乳腺癌放疗抵抗机制的研究进展*

毕月

乳腺癌是严重危害女性身心健康的一种恶性肿瘤。近年来，乳腺癌发病率呈上升趋势，且发病呈现出一定年轻化的态势。目前，乳腺癌的治疗方案以综合治疗为主，包括手术、化疗、放疗、靶向治疗及内分泌治疗等，其中放疗发挥了重要作用。研究指出，乳腺癌患者术后辅助放疗能够显著降低复发风险。虽然乳腺癌患者术后经过放疗可以使得病情得到进一步控制，但是在治疗过程当中出现的放疗抵抗仍然是棘手难题。关于放疗抵抗的发生机制目前尚未完全明确，大多数学者认为放疗抵抗是多机制、多因子及多基因等共同作用的结果[1]。由于放疗抵抗与乳腺癌患者的预后密切相关，因而及时了解放疗患者的放疗抵抗机制具有重要临床价值。基于此，本文从肿瘤干细胞、自噬性调节及DNA损伤修复等多个方面进行了如下综述，旨在为进一步的机制研究提供新的思路。

1 肿瘤干细胞

1.1 肿瘤干细胞数量变化与放疗抵抗的关系

研究指出，肿瘤干细胞与恶性肿瘤的发生及复发转移密切相关[2]。肿瘤干细胞主要存在于乳腺癌、肺癌、胃癌等实体肿瘤当中，在治疗恶性肿瘤时必须要尽可能清除肿瘤干细胞，以降低复发率。研究发现，相较于分化的肿瘤细胞，肿瘤干细胞的抗辐射性明显增强，而且肿瘤干细胞数量越多，在同等辐射条件的情况下则抗辐射能力越高[3]。Ko 等[4]学者的研究发现，乳腺癌细胞的抗辐射能力与肿瘤干细胞的数量具有一定相关性，在放疗抵抗细胞株RT-R-MCF-7 当中，特别是在高转移性细胞株中，肿瘤干细胞的数量明显增多；而且该研究亦发现，肿瘤干细胞可以通过内皮细胞黏附分子促进上皮间充质转化，进而造成乳腺癌细胞的放疗抵抗及侵袭性增强。

1.2 肿瘤干细胞与人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）亚型转变的关系

HER2 靶向治疗，如曲妥珠单抗等可提高HER2 阳性乳腺癌的无进展生存率和总生存率。值得注意的是，有回顾性研究表明，HER2 靶向治疗也可能有益于HER2 阴性乳腺癌症患者[5]。转移性病变的HER2 状态并不总是与原发性肿瘤的状态一致。据报道，大约66%的患者原发灶和转移灶的HER2 状态一致，从原发性HER2 阴性肿瘤到HER2 阳性转移性乳腺癌的分子亚型转化率为9.7%，这表明原发性乳腺癌的分子亚型转化发生在疾病进展过程中[6]。有学者研究发现，HER2 阴性乳腺癌细胞富集的CD44+/CD24-肿瘤干细胞介导了HER2的亚型转变，表现出HER2 过度表达的放射抗性表型，这与放疗抵抗的形成有关[7]。MCF7 人类乳腺癌模型已被证明是可靠的临床前实验模型，研究指出，CD44+/CD24-表型的表达可以作为乳腺癌患者DFS、OS 的潜在治疗靶点，且CD44+/CD24-富集的MCF7 细胞具有更强存活能力[8]。HER2 阴性乳腺癌患者的肿瘤干细胞可促进HER2 介导的放疗抵抗和分子亚型转化，提高HER2 等放射抗性表型，进而导致放疗抵抗发生。

2 自噬性调节

内质网应激是一种保守的细胞过程，细胞在应激条件下清除未折叠或错误折叠的蛋白质并维持细胞稳态。自噬可能是一种促进生存的策略，以应对肿瘤进展和远处转移中的多种应激条件。尽管许多研究表明辐射诱导的内质网应激与自噬之间存在密切相关性，但其分子机制目前尚不清楚。

2.1 c-Jun NH2-末端激酶（JNK）激活

辐射造成的内质网应激能够引起细胞凋亡，这与未折叠蛋白反应信号转导途径被辐射诱导激活有关。研究显示，辐射能够诱导蛋白激酶样内质网激酶及肌醇需求激酶1（inositol-requiring enzyme 1，IRE1）等内质网应激标志物蛋白的表达[9]，X 射线能够诱导内质网应激并激活两个分支，即IRE1-JNK 和eIF2a-CHOP[10]，造成细胞自噬及凋亡，进而促进MCF-7 细胞出现放疗抵抗，抑制内质网应激诱导的自噬可能是提高放射治疗对耐辐射乳腺癌疗效的一种新策略。

