组蛋白去乙酰基转移酶2在胰腺癌中作用机制及治疗的研究进展

陈磊，何超，刘攀，付强，张宏伟，秦涛

郑州大学人民医院/河南省人民医院 肝胆胰腺外科，河南 郑州 450000

胰腺癌恶性程度高、预后差、诊断时即为晚期从而丧失手术机会，是目前癌症致死的主要原因[1]。其发病率不断上升，每年约以0.5%～1.0%的速度上升，预计到2030年将成为第二大癌症死亡原因[2]。胰腺癌起病隐匿，临床症状不典型，大多数患者就诊时即为局部进展期（30%～35%）或远处转移（50%～55%），肿瘤手术切除率低，约占10%～15%，5年生存率仅为5.26%～10.00%[3]。在胰腺癌非手术治疗方面，现有的化疗效果欠佳，许多化疗药物并不具有潜在的生存获益。目前针对胰腺癌的术前化疗方案仍然是以吉西他滨为基础、联合白蛋白结合型紫杉醇方案最常用，术后化疗方案推荐以吉西他滨或氟尿嘧啶类药物（5-FU、卡培他滨或替吉奥）为基础的治疗，约20%～30%患者可获得一定的生存获益，但大多数患者因不可耐受药物副作用或者对现有化疗药物不敏感导致其效果不佳[4]。因此，总体来说胰腺癌化疗效果仍不乐观。近些年在一些新的肿瘤学理念的推动下，胰腺癌的临床诊断、治疗也取得了不菲的成绩[5]。对于不可切除性胰腺癌、放化疗效果不明显的患者来说，靶向治疗为他们提供了一个新的希望。靶向治疗作为潜在的治疗方法，能够特异的作用于相关位点，抑制肿瘤的生长、侵袭和转移，并且能特异性杀伤肿瘤细胞，且不良反应小。目前，靶向治疗在许多实体瘤的治疗中取得了巨大的进步，胰腺癌治疗靶点有抗肿瘤血管生成的靶向治疗，针对KRAS基因、胰岛素样生长因子-1受体和肿瘤微环境的靶向治疗等。但是众多治疗方案对于胰腺癌的治疗效果仍难以令人满意，因此，寻找更有效的胰腺癌治疗靶点迫在眉睫。组蛋白和一些非组蛋白如信号转导分子、分子伴侣、细胞骨架蛋白、转录因子和激素等受体的乙酰化状态是控制翻译后修饰的表观遗传学调控的关键机制之一[6]。组蛋白去乙酰基转移酶2（histone deacetylase 2，HDAC2）属于I类组蛋白去乙酰基转移酶（HDACs），是肿瘤生长增殖和凋亡的关键调节因素，它在不同肿瘤中均扮演着重要的角色。本综述归纳总结了HDAC2在胰腺癌中的作用机制和治疗方面的最新研究进展以为后续相关研究提供参考。

1 HDACs的分类及HDAC2的生物学特性

HDACs能调控细胞信号转导和基因表达，结合核心组蛋白乙酰化是其表观转录调控的重要机制之一，组蛋白乙酰化由两类相反的酶调节：组蛋白乙酰转移酶（HATs）和HDACs，其中HATs将乙酰基结构从乙酰辅酶A转移到组蛋白和HDACs的特定赖氨酸残基上，而HDACs的催化作用使其在组蛋白中建立正电荷。HDACs家族是由18个不同分类的HDACs所组成，按细胞定位、角色和结构分为四个亚组：Ⅰ类包括HDAC 1、2、3和8（定位于细胞核）；Ⅱ类包括HDAC 4、5、6、7、9和10（定位于细胞核和细胞质）；Ⅲ类包括sirtuins（1-7）；Ⅳ类包括HDAC 11。

HDAC2 属于Ⅰ类HDACs的一种，它能够调节细胞信号的转导以及基因的表达[7]。HDAC2也是蛋白质修饰剂，不仅可调控细胞生长增殖，而且还能通过翻译后修饰来参与调控细胞的磷酸化、乙酰化、泛素化、亚硝基化和羰基化等多种修饰功能[6]；它还具有多种转录因子结合位点，且这些转录因子大多与细胞的生长发育有关，如Apl（active protein 1）结合位点，可与Jun、Jun B和Fos结合，进而调控细胞的增殖。此外，HDAC2 处于信号转导途径的下游，可在染色体翻译修饰后对转录过程进行快速调节；也有相关文献表明HDAC2 与蛋白之间的相互作用很有可能是通过磷酸化方式进行调控的，HDAC2的磷酸化状态与细胞周期相关：HDAC2磷酸化的增加可能介导着有丝分裂过程中的转录静止或染色体浓缩，这提示HDAC2有可能在维持代谢平衡、调控细胞周期和肿瘤形成的过程中发挥重要作用[8]。

