腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體耐藥機制研究進展

謝芳，魯錦志，易村犍

(長江大學第一臨床醫學院 荊州市第一人民醫院婦科，湖北 荊州 434000

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腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體耐藥機制研究進展

謝芳，魯錦志，易村犍

(長江大學第一臨床醫學院 荊州市第一人民醫院婦科，湖北 荊州 434000

[摘要]腫瘤化療藥物耐藥是腫瘤臨床治療面臨的主要障礙。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)是腫瘤壞死因子(TNF)家族中新發現的一個配體成員，通過與腫瘤細胞死亡受體DR4或DR5相互作用，從而啟動細胞凋亡，被認為對腫瘤細胞具有選擇性殺傷作用，因而在腫瘤治療上具有較好的應用前景。然而，多種腫瘤細胞可對TRAIL產生耐藥，使得TRAIL在臨床應用受到很大限制。對近年來報道的TRAIL耐藥的相關分子靶點和信號通路進行總結，主要包括異常的蛋白質合成、內質網應激途徑、泛素調節死亡受體表達、熱休克蛋白、細胞自我吞噬等相關信號，為腫瘤TRAIL耐藥患者提供新的治療靶點和思路。

[關鍵詞]腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)；TRAIL受體；耐藥；腫瘤

隨著對惡性腫瘤發病機制的深入研究，越來越多的誘導細胞凋亡的配體及其受體相繼被發現，它們在腫瘤治療中的研究及應用也逐漸引起關注。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)是一種可由大多數組織細胞產生并分泌的細胞因子，并被廣泛接受對腫瘤治療具有選擇性靶向殺傷作用[1]，是腫瘤壞死家族中繼腫瘤壞死因子(TNF)和Fas抗原配體(FasL)之后的又一個重要的新成員，由于其能夠誘導腫瘤細胞凋亡，而對正常細胞沒有殺傷作用的顯著特性，使TRAIL成為近年來腫瘤生物治療方面的一個研究熱點。但TRAIL耐藥卻是它誘導細胞凋亡的主要障礙[2]，使其臨床應用受到限制。綜述了腫瘤細胞對TRAIL耐受的相關因素，以期為腫瘤TRAIL耐藥患者提供新的治療靶點和思路。

1TRAIL及其受體

腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)是1995年由Wiley等首次發現的TNF家族新成員[3]，在機體分布廣泛，可特異性誘導腫瘤細胞、病毒感染細胞發生凋亡，而對大多數正常細胞基本無毒害作用。TRAIL屬于Ⅱ型跨膜蛋白，活性部位在胞膜外的C-末端區域，編碼基因由281個氨基酸組成，含有5個外顯子和3個內含子，定位于人染色體3q26。

早期研究表明TRAIL有5種特異性受體：2個死亡受體TRAILR1(DR4)、TRAILR2(DR5)、2個誘騙受體TRAILR3(DcR1)、TRAILR4(DcR2)和1個可溶性受體(OPG)。死亡受體DR4和DR5分別由468個氨基酸和499個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白，胞質內均含有一個大小為70個氨基酸的死亡結構域(Death domain, DD)，人類許多組織均含表達DR4、DR5的mRNA，死亡受體活化后形成同源三聚體能誘導細胞凋亡。誘騙受體DcR1和DcR2分別是由259個氨基酸和386個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白，誘騙受體與死亡受體具有一定的同源性，但二者最大的區別在于DcR1缺少跨膜成分及胞內區域而DcR2的胞內區僅有一段不完整的DD，誘騙受體主要表達于正常組織，在腫瘤細胞中含量較低或不表達，雖然都能與TRAIL結合，但不能傳遞TRAIL的死亡信號。OPG是一種分泌型TNF同源物，在體內具有抑制破骨細胞發生、增加骨骼密度的作用，其胞內也缺少DD，故與TRAIL結合不能轉導凋亡信號。

