乳腺癌放療抵抗分子機制研究進展

劉香婷，屈佳肴，龔珂，李佳，曾元清，羅迪賢

1南華大學,湖南衡陽421000；2南華大學附屬郴州醫(yī)院；3廣東省中醫(yī)院珠海醫(yī)院

乳腺癌是一種女性常見的惡性腫瘤，是全球女性癌癥死亡的主要原因。放療是乳腺癌保乳術后患者主要的輔助治療方法，有助于減少乳腺組織及其附近淋巴結腫瘤復發(fā)的風險，降低患者病死率。但乳腺癌患者在放療時，早期出現(xiàn)的內源放射抗性或放射期間的獲得性抗性是目前面臨的挑戰(zhàn)和障礙。因此，了解乳腺癌放療抵抗的分子機制可為完善乳腺癌治療策略提供新的思路。本文就乳腺癌放療抵抗機制進行綜述，以期為進一步的機制研究提供參考。

1 上皮間充質轉化(EMT)與乳腺癌放療抵抗

1.1 Smad2/3調節(jié)distal-less同源盒基因2(DLX2)表達 DLX2在胚胎發(fā)育、顱面發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)中起至關重要的作用，是參與細胞周期的轉錄因子，與癌癥進展、轉移、預后密切相關[1，2]。文獻顯示，Smad2/3參與誘導EMT，調節(jié)細胞間充質表型和細胞運動，促進乳腺癌細胞增殖和遷移[3]。Choi等[4]報道，輻射可誘導乳腺癌MDA-MB-231細胞中DLX2基因表達，過表達的DLX2可增加EMT陽性標志物(N-鈣黏蛋白、波形蛋白)表達、降低E-鈣黏蛋白表達,從而細胞存活及遷移能力增強；敲降DLX2表達后，細胞放療敏感性增強。同時，敲除TGF-β1途徑的關鍵激活劑Smad2/3可消除輻射誘導的DLX2表達，表明輻射誘導的DLX2表達依賴于Smad2/3信號。DLX2表達促進了乳腺癌細胞的侵襲和轉移，增強了細胞的放療抵抗能力。

1.2 鋅指E盒結合同源框1(ZEB1)表達上調 放射誘導DNA損傷，導致DNA雙鏈斷裂，從而誘發(fā)DNA損傷反應(DDR)。放療可誘導EMT相關的轉錄因子和標志蛋白發(fā)生改變，參與放療抵抗產生。Zhang等[5]報道，EMT可誘導轉錄因子ZEB1表達。ZEB1作為放射敏感和DDR的調節(jié)器，將EMT與放療抵抗關聯(lián)。將乳腺癌SUM159-P2細胞暴露于γ射線電離輻射(IR)后，ATM激酶被激活響應DNA損傷而磷酸化和穩(wěn)定ZEB1，ZEB1可直接與USP7相互作用，增強USP7去泛素化和穩(wěn)定CHK1的能力，從而促進同源重組依賴性DNA修復和放療抵抗。ZEB1上調可能導致人乳腺腫瘤中CHK1過表達，這可能誘發(fā)放療抵抗并最終導致乳腺癌轉移復發(fā)，提示ZEB1在EMT參與放療抵抗中起關鍵作用。

1.3 E-鈣黏蛋白表達缺失 鈣黏蛋白包括N-鈣黏蛋白和E-鈣黏蛋白，是一種細胞黏附分子，對細胞增殖和遷移至關重要[6]。E-鈣黏蛋白是細胞上皮標志物，調控其表達可對放療抵抗產生影響。Theys等[7]研究發(fā)現(xiàn)，低密度的乳腺癌MCF-7細胞產生的E-鈣黏蛋白較少,更具有放療抗性；并且，過表達E-鈣黏蛋白的轉移性乳腺癌細胞MDA-MB-231相對于低表達E-鈣黏蛋白的細胞對放療的作用更明顯，細胞存活率降低。E-鈣黏蛋白的缺失或不表達促進了腫瘤細胞的放療抵抗。這可能是EMT導致細胞產生放療抵抗的關鍵因素。

