信號傳導通路在卵巢癌耐藥形成中的作用

梁偉晨 劉健 馬玲

(蚌埠醫學院第一附屬醫院腫瘤婦科，安徽 蚌埠 233004)

卵巢癌的早期診斷率很低，臨床上大部分患者發現已屬晚期，所以治療效果及病人的生存質量始終欠佳〔1～3〕。目前，雖然約80%的晚期患者早期治療有效，但治療后期會因化療耐藥的出現而導致疾病復發〔4〕。現如今，被臨床認可且常用的治療方法主要為卵巢癌減瘤術輔以術后腹腔化療及靜脈化療的方案，但至少會有將近60%的患者出現獲得性耐藥〔5〕。由此可見，術后輔助化療對卵巢癌患者的總體生存率無顯著改善，治愈較低，除了與疾病本身發現已是晚期有關，還有一個極為重要的因素就是多藥耐藥性(MDR)。多藥耐藥現象是指腫瘤細胞對一種抗癌藥物產生耐藥性后，容易對其他不同種藥物產生交叉耐藥的現象。產生MDR的分子機制主要有：①跨膜轉運蛋白將藥物從腫瘤細胞中泵出，從而減少藥效。②細胞內和氧化還原與解毒有關的酶發生改變。③藥物靶分子發生改變。④控制凋亡的基因和蛋白發生改變〔5～8〕。

因此，臨床應用化療藥物的治療潛力受到了耐藥性的限制。細胞信號轉導通路是指細胞通過胞內或胞膜的受體，接受細胞外界信號蛋白的刺激，通過一系列信號蛋白的酶促反應來誘導胞核內相應的基因表達，進而引起相應生物學效應及細胞應答反應。本文擬就卵巢癌耐藥形成中的主要信號傳導通路障礙及其機制進行綜述。

1 p38-絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路與卵巢癌耐藥

1.1MAPK家族 MAPK是普遍存在于絲/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)超家族中一員，它能對細胞外各種環境因素產生應激。MAPK家族包括p53-MAPK、細胞外信號調節激酶(ERK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)等多個亞家族〔9,10〕。MAPK激酶(MKK)、MAPK激酶激酶(MKKK)和MAPK組成了MAPK通路，這3種激酶能將細胞外的信號發傳到細胞核，參與調控腫瘤細胞的生長、增殖和轉移〔11〕。在哺乳動物中，已經發現5種不同的MAPK信號轉導通路，分別為ERK(ERK1和 ERK2) 、JNK(JNK/SAPK)、p38激酶同工酶(p38α、p38β、p38γ和p38δ)、ERK3/ERK4、ERK5。每一種MAPK傳導通路都擁有復雜的信號傳導系統，在腫瘤細胞增殖、凋亡、侵襲與轉移及血管形成過程中起到重要作用〔12〕。

1.2p38-MAPK信號通路 p38-MAPK信號途徑是MAPK家族中的重要組成部分，多種應激刺激如紫外線、熱損傷、促炎因子、高滲環境等能夠促使p38-MAPK通路的酪氨酸/蘇氨酸磷酸化，從而激活p38進入細胞核，進而活化轉錄因子如活化轉錄因子(ATF)2/6、MYC相關因子X(MAX)、熱休克轉錄因子(HSF)-1、CCAAT增強子結合蛋白(CHOP/GADD)153、子孢子富含天冬酰胺蛋白(SAP)-1等調節下游細胞反應因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)-1、IL-4、IL-6、IL-8、血管細胞黏附分子-1等參與調節細胞本身的生長發育、營養代謝以及細胞間的信息傳遞和交流〔13,14〕。Parente等〔15〕發現，活化的p38-MAPK通路可誘導環氧合酶(COX)-2的表達量增加進而提高細胞的增殖效能。另外，Tormos等〔16〕發現，當小鼠體內丟失p38α可導致蛋白激酶激酶(MEK)2的磷酸化降低，抑制肝細胞的增殖。也有研究報道，多糖(PSG)-1具有抗腫瘤活性，可磷酸化p38-MAPK、ERK1/2、JNK等誘導核因子(NF)-κB的表達增加與轉移，促使巨噬細胞的活性及吞噬能力增強，進而降低腫瘤細胞的增殖能力〔17〕。此外，p38-MAPK信號介導腫瘤細胞凋亡也起著至關重要的作用。據研究報道，p38-MAPK信號可通過直接或間接途徑、通過含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)依賴途徑或caspase非依賴途徑來調控腫瘤細凋亡〔18～21〕。

