NF－κB與腦膠質瘤的研究進展

張忠民，顧志成＊，王彩霞，梁幫永

（1.佳木斯大學附屬第一醫院，黑龍江佳木斯154000；2.牡丹江林業醫院，黑龍江省牡丹江157000）

NF－κB與腦膠質瘤的研究進展

張忠民1，顧志成1＊，王彩霞1，梁幫永2

（1.佳木斯大學附屬第一醫院，黑龍江佳木斯154000；2.牡丹江林業醫院，黑龍江省牡丹江157000）

腦膠質瘤是人中樞神經系統發病率和復發率最高的惡性腫瘤，發病率約占顱內腫瘤的57%，且預后不理想，膠質瘤具有較高侵襲性，盡管各種治療技術己取得了很大進步，但患者總的預后并沒有明顯改善。核轉錄因子κB（nuclear transcription factor kappa B，NF－κB）是1986年Sen等在B細胞中發現的一種重要的核轉錄調控因子，NF－κB廣泛存在于細胞中，是Rel基因家族中的一種多顯性核轉錄因子，并且與腫瘤關系密切［1］。它能和多種細胞基因的特定序列的位點發生特異性結合，從而調控基因轉錄和蛋白表達的能力。從前人們著重于研究它在炎癥、免疫性疾病等方面的研究，而近年來大量的研究表明NF－κB不僅與機體的免疫應答有關，而且與腫瘤細胞增殖、凋亡、遷移等密切相關，還參與腫瘤的侵襲和轉移。

1 NF－κB概述

NF－κB能調控腫瘤血管的生成，在腫瘤發展過程中起到重要的作用，也是調節細胞基因轉錄的關鍵因子［2，3］。NF－κB蛋白家族中的5種轉錄因子有P50（NF－κB1）、P65（RELA）、C－REL、P52（NF－κB2）和RelB基因，所有這些基因的N端都有一個固定的REL同源區（Rel homologydomain，RHD），含有DNA結合區、二聚體區和核定位區，以p65和p50組成的二聚體形式最為典型，其中p65蛋白亞單位參與基因轉錄的起始調節，NF－κB抑制因子IκB－α與其相互結合并相互作用［4］。NF－κB在細胞質中處于非活化狀態，且抑制IκB蛋白復合物。NF－κB是由兩個激酶IKKα和IKKβ調節的，后者特別重要，因為IκB的磷酸化、泛素化，并通過26S蛋白酶體降解，從而使NF－κB活化。此外，IKK復合物需要調節IKKγ（NEMO）亞基。這些信號傳導累積了二聚體NF－κB轉錄因子，在細胞核內主要有P50、P65和C－REL，它能激活超過200多個不同的靶基因細胞的生存／凋亡、細胞生長，免疫反應和炎癥反應。

2 NF－κB與腫瘤

NF－κB是腫瘤中一個重要的轉錄因子，它與腫瘤的發生發展密切相關，大量研究證明，NF－κB在各類實體腫瘤如胰腺癌［5］、乳腺癌［6］、血液腫瘤等腫瘤細胞中均有高表達，它可通過誘導和上調抗凋亡因子而抑制腫瘤細胞的凋亡［7］，而NF－κB的異常表達，與腫瘤的分化程度和腫瘤的類別有關。實驗證據表明，NF－kB能減弱化療藥物和放射治療引起的細胞調亡［8］，NF－κB是許多癌癥發病機制中的核心，阻斷其信號傳導途徑，是我們研究的關鍵。NF－κB信號通路在正常B淋巴細胞內被激活時產生抗原，使淋巴瘤中NF－κB大量累積，并激活了它的信號傳導途徑，使其遺傳性發生改變。同樣的，正常的漿細胞激活NF－κB配體，其惡性程度同多發性骨髓瘤細胞，自身攜帶的各種基因發生突變，NF－κB誘導激酶（NIK）激活了NF－κB。為了研究NF－κB在腫瘤中的作用，即模仿人類炎癥反應，在有炎癥的小鼠模型中誘導癌癥腫瘤［9］。首個小鼠模型是與結腸炎相關的癌癥，結腸癌的小鼠出現潰瘍性結腸炎是一種慢性炎癥性腸道疾病［10］。這些數據表明IKKβ在腸上皮細胞中的缺失會導致腫瘤的發病率急劇下降，而不會影響腫瘤的大小，使腫瘤上皮細胞凋亡。然而，在骨髓細胞中IKKβ減少，會促進腫瘤細胞減少，可能是由于減少的細胞因子，可作為腫瘤細胞生長因子的表達。另一種與炎癥有關的癌癥是肝細胞癌，肝癌是最常見的，這種癌癥主要是慢性病毒性肝炎引起。肝癌的動物模型是伴有慢性肝臟炎癥的Mdr2基因敲除小鼠。該模型被用來研究NF－κB與炎癥和癌癥之間的關聯［11］。在基因敲除的小鼠中，觀察肝炎和癌癥的發展，結果顯示炎癥過程中，通過相鄰的內皮細胞和炎癥細胞中TNFα的表達升高，觸發肝細胞的NF－κB活化。有趣的是，早期階段抑制NF－κB信號沒有影響肝細胞轉化，但在后期抑制腫瘤的發展，則導致肝細胞凋亡。另一種是在小鼠模型的基礎上有選擇地刪除肝細胞IKKγ，在即使沒有注入任何一種致癌物質的情況下可出現肝損傷和肝癌［12］。因此，實驗證明，IKKγ在肝臟中起到腫瘤抑制作用。