2.2 缺氧诱导因子-1α（ HIF-1α）异常表达

HIF-1α 是恶性肿瘤进展和恶性肿瘤靶向治疗的关键转录因子[11]。过度表达的HIF-1α 及其下游基因通过多种机制促进恶性肿瘤进展，包括血管生成、细胞增殖和存活、代谢重编程、侵袭和转移、肿瘤干细胞维持和治疗抵抗。研究指出，低氧条件下乳腺癌MCF-7 细胞中的HIF-1α 表达水平显著升高，放疗抗性明显提高[12]；在敲低HIF-1α 表达后能够对放疗诱导自噬进行抑制，可以通过HIF-1/AKT/mTOR 通路提高MCF-7 细胞中放疗诱导自噬的效果，从而使得HIF-1α 在乳腺癌患者放疗抵抗的产生中发挥作用。

3 细胞周期调控

3.1 Ras 相关C3 肉毒杆菌毒素底物1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1，Rac1）

Rac1 为Rho 家族的重要成员，与多种动态细胞生物学过程有关，包括细胞增殖、细胞存活、细胞-细胞接触、上皮-间充质转化、细胞运动性和侵袭性[13]。Rac1 缺陷减少了DNA 损伤检查点反应，促进DNA 损伤修复，增加暴露于电离辐射和紫外线后的存活率。有研究指出，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[14]。Rac1 可以对核转录因子-κB、蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）等信号通路活性进行调节，可提高细胞存活率，进而为改善乳腺癌放疗患者临床疗效提供新的靶标。

3.2 转录激活因子3（activating transcription factor 3，ATF3）

ATF3 作为代谢和免疫调节因子的功能最近引起了人们的高度关注，ATF3 为转录因子家族重要成员，属于适应反应基因的一种，在调节代谢、免疫和恶性肿瘤发生中发挥重要作用，而且多种细胞外信号如内质网应激、细胞因子、趋化因子和脂多糖等与ATF3 诱导有关[15]。在DNA 损伤剂、化疗、细胞因子及缺氧等刺激下，ATF3 参与了细胞凋亡或者DNA 损伤的修复过程[16]。ATF3 过表达之后乳腺癌细胞的凋亡减少，使得G2/M 期细胞阻滞减少，从而激活了PI3K/AKT 信号通路，而ATF3 可以通过影响PI3K/AKT 信号通路中放疗抵抗蛋白磷酸化蛋白激酶B 的表达，进而提高乳腺癌细胞放疗抵抗能力；对ATF3 表达进行干扰之后能够促进G2/M 期细胞阻滞，进而使得乳腺癌细胞放疗抵抗能力降低。

4 上皮间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

EMT 是一种细胞程序，已知对胚胎发生、伤口愈合和恶性肿瘤进展起到了重要作用。在EMT 过程中，细胞-细胞和细胞-细胞外基质的相互作用被重塑，这导致上皮细胞彼此分离和底层基膜分离，并且一种新的转录程序被激活以促进间充质命运。在恶性肿瘤发生的背景下，EMT 使癌症细胞的致瘤性和转移潜能增加，并对几种治疗方案产生更大的抵抗力。

4.1 α- 辅 肌 动 蛋 白4（alpha-actinin 4，ACTN4）激活AKT/GSK

ACTN4 是一种肌动蛋白结合蛋白，是细胞骨架结构蛋白的一员，与恶性肿瘤发生、染色体重塑、信号转导及基因表达调控等密切相关，还可作为恶性肿瘤患者预后生物标记物[17]。有学者研究显示，ACTN4 能够直接提高MDA-MB-231 细胞侵袭能力及放射抗性[18]。糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）是AKT 的真核靶标，与上皮间充质转化有一定关系。有学者在放疗抵抗乳腺癌细胞MCF-7RR 当中发现，ACTN4 为AKT 途径重要调节剂，可以激活AKT 及AKT 所介导的细胞存活；在提高p-AKT 的表达水平之后，MCF-7RR 细胞当中的p-GSK3β 表达水平也明显提高[19]。GSK-3β 活化之后可以使得Snail 出现磷酸化，并促进了Snail 的降解，不过AKT 磷酸化能够使得GSK-3β 活性降低，并提高Snail 的稳定性，进而促进上皮间充质转化。ACTN4 可以通过提高AKT/GSK 活性的途径促进上皮间充质转化，进而参与乳腺癌放疗患者的放疗抵抗，作为放疗抵抗潜在干预靶点具有一定临床价值。

4.2 E-钙黏蛋白（E-cadherin，E-cad）缺失

钙黏蛋白属于细胞黏附分子的一种，在细胞迁移及增殖当中发挥了重要作用，主要包括E-cad及N-钙黏蛋白。Jiao 等[20]的研究发现，减少hsa_circ_0000745 通过上调E-cad 表达来抑制子宫颈癌中的细胞增殖、迁移和侵袭。E-cad 为细胞上皮的主要标志物之一，对其表达水平进行调控可以一定程度上影响放疗抵抗。早期研究发现，在乳腺癌MCF-7 细胞中，当E-cad 浓度较低时则放疗抗性更强；过表达E-cad 相对于低表达E-cad 的细胞，其放疗的效果更加明显[21]。因此，E-cad 低表达、不表达或者缺失促进了癌细胞放疗抵抗，可能是上皮间充质转化造成癌细胞出现放疗抵抗的重要原因之一。