1.4 α-肌動蛋白4(ACTN4)激活AKT/GSK途徑 細胞骨架結構蛋白可調控細胞放療抵抗[8]。ACTN4是細胞骨架結構蛋白的一員，參與信號轉導、基因表達調控、染色體重塑和腫瘤發(fā)生[9]，在乳腺癌腫瘤發(fā)生和侵襲中起作用。Desai等[10]研究發(fā)現(xiàn)，ACTN4具有賦予MDA-MB-231細胞的放射抗性和侵襲性方面的直接作用。GSK3β是已知的AKT真核靶標，并且與EMT相關[11]。在放療抵抗乳腺癌細胞MCF-7RR中發(fā)現(xiàn)，ACTN4是MCF-7RR細胞中AKT途徑的調節(jié)劑，調控AKT激活和AKT介導的細胞存活；對應于p-AKT表達增加，在MCF-7RR細胞中觀察到p-GSK3β大幅增加，GSK3β通過翻譯后修飾調節(jié)Snail表達。雖然，活化GSK-3β可使Snail磷酸化以促進其降解，但通過AKT磷酸化使GSK-3β失活可以穩(wěn)定Snail從而促進EMT。ACTN4通過激活AKT/GSK途徑促進EMT參與乳腺癌放療抵抗，可作為乳腺癌放療抵抗的潛在干預靶點。

2 細胞周期調控與乳腺癌放療抵抗

2.1 轉錄激活因子3(ATF3)調控細胞周期 ATF3屬于轉錄因子ATF/CREB家族的成員,是一種適應反應基因。在缺氧、細胞因子、化療和DNA損傷劑等刺激后，ATF3表達并參與DNA損傷修復或細胞凋亡[12]。Zhao等[13]研究顯示，ATF3通過影響PI3K/AKT信號通路中的放療抵抗關鍵蛋白p-AKT表達，增強乳腺癌細胞的放療抵抗能力。過表達ATF3后，乳腺癌細胞凋亡減少，G2/M期細胞阻滯減少，PI3K/AKT信號通路被激活。干擾ATF3表達可促進G2/M期細胞阻滯，從而降低乳腺癌細胞的放療抵抗性。該研究提示，沉默ATF3表達、抑制PI3K/AKT信號通路激活及G2/M期阻滯可增強放療效果，可為臨床預防乳腺癌放療抵抗提供新的作用靶點。

2.2 C3肉毒桿菌毒素底物1(Rac1)調控細胞周期 Rac1是Rho家族GTP酶的成員，在細胞遷移和存活中起重要作用[14]。Rac1缺陷減少了DNA損傷檢查點反應，促進DNA損傷修復，增加暴露于IR和紫外線后的存活率[15]。Hein等[16]報道，Rac1在人乳腺癌細胞中高表達，其可增加乳腺癌細胞在放療后的存活。Rac1可調節(jié)AKT、ERK1/2和NF-κB信號通路活性，對乳腺癌放療處理后G2/M檢查點激活和細胞存活至關重要，為放射抗性乳腺癌細胞的治療提供了新靶標。

3 DNA損傷修復與乳腺癌放療抵抗

3.1 miR-668靶向調控IκBα活性 miRNA是一種小的非蛋白質編碼單鏈RNA分子，在基因轉錄中起調控作用。Luo等[17]研究發(fā)現(xiàn)，miR-668過表達可增強乳腺癌MCF-7、T-47D細胞的放療抵抗，抑制miR-668表達能增加細胞對放療的敏感性。當細胞放射處理后，DNA斷裂，磷酸化并降解IκBα，導致NF-κB的釋放和激活；NF-κB易位至細胞核，與DNA靶位點結合，并調節(jié)多個靶基因的表達，促進DNA損傷修復，參與乳腺癌放療抵抗。miR-688可直接靶向IκBα信號轉導途徑，使乳腺癌細胞產生放療抵抗。因此，miR-668可作為潛在的放射敏感性預測指標。

3.2 突觸核蛋白γ(SNCG)調控p53、p21信號傳導 SNCG又稱為第一乳腺癌特異性基因1,在正常乳腺上皮組織中不表達，在晚期和轉移性乳腺腫瘤中高表達[18]。最新研究表明，SNCG表達與放療抵抗和預后不良相關。Tian等[19]研究發(fā)現(xiàn)，SNCG在MDA-MB-468、MDA-MB-231和SUM159PT等三陰性乳腺癌細胞中高表達；在SUM159PT細胞中過表達SNCG，細胞的放療抵抗能力增強。研究表明，p21在DNA損傷反應中發(fā)揮作用。SNCG可通過減弱p53信號傳導并增強p21Waf1/Cip1表達，從而增強乳腺癌細胞的放射抗性。因此，SNCG可作為生物標志物用于預測乳腺癌患者的放療效果。