2 HDAC2的促肿瘤作用及其机制

HDAC2位于异染色质、核和复制叉，可启动多种功能如DNA结合活性、Krueppel相关框域绑定活动和转录辅阻遏物结合活性；参与多个生物过程，包括动物器官发育、组蛋白去乙酰化和基因表达调控等；在人体消化系统、泌尿系统、生殖系统、神经系统等均有表达，是生长发育至关重要的蛋白之一[9]。HDAC2与HDAC1有较高的同源性，并且两者都参与组蛋白去乙酰化、染色质重塑和转录抑制等功能，两种蛋白质在多种复合物中常常共存而发挥作用，如：核小体重塑和去乙酰化复合体（NuRD）、MeCP1以及mSin3A辅助抑制因子复合体等[10]。

在过去的研究中已经发现HDAC2在乳腺癌、胃癌、大肠癌等多种恶性肿瘤中表达失调。如在APC突变小鼠的大肠癌，HDAC2 与大肠癌的转移有着密不可分的关系，用HDAC2 特异性抑制剂治疗可以成为治疗大肠癌的有效策略之一[11-13]。在肝癌中，HDAC2可通过诱导P16、P21以及细胞周期蛋白D1、CDK4和CDK2的表达从而影响细胞周期进程[14]。在晚期胃癌中，HDAC2与癌细胞的侵袭、转移密切相关[15]。在乳腺癌中，HDAC2可增强抗雌激素药物他莫昔芬的抗肿瘤作用以及通过PD-L1调控乳腺癌的发生发展和肿瘤免疫等特性，同时HDAC2还能导致乳腺癌细胞代谢异常进而促进乳腺癌的进展和耐药性[16-18]。HDAC2也是黑色素瘤的一个关键调节蛋白，抑制HDAC2可增加POU-Ⅳ类神经转录因子POU4F1的表达进而参与调节黑色素瘤的肿瘤特性[19]。在口腔鳞状细胞癌中，HDAC2表达失调与口腔鳞状细胞癌的细胞凋亡和肿瘤进展密不可分[20-22]。在其他肿瘤的作用机制研究亦取得巨大进展[23-26]，如在前列腺癌中，HDAC2是β-肾上腺素信号通路上诱导血管生成和肿瘤生长的下游介质，其通过从组蛋白底物中去除乙酰基来抑制基因表达，从而促进前列腺肿瘤的发生发展[27-30]。在胶质母细胞瘤中，HDAC2通过作用于葡萄糖转运体GLUT3进而参与细胞的糖代谢和增殖的过程证明HDAC2 在胶质母细胞瘤发生发展过程中起着关键作用[31]。在胰腺癌中，HDAC2与胰腺癌的侵袭、迁移、凋亡等肿瘤特性改变以及细胞耐药性均有密切关系[32-34]。

3 HDAC2在胰腺癌中的作用及其机制

胰腺癌是最致命的恶性肿瘤之一，预后极差。在胰腺癌治疗方面，人们对于探索新的特异性基因靶点有着强烈的渴望。HDAC2 是胰腺癌和其他实体肿瘤中常见的去乙酰化酶，在胰腺癌中，HDAC2在细胞周期、DNA合成、DNA修复和基因表达调控等方面的作用已经有大量的文献证明，而且在胰腺癌细胞中激活HDAC2 通路可能导致肿瘤细胞耐药[35-38]。HDAC2的低表达也会抑制恶性肿瘤细胞生长，促进肿瘤细胞凋亡，HDAC1/2的双重缺失最常见的一个基本功能是产生阻滞效应，其作用是使得阻断HDAC2活性的HDAC2抑制剂具有更强大的细胞毒性和潜在的抗癌活性[9]。有研究发现在胰腺癌中，HDAC2高表达时，若P53基因发生突变，突变的P53基因失去了原来的抑癌作用；反之，可发挥促肿瘤作用。Stojanovic等[39]证明HDAC2、HDAC1和MYC基因的协同作用可发挥调控以及维持突变体P53基因表达的功能，并且在小鼠模型中发现HDAC2活性阈值可能会决定肿瘤类型的发育和分化过程；同时，他们还发现HDAC2在活性基因转录起始点的表达均与RNA聚合酶Ⅱ和乙酰化组蛋白的结合相关，HDAC2参与转录周期组蛋白修饰，从而进一步促进肿瘤的发生。HDAC2一方面可通过形成锌指转录抑制因子（SNAIL）/HDAC1/HDAC2复合物抑制E-钙黏蛋白的表达来促进胰腺癌细胞的增殖和转移，另一方面也可通过调节转化生长因子β（TGFβ）参与胰腺癌的上皮间充质转化（EMT）过程[32，40]。在小鼠胰腺癌细胞系中也证明HDAC2 可调控受体酪氨酸激酶（RTK）网络，包括PDGFRa、PDGFRb和EGFR等与胰腺癌的EMT以及转移有关[32]。因此，HDAC2 在胰腺癌中的多种调控作用，有望让HDAC2成为治疗胰腺癌的新靶点。

