其异常调控可能导致多种恶性肿瘤的发生。据报道，PI3K/AKT/mTOR 信号通路的异常激活会导致编码 PI3K、PTEN、RAS 和 EGFR 的基因发生突变，这些突变基因会增加肿瘤抗放射的特性［13］。有学者认为，PI3K/AKT/mTOR 信号通路在放射治疗反应中的激活是肿瘤放射抗拒的主要机制［13］。MA 等［14］研究发现，RNA 结合基序蛋白 3（RBM3）在耐放射NPC 组织和细胞中过表达，且RBM3 是通过激活PI3K/AKT 通路而促进下游抗凋亡蛋白Bcl-2 表达的。此外，EBV 编码的LMP1 和LMP2A 也可直接激活PI3K/AKT 信号通路，调节NPC 细胞存活、凋亡和放疗抵抗［15］。WANG 等［16］研究认为，天花粉蛋白通过抑制PI3K/AKT 信号通路上调cleaved Caspase-3 表达，能增强放射诱导人鼻咽癌SUNE-1 细胞凋亡，从而提高NPC 细胞的放射敏感性。LIU 等［17］认为，抑制 PI3K 和 mTOR 活性能有效抑制NPC 细胞的增殖和侵袭，并提高放射诱导的细胞周期阻滞和凋亡作用。还有学者研究发现，抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路能诱发NPC 细胞自噬性死亡，并阻止 NPC 细胞的迁移和 EMT［18］。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR 信号通路是增强NPC 细胞放射敏感性的有效途径。

4 p53信号通路

p53 是人体重要的抑癌基因，其介导的信号转导途径在调节细胞正常生命活动中发挥重要作用。p53 基因通过激活细胞周期阻滞、DNA 修复、抑制血管生成和促进细胞凋亡来抑制肿瘤生长。然而，p53基因突变常导致肿瘤发生，还能促进肿瘤的侵袭性和放疗抵抗［1］。目前研究最广泛的是p53 在细胞周期阻滞和细胞凋亡中的作用，这也与NPC 放射敏化过程有关。WANG 等［19］研究发现，miR-372 过表达可通过靶向抑制PDZ 结合激酶（PBK）活性来激活p53 信号通路，从而促进NPC 细胞凋亡和周期阻滞，增强NPC 细胞的放射敏感性。此外，激活p53 信号通路也可促进 NPC 细胞 DNA 损伤。SUN 等［20］指出，利鲁唑可通过ATM/p53 途径协同放射诱导的DNA损伤和G2/M 周期阻滞，发挥促进NPC 细胞凋亡的作用。还有学者发现，二甲双胍与放射联用能显著抑制NPC 细胞增殖，通过激活p53 通路抑制DNA 损伤修复和诱导细胞凋亡，实现放射增敏作用［21］。因此，p53 信号通路的正常激活对NPC 细胞有很强的杀伤作用，可通过诱导NPC 细胞发生周期阻滞、凋亡和抑制DNA损伤修复来增强放疗敏感性。

5 JAK/STAT信号通路

JAK/STAT 信号通路在调节细胞稳态和细胞发育中具有重要意义，包括传递细胞因子和生长因子信号、促进造血、调节免疫、炎症、细胞增殖和凋亡等。在癌细胞中阻断JAK/STAT 信号转导可以抑制癌细胞增殖和转移，并阻止癌细胞逃避诸如细胞凋亡和侵袭的生长控制机制。在耐放射NPC 组织和细胞中，JAK/STAT 信号通路异常激活，并与NPC 细胞的放射抵抗有关［22］。YANG 等［23］研究发现，姜黄素通过调节circRNA 网络抑制NPC 细胞中STAT3、EGFR 和生长因子受体结合蛋白（2GRB2）表达，实现放射增敏作用。LI 等［24］研究指出，白花丹素通过诱导ROS 积累，抑制GSK3β/STAT3 信号转导途径，从而抑制6-10B 细胞增殖和诱发G2/M 周期阻滞。JIANG 等［25］研究发现，硼替佐米通过抑制 STAT1 磷酸化和核异位下调γ 干扰素诱导的吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）表达，从而阻止NPC 细胞的免疫逃避机制。此外，激活JAK/STAT3 信号通路能促进抗凋亡基因 Survivin、Mcl-1 和 Bcl-2 表达，降低放射诱导NPC 细胞凋亡的作用［22］。由此可知，在 NPC 细胞中阻断JAK/STAT 信号通路能有效抑制细胞增殖、促进细胞凋亡和调节免疫，从而增强NPC 细胞的放疗敏感性。

6 Notch信号通路

Notch 是一种在进化上高度保守的配体—受体信号通路，在调节细胞分化、增殖、凋亡、血管生成、EMT 和组织内稳态中具有重要作用。哺乳动物有4种 Notch 受体（Notch1～4）和5 种Notch 配体（Deltalike 1，3，4和Jagged1、Jagged2），在多种人类癌症中均存在Notch 通路的异常激活。在NPC 组织中也发现Notch 信号通路过表达，其过表达增强了NPC 血管生成、侵袭和转移能力［26］。此外，Notch 通路还与NPCSCs的干细胞特性维持有关［27］。YU等［28］研究发现，γ-分泌酶抑制剂GSI 能显著下调Notch1 和Hes-1表达，通过抑制Notch 信号通路增强放射诱导的抗细胞增殖和凋亡作用，从而提高CNE-2 细胞的放射敏感性。还有学者发现，下调Numb/Notch1 信号通路能有效抑制NPC 细胞迁移和侵袭，并可能是通过影响下游Hes-1、Jagged1和c-Myc信号分子实现放射增敏作用的［26］。由此说明，Notch 信号通路参与了NPC 细胞放射抗拒能力的形成，抑制该通路可实现NPC细胞的放射增敏作用。

