鼻咽癌放療抵抗研究進(jìn)展*

龔秋月 綜述，駱文龍 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 400010)

鼻咽癌(NPC)是東南亞和我國南部地區(qū)高發(fā)的惡性腫瘤，是頭頸部惡性腫瘤中發(fā)病率較高的腫瘤之一。目前普遍認(rèn)為NPC發(fā)病過程復(fù)雜，其發(fā)病過程與環(huán)境、EB病毒(EBV)、飲食、遺傳等因素有關(guān)。NPC發(fā)病隱匿、不易察覺，因其與鼻竇、顱內(nèi)等相鄰，臨床癥狀各異，且大部分NPC具有高轉(zhuǎn)移、生長(zhǎng)快、惡性程度高、發(fā)生部位隱蔽等特點(diǎn)，容易造成漏診、誤診，影響臨床治療。

放療為NPC治療的標(biāo)準(zhǔn)方法，但由于出現(xiàn)放療抵抗患者預(yù)后較差。NPC目前常用的分型有：角化型鱗狀細(xì)胞癌(WHO-Ⅰ型)、非角化分化型(WHO-Ⅱ型)、非角化未分化型(WHO-Ⅲ型)。其中WHO-Ⅰ型約占2.32%，WHO-Ⅱ型約占8.61%，WHO-Ⅲ型約占88.10%。WHO-Ⅱ/Ⅲ型更易發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，因此預(yù)后較差[1]。部分早期NPC患者可以通過放療治愈，但由于其惡性生物學(xué)行為及放療抵抗，19%～29%的患者放療后仍有局部復(fù)發(fā)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[2]。NPC一旦出現(xiàn)復(fù)發(fā)，5年生存率明顯降低，預(yù)后極其不良。研究表明，NPC治療失敗的主要原因主要在于：NPC細(xì)胞的高增殖性，高侵襲性，腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，易耐藥，對(duì)放療不敏感。因此，提高NPC放化療敏感性，對(duì)延長(zhǎng)患者生命有重要的臨床指導(dǎo)意義。

1 NPC放療抵抗的主要機(jī)制

目前認(rèn)為，NPC放療抵抗與DNA損傷修復(fù)能力異常，細(xì)胞增殖與周期調(diào)控、細(xì)胞凋亡調(diào)控異常及細(xì)胞代謝異常密切相關(guān)。在NPC放療中，射線可以對(duì)NPC細(xì)胞DNA造成損傷，包括DNA雙鏈斷裂(DSB)及DNA單鏈斷裂(SSB)，使得NPC細(xì)胞凋亡和發(fā)生不可逆的細(xì)胞周期阻滯，從而發(fā)揮治療作用。而NPC細(xì)胞的輻射防御功能可以對(duì)DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致放療抵抗。

1.1 DNA損傷修復(fù)能力異常致NPC放療抵抗

DNA是放療的主要作用部位，電離輻射(IR)所產(chǎn)生的活性氧可導(dǎo)致多種DNA損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[3]。腫瘤細(xì)胞中存在著許多DNA損傷修復(fù)基因與信號(hào)通路，具有修復(fù)細(xì)胞DNA損傷的能力，維護(hù)著細(xì)胞基因組穩(wěn)定性。

Jab1/CSN5是一種多功能蛋白，參與調(diào)控細(xì)胞增殖和多種蛋白的穩(wěn)定性。在多種腫瘤類型中，Jab1過表達(dá)與預(yù)后不良相關(guān)。Jab1在對(duì)順鉑、IR和紫外線(UV)輻射耐藥的NPC細(xì)胞系中過度表達(dá)，而抑制其表達(dá)可增強(qiáng)其對(duì)順鉑、IR和UV輻射的敏感性。相反，外源性Jab1表達(dá)增強(qiáng)了NPC細(xì)胞對(duì)順鉑、IR和UV輻射的抵抗力。在NPC細(xì)胞中敲除Jab1，可以使NPC細(xì)胞對(duì)順鉑、IR和UV輻射敏感，反之，Jab1的過度表達(dá)可以通過積極調(diào)節(jié)DNA修復(fù)基因Rad51的水平，從而促進(jìn)NPC細(xì)胞對(duì)順鉑和放療的抵抗，因此可以認(rèn)為Jab1是NPC對(duì)順鉑、IR和UV輻射抵抗的主要因素[4]。