1.3p38-MAPK信號轉導通路與卵巢癌耐藥 近幾年發現，p38-MAPK信號轉導通路在卵巢癌化療耐藥中起著重要作用。有研究表明，順鉑(CDDP)能夠特異性的作用p38-MAPK信號通路引起下游死亡受體fasl的轉錄，促進卵巢癌細胞凋亡，但對于DDP耐藥的卵巢癌細胞株其p38活性明顯下降，甚至缺失，進一步研究發現，通過抑制p38-MAPK的活性或干擾其基因表達，可提高卵巢癌DDP耐藥指數，間接說明p38-MAPK信號轉導通路受抑制是卵巢癌DDP耐藥機制之一〔22〕。另有研究發現，紫杉醇通過p38-MAPK途徑作用于MDR-1基因進而上調其轉錄翻譯，細胞內高表達P-糖蛋白(gp)蛋白可將化療藥物泵出細胞外，最終形成MDR〔23〕。此外，研究發現水通道蛋白家族成員水通道蛋白(AQP)9基因可通過活化p38-MAPK通路使得p38激酶磷酸化，降低紫杉醇對卵巢癌細胞株的殺傷效果〔24〕。二甲雙胍通過調控p38-MAPK信號通路而抑制ERCC1的表達進而可以逆轉卵巢癌細胞的順鉑耐藥性〔25〕。

2 ERK1/2信號通路與卵巢癌耐藥

2.1ERK1/2信號 ERK1/2屬于絲氨酸/蘇氨酸殘基的蛋白激酶，也是MAPK家族中的重要成員。ERK1/2活化后即p-ERK1/2，進入細胞核作用于各種轉錄因子，調節相關基因的轉錄，進而影響細胞的生長發育及增殖分化等多種生理過程。眾多研究證實，ERK1/2信號通路可作用于MDR1，使P-gp表達增多，產生耐藥〔26,27〕。此外，P-gp是由MDR1基因編碼的，在腫瘤細胞中的表達總是與細胞的多藥耐藥性相關，其具體機制是：它是一種能量依賴性藥物排出膜泵〔三磷酸腺苷(ATP)供能〕，其與抗腫瘤藥物結合后將藥物泵出細胞外，剩余藥物濃度不能有效殺滅腫瘤細胞，這也就是耐藥性的產生〔28,29〕。

2.2ERK1/2信號轉導通路與卵巢癌耐藥 ERK1/2的過度激活可通過抑制細胞凋亡促使腫瘤的多藥耐藥性的發生。卵巢上皮癌細胞OVCAR3親本細胞中ERK1/2的表達高于耐藥細胞，并具有濃度依賴性的特點，進一步研究發現，抑制ERK1/2信號轉導通路可提高卵巢癌細胞對DDP的敏感性，且高活性的ERK2可提高OVCAR3對DDP的耐藥性〔30～32〕。此外，Seidman等〔33〕研究證實，PD98059抑制卵巢癌細胞SKOV3中的ERK1/2的活性后，能增加泰素所誘發的細胞毒性進而促進細胞凋亡。另有人卵巢癌細胞研究發現，低濃度的紫杉醇(1～100 nmol/L)作用24 h后可以抑制ERK1/2的磷酸化活性，高濃度的紫杉醇(1～10 μmol/L)作用較短時間即可明顯抑制ERK1/2的磷酸化活性，進一步研究發現，ERK1/2抑制劑PD98059可通過抑制ERK1/2活性而增強紫杉醇的細胞毒作用〔33〕。另有實驗證實，ERK1/2抑制劑U0126抑制了卵巢癌順鉑耐藥SKOV3細胞的增殖與侵襲能力，這些抑制效應可能與上皮間質轉化(EMT)途徑有關〔34〕。

3 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路與與卵巢癌耐藥

3.1PI3K家族 PI3K家族，含有一個催化亞基P110和一個調節亞基P85，是一種可以特異性磷酸化肌醇磷脂3位羥基的脂類激酶，以一種復合體的形式存在于細胞質中，在多種生長因子的刺激下，PI3K的P85與之結合，P110解除抑制，PI3k被激活〔35,36〕。