2RAIL誘導細胞凋亡的機制

TRAIL通過與靶細胞表面的特異性受體結合而發揮其誘導凋亡的作用，目前研究較多的啟動凋亡級聯反應有兩種主要途徑: 線粒體非依賴性途徑和線粒體依賴性途徑。TRAIL誘導細胞凋亡是通過與死亡受體DR4或DR5結合，活化受體胞內的DD，使其與Fas相關蛋白死亡結構域(Fas-associated death domain, FADD)的C端結合。FADD通過其N端上的死亡效應域(death effector domain, DED)與半胱天冬酶8前體(procaspase-8)上的DED結合，形成TRAIL-DR4/DR5-FADD-procaspase-8的死亡誘導信號復合體(Death-inducing signaling complex, DISC)，促使procaspase-8募集和自我催化形成有活性的凋亡起始蛋白半胱天冬酶8(caspase-8)。caspase-8活化后，通過2條信號途徑傳遞凋亡信號，Ⅰ型細胞通過線粒體非依賴型途徑，即活化的caspase-8直接激活下游效應蛋白caspase-3、caspase-6或caspase-7引發caspase瀑布式級聯放大反應而誘導凋亡[4]。Ⅱ型細胞通過線粒體依賴型途徑傳遞凋亡信號，活化的caspase-8催化Bcl-2家族蛋白Bid斷裂形成截短的Bid(truncated Bid，tBid)，tBid作用于線粒體導致Bax、Bak在線粒體膜的寡聚化，促使線粒體膜釋放細胞色素C(cytochrome c，cytC)和Smac/Diablo到細胞質中，cytC、Apaf-1和d-ATP共同促使procaspase-9自身催化形成有活性的caspase-9，進而活化效應蛋白，最終誘導細胞凋亡[5]。

3TRAIL耐藥的機制

雖然TRAIL及其受體能誘導腫瘤細胞的凋亡，然而，由于腫瘤對TRAIL的耐藥性限制了它的臨床應用。TRAIL耐藥的產生是多因素的。

3.1蛋白質合成與TRAIL耐藥

許多疾病的發生歸因于不能合成具有特定活性的蛋白質，在真核基因表達調控中，蛋白質翻譯調控異常與人類的多種惡性腫瘤有關。翻譯調節的一個主要目標是真核細胞翻譯起始因子4E(eukaryotic translation initiation factor 4E, eIF4E)，其與位于mRNA的5’端7-甲基鳥苷帽子結構相互作用，并轉移這些mRNA、RNA解旋酶eIF4A和骨架蛋白eIF4G到翻譯起始復合物eIF4F[6]。由于eIF4E是eIF4F復合物缺乏的啟動因子之一，因此eIF4E是帽依賴性翻譯起始的限速因子。研究發現eIF4E在多種惡性腫瘤中存在高表達且與腫瘤的侵襲和轉移密切相關。eIF4E的抑制劑可以通過下調周期蛋白D1(Cyclin D1)和缺氧誘導因子(hypoxia-inducing factor-1a ，HIF-1a) 的水平作為TRAIL的增敏劑，且周期蛋白D1和HIF-1a都遵循帽依賴性翻譯調節機制[7]。氨基末端激酶(JNK)信號通路通過誘導DR的分泌來促進細胞色素C從線粒體膜釋放到細胞質或者是通過翻譯后磷酸化修飾下游的促凋亡蛋白誘導細胞凋亡[8]。也有報道發現，氨基末端激酶(JNK)激活DR5的表達，DR5通過caspase-8的激活導致腫瘤細胞凋亡[9]。

