NF-κB信號通路在膠質瘤細胞凋亡中作用機制的研究進展

涂艷陽，楊宏偉，徐小珊

NF-κB信號通路在膠質瘤細胞凋亡中作用機制的研究進展

涂艷陽1，楊宏偉2，徐小珊1

（1第四軍醫大學唐都醫院實驗外科，陜西西安710038；2哈佛醫學院布列根與婦女醫院神經外科，美國波士頓02115）

NF-κB信號轉導通路在腫瘤細胞凋亡中的作用是近年來腫瘤領域的重要發現.有文獻報道，NF-κB信號轉導途徑可通過多種方式來抑制細胞的凋亡，與Bcl-2家族、IAPs家族、JNK等都有較大的關聯，但其具體作用機制尚未完全明確.通過抑制NF-κB信號轉導途徑的活化從而達到促進細胞凋亡的目的，可能為腫瘤的治療提供了新的思路.本文就NF-κB信號通路及其在腫瘤細胞凋亡中的作用以及在膠質瘤基因治療中的應用前景做了一些探討.

NF-κB信號通路；膠質瘤；凋亡；機制

0　引言

膠質瘤（glioblastomamultiforme，GBM）是嚴重危害人類健康的顱內原發性腫瘤，惡性程度極高，具有較高的復發性，約占顱內腫瘤的46%.目前臨床上針對腦膠質瘤的治療手段以手術切除為主，以放療與化療為輔.但因膠質瘤細胞多呈浸潤性生長，增殖失控，且與正常的腦組織之間無明確的界限，因而無法從根本上全部切除腫瘤組織.此外，一些腫瘤細胞對放化療不敏感，術后易復發，也是腦膠質瘤患者預后差的一個主要原因.因此急需找到更為安全有效的治療手段，尋求從根本上誘導膠質瘤細胞凋亡，抑制其惡性增殖與轉移的可能性.

NF-κB（nuclear transcription factor，核轉錄因子）是Sen等［1］1986年從B淋巴細胞中提取的一種重要的轉錄因子，廣泛存在于多種細胞中，能夠特異性結合細胞內多種基因的啟動子特定序列位點，促進基因轉錄與蛋白表達.NF-κB信號通路包括NF-κB家族蛋白、NF-κB抑制蛋白以及IκB激酶復合物［2］.正常狀態下NF-κB以非活化的復合物形式與IκB結合存在于胞質中，當受到外界刺激時，IκB蛋白分子經磷酸化降解，激活NF-κB入核參與抗凋亡基因的激活，從而促進細胞的增殖［3］.

NF-κB是細胞內信號傳導的樞紐，參與細胞增殖與凋亡等多種生理和病理過程的調控，在多種惡性腫瘤如胰腺癌［4］、乳腺癌［5］、黑色素瘤［6］、腦膠質瘤［7］中都有較高的表達.近年來大量研究表明NF-κB信號通路可以通過調節膠質瘤細胞增殖、凋亡等相關因子的轉錄而介導腫瘤的發生與發展，本文就NF-κB信號通路與腦膠質瘤細胞凋亡之間的關系作一綜述.