3.3 β1-整合素維持Rad51水平 整合素可介導細胞外基質(ECM)結合，在乳腺癌中過度表達，與腫瘤細胞的化療和放療抵抗有關[20]。Ahmed等[21]報道，β1-整合素過表達增加細胞同源重組(HR)修復能力，促進細胞存活。β1-整合素低表達的非惡性乳腺上皮細胞(S1)比β1-整合素高表達的衍生乳腺癌細胞(T4-2)具有更高的S期特異性頻率和IR誘導的染色體畸變率。在HR發(fā)生時，Rad51是關鍵組成部分。腫瘤細胞放射處理后，Rad51水平升高，促進T4-2細胞的放射抗性，導致細胞HR激活和放療抵抗。β1-整合素可維持Rad51蛋白水平并影響HR介導的DNA雙鏈斷裂修復，其可通過RING1介導的蛋白酶體途徑降低Rad51降解來增加乳腺癌細胞的放射抗性。

4 自噬與乳腺癌放療抵抗

4.1 缺氧誘導因子1α(HIF-1α)的表達 HIF-1α是細胞對缺氧反應的主要效應因子，與腫瘤血管生成、能量代謝、侵襲、轉移等相關。Zhong等[22]發(fā)現(xiàn)，在低氧條件下，乳腺癌MCF-7細胞中HIF-1α高表達，從而改變MCF-7的活力以增強放射抗性；敲低HIF-1α表達可抑制放療誘導的自噬，其可通過HIF-1/AKT/mTOR通路增強MCF-7細胞中放療誘導的自噬作用，從而導致HIF-1α在乳腺癌放射抗性發(fā)揮作用。

4.2 C/EBP同源蛋白(CHOP)和c-Jun NH2-末端激酶(JNK)的激活 輻射誘導內質網應激是細胞凋亡的主要原因之一，與其激活未折疊蛋白反應(UPR)信號轉導途徑有關。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)，輻射可以誘導ER應激標志物蛋白PERK和IRE1表達，X射線可誘導內質網應激并激活UPR(eIF2a-CHOP和IRE1-JNK)兩個分支，誘導細胞凋亡和自噬，從而促進乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7細胞產生放療抵抗。

5 腫瘤干細胞(CSC)與乳腺癌放療抵抗

5.1 CSC的數(shù)量變化 CSC在實體腫瘤中存在，成功的腫瘤治療必須根除CSC。Qi等[24]發(fā)現(xiàn)，CSC較分化的腫瘤細胞抗輻射性更強，且CSC所占百分比越高，相同輻射條件下細胞存活越多，抵抗輻射能力越強。Ko等[25]研究乳腺癌細胞放射抗性與CSC數(shù)量的相關性，發(fā)現(xiàn)在放療抵抗細胞株RT-R-MCF-7、RT-R-T47D和RT-R-MDA-MB-231中CSC數(shù)量增加，尤其是在高轉移性MDA-MB-231細胞的放療抵抗細胞株中；同時其研究顯示，CSC通過內皮細胞黏附分子促進EMT，從而增加乳腺癌細胞的侵襲性和放療抵抗。

5.2 CSC參與HER2亞型轉變 乳腺癌CSC介導HER2亞型轉變和HER2陰性乳腺癌細胞的放射抗性，增強放射抗性和侵襲性[26]。輻射可誘導HER2陰性乳腺癌細胞的HER2亞型轉變，該轉變使患者失去HER2靶向治療的機會并降低患者存活，參與患者產生放療抵抗性。Kim等[27]研究發(fā)現(xiàn)，HER2和EGFR在CD44H/CD24L(BCSCs標志物)富集的HER2陰性乳腺癌細胞中過表達，這一過程與放療抵抗的產生有關；研究同時顯示,CD44H/CD24L富集的MCF7細胞具有更強的存活能力和IR誘導的DNA損傷修復能力，HER2陰性乳腺癌細胞的CSC產生增加HER2和EGFR等放射抗性表型，促進放療抵抗產生。

綜上所述，乳腺癌的高發(fā)病率、高轉移率以及難治愈率，嚴重威脅女性的健康。在乳腺癌臨床治療中，放療是乳腺癌手術后的重要治療方式。目前臨床采用低劑量、長時間的放療手段，具有較好的治療效果。但是放療易導致放療抵抗的產生，特別是腫瘤復發(fā)的患者，放療效果顯著下降，這是目前乳腺癌治療中面臨的重大挑戰(zhàn)。針對乳腺癌放療抵抗的產生，研究乳腺癌放療抵抗的分子機制，如EMT、DNA損傷修復等，可能為乳腺癌的治療提供新的靶點，在改善患者預后、治療效果方面提供一定的臨床價值。