3.2內質網應激與TRAIL耐藥

內質網(endoplasmic reticulum, ER)是一個參與蛋白質合成調節的重要細胞器，不僅能夠適當的折疊新合成的蛋白質還能調節細胞內Ca2+的存儲水平。上述過程的故障導致內質網正常生理功能的損傷，稱為內質網應激(endoplasmic reticulum stress, ERS)。ERS引起的信號傳導，稱為未折疊蛋白質反應(unfolded protein response, UPR)。長期和嚴重的ERS導致細胞凋亡[10]。ERS誘導DR5上調，已經被證實在TRAIL耐藥細胞的致敏中發揮至關重要的作用。CHOP是ERS的一個特異轉錄因子，能激活死亡受體DR5，在正常情況下，CHOP的含量較低，當細胞處于應激狀態下，CHOP的表達大大增加，過度表達的CHOP能促進細胞凋亡。研究表明在卵巢癌細胞中ERS穩定劑牛磺熊去氧膽酸鈉(tauroursodeoxycholate, TUDCA)顯著降低GRP78和CHOP蛋白水平，下調DDP引起的殺傷作用(P<0.05)；ERS誘導劑毒胡蘿卜素(thapsigargin, TG)則能顯著上調GRP78、CHOP蛋白水平和DDP引起的殺傷作用(P<0.05)[11]。越來越多的研究還表明,誘導ERS還能增加惡性膠質瘤、結腸癌、乳腺癌、黑色素瘤、肝癌細胞對TRAIL誘導凋亡的敏感性[12～14]。ER應激減少FLIP和Mcl-1的水平，上調 DR5的表達[12～14]，為ER應激誘導劑增加TRAIL耐藥細胞的敏感性提供了一個可靠依據。

3.3泛素途徑與TRAIL耐藥

蛋白質的穩定性對控制細胞的生長、發育以及細胞凋亡是一個關鍵的調控機制。細胞內蛋白質通過依賴泛素途徑的選擇性降解，對細胞的調控起到了至關重要的作用。泛素化作用有許多關鍵的蛋白調控靶點，通過26S蛋白酶降解這些蛋白。因此，蛋白酶就成為了一個很有吸引力的癌癥治療靶點。蛋白酶阻斷劑在對腫瘤細胞化療增敏和放療增敏上也起到附加效應。蛋白酶阻斷劑PS-341通過上調DR5、激活外源性和內源性細胞凋亡途徑，增加HCT-116和HC4 細胞對TRAIL的敏感性[15]。b-AP15，一種新的去泛素化活性的蛋白酶體阻斷劑，通過上調DR5和下調c-FLIP，增加腫瘤細胞對TRAIL介導細胞凋亡的敏感性[16]。蛋白酶阻斷劑PS-341通過增加DR5 和 DR4受體水平，從而增強了caspase-8的活性，進一步促進了TRAIL的殺傷作用[15]。蛋白酶阻斷劑MG132或硼替佐米通過分裂Mcl-1 和 Akt蛋白，使惡性胸膜間皮瘤細胞對TRAIL介導的細胞凋亡更加敏感[17]。硼替佐米介導蛋白酶體抑制劑通過外源性和內源性凋亡途徑使TRAIL抵抗的促人乳頭狀瘤病毒細胞對TRAIL誘導的細胞死亡更加敏感[18]。死亡相關蛋白激酶(DAPK2)是TRAIL的信號調節劑，通過抑制DAPK2的表達影響NF-κB的磷酸化和轉錄活性，從而導致了NF-κB靶基因DR4 和DR5的表達[19]。總之，這些研究提示蛋白酶阻斷劑和TRAIL聯合應用對TRAIL的增敏作用具有很好的應用前景。