7 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin 信号通路又称为典型 Wnt 信号通路，参与调节细胞增殖、分化、凋亡、迁移、侵袭和组织稳态等多种生理过程。β-catenin是经典Wnt信号通路的重要组成部分，其在静止的细胞中与ECadherin 的细胞内部分结合，参与细胞间黏附作用；在Wnt 信号通路激活的细胞中，β-catenin 由细胞质进入细胞核，并与下游转录因子TCF/LEF 结合形成转录复合物，从而激活 TCF/LEF 的转录活性［1］。研究表明，Wnt/β-catenin 信号通路失调可导致多种实体肿瘤和血液恶性肿瘤的发生和发展，还能促进肿瘤的治疗抵抗［1］。

HE 等［29］研究显示，耐放射的 NPC 组织中 βcatenin表达水平明显高于鼻咽上皮组织和正常NPC组织；进一步研究表明，β-catenin过表达可通过激活TCF/LEF 转录活性，从而上调Cyclin D1 表达和下调GSK-3β 表达，发挥降低放射诱导的NPC 细胞G2/M周期阻滞和凋亡的作用。LUO 等［30］研究发现，叉头框蛋白 O3a（FOXO3a）基因敲除能激活 Wnt/βcatenin 信号通路和诱导EMT，在体内和体外促进NPC 放射抵抗。还有研究指出，经放射后的CNE-2细胞Wnt-2b 表达上调，且耐放射CNE-2-Rs 细胞也存在Wnt-2b过表达；而miR-324-3p和miR-185-3p可通过靶向抑制Wnt-2b活性，有效抑制NPC 细胞增殖和 EMT，实现放射增敏作用［31-32］。由此可知，激活Wnt/β-catenin 信号通路能促进NPC 细胞增殖、迁移和EMT，并抑制细胞凋亡，与NPC 细胞的放疗抵抗密切相关。

8 DNA损伤修复途径

电离辐射主要通过引发DNA 双链断裂（DSBs）诱导肿瘤细胞死亡的。研究表明，DSBs修复能力不仅与肿瘤易感性有关，还与肿瘤的放射敏感性密切相关［33］。非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）是哺乳动物细胞DSBs 的主要修复途径，而DNA 依赖性蛋白激酶（DNA-PK）由Ku 蛋白（Ku70/Ku80）的异源二聚体和催化亚基DNA-PKcs 组成，其在DSBs的 NHEJ 修复途径中起关键作用［34-35］。DI 等［34］研究发现，在耐放射NPC 细胞系中染色质组装因子1 亚基 B（CHAF1B）表达显著上调，CHAF1B 可通过DNA-PK 途径促进DNA 损伤修复和抑制细胞凋亡，从而增强放射抗性。LU等［35］研究显示，由EBV编码的LMP1 通过激活DNA-PK/AMPK 信号途径而抑制DSBs损伤反应，从而促进NPC细胞的放疗耐受。还有学者发现［21］，二甲双胍联合放射能明显降低NPC细胞中DNA-PK、Ku70 和Ku80 蛋白表达，其机制可能是通过NHEJ 和HR 修复途径抑制DSBs 修复能力，从而实现放射增敏作用。

综上所述，放疗是目前NPC 患者的主要治疗方法，但放疗耐受会导致患者预后不良，容易复发或转移，从而导致治疗失败。目前迫切需要阐明NPC 放射抗拒的分子机制，并开发克服NPC 耐药和提高NPC 放射敏感性的新治疗策略。NF-кB、MAPK、PI3K/AKT/mTOR、p53、JAK/STAT、Notch、Wnt/βcatenin 以及DNA 损伤修复信号通路等均与NPC 放疗抵抗能力的形成有关。此外，EBV 感染也与NPC的放射耐受性密切相关，其编码的产物可激活JNK、PI3K/AKT 和DNA-PK/AMPK 等信号通路，从而促进NPC 放疗抵抗。目前，临床上可通过药物、基因水平、蛋白水平及其介导的细胞信号通路抑制NPC细胞增殖、迁移、侵袭和DNA 损伤修复，以及促进细胞凋亡、自噬和周期阻滞、改善肿瘤微环境（如抗肿瘤血管生成、调节细胞外基质和增强免疫）等提高NPC 的放疗敏感性。由于NPC 放射抗拒信号通路繁多复杂，且各个通路之间存在交叉靶点，相互作用的细胞信号转导级联之间的复杂串扰可进一步促进NPC 放射抵抗的发展。因此，对NPC 放射抗拒的主要通路或者关键交叉靶点（如Cyclin D1、c-Myc、βcatenin、AKT、GSK-3β、Bcl-2等）进行深入研究，有望开发针对NPC 放射抗拒的靶向治疗方法，从而减缓疾病进展并提高患者生存率。