NF-κB信号通路在恶性肿瘤化疗耐药中的作用

李娜 邓茜 综述 蒋建军 审校

恶性肿瘤是危害人类生命健康的重大疾病，己成为我国居民的主要死因之一。当前治疗肿瘤的方法包括手术治疗、放疗、生物靶向治疗和化疗。化学治疗是通过化学药物杀死肿瘤细胞的一种全身性治疗手段，但是随着化疗的逐渐开展，肿瘤细胞会逐渐产生耐药性，尤其是多药耐药，导致化疗在肿瘤治疗中产生有限的生存效益。因此克服恶性肿瘤的化疗耐药，提高恶性肿瘤化疗疗效意义重大。

已有大量研究显示，细胞存活信号通路在决定肿瘤细胞对化疗药物的敏感性中发挥重要作用。其中，NF-κB是化疗药物反应性调控的主要细胞存活信号通路[1]。近年来的大量研究提示，NF-κB信号通路的异常激活或改变，可引起恶性肿瘤的化疗耐药，严重影响恶性肿瘤的治疗效果，已经成为抗肿瘤药物研究中的热点之一。因此，本综述将总结NF-κB信号通路在恶性肿瘤化疗耐药中的研究进展。

1 NF-κB的结构

NF-κB是广泛存在的多效性因子，参与超过150多种基因的表达调控，与肿瘤的发生、增殖、转移及耐药性等紧密关联。NF-κB家族成员包括NF-κB1(p105/p50)、NF-κB2(pl00/p52)、Rel(cRel)、RelA(p65，NF-κB3)和RelB，这些家族成员均具有高度保守的、含有300个氨基酸序列的Rel同源结构域(Rel chomology domain，RHD)。NF-κB信号通路包括经典的NF-κB信号转导通路和非经典的NF-κB信号转导通路。当细胞内外的多种刺激，如细菌、病毒或白介素1(IL-1)，通过多种途径招募、活化IKK，激活的IKK诱发IκB发生磷酸化和泛素化，从而被蛋白酶降解。被释放的NF-κB二聚体借助NLS序列快速发生核易位而转移至细胞核内，发挥调控基因转录表达的作用，这就是经典的NF-κB信号通路。非经典的NF-κB信号转导通路依赖于诱导NF-κB激酶(NF-κB-inducing kinase，NIK)介导的IKKα激活，并靶向前体蛋白质NF-κB2/pl00，致pl00降解生成p52，然后p52和RelB形成异源二聚体，转移至胞核通过与靶基因的DNA序列特异性结合，调节靶基因的转录[2]。

大量的研究显示，NF-κB的活性在肿瘤细胞中增加，如乳腺癌、卵巢癌、结直肠癌、胰腺癌、淋巴癌、膀胱癌、食管癌、前列腺癌和宫颈癌等[3]，显示了NF-κB在恶性肿瘤中的作用，因此NF-κB可作为恶性肿瘤防治的靶点。

2 NF-κB通路在化疗耐药中的作用

恶性肿瘤对化疗药物的多药耐药性是化疗失败的主要因素。多药耐药包括原发耐药(化疗前就有耐药性)和获得性耐药(在化疗中由一种化学药物诱发的)，而获得性耐药是一种多因素的、多效性细胞信号同时参与的复杂过程。耐药的产生可能涉及众多机制，包括细胞周期调控异常、凋亡信号通路受阻、耐药基因的异常表达等。NF-κB的表达和异常活化与肿瘤细胞的化疗耐药密切相关，其参与调控的耐药可能是原发性的，亦有可能是获得性的。在肝细胞癌中，发现NF-κB具有组成性激活，增加了细胞增殖、耐药性及侵袭性[4]，具有原发性多药耐药。同样，在急性髓样白血病的原始细胞和干细胞中均发现NF-κB具有组成性激活[5]。同时NF-κB也参与调节获得性耐药，例如Xue等[6]的研究表明，顺铂获得性耐药的膀胱肿瘤细胞株会激活NF-κB信号通路，而通过靶向NF-κB信号通路可以抑制细胞增殖，治疗膀胱癌的顺铂耐药。这些研究均提示NF-κB与耐药密切相关，并且NF-κB信号通路可能从多个方面参与耐药的发生发展。

