PTEN的放療增敏機(jī)制及與腫瘤放療敏感性關(guān)系的研究進(jìn)展

邢瑤，李曉敏，查文娟，劉陽(yáng)晨

(1蚌埠醫(yī)學(xué)院附屬泰興市人民醫(yī)院，江蘇泰興225400；2泰興市人民醫(yī)院)

目前，放射治療(放療)對(duì)于腫瘤晚期或不能耐受手術(shù)的患者仍是主要治療手段，但由于腫瘤放療敏感性存在很大個(gè)體差異，某些腫瘤患者出現(xiàn)耐受和抵抗，局部控制率不理想。糾正腫瘤放療抵抗或提高放療敏感性成為迫切需要解決的問(wèn)題。10號(hào)染色體丟失的磷酸酶基因及張力蛋白同源物(PTEN)基因作為首個(gè)被發(fā)現(xiàn)具有雙重特異性磷酸酶活性的抑癌基因，可參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖、黏附、轉(zhuǎn)移、血管生成并促進(jìn)細(xì)胞凋亡、分化、衰老，是診斷和預(yù)后評(píng)價(jià)的標(biāo)志物，其在人體多種惡性腫瘤放療中有增敏效果[1～3]。因此，許多學(xué)者針對(duì)PTEN來(lái)探索提高腫瘤細(xì)胞放療敏感性的方法。現(xiàn)就PTEN的放療增敏機(jī)制及PTEN與多種常見(jiàn)腫瘤放療敏感性的關(guān)系相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 PTEN的放療增敏機(jī)制

腫瘤的放療敏感性是放療效果最大的影響因素之一。目前研究認(rèn)為腫瘤放療敏感性差異與DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞缺氧、細(xì)胞周期、增殖活性和細(xì)胞凋亡等密切相關(guān)[4]。PTEN的放療增敏作用可能涉及的機(jī)制包括DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡。

DNA損傷修復(fù)：有學(xué)者[5]發(fā)現(xiàn)PTEN通過(guò)增強(qiáng)DNA損傷和降低DNA修復(fù)來(lái)抑制牛卵泡細(xì)胞的生長(zhǎng)。有研究表明，PTEN表達(dá)缺失與高輻射引起的DNA雙鏈斷裂有一定的相關(guān)性。腫瘤中PTEN表達(dá)缺失及輻射后誘導(dǎo)的DNA損傷可使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗[6]，而加強(qiáng)放射后DNA修復(fù)可提高放療效果。

細(xì)胞周期調(diào)控：磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)是一種常見(jiàn)的腫瘤相關(guān)信號(hào)通路，與腫瘤放療敏感性有一定關(guān)系。研究顯示，在乳腺癌MDA-MB-468細(xì)胞株中抑制表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)和PI3K的表達(dá)，輻照后進(jìn)行流式細(xì)胞儀分析，結(jié)果顯示細(xì)胞被阻滯在G0/G1期，且PTEN表達(dá)顯著增高[7]。Hou等[8]發(fā)現(xiàn)，PTEN可調(diào)控G2/M期轉(zhuǎn)換和有絲分裂保真度，以防止細(xì)胞在DNA復(fù)制不完全的情況下，由S期進(jìn)入G2/M期。而在放療過(guò)程中，PTEN缺乏的細(xì)胞表現(xiàn)出DNA損傷檢查點(diǎn)的缺失，使電離輻射誘導(dǎo)的DNA損傷無(wú)法被檢測(cè)出，這歸因于檢查點(diǎn)激酶1(CHK1)的異常磷酸化以及放射所產(chǎn)生的細(xì)胞質(zhì)降解，從而降低放療效果。

細(xì)胞自噬：電離輻射可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞自噬性死亡，從而影響腫瘤放療敏感性。Song等[9]在宮頸癌中發(fā)現(xiàn),過(guò)表達(dá)miR-21可降低PTEN的表達(dá)、增加p-Akt表達(dá)，并隨后增加低氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1α)表達(dá);推測(cè)出miR-21通過(guò)PTEN/Akt/HIF-1α反饋回路抑制自體吞噬，調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞的放療敏感性。