4.3 锌指E 盒同源结合蛋白-1（ZEB1）异常表达

放疗造成DNA 损伤，使得DNA 双链断裂，进而导致DNA 损伤反应。放疗能够诱导上皮间充质转化相关转录因子及标志蛋白出现异常改变，在放疗抵抗形成过程中起到了重要作用。高学忠等[22]的研究发现，沉默ZEB1 可以起到诱导乳腺癌细胞凋亡及抑制癌细胞增殖及阻滞细胞周期的作用。研究显示，上皮间充质转化能够增强ZEB1 的表达水平[23]。ZEB1 为DNA 损伤反应以及放射敏感的调节器，将放疗抵抗与上皮间充质转化关联在一起。乳腺癌SUM159-P2 细胞暴露于γ 射线电离辐射之后，共济失调毛细血管扩张症突变（ATM）激酶被激活，稳定ZEB1 并积极响应DNA 损伤而磷酸化，USP7 可以直接与ZEB1 互相作用，使得USP7稳定CHK1 及去泛素化作用得到明显增强，促进了放疗抵抗的发生[24]。ZEB1 表达水平上调之后可能会造成细胞周期检测点激酶1（checkpoint kinase 1，CHK1）出现过表达的现象，可能导致放疗抵抗的发生，并造成患者出现转移复发，因而ZEB1 在上皮间充质转化参与放疗抵抗当中起到了关键的作用。

4.4 远端无同源盒基因2（distal-less homeobox 2，DLX2）表达

DLX2 在机体组织稳态、颅面发育及胚胎发育过程当中起到了关键作用，而且与恶性肿瘤患者的复发转移、病情进展及预后相关[25]。研究发现，Smad2/3 参与了上皮间充质转化的诱导过程，对细胞运动及间充质表型进行了调节，使得癌细胞迁移及增殖增强[26]。电离辐射能够增强DLX2 基因的表达，而且DLX2 过表达后增加波形蛋白以及E-cad等包括上皮间充质转化标志物的表达水平，进而增强了细胞迁移能力；在DLX2 表达降低之后，细胞放疗的敏感程度明显提高。Park 等[27]分析了DLX2在电离辐射诱导的非小细胞肺癌细胞放射抗性和CSC 特性中的作用，发现分批红外线照射后存活的非小细胞肺癌细胞中DLX2 的过度表达与肿瘤干细胞、放射抗性、上皮间充质转化、癌细胞存活和致瘤能力有关。

5 DNA损伤修复

5.1 整合素β1

整合素能够对细胞外基质的结合进行介导，在乳腺癌患者呈现明显过表达现象，并且与癌细胞迁移、增殖、放疗抵抗及化疗效果密切相关[28]。杨钱等[29]的研究显示，过表达整合素β1 可以提高人乳腺癌细胞MCF-7 的迁移侵袭能力，并提高三苯氧胺耐药程度，这与整合素β1 能够提高上皮间质转换通路活性，进而诱导细胞上皮间充质转化相关。研究发现，过表达整合素β1 可以提高细胞同源重组的修复能力[30]。在细胞同源重组发生过程中，Rad51 起到了关键作用。癌细胞在经过电离放射处理之后，Rad51 表达水平显著升高，使得乳腺癌细胞放射抗性得到增强，进而激活细胞同源重组及放疗抵抗。

5.2 突触核蛋白γ（synuclein-γ，SNCG）

SNCG 基因编码γ-突触核蛋白，该蛋白被认为是突触核蛋白家族的第三个成员（α、β 和γ），与神经退行性疾病的发病机制有关[31]。SNCG 也称为乳腺癌特异性基因1，在晚期乳腺癌组织中高度表达，SNCG 和胰岛素样生长因子1 受体在各种类型的肿瘤中相互调节，如乳腺癌、肝癌及结肠癌等，抑制SNCG 可能抑制胰岛素样生长因子1/胰岛素样生长因子1 受体诱导的细胞增殖和迁移[32]。在DNA损伤反应中p21 发挥了重要作用，SNCG 通过降低p53 信号传导以及提高p21Waf1/Cip1的表达水平[33]，进而使得放疗抵抗性得到增强。

6 小结

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，具有高发病率及高转移率等特征，严重威胁女性身心健康。放射治疗是乳腺癌的主要治疗手段之一，临床效果满意。然而，由于患者的放射敏感性存在差异，部分患者经放疗后会出现放疗抵抗现象，严重影响放疗效果和预后，最终导致肿瘤复发和转移，因此，放疗抵抗是乳腺癌患者目前面临的重大难题。积极探究乳腺癌放疗抵抗的相关机制，如细胞周期调控及上皮间充质转化等，以及寻找与乳腺癌放疗抵抗相关的生物学标志物，为乳腺癌放疗患者提供效能新干预靶点，对指导临床患者的放疗方案制订、改善疗效与预后均具有重要意义。