2.1 NF-κB与细胞增殖

2.1.1 NF-κB调控细胞周期素D1(Cyclin D1)的表达 Cyclin D1蛋白是由CCND1基因编码。而CCND1基因是NF-κB的下游靶基因，其启动子区含有3个κB结合位点[7]。所有的NF-κB亚型都可以与CCND1启动子区结合，上调或下调Cyclin D1的表达[8]。

Cyclin D1通过激活周期蛋白依赖激酶来调控细胞周期各阶段的变更与进程，很多研究证明，Cyclin D1在多种肿瘤组织中的表达水平和化疗效果有关，相比于Cyclin D1表达阳性者，阴性的患者显示出更好的化疗效果[9]。而Cyclin D1对化疗耐药的影响受NF-κB调控。黄虎等[10]的研究表明，在非小细胞肺癌组织中，NF-κB可通过间接促使生存因子或直接活化Cyclin D1转录来加速细胞从G1期向S期变更，结果引起细胞周期调节失控，细胞生长显示为自主分裂和无限增殖，导致化疗的敏感性降低。在肾细胞癌中，NF-κB激活后可诱导Cyclin D1的表达，抑制了细胞死亡，使得索拉菲尼和舒尼替尼耐药性增加，而NF-κB被抑制后，索拉菲尼和舒尼替尼对肿瘤细胞的敏感性增加，并且逆转了药物的获得性耐药[11]。

综上所述，NF-κB信号通路通过调节Cyclin D1的表达介导细胞的增殖是其促进细胞存活的关键分子机制之一，从而使化疗药物对肿瘤细胞的杀伤效果减弱，导致了耐药的产生。

2.1.2 NF-κB调控其他细胞周期相关蛋白 越来越多的研究证明，癌蛋白c-Myc除了作为细胞周期调节剂发挥作用外，肿瘤细胞中c-Myc的表达水平有可能降低耐药性及与药物相关副作用的发生率，可以作为选择适当治疗措施的重要标准[12]。近期的研究发现，c-Myc抑制剂10058-F4通过抑制c-Myc，可以减少IκB的磷酸化，NF-κB信号通路被抑制，减少抗凋亡基因Bcl-2、Pin1和MCL-1的表达，促使Caspase-3的表达，引起细胞凋亡，并增强了三氧化二砷(ATO)对急性早幼粒白血病的细胞毒性[13]，说明c-Myc联合化疗剂可能是将耐药转为化疗敏感的治疗措施。

2.2 NF-κB与细胞凋亡

NF-κB作为调节细胞凋亡的一条关键的信号通路，可通过下调Bax、APAF1、Fas和Bak等促凋亡蛋白的表达，上调Bcl-2、XIAP和Bcl-xL等抗凋亡蛋白的表达，降低线粒体膜的通透性，促进细胞色素C(Cytochrome C，Cytc)的释放，减少肿瘤细胞的凋亡[16]。而NF-κB介导化疗耐药的发生可能是通过调节肿瘤细胞的经典线粒体凋亡途径来实现的。相关研究显示，在肾细胞癌中激活NF-κB信号通路后，可以诱导抗凋亡蛋白Bcl-xL和survivin表达，进而降低细胞凋亡并且增加肿瘤细胞增殖，促进了肾细胞癌的生长和存活，并且增加了索拉菲尼和舒尼替尼的耐药性[11]。抑制NF-κB的活化可下调cIAPl和cIAP2的表达，进而显著性提高伊立替康诱导的结肠直肠癌细胞凋亡率[17]。