另外，目前認(rèn)為在高等真核生物中，DSB主要有兩條修復(fù)途徑:非同源末端連接(NHEJ)和同源重組修復(fù)(HRR)途徑。其中，HRR使用同源模板，通常是姐妹染色單體來恢復(fù)DNA分子的完整性。NHEJ通過連接斷裂的DNA末端來恢復(fù)DNA分子的完整性，這在某些情況下需要對(duì)末端進(jìn)行預(yù)先處理，并可能發(fā)生在不同的染色體之間，導(dǎo)致缺失、插入和易位[5]。由于NHEJ主要參與非增殖細(xì)胞DNA損傷修復(fù)，因此，抑制NHEJ對(duì)正常細(xì)胞具有毒性，不能成為癌癥治療的理想選擇。而高復(fù)制性細(xì)胞，如癌細(xì)胞，主要是HRR介導(dǎo)的DSB修復(fù)，有研究表明，HRR蛋白的上調(diào)與NPC的抗輻射性密切相關(guān)，并且，HRR通路相關(guān)基因NFBD1、BRCA1、BRCA2、Rad51和RPA1與NPC的放療抵抗有密切關(guān)系[3]，沉默NFBD1可損害NPC細(xì)胞的HRR通路，增強(qiáng)NPC細(xì)胞的化療敏感性和放療敏感性[6-8]，提示NFBD1上調(diào)可能引起NPC的放療抵抗。RPA1的下調(diào)抑制了IR后Rad51的表達(dá)，而Rad51可啟動(dòng)HRR通路，因此，RPA1的下調(diào)可以通過抑制HRR通路，從而抑制DSBs修復(fù)，所以沉默RPA1可以提高NPC細(xì)胞的放療敏感性[9]。

此外，在ku70和ku80基因中發(fā)現(xiàn)了一些單核苷酸多態(tài)性(SNP)，其與NPC對(duì)輻射的敏感性增加有關(guān)[10-11]。EBV-miR-BART8-3p能夠抑制IR導(dǎo)致的DSB，并且激活A(yù)TM/ATR信號(hào)通路修復(fù)DSBs，從而促進(jìn)了NPC細(xì)胞對(duì)放療的抵抗性[12]。膜聯(lián)蛋白A2(ANXA2)在NPC細(xì)胞中的下游信號(hào)通路中參與了蛋白激酶(Akt)通路，并間接增加了Akt蛋白的數(shù)量。Akt蛋白與熱休克蛋白27(HSP27)結(jié)合，形成Akt-HSP27復(fù)合物，可以改善輻射損傷誘導(dǎo)的DNA損傷和細(xì)胞凋亡，從而使得NPC細(xì)胞出現(xiàn)放療抵抗[13]。

DNA的損傷修復(fù)能力是影響NPC放療敏感性的重要因素。NPC細(xì)胞的放療抵抗性往往與過強(qiáng)的DNA修復(fù)能力有關(guān)。

1.2 細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期調(diào)控異常致NPC放療抵抗

細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期調(diào)控與NPC放療抵抗的關(guān)系非常密切。EBV編碼的微小RNA(miRNA)可以促進(jìn)NPC細(xì)胞的遷移和增殖，從而促進(jìn)NPC的放療抵抗[14]。miR-BART8-3p除了能夠抑制NPC細(xì)胞發(fā)生IR導(dǎo)致的DSB外，還能促進(jìn)NPC細(xì)胞的增殖，并通過調(diào)節(jié)ATM/ATR信號(hào)通路的活性，促進(jìn)NPC細(xì)胞的放療抵抗[12]。miR-BART4能夠通過靶向磷酸酯酶與張力蛋白同源物(PTEN)的表達(dá)使得NPC細(xì)胞的增殖增加，促進(jìn)侵襲遷移，抑制其凋亡，并抑制其輻射敏感性。下調(diào)miR-BART4可以提高NPC細(xì)胞的放療敏感性[15]。