3.4熱休克蛋白與TRAIL耐藥

熱休克蛋白(heat shock proteins，HSP)是一個高度保守、廣泛存在于原核及真核生物中的細胞內蛋白，根據分子量的大小分為HSP110、HSP90、HSP70、HSP60、小分子HSP(<27kDa)和泛素[20]。熱休克蛋白是高度豐富的胞質蛋白，起分子伴侶的作用。HSP的功能在細胞應激例如高溫和缺氧條件下顯著放大。在這些應激條件下，HSP通過抑制蛋白質的聚集和增強受損蛋白質的適當折疊刺激細胞增殖。在腫瘤細胞中，熱休克蛋白90α(Hsp90α)通過保持突變信號傳導蛋白的活性導致腫瘤細胞的惡性變，使其成為抗癌藥物作用的靶點。盡管Hsp90α報道招募FLIPs到DISC導致TRAIL耐藥，但抑制Hsp90的功能除了能影響多個致瘤的基質，同時還具有TRAIL敏化效應[21]。大量研究證實，HSP60在細胞不同部位表達和分布，所發揮的功能是存在差異的。一些細胞實驗結果證實，HSP60與NFκB活性存在相關性。Cappello等指出HSP60的增加是由NFκB信號介導的[22]。NFκB在宮頸癌細胞中是已被證實的TRAIL受體調節因素[23]。HSP60從細胞內向細胞外排出，可能會影響HSP60與IKK結合，從而影響NFκB活性，NFκB活性改變將可能導致TRAIL受體表達發生變化。此外，研究表明，HSP60與HIF活性之間存在某種聯系。HS.Ban等指出，HIF抑制劑11可抑制缺氧時HIF活性，并抑制HSP60的活性[24]。HS.Ban等指出，HSP60抑制劑4可抑制HIF聚集并影響其活性[25]。鑒于HIF激活介導了Hela細胞產生TRAIL耐受[26]，HIF在結腸癌細胞中是已被證實的TRAIL受體調節因素[27]。HSP27能夠阻止內源性凋亡途徑中細胞色素C從線粒體釋放[28]，在肺腺癌A549細胞中，通過siRNA干擾降低HSP27的表達能夠敏化TRAIL誘導的細胞凋亡[29]。總的來說，熱休克蛋白在調節TRAIL耐藥具有重要作用，但具體機制尚需要進一步研究。

3.5細胞自噬與TRAIL耐藥

自噬是一種溶酶體降解過程，通常在應對不良微環境壓力下激活[22]。自噬本身具有雙重作用，既腫瘤促進和腫瘤抑制效果。腫瘤細胞為了適應代謝負荷和缺氧環境而激活自噬，但過度的自噬會導致細胞死亡。作為抗癌治療的反應，激活自噬是否會導致細胞生存或細胞死亡仍然還不清楚。先前的研究表明，誘導自噬可能是克服腫瘤化療耐藥的一個有效的治療方法[30]。細胞保護的自我吞噬能夠回避TRAIL的敏感性，利用自噬藥物抑制劑抑制腫瘤細胞中的自噬，能增強腫瘤細胞對TRAIL的敏感性[31]。雖然自噬調節的關鍵過程與TRAIL耐藥相關，仍然需要更多的研究來闡明自噬介導TRAIL耐藥的分子機制，可以針對自噬調節TRAIL耐藥，為臨床治療提供依據。

4展望

TRAIL作為一個具有良好應用前景的化療治劑目前已經進入臨床Ⅱ期評估階段。然而，隨著腫瘤對TRAIL產生耐藥，使TRAIL治療受到限制，但參與逃避TRAIL誘導的細胞毒性和TRAIL耐藥的發展機制目前仍不清楚。是否TRAIL受體激動劑和TRAIL增敏劑能恢復癌細胞對TRAIL的敏感性仍然是一個懸而未決的問題。大量臨床研究表明聯合TRAIL和化療藥物無疑是對TRAIL耐藥的腫瘤治療的一種合理方案。然而，TRAIL耐藥的有效治療目標基本上需要關注以下幾點：①增加TRAIL的半衰期，②發展新型的與TRAIL的協同組合，③從FDA批準的藥物庫中篩選和鑒定TRAIL的新型增敏劑。盡管TRAIL在腫瘤領域的應用受到了限制，但相信隨著研究的不斷深入，TRAIL將具有很好的臨床應用前景。

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[編輯]一凡

[中圖分類號]R730.23

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)12-0085-04

[作者簡介]謝芳(1987-)，女，碩士生，主要從事婦科腫瘤研究工作；通信作者：易村犍，cunjiany@163.com。

[基金項目]湖北省醫學領軍人才培養工程專項經費資助項目(鄂衛生計生發(2013)4號)。

[收稿日期]2016-01-20

[引著格式]謝芳，魯錦志，易村犍.腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體腫瘤耐藥機制研究進展[J].長江大學學報(自科版)，2016，13(12)：85～88,92.