NF－κB已被證實參與慢性炎癥性疾病過程，負責維持慢性炎癥的細胞因子有TNFα，IL－1，IL－6，IL－8［13］。因此，在這些疾病中，可能與慢性免疫刺激、基因、環境因素和一些免疫抑制藥物等因素有關。還有很多其他腫瘤，很少出現在炎癥反應中，但依賴于炎癥反應這個過程，成為腫瘤發展的條件。例如前列腺癌，刪除前列腺上皮細胞中的IKKβ，發現前列腺癌的發展沒有受到任影響，然而刪除造血細胞中的IKKβ，則延緩雄激素非依賴性前列腺癌的生長并抑制轉移［9］，最有可能與NF－κB細胞因子有關，使癌細胞的生長和生存水平降低。這些讓我們產生了極大的興趣，因為它們提供了有關腫瘤發生和發展機制，并可能有助于確定新的治療靶點。

3 NF－κB在膠質母細胞瘤中的作用機制

NF－κB和膠質母細胞瘤（glioblastoma，GBM）之間的關系的研究已有多年之久。許多實驗證明不同的刺激激活NF－κB蛋白，會使GBM的細胞因子升高。表皮生長因子受體（Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR）的增加和過度表達在GBM中十分明顯，約在40－50%的腫瘤中可觀察到。在GBM中增加的EGFR的50%中可以檢測到一個高度致癌的EGFR突變體（EGFRvIII）。這種突變的產生是刪除EGFR外顯子2－7基因，從而導致在細胞結構受體外267個氨基酸缺失，EGFRvIII無法與配體結合。這說明，GBM細胞攜帶截取的受體，使EGFR受體誘導Gab1和SHP－2的結合。在GBM細胞里這種蛋白復合體出現的關鍵是通過EGFR連接PI3－kinase／Akt信號使NF－κB活化［14］。實驗證明，刪除IκB具有類似的效果，在GBM的發病機制中與EGFR增加和較短的存活率有關［15］。研究表明NF－κB在GBM的發病機制中起到重要作用。與其相關的實驗是抑制NF－κB的激活，誘導細胞凋亡的方法，如TRAIL，TNF家族成員有選擇性地誘導細胞凋亡和和O6－烷基化劑引起的DNA損傷，是治療膠質母細胞瘤的標準［16，17］。研究者發現蛋白激酶1抗體（receptor interacting protein 1，RIP1）和MDM2通常在GBM中過度表達，而在低級神經膠質瘤中卻沒有，如果RIP1的表達增加，則顯示預后更差。一些NF－κB活化已影響了GBM的化療。這些實驗證明了NF－κB在GBM中的起到了關鍵作用，影響到了腫瘤的侵襲性和對化療的敏感性。