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNA)也能促進(jìn)NPC細(xì)胞的放療抵抗。LncRNA抗分化非編碼RNA(ANCR)通過抑制抑癌基因PTEN的表達(dá)促進(jìn)NPC細(xì)胞增殖和放療抵抗，敲除ANCR基因可以增強(qiáng)NPC細(xì)胞的放療敏感性[16]。LncRNA MINCR通過活化miR-223、增加ZEB1和激活A(yù)KT/PI3K信號(hào)通路來降低NPC細(xì)胞的放療敏感性，MINCR基因的下調(diào)可以增加NPC細(xì)胞的放療敏感性[17]。腫瘤細(xì)胞放療敏感性與細(xì)胞周期各時(shí)相的分布密切相關(guān)，S期最不敏感，G0/G1期相對(duì)敏感，G2/M期敏感，其細(xì)胞周期阻滯時(shí)間和程度決定了腫瘤的放療敏感性[18]。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子1(STAT1)也與NPC放療抵抗有關(guān)，下調(diào)STAT1表達(dá)可誘導(dǎo)NPC細(xì)胞S期減少，G2/M期升高，并且增強(qiáng)了NPC細(xì)胞的凋亡[19]。下調(diào)RPA1還參與調(diào)控NPC細(xì)胞的G2/M期檢查點(diǎn)，延長(zhǎng)放療敏感性最高的G2/M期，從而提高NPC細(xì)胞的放療敏感性[9]。STC2基因的表達(dá)是促進(jìn)放療后NPC細(xì)胞存活和轉(zhuǎn)移的重要因素之一。其過表達(dá)與NPC的放療抵抗、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有關(guān)。沉默STC2基因可以通過增加放療后G1和G2/M期細(xì)胞來提高NPC細(xì)胞的放療敏感性[20]。

1.3 細(xì)胞凋亡調(diào)控異常致NPC放療抵抗

腫瘤放療的主要機(jī)制之一就是利用IR誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而起到殺滅腫瘤的作用。細(xì)胞凋亡是影響NPC放療抵抗的重要因素之一。部分miRNA可以促進(jìn)NPC細(xì)胞的凋亡，增加NPC細(xì)胞的放療敏感性。mir-34c在NPC組織和細(xì)胞系中低表達(dá)，使得NPC發(fā)生放療抵抗。miR-34c過表達(dá)則可以抑制NPC細(xì)胞增殖，促進(jìn)NPC細(xì)胞凋亡，抑制放療抵抗，增加NPC放療敏感性[2]。miR-29a則通過抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡來提高NPC細(xì)胞的放療敏感性，COL1A1是miR-29a的直接靶點(diǎn)，它介導(dǎo)miR-29a增加NPC細(xì)胞的輻射敏感性，COL1A1的下調(diào)可抑制NPC細(xì)胞的活力，使NPC細(xì)胞對(duì)IR敏感，COL1A1上調(diào)則使miR-29a降低，從而使得NPC細(xì)胞出現(xiàn)放療抵抗[21]。而miR-222和miR-193a-3p則相反，它們的表達(dá)使得NPC細(xì)胞發(fā)生放療抵抗。miR-222的過表達(dá)明顯促進(jìn)NPC細(xì)胞增殖和集落形成，抑制NPC細(xì)胞凋亡，使得NPC細(xì)胞具有放療抵抗。與miR-BART4相同，miR-222在NPC細(xì)胞中的直接靶點(diǎn)是PTEN[22]。miR-193a-3p可能通過調(diào)控缺氧信號(hào)通路及其靶基因SRSF2來調(diào)節(jié)NPC的放療抵抗，SRSF2基因與NPC放療抵抗呈負(fù)相關(guān)。并且miR-193a-3p可增強(qiáng)NPC細(xì)胞的遷移和侵襲能力[23]。