除此之外，近年来发现一些小RNA(miRNA)也可以通过调控凋亡途径介导化疗耐药的发生。miR-383基因定位于8p22染色体上，SGCZ基因的3号内含子之间[18]，武潮等[19]研究发现在耐药非小细胞肺癌细胞中降低miR-383表达，RBM24表达上调，促进p65和p-IκBα的磷酸化，从而激活NF-κB信号通路，促进抗凋亡相关基因Bcl-2和Bcl-xL的表达，使得肿瘤细胞的抗凋亡能力增强，肿瘤细胞对顺铂的敏感性降低。Huang等[20]的研究发现，在顺铂耐药的非小细胞肺癌中，miR-383的表达下调。而miR-383过表达后，导致非小细胞肺癌细胞G0/G1期的细胞周期停滞，p21和p27的蛋白水平增高，而Cyclin D1和CDK4蛋白水平降低，进一步导致NF-κB信号通路失活，Bcl-2和Bcl-xL的表达下调，导致顺铂的敏感性增加，逆转了耐药。以上研究均说明，NF-κB信号通路可以通过调控抗凋亡蛋白的表达影响肿瘤细胞的凋亡，进而介导化疗耐药的形成。

2.3 NF-κB与细胞自噬

自噬是真核生物中进化保守的自卫系统，在肿瘤发生中起着基础性作用，并诱导化疗耐药[21]。来自于多发性骨髓瘤患者的骨髓间充质干细胞(MM-MSC)，与多发性骨髓瘤细胞共培养后，增加了多发性骨髓瘤细胞中LC3-II的积累，并通过上调自噬相关蛋白ATG5和Beclin1的表达激活自噬，自噬被激活后可通过I-κBα和p65的磷酸化激活NF-κB信号通路，进一步降低了美法仑和阿霉素对多发性骨髓瘤凋亡的影响，导致化疗耐药的发生，而NF-κB信号通路被特异性抑制剂PDTC抑制后，可逆转这种化疗耐药，并增强了化疗后的肿瘤抑制作用[22]。耐吡柔比星的乳腺癌细胞中，P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gp)的表达增高，并产生很多自噬泡，且自噬通过激活NF-κB信号通路后阻断了其介导的细胞凋亡，介导吡柔比星的耐药[23]。上述研究说明自噬的激活可以诱导化疗耐药，提示被激活的自噬可以作为逆转耐药的治疗靶点。

2.4 NF-κB与多药耐药基因

ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)超家族是一类与多药耐药有关的蛋白。P-gp是ABC家族中与耐药关系最密切且被研究最多的蛋白[24]。P-gp通过自身膜蛋白泵作用转运中性和带正电荷的疏水性化合物，如cDDP、ADR、VCR、依托泊苷、长春花碱、柔红霉素、放线菌素D和紫杉醇等，将这些药物从肿瘤细胞内转运出去，减少细胞的药物浓度，从而导致肿瘤细胞对多种药物的耐受。而NF-κB可以通过调节P-gp的表达介导化疗耐药。

P-gp的编码基因MDRI启动子区域的第一外显子包含一个NF-κB结合序列(5′-CCTTTCGGGG-3′)[25]，提示MDR1可能是NF-κB下游基因之一。在NF-κB的调节下，MDRI基因转录被激活，过表达P-gp蛋白引起恶性肿瘤细胞耐药。Fritz等[26]研究报道抑制NF-κB能够同时在mRNA水平和蛋白水平有效地下调人结肠直肠癌细胞HCT15中P-gp的表达，使细胞内化疗药物ADR浓度升高，进而增加ADR诱导细胞的死亡率。在肝癌HepG2/ADM耐药细胞中，发现NF-κB和MDR1的表达较非耐药的HepG2细胞明显增高[27]。Chen等[28]研究结果表明，氯通道蛋白可通过活化NF-κB来促进P-gp表达，导致耐药肿瘤细胞的多药耐药性。NF-κB抑制剂抑制NF-κB活性后，人白血病耐药细胞株K562/ADR中P-gp蛋白表达及药物泵出功能被抑制[29]。NF-κB过表达促进Nrf2核转位及多药耐药蛋白MRP2的表达，增强大肠癌细胞对奥沙利铂的耐药性，而NF-κB信号通路被抑制后，可以逆转大肠癌细胞多药耐药[30]。可见，耐药基因的异常表达也参与NF-κB介导恶性肿瘤细胞耐药。