細(xì)胞凋亡：Zhou等[10]在肺癌細(xì)胞中觀察到抑制PI3K/Akt途徑可使細(xì)胞凋亡明顯增多。有學(xué)者對(duì)幾個(gè)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系進(jìn)行了不同劑量的電離輻射后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染了PTEN的細(xì)胞系顯示出凋亡形態(tài)，并導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量減少，凋亡細(xì)胞百分比增加[11]。

除上述幾種主要的機(jī)制外，PTEN還可以通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞(CSC)、氧合狀態(tài)、腫瘤微環(huán)境和腫瘤血管生成等機(jī)制影響腫瘤的放療敏感性。PTEN已被認(rèn)為在干細(xì)胞自我更新中發(fā)揮了重要作用。有學(xué)者用siRNA沉默PTEN表達(dá)，沉默PTEN組與對(duì)照組相比腫瘤細(xì)胞和CSCs增殖明顯，并具有更高的抗輻射性[12]。推測(cè)缺乏PTEN的細(xì)胞是通過(guò)PI3K/Akt/β-鏈蛋白(β-catenin)軸發(fā)揮抗輻射的CSCs特性。在腫瘤血管生成過(guò)程中，人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞吸收腫瘤細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡，從而誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。研究表明，在X射線照射下，降低PTEN表達(dá)可使細(xì)胞外囊泡誘導(dǎo)的血管生成效應(yīng)得到加強(qiáng)[13]。

2 PTEN與多種腫瘤放療敏感性的關(guān)系

2.1 肺癌 PI3K/Akt通路的激活在非小細(xì)胞肺癌的放射治療中至關(guān)重要，而維甲酸2是一種黃酮類(lèi)化合物，具有放射保護(hù)和抗癌特性，可誘導(dǎo)各種腫瘤細(xì)胞放射增敏化[14]。有研究顯示在輻射下的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系H23中，維甲酸2可通過(guò)增加PTEN表達(dá)使Akt磷酸化，降低細(xì)胞存活率[15]。PTEN的丟失明確導(dǎo)致肺癌對(duì)吉非替尼耐藥，但是否為導(dǎo)致肺癌細(xì)胞放療抵抗的機(jī)制目前尚不清楚。有研究者對(duì)暴露在X線下的2種肺癌細(xì)胞株(A549、H1299)分泌的EV進(jìn)行提取，通過(guò)對(duì)細(xì)胞外囊泡中PTEN的靶miRNA的水平變化進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)miR-23a的表達(dá)明顯上調(diào)，而PTEN則相反。研究者認(rèn)為，輻照下的肺癌細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡能加速血管生成，并將miR-23a轉(zhuǎn)移到血管內(nèi)皮細(xì)胞中，降低PTEN的表達(dá)水平，促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移[13]。

2.2 前列腺癌 對(duì)于局部前列腺癌的患者，放射治療是一種主要的治療方式。盡管50%的患者采用放射和手術(shù)治療，但約1/3的患者會(huì)出現(xiàn)復(fù)發(fā)和疾病進(jìn)展。PTEN表達(dá)缺失已被確定為前列腺癌放射治療抵抗的因素之一[16]。有研究發(fā)現(xiàn)在輻照小鼠前列腺癌細(xì)胞模型中，PTEN的缺失會(huì)導(dǎo)致雄激素受體(AR)表達(dá)增強(qiáng)，從而增加前列腺癌細(xì)胞的抗輻射性[17]。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏PTEN的腫瘤巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)更強(qiáng)，TNF-α表達(dá)增高，并通過(guò)增強(qiáng)抗凋亡蛋白表達(dá)促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的存活；使用抗凋亡蛋白拮抗劑可提高缺乏PTEN的惡性前列腺細(xì)胞的放療敏感性[18]。上述研究表明PTEN可能是提高前列腺癌患者放療效果的靶點(diǎn)。