此外，STAT1的下調(diào)除了可以通過改變NPC細(xì)胞的細(xì)胞周期來提高其放療敏感性外，還可以通過促進(jìn)NPC細(xì)胞的凋亡來降低NPC細(xì)胞的放療抵抗[19]。CPT1A基因在發(fā)生放療抵抗的NPC細(xì)胞中高表達(dá)，沉默CPT1A基因可以通過激活線粒體凋亡來降低其輻射抗性[24]。

1.4 細(xì)胞代謝異常致NPC放療抵抗

2011年HANAHAN等[25]在Cell雜志上發(fā)表了腫瘤十大特征:能量代謝失衡、持續(xù)增殖、抵抗生長(zhǎng)抑制、逃避免疫、持續(xù)復(fù)制、促進(jìn)炎癥、侵襲轉(zhuǎn)移、血管增生、基因組不穩(wěn)與突變和抵抗死亡。腫瘤十大特征直接或間接反映了腫瘤代謝改變，腫瘤細(xì)胞能量代謝失衡的最重要標(biāo)志，就是在氧供很充分的情況下，惡性腫瘤中相當(dāng)一部分葡萄糖糖酵解生成丙酮酸后會(huì)直接生成乳酸[26]。有學(xué)者證明，EBV編碼的潛伏膜蛋白1(LMP1)可促進(jìn)癌細(xì)胞的表達(dá)，LMP1的激活與癌癥相關(guān)的成纖維細(xì)胞(CAFs)通過自噬和基質(zhì)-腫瘤代謝耦合促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和耐輻射。越來越多的證據(jù)表明，CAFs也能分泌代謝物促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。當(dāng)CAFs與癌細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，它們被迫進(jìn)行有氧糖酵解，并產(chǎn)生能量豐富的營養(yǎng)物質(zhì)(如乳酸和β-丁酸)，以“喂養(yǎng)”癌細(xì)胞的三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化。研究人員將這一現(xiàn)象稱為“反向Warburg效應(yīng)”[27]。 CAFs的這種變化可能是由自噬引起的，實(shí)驗(yàn)證明CAFs的自噬和代謝狀態(tài)轉(zhuǎn)換促進(jìn)了NPC細(xì)胞的增殖、遷移和抗輻射能力[28]。

除有氧糖酵解外，脂肪酸、谷氨酰胺、一碳單位代謝和線粒體氧化磷酸化同樣為腫瘤細(xì)胞提供能量，脂肪酸是細(xì)胞的基本成分和能量來源。它們主要由脂肪酸氧化(FAO)分解，F(xiàn)AO在肌肉組織和一些腫瘤組織等耗能組織中相對(duì)更為活躍。有學(xué)者認(rèn)為，F(xiàn)AO活躍是癌癥的一個(gè)重要代謝特征。在耐輻射的NPC細(xì)胞中高表達(dá)的CPT1A與結(jié)合蛋白R(shí)ab14結(jié)合，CPT1A-Rab14的相互作用促進(jìn)了脂肪酸從脂滴到線粒體的運(yùn)輸，從而減少了輻射誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累，并最大限度地提高了ATP的產(chǎn)量。若敲除Rab14則可以減弱CPT1A介導(dǎo)的脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和輻射抗性[24]。

2 小 結(jié)

目前放化療是NPC治療的標(biāo)準(zhǔn)方法，NPC患者的生存率較以前已有大幅度提高，但由于部分患者對(duì)放化療耐藥，導(dǎo)致預(yù)后較差。NPC放療抵抗的發(fā)生機(jī)制尚未完全明確，上述各種機(jī)制均不能單獨(dú)解釋NPC的放射抗性，NPC放療抵抗的各種機(jī)制之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，仍有待學(xué)者們的進(jìn)一步研究。進(jìn)一步揭示NPC放療抵抗的分子機(jī)制，尋找增強(qiáng)NPC放療敏感性方案，對(duì)提高NPC治療效果有深遠(yuǎn)意義。