1　NF-κB家族的相關蛋白及作用

到目前為止，在哺乳類動物的細胞中共發現了五種NF-κB的亞單位成員:RelA（p65）、RelB、C-Rel、NF-κB1（p50/p105）與NF-κB2（p52/p100）.NF-κB的每個成員N端都含有約300個氨基酸殘基共同構成的Rel同源域.此結構域中包含二聚化域、DNA結合域與核定位信號域，主要作用為介導Rel與DNA的特異性結合，促使二聚體的形成.其中p52與p50蛋白分別是由p100與p105蛋白水解生成，它們含有特殊錨蛋白序列，可以識別靶基因的特異性結合位點，從而發揮調控靶基因表達的作用.C-Rel、RelB和p65的羧基末端含有一個轉錄激活域，受到外界刺激時，該區域可以和靶基因上的特異性結合位點結合，促進靶基因的轉錄.NF-κB的各亞單位成員組成同源或異源的二聚體，其中以p50和p65組成的二聚體最為常見，p65亞單位的主要作用是促進基因轉錄的起始，在靜息狀態下IκB-α作為抑制蛋白與其結合，以抑制基因的轉錄［8］.NF-κB抑制蛋白主要有6種: IκB-α、IκB-β、IκB-γ（p105）、IκB-δ（p100）、IκB-ε與Bcl-3.其中IκB-α作為主要的抑制蛋白在機體受到外界刺激時被快速分解，使得NF-κB的二聚體游離出來，在亞單位P65的介導下入核，參與細胞增殖、凋亡等一系列相關基因轉錄調控［9］.

2　NF-κB信號通路參與膠質瘤細胞凋亡調控的作用機制

NF-κB信號通路參與多種生理以及病理過程的調控，如細胞增殖、細胞凋亡以及血管生成等.研究［10］發現，c-Myc、細胞周期素D1、ICAM-1、Bcl-xL、Bcl-2等多種與細胞凋亡和增殖相關的基因啟動子或是增強子上都有NF-κB的結合位點.表明NF-κB被激活后可能促進上述基因的表達，產生細胞增殖、抗凋亡等不同的生物學效應.

NF-κB作為核轉錄因子，在腫瘤細胞中具有調控多個基因表達的作用，它與腫瘤的生物學行為息息相關.近年來NF-κB信號通路對膠質瘤細胞凋亡與增殖方面的調控已經成為腫瘤領域的研究熱點之一.蔣方帥等發現在腦膠質瘤組織中NF-κB高表達，且NF-κB的表達隨膠質瘤級別升高而增加.已有研究表明NF-κB在惡性的膠質母細胞瘤組織中構成性活化［11］.此外，Gill等［12］也通過實驗證實NF-κB可以影響膠質母細胞瘤細胞的生長.有文獻［13］報道，在膠質瘤的手術樣本與細胞系中，NF-κB也處于被持續激活狀態，而且可以促進膠質瘤細胞的生長與存活.進一步的研究發現，機體內NF-κB被激活后會導致彌散性膠質瘤的擴散與轉移［14］.此外，在膠質瘤細胞對于放療的敏感性以及致死損傷的修復方面，NF-κB也具有一定的調控作用［15］.通過調控NF-κB信號途徑影響膠質瘤細胞凋亡機制的相關報道很多，有研究表明PS-341（蛋白酶抑制劑）通過下調NF-κB的表達阻礙NF-κB信號通路，從而抑制膠質瘤細胞增殖，誘導其凋亡［16］，同樣的2-ME（2-甲氧雌二醇），它作為一種雌激素的衍生物也可以通過干擾NF-κB信號通路的傳遞降低核轉錄因子NF-κB的轉錄活性以及其與DNA的結合活性，從而誘導細胞凋亡的發生［17］.有研究發現，MG-132（一種NF-κB抑制劑）可以增強TRAIL（腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體）對Caspase-3的激活效應，由此我們推測NF-κB信號通路對膠質瘤細胞凋亡的調控是通過上調FLIP基因的表達，干擾caspase級聯反應來發揮效應的［18］.與之相反的，將人的膠質母細胞系用脂多糖或是硫酸鋁預處理后，NF-κB途徑被激活，致使膠質瘤細胞大量增殖［19］.此外，神經膠質細胞成熟因子［20］、TNF-α［21］以及化療與放療［22］等因素的刺激都會導致膠質瘤細胞中的NF-κB途徑被激活，從而發揮調控細胞增殖的作用.