2.5 NF-κB与其他信号通路协同耐药

NF-κB是Akt重要的下游分子之一，有研究证实，PI3K/Akt/NF-κB信号通路的活化参与肿瘤多药耐药的形成。Lin等[31]研究发现，PI3K/Akt/NF-κB信号通路在人乳腺癌MCF-7/ADM耐药细胞中发生活化；而NF-κB的p50-p65异源二聚体受上游p-Akt磷酸化刺激后，发生泛素化，p65进入核内，与编码P-gp的MDR1基因在启动子区域相结合，启动MDR1基因的转录，引起乳腺癌的多药耐药。肉桂酸能够逆转多药耐药性，主要是通过PI3K/Akt/NF-κB信号通路抑制P-gp实现的[32]。经PI3K/Akt抑制剂干预后，NF-κB胞核P65和P-gp表达均显著下降。这说明PI3K/Akt通路可能通过NF-κB参与干预人白血病多药耐药细胞株K562/ADR细胞的耐药性[33]。以上研究说明NF-κB信号通路与其他信号通路可以互相影响协同发挥作用，寻找其信号通路共同的下游分子，并以此为靶点来提高化疗效果，值得深入研究。

3 临床应用

NF-κB通过各种机制介导肿瘤细胞的化疗耐药，提示NF-κB可能是一个克服恶性肿瘤化疗耐药的有效靶点，而越来越多的研究也证实通过靶向抑制NF-κB信号通路后，可以逆转耐药。NF-κB的活性被抑制剂BAY11-7082抑制后，可以逆转胶质母细胞瘤(GBM)细胞对替莫唑胺(TMZ)抗药性[34]。肝癌耐药细胞Bel/5-Fu细胞中表现出较高的ROS水平，从而激活NF-κB，进而导致14-3-3η的转录上调。NF-κB/14-3-3η可以形成正反馈回路，以诱导或维持肝癌细胞的多药耐药表型。三氧化二砷ATO在“中国原发性肝癌诊断的治疗标准(2017)”中被公认为分子靶向药，它也作为NF-κB抑制剂，可以阻断NF-κB和14-3-3η的转录，或者直接通过针对14-3-3η的泛素化来消除这种反馈回路，进而消除了Bel/5-Fu细胞细胞的抗氧化机制，并逆转了多药耐药[35]。

此外，有研究表明NF-κB也可以作为放疗增敏的靶点，在刘俊峰等[36]的研究中，放疗后胶质瘤干细胞U87-sph中NF-κB通路被激活，而通过NF-κB抑制剂四氢化吡咯二硫代氨基甲酸酯(PDTC)联合作用后，Caspase-8与剪切型Caspase-3表达均明显增加，表明PDTC可通过抑制放疗后NF-κB通路的激活从而诱导胶质瘤干细胞的凋亡，达到增敏放疗的效果。

目前已经被证实的NF-κB抑制剂包括一些天然化合物如姜黄素、精油、三萜烯酸等，还有一些合成化合物例如脱羟甲基环氧喹诺酮(DHMEQ)、蛋白酶体抑制剂、表观遗传因子、黑色素瘤分化相关基因9/配体蛋白聚糖结合蛋白(Mda9/syntenin)等。以后的方向可能是寻找更有效的天然化合物类似物以及测试通过已知试剂获得新的合成化合物。

4 小结和展望

化疗耐药是目前恶性肿瘤治疗中所面对的一个棘手难题，克服恶性肿瘤化疗药物耐药性，提高恶性肿瘤化疗效果意义重大。近年来越来越多的研究表明NF-κB信号通路显著影响肿瘤细胞对化疗药物的耐药性，能活化多方面耐药机制，药物干预或采用小分子靶向抑制NF-κB信号通路已成为增强化疗有效率的研究方向之一。然而，目前的研究依然处于实验室阶段，应用于临床尚需要时间。虽然有些针对NF-κB信号通路的抑制剂已经应用于临床，但效果也不理想。因此，仍需进行大量的临床和基础实验研究。