3.2Akt家族 Akt是PI3K下游蛋白的一個關鍵分子，是一種57 kD的Akt，又稱蛋白激酶B(PKB)。Akt的構成主要包括三個部分，C末端的調節活性區、中部的催化活性區、N末端的PH結構域，其中最重要的是PH結構域，當其發生突變或者缺失會引起Akt活性的降低，此與卵巢癌耐藥性的研究有關〔35,36〕。

3.3mTOR mTOR是Akt下游中的一種Akt，通過激活核糖體激酶來影響腫瘤細胞的增殖、存活和侵襲轉移。mTOR可在多種腫瘤組織亦發現過度表達，包括胃癌、垂體瘤、肺癌、宮頸癌等〔37～40〕。

3.4PI3K/Akt/mTOR通路與卵巢癌耐藥 腫瘤形成過程與PI3K/Akt/mTOR通路的激活異常密切相關，其中以10號染色體上的新型抑癌基因(PTEN)的突變或丟失、Akt及磷酸肌醇依賴激酶(PDK)1的擴增、磷脂腺肌醇-4,5-二磷酸肌醇3-激酶催化亞基α(PIK3CA)基因突變等最常見〔41〕。PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化是抗癌因素減弱，促癌因素增強和腫瘤細胞耐藥的關鍵原因，PI3K/Akt/mTOR信號通路是卵巢癌耐藥的重要通路，該通路的異常激活可能是引起腫瘤細胞凋亡的重要原因〔42〕。Xing〔43〕研究提示雷帕霉素(Rapamycin)對依賴Akt途徑的卵巢癌腫瘤細胞具有殺傷作用，但對于不以Akt途徑激活為主的腫瘤細胞無效；當把活化的Akt引入Rapamycin敏感的卵巢癌細胞中可以變得耐藥，但將其引入Rapamycin耐藥的腫瘤細胞中無效。Lee等〔44〕研究發現，卵巢癌耐藥細胞株OVCAR-3/CDDP中的Akt基礎磷酸化水平明顯高于親代OVCAR-3，并且順鉑可下調親代Akt的活性和磷酸化水平，但對OVCAR-3/CDDP無作用。且PI3K活性抑制劑可明顯增強DDP對耐藥細胞株的細胞毒作用。具體PI3K/Akt通路介導卵巢癌耐藥機制：①調控Bcl-2蛋白家族。該家族是對內源性抗凋亡途徑起著重要作用，包括一些抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xl及促凋亡蛋白Bad、Bax。Lee等〔44〕研究發現，30 μmol/L CDDP作用于OVCAR-3，12 h后可明顯觀察到Bax從胞質轉移至線粒體繼發cytC釋放到胞質，進而增強對CDDP的敏感性，而相應的耐藥癌細胞株就無此現象。并且在對紫杉醇耐藥的卵巢癌細胞中，也有此種機制的發現。②調控X連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)。Dan等〔45〕研究發現，Akt可結合并磷酸化XIAP(調控XIAP)的ser87進而保護自身發生泛素化或者CDDP誘導的泛素化而發生降解，這可能是Akt激活導致卵巢癌耐藥的重要機制。③調控P53。P53蛋白是細胞發揮G1檢查點阻滯細胞周期進而促進細胞凋亡的基因。Fraser等〔46〕研究發現，CDDP不可以誘導卵巢癌耐藥菌株對P53蛋白的表達，而轉染了顯性負效應Akt蛋白后，P53蛋白表達增加，并且與DN-Akt有濃度依賴效應，即增強了腫瘤細胞對CDDP的敏感性。Yang等〔47〕研究發現，CDDP可誘導卵巢癌敏感細胞株P53的釋放繼而Smac等細胞因子釋放，提高對順鉑的敏感性，并且與P53呈依賴效應。④調控MAPK信號通路 PI3K/Akt通路與MAPK通路彼此之間存在密切聯系，能夠交叉激活，調節細胞生命運動。Yuan等〔48〕研究發現，活化的Akt1通過磷酸化ASK1的Ser83位點以此阻斷對JNK/p38的活化和對Bax基因的活性轉化，從而誘導卵巢癌細胞對CDDP的耐藥性。此研究也間接的反應了胞內信號轉導通路的“交談”效應。