3　針對NF-κB信號途徑的治療策略

隨著研究的深入，人們逐漸認識到NF-κB信號途徑不僅與機體慢性炎癥、細胞生長等生理和病理過程相關，它還可以通過影響腫瘤細胞的凋亡參與癌癥的發生與發展.近年來，越來越多的文獻報道很多抗炎藥物具有抗癌的活性，同時還可抑制NF-κB信號途徑.目前，多種IKKβ抑制劑已被應用于動物模型干預治療以及細胞培養中，因為這些抑制劑不僅具有抗炎的能力，還可降低腫瘤細胞的增殖能力，增強對放化療藥物的敏感性，有望成為新的抗腫瘤藥物.

通常情況下，抑制NF-κB靶基因的表達可以減少致敏反應的產生，如Bcl-2與IAP表達減少可以增加放化療藥物的敏感性，即通過抑制NF-κB的活化可以加速膠質瘤細胞的死亡［23］.近年來的研究發現，蛋白酶體抑制劑與其他化合物可以間接抑制NF-κB活化.PS-341（蛋白酶體抑制劑的一種）可以選擇性地抑制蛋白酶體26S，從而遏制多種調節蛋白泛素化蛋白酶體的降解.而這些蛋白可以使IκB受損，進而導致NF-κB失活.目前，臨床上正在試驗一些新型的IKK抑制劑，希望可以通過抑制NF-κB信號途徑來抑制癌癥的發展.這些新型抑制劑的安全性和有效性一旦得到證實，將會為癌癥患者帶來新的曙光.

4　展望

作為一種核轉錄因子，NF-κB具有多向性的轉錄調節功能，可以通過與轉錄因子的協同作用發揮重要的生理作用，而這個過程與機體腫瘤的發生發展息息相關.越來越多的研究也表明，NF-κB信號途徑的活化在膠質瘤的發生發展過程中起到十分重要的作用.雖然有許多信號途徑可以降低NF-κB途徑的活化，但是關于這些信號途徑和膠質瘤之間的相關性研究卻鮮有報道.NF-κB信號途徑調控腫瘤細胞的凋亡、增殖與轉移等生理與病理過程已經成為研究的熱點，研究NF-κB信號轉導途徑對臨床上膠質瘤的治療具有十分重要的意義.如何在不影響機體正常基因轉錄的前提下，阻礙NF-κB對膠質瘤細胞的抗凋亡調控作用，這是一個急需攻克的難點，也是今后研究的重點.

［1］Sen R，Baltimore D.Multiple nuclear factors interactwith the immunoglobulin enhancer sequences［J］.Cell，1986，46（5）:705-716.

［2］Ghosh G，Wang VY，Huang DB，et al.NF-κB regulation:lessons from structures［J］.Immunol Rev，2012，246（1）:36-58.

［3］Stambolic V，MacPherson D，Sas D，etal.Regulation of PTEN transcription by p53［J］.Mol Cell，2001，8（2）:317-325.

［4］Liu A，Chen H，Tong H，et al.Emodin potentiates the antitumor effects of gemcitabine in pancreatic cancer cells via inhibition of nuclear factor-κB［J］.Mol Med Rep，2011，4（2）:221-227.

［5］Ko HS，Lee HJ，Kim SH，etal.Piceatannol suppresses breast cancer cell invasion through the inhibition of MMP-9:involvement of PI3K/AKT and NF-κB pathways［J］.JAgric Food Chem，2012，60（16）:4083-4089.

［6］Gallagher SJ，Mijatov B，Gunatilake D，et al.Control of NF-κB activity in human melanoma by bromodomain and extra-terminalprotein inhibitor I-BET151［J］.Pigment Cell Melanoma Res，2014，27（6）:1126-1137.

［7］Han Y，Lu T，Nelms J，et al.Constitutive activation of NF-κB is present in malignant gliomas and may serve as a therapeutic target［J］.Cancer Res，2004，64:971.

［8］Xin ZG，Aiken R，Burke J.The nuclear factor NF-kappaB pathway in inflammation.［J］.CSH Perspect Biol，2009，1（6）:1984-1993.