實驗證明，激活NF－κB使膠質瘤起始細胞（glioblastoma initiating cells，GICs）分化加快［18］。在細胞核內的NF－κB是活化狀態，提高NF－κB的活性使P50－P65二聚體DNA的結合能力和IκB磷酸化水平增強。它已被證明，NF－κB的表達顯示用維甲酸后使分化的胚胎干細胞（embryonic stem cell，ES）增加。此外，NF－κB的核定位對TNFα做出反應，活化的NF－κB在明顯分化ES細胞里，而不在未分化的ES細胞里［19］。其它學者也得到類似的結果［20］。正常分化的細胞在NF－κB信號抑制劑的存在下，相對于未經處理的細胞生長遲緩。NF－κB低活化性在GICs中檢測表明NF－κB對于原始細胞的增殖和存活是可有可無的，這些數據表明P65免疫反應是在細胞質內，大部分來源于胚胎小鼠腦神經球，但只是微弱的核定位（活動狀態）檢測［21］。發現抑制NF－κB在GICs分化中利用遺傳方式或小分子抑制劑加速成熟，抑制細胞增殖，誘導細胞凋亡［18］。蛋白酶體抑制劑PS－341能抑制NF－κB的活化，從而抑制膠質瘤細胞的生長并誘導細胞凋亡［22］。用磺胺撒克西啶可以特異性的抑制NF－κB的活化，使多個膠質瘤細胞系的細胞周期受到阻斷并誘導細胞凋亡，同樣在體外也可以抑制膠質瘤裸鼠模型腫瘤的生長［23］。在許多系統中NF－κB可能通過調控細胞的增殖、分化而促進腫瘤的發生發展［24］，如直接激活NF－κB可能是一個有效的方法用來研究膠質母細胞瘤啟動細胞以維持它的增殖能力，阻止這個轉錄途徑就會使腫瘤細胞衰老、凋亡。

4 針對NF－κB的治療策略

自從識別了NF－κB信號傳導途徑，許多研究證明了NF－κB的活性和癌癥之間的關系，主要是通過抑制腫瘤細胞的凋亡。因此，這種轉錄途徑參與人類腫瘤的發生或進展。曾認為大部分抗炎藥物的抗癌活性，能起到對NF－κB的抑制作用。有些藥物被認為是NF－κB的特異性抑制劑（即IKK抑制劑），而其他一些藥物則具有廣泛的生物活性（即蛋白酶體抑制劑）。目前，許多的IKKβ抑制劑被應用于培養的細胞或動物模型中，它不僅具有控制炎癥的能力，還能在將來作為潛在的抗腫瘤藥物，它可降低腫瘤細胞的活性和誘導致敏、化療的作用。其中PS1145、MLN120b和BMS－345541已在多種不同的腫瘤模型中進行研究。在大多數情況下，致敏作用的產生是通過減少NF－κB靶基因的表達（即，Bcl－2和IAP家族成員的表達產生致敏性）。如果抑制NF－kB的活化，會加速膠質母細胞瘤細胞死亡［25］。這些研究結果支持這一治療策略，目的是阻止GBM細胞內NF－κB的活化。一致的是，NF－κB的藥理作用是抑制作用，可使GBM細胞活力下降，而提出了一種低毒性正常的星形膠質細胞，這表明腫瘤細胞的選擇性［26］，在這種情況下，抑制了蛋白酶體抑制劑和其他化合物，間接阻止NF－κB的活化。蛋白酶體抑制劑，如PS－341，具有選擇性和可逆性的抑制26S蛋白酶體，即通過蛋白酶體抑制劑的抑制作用避免了許多調節蛋白的泛素化蛋白酶體分解過程。這些蛋白質破壞受損的是IκB，這可能導致NF－κB失活和惡性表型的逆轉。正在進行臨床試驗的新型IKK抑制劑如SAR113945、賽諾菲－安萬特的小分子抑制劑，正在評估膝骨關節炎患者。如果這些抑制劑和其它的化合物能夠通過安全階段，那它即將會為癌癥患者的研究方向開辟新的道路。

5 展望

越來越多的證據表明，NF－κ的活化在GBM的發病機制和進展中起到關鍵的作用。有許多信號傳導途徑能夠降低NF－κB的活化，但對這些信號傳導途徑與GBM之間的相關性目前還了解甚少。在這些途徑中，通過被標記的信號數量得知，DNA損傷信號似乎是在腦膠質瘤形成過程中被激活的，主要激活的多為共濟失性調毛細血管擴張癥突變（ATM）激酶。這種蛋白激酶在DNA損傷后，觸發多種活動，以促進細胞的生存和修復。也許以后會有針對性的治療方案，用以避免NF－κB依賴腫瘤細胞而存活和抗化療藥物的作用。另外，詳細分析大量資料可知，在GBM中還未能實現對NFkB進行上級調控，NF－κB是一種近年來新興的，并能對GMB進行治療和干預的潛在轉錄因子。NF－κB擁有多向性轉錄調節功能，還可以與其他的轉錄因子協同作用，執行著非常重要的生理功能，與腫瘤的發生和發展關系密切。我們需要更廣泛、深入的研究，為膠質瘤的治療提供一個新的靶點和思路。

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2014－01－23）

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