4 信號轉導和轉錄活化蛋白(STAT)3信號通路與卵巢癌耐藥

4.1STAT信號 STAT具有6個保守結構域：連接結構域、螺旋-螺旋結構域、寡聚體結構域、DNA結合結構域、SH2結構域(含有一個關鍵的位點，大約位于第700個氨基酸，磷酸化后能與受體結合并形成二聚體，后轉移至細胞核，進而激活一些基因轉錄表達來影響腫瘤進展)、轉錄激活結構域。該家族在哺乳動物細胞中，有7個亞型：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B、STAT6，相對JAK2而言，其C末端結構域在各亞型中存在著較大的差異，這與不同類的細胞因子激活下游STAT有關。細胞膜上的細胞因子受體與配體結合后，激活胞質內JAK使其磷酸化，活化的JAK靠近STAT的酪氨酸并使其磷酸化，從而激活下游STAT。活化后STAT與受體分離，在胞核中形成二聚體并識別有效的目的序列后，可大大提高目的基因的轉錄效率。當STAT脫磷酸化時可終止信號的轉導。該途徑介導了細胞的生長和抗凋亡及促進細胞周期，提示該途徑的激活可能與腫瘤耐藥的發生密切相關〔49〕。

4.2STAT3信號 STAT3作為蛋白酪氨酸激酶(JAK)/STAT信號轉導途徑中最重要的信號分子，是由帶有gp130亞型的受體家族所激活的，是一類由750～800個氨基酸組成的DNA結合蛋白，有α、β、γ 3種亞型，STAT3是一種天然存在于胞質內并且能夠與酪氨酸信號通路相耦聯的雙功能蛋白，同時也是非受體酪氨酸激酶(Src)、IL-6/JAK和表皮生長因子受體(EGFR)等多條致癌性酪氨酸信號通路交匯點，可被多種刺激因子激活發生磷酸化(pSTAT3),對于胚胎的發育和骨髓細胞的分化起著不可或缺的作用，可影響腫瘤細胞的增殖，分化，凋亡〔50，51〕。

4.3STAT3傳導通路與卵巢癌耐藥的關系 研究發現，卵巢癌耐藥性的產生受CDDP對STAT3信號通路的早期作用的影響，STAT3可通過調節EGFR等激酶作用來破壞E-鈣黏蛋白/β-鏈蛋白復合物，從而細胞間的黏附力下降，卵巢癌細胞向遠處轉移，臨床上顯現患者對CDDP耐藥；若阻斷STAT3通路后，卵巢癌細胞間質化減退，可恢復其對CDDP的敏感性〔52〕。如上文提及，STAT3是由帶有gp130亞型的受體家族所激活的，IL-6受體家族是該類受體的代表，gp130能夠使JAK1和JAK2磷酸化，進而結合STAT3并與其形成二聚體進入細胞核識別目的基因〔53,54〕。另有研究發現，IL-6是誘導卵巢癌炎性分泌系統的關鍵因子之一，IL-6/STAT3通路通過促進耐藥蛋白及抗凋亡蛋白的高表達來誘導卵巢癌的鉑類耐藥，并且針對IL-6或STAT3的靶向藥物已經進入臨床實驗階段，并顯現一定的療效〔55，56〕。

5 結 語

腫瘤的發生發展與細胞內、細胞間的信號傳遞密切相關，信號傳導通路失調可引起細胞內化療藥物解毒作用增加、細胞內化療藥物外排、DNA損傷修復功能增強等，進而促成腫瘤耐藥的發生。化療耐藥是目前卵巢癌臨床治療過程中失敗的重要因素之一，本文介紹的各種傳導通路的活化或抑制在卵巢癌的發生、發展及預后起著重要作用。近年來對信號傳導通路的研究及抑制劑的發現和應用在臨床上略有成效，那么今后進一步明確化療耐藥的分子機制對探索更加有效的靶向治療甚至研發逆轉耐藥的新藥物具有極其重要的價值，掌握各個傳導通路的機制及有效運用有望成為卵巢癌治療的新靶點。