［9］Yan M，Xu Q，Zhang P，etal.Correlation of NF-κB signal pathway with tumormetastasis of human head and neck squamous cell carcinoma［J］.BMCCancer，2010，10:437.

［10］Takada Y，Kobayashi Y，Aggarwal BB.Evodiamine abolishes constitutive and inducible NF-kappaB activation by inhibiting IkappaBalpha kinase activation，thereby suppressing NF-kappaB-regulated antiapoptotic and metastatic gene expression，up-regulating apoptosis，and inhibiting invasion［J］.J Biol Chem，2005，280（17）: 17203-17212.

［11］Ansari SA，Safak M，Del Valle L，et al.Cell cycle regulation of NF-κappa b-binding activity in cells from human glioblastomas［J］. Exp Cell Res，2001，265（2）:221-233.

［12］Gill JS，Zhu X，Moove MJ，et al.Effects of NFkappa B decoy oligonucleotides released from biodegradable polymer microparticles on a glioblastoma cell line［J］.Biomaterials，2002，23（13）:2773-2781.［13］Robe PA，Bentires-AljM，Bonif M，et al.In vitro and in vivo activity of the nuclear factor-kappaB Inhibitor sulfasalazine in human glioblastomas［J］.Clin Cancer Res，2004，10（16）:5595-5603.

［14］Wang H，Wang H，ZhangW，et al.Analysis of the activation status of Akt，NFkappaB，and Stat3 in human diffuse gliomas［J］.Lab Invest，2004，84（8）:941-951.

［15］Ho E，Ames BN.Low intracellular zinc induces oxidative DNA damage，disrupts p53，NFkappa B，and AP1 DNA binding，and affects DNA repair in a rat glioma cell line［J］.Proc Natl Acad Sci，2002，99（26）:16770-16775.

［16］Yin D，Zhou H，Kumagai T，et al.Proteasome inhibitor PS-341 causes cell growth arrest and apoptosis in human glioblastomamultiforme（GBM）［J］.Oncogene，2005，24（3）:344-354.

［17］Kumar AP，Garcia GE，Orsborn J，et al.2-Methoxyestradiol interferes with NF kappa B transcriptional activity in primitive neuroectodermal brain tumors:implications formanagement［J］.Carcinogenesis，2003，24（2）:209-216.

［18］Song Y，Que T，Long H，et al.Downregulation of Death-associated Protein Kinase 3 and Caspase-3Correlate to the Progression and Poor Prognosis of Gliomas［J］.Cancer Transl Med，2016，2（3）:72-78.

［19］Campbell A，Yang EY，Tsai-Turton M，et al.Pro-inflammatory effects of aluminum in human glioblastoma cells［J］.Brain Res，2002，933（1）:60-65.

［20］Lim R，Zaheer A，Yorek MA，et al.Activation of nuclear factorkappaB in C6 rat glioma cells after transfection with gliamaturation factor［J］.JNeurochem，2000，74（2）:596-602.

［21］Yamagishi N，Miyakoshi J，Takebe H.Enhanced radiosensitivity by inhibition of nuclear factor kappaB activation in human malignant glioma cells，International Journal of Radiation Biology，Informa Healthcare［J］.Int JRadiat Biol，2009，72（2）:157-162.

［22］Otsuka G，Nagaya T，Saito K，et al.Inhibition of Nuclear Factor-κB Activation Confers Sensitivity to Tumor Necrosis Factor-αby Impairment of Cell Cycle Progression in Human Glioma Cells［J］.Cancer Res，1999，59（17）:4446-4452.

［23］Coupienne I，Bontems S，Dewaele M，et al.NF-kappaB inhibition improves the sensitivity of human glioblastoma cells to 5-aminolevulinic acid-based photodynamic therapy［J］.Biochem Pharmacol，2011，81（5）:606-616.

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