2.3 結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是一種高度惡性腫瘤，經(jīng)常伴有迅速的肝轉(zhuǎn)移，患者病死率高[19]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，miR-106b的過(guò)度表達(dá)可誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞系SW620對(duì)電離輻射的抗性，而在SW480細(xì)胞中敲除miR-106b產(chǎn)生了相反的效果，并通過(guò)熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)確定了PTEN是miR-106b的直接靶基因[20]。他們認(rèn)為，miR-106b的過(guò)度表達(dá)降低了PTEN的表達(dá)，上調(diào)下游p-Akt的表達(dá)，影響了放療敏感性。另一項(xiàng)研究顯示，miR-222/PTEN通路與結(jié)直腸癌放療敏感性有關(guān)。研究者用耐輻射的結(jié)直腸癌細(xì)胞系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與親本細(xì)胞系相比，miR-222和PTEN在輻射耐受細(xì)胞系中表達(dá)明顯增加，提示miR-222通過(guò)調(diào)節(jié)PTEN基因誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞的抗輻射能力[21]。有學(xué)者在放療耐受的結(jié)直腸癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，miR-29a有著較高的表達(dá)水平，miR-29a可負(fù)調(diào)控PTEN表達(dá)，使細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗[22]。

2.4 鼻咽癌 PTEN與鼻咽癌放療敏感性的關(guān)系及相關(guān)機(jī)制尚不明確。在放療不敏感的鼻咽癌細(xì)胞中，miR-150高表達(dá)可降低糖原合成酶激酶3β(GSK3β)蛋白表達(dá)水平，使細(xì)胞對(duì)放療產(chǎn)生抵抗[23]；miR-205以PTEN為靶蛋白，抑制miR-205表達(dá)增強(qiáng)了鼻咽癌的放療敏感性[24]。有研究證實(shí)在鼻咽癌細(xì)胞中PTEN的直接靶點(diǎn)是miR-222，miR-222在鼻咽癌組織和鼻咽癌細(xì)胞系中明顯高表達(dá)；miR-222可抑制PTEN的表達(dá)，并調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路，使細(xì)胞產(chǎn)生放射抵抗[25]。還有研究表明，PTEN可能是通過(guò)調(diào)控CSC表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)鼻咽癌的放療敏感性，CSC已被證明具有抗輻射能力[26]。上述研究都明確表示，PTEN缺失的鼻咽癌細(xì)胞具有更高的抗輻射性。

2.5 食管癌 對(duì)于一些食管癌患者，放療可能無(wú)法阻止腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致生存率低下。環(huán)狀RNA(circRNA)作為一類(lèi)新型的非編碼RNA，已被證實(shí)為人類(lèi)惡性腫瘤的潛在生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。上調(diào)Circ-VRK1可抑制食管癌細(xì)胞株KYSE150、KYSE450的增殖、遷移，并逆轉(zhuǎn)了輻射耐受；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Circ-VRK1是miR-624-3p的“分子海綿”，調(diào)控PTEN表達(dá)。此外，Circ-VRK1通過(guò)提高PTEN的表達(dá)降低了PI3K/Akt信號(hào)通路的活性，增加了放療敏感性[27]。有研究表明，miR-205在輻射耐受的食管癌細(xì)胞中的表達(dá)水平比親本細(xì)胞高。而PTEN作為miR-205的靶標(biāo)，抑制PTEN表達(dá)可激活PI3K/Akt途徑，促進(jìn)放療耐受。miR-205過(guò)度表達(dá)可使PTEN表達(dá)下調(diào)，通過(guò)增強(qiáng)DNA修復(fù)、抑制細(xì)胞凋亡和激活上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)變來(lái)促進(jìn)放射耐受[28]。上述結(jié)果共同表明，電離輻射介導(dǎo)的食管癌放療抵抗是通過(guò)PTEN相關(guān)通路途徑來(lái)調(diào)節(jié)的，其中miRNA和circRNA的作用不可忽略，這可能為今后的相關(guān)機(jī)制研究提供了新的方向。

目前，PTEN參與腫瘤放療增敏機(jī)制主要是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)PI3K/Akt信號(hào)通路途徑實(shí)現(xiàn)的，而PTEN在各種惡性腫瘤中的放療敏感性研究尚處于起步階段。隨著分子生物學(xué)研究的深入、人類(lèi)基因組學(xué)的發(fā)展，PTEN高表達(dá)能夠增加放療敏感性的分子機(jī)制會(huì)越來(lái)越明確。