组蛋白去乙酰化转移酶抑制剂（HDACi）是针对表观遗传调控的先进抗癌药物之一，在正常细胞中，组蛋白乙酰化反应受到HATs与HDACs的精确控制，癌基因的高度乙酰化或抑癌基因的低乙酰化在癌细胞中较常见，HDACi乙酰化赖氨酸残基组蛋白使其N端尾放松组蛋白并与DNA结合，从而诱导与肿瘤分化和抑制等有关基因的表达[9]。因此，利用HDACi可以重新激活沉默表观基因的表达的特点，可将其用于胰腺癌的治疗，为未来胰腺癌的靶向治疗提供了新方向。

HDAC2 基因敲除和小分子抑制剂研究的一个共同点是使细胞增殖减弱，通过小分子抑制剂阻断HDAC2的活性，使其成为潜在的药物靶点，这是未来研究的方向之一[9]。到目前为止，至少已经开发出六种不同结构的HDACi，包括短链脂肪酸、羟肟酸、环肽、苯甲酰胺、亲电酮和杂化分子，这些抑制剂在广泛的肿瘤细胞中诱导细胞生长停滞和凋亡[35-38]。此外，还有研究发现HDAC2 的特异性耗竭现象使胰腺癌细胞对肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体（TRAIL）诱导的凋亡更加敏感，这表明HDAC2参与TRAIL诱导的细胞凋亡的调控，同时，令人兴奋的是近些年开发的HDAC2同工酶特异性抑制剂，可能具有更强的抑制能力和更低的毒性[9]。

4 针对HDAC2靶点药物的开发及展望

胰腺癌早期临床症状不明显，发现时往往已是晚期，失去根治性手术切除的机会。目前晚期胰腺癌患者的治疗方案仍然是以吉西他滨为基础的化疗方案，但对吉西他滨的耐药使癌症患者的整体生存率仍不乐观[41]。HDAC抑制剂的抗增殖作用是众所周知的，并已在与癌症有关的环境中得到证实[42-43]。然而，值得注意的是，现在临床使用的HDACi——亚氧基苯胺羟肟酸、丙戊酸等均是广泛的抑制剂，阻断了所有Zn2+依赖的HDACs（HDAC1～11）的活性；一些来自小鼠模型和细胞系的数据表明，仅抑制HDAC2和HDAC1就会产生同样的抗增殖作用，并且作为一种更有针对性的治疗方法，它会大大减少副作用的产生，靶向HDAC2的RNAi基因敲除和小分子抑制剂（如MS-275）均随着凋亡水平的增加而抑制癌细胞的生长[29]。人肿瘤中HDACs活性的增强导致核仁内构象的改变，从而抑制分化相关基因的转录[39]。重要的是，HDACi已被证明能诱导正常和反式细胞周期的停止，激活细胞凋亡的外在和内在途径[39]。在体外和体内的数据以及正在进行的临床试验都表明，高质量的HDACi可以用来治疗不同的实体肿瘤和血液系统恶性肿瘤，也是目前最有研究前景的新型抗癌药物之一[44-46]。在胰腺癌中已经发现HDAC2与肿瘤的凋亡关系极大，HDAC2的特异性缺失使胰腺癌细胞对肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体更敏感，为胰腺癌的治疗提供了一种新的策略[47]。某些HDACi不仅能通过抑制肿瘤细胞的生长促进其凋亡而起到抗肿瘤的作用，而且还可以增强化疗药物吉西他滨的抗肿瘤作用[35]。如新型HDACi——CG200745 在胰腺癌细胞系中显示出显著的抗肿瘤作用，促进肿瘤细胞凋亡并协同吉西他滨和厄洛替尼共同起到抗肿瘤作用，该新型抑制剂与标准的基于吉西他滨的化学疗法相结合，可作为未来有望成功的联合疗法之一[29]。HDACi使癌细胞对TRAIL和TRAIL受体的上调或抗凋亡B淋巴细胞瘤-2基因（bcl-2）家族成员的下调等多种机制提供了一种克服胰腺癌细胞TRAIL抵抗的方法，这是在临床上成功进行TRAIL靶向治疗的先决条件[9]。相信在不久的将来，HDACi以及多药联合的化疗方案的应用，定会给胰腺癌患者带来巨大的福音。