丁 堅 （綜述），蔡 軍 （審校）

（南昌大學 a.研究生院醫(yī)學部2010級；b.第一附屬醫(yī)院普外科，南昌 330006）

自從1970年細胞凋亡第一次被Kerr等闡述開始，它一直是生物研究最熱門的領域。細胞凋亡是一個復雜的生理過程，涉及許多通路以及一系列基因的激活、表達和調控等。在這些通路中任何一點的缺陷，將可能導致缺陷細胞的惡性轉化。p53、XIAP是細胞凋亡過程中的調節(jié)因子，在細胞凋亡的調控中發(fā)揮了重要的作用，而且在許多腫瘤中都有異常表達。隨著對腫瘤病因及分子機制研究的不斷深入，一些新的治療策略正不斷產生。本文就p53、XIAP與細胞凋亡、腫瘤及其治療等方面的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 細胞凋亡通路及p53、XIAP與細胞凋亡的關系

1.1 細胞凋亡通路

認識細胞凋亡的作用機制對理解細胞凋亡紊亂情況下的發(fā)病機理至關重要。細胞凋亡通路主要由以下幾部分組成。

1.1.1 外源性死亡受體介導的細胞凋亡通路

外源性死亡受體介導的細胞凋亡通路，起始于細胞外的死亡配體與死亡受體的結合。盡管現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)了許多死亡受體，但是最為熟知的是TNFR1和 Fas，其相關配體為 TNF 和 FasL［1］。這些死亡蛋白有一個細胞內的死亡結構域可以募集銜接蛋白，例如TNF受體相關的死亡受體結構域、Fas相關的死亡結構域等［2］。死亡配體與死亡受體的結合會形成一個銜接蛋白結合部位，整個配體-受體-銜接蛋白組成的復合物被稱作死亡誘導信號復合物（DISC）［3］，然后，DISC募集并激活caspase 8前體，活化的caspase 8可以激活下游的caspase并啟動細胞凋亡［4］。

1.1.2 內源性線粒體介導的細胞凋亡通路

內源性線粒體介導的細胞凋亡通路，起始于細胞內。遺傳性損傷、缺氧、氧化應激等內部刺激可以觸發(fā)內源性線粒體介導的細胞凋亡通路。不管何種刺激，此通路引起線粒體通透性增加，導致線粒體內的促凋亡蛋白前體釋放入胞質［5］。Bcl-2蛋白家族主要調控此通路，其按功能分為抑凋亡和促凋亡2類成員，抑凋亡成員主要有 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1 等，促凋亡成員主要包括 Bax、Bak、Bid、Noxa、Puma 等［6］。抑凋亡成員主要抑制線粒體內促凋亡蛋白前體的釋放來調控細胞凋亡，促凋亡成員則相反。在細胞凋亡調節(jié)中，不是絕對的數(shù)量，而是促凋亡與抑凋亡蛋白的比例起了重要的作用。線粒體內促凋亡蛋白前體包括 Cyt C、Smac/DIABLO、HTRA2，endonuclase G及AIF等，它們通過激活caspase通路導致細胞凋亡，或直接作用于細胞核引起caspase非依賴通路的細胞凋亡［7］。

1.1.3 共同通路

細胞凋亡的執(zhí)行階段涉及一系列的caspase的激活。上述通路激活的caspase 8和caspase 9會聚作用于caspase 3。caspase 3裂解核酸酶抑制物并激活核酸酶，隨后引起DNA片段化導致細胞凋亡［8］。下游的caspase還可通過破壞細胞結構，如裂解核纖層等，在細胞凋亡中發(fā)揮作用。

1.1.4 內源性內質網介導的細胞凋亡通路

對于內源性內質網介導的細胞凋亡通路的確切機制，還有待深入揭示。現(xiàn)在一致認為對caspase 12的調控發(fā)揮了主要作用，并且是線粒體非依賴性的［9］。當內質網應激導致內質網損傷，引起未折疊蛋白反應，降低蛋白質的合成，TNF受體相關因子從caspase 12 分離，并激活 caspase 12［3］。

1.2 p53與細胞凋亡的關系

p53蛋白是目前最為熟知的由p53基因編碼的腫瘤抑制蛋白。自從它被發(fā)現(xiàn)以來，關于其抑制腫瘤方面的功能的許多研究在不斷深入。不但涉及誘導細胞凋亡，而且在細胞周期調控、發(fā)育、分化、基因擴增和細胞老化等方面發(fā)揮了重要作用［10］。

在細胞凋亡方面，p53促凋亡的活性主要有轉錄依賴及非轉錄依賴兩方面。p53誘導的基因轉錄包含外源性通路中的Fas、Trail和內源性通路中Puma、Bax、Bid，而一部分 p53 則定位于胞質，抑制抑凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl或激活促凋亡蛋白Bax，不依賴其轉錄活性［11］。

而且，p53與其家族其他成員（如 p63、p73）一起在細胞周期停滯和細胞凋亡方面，發(fā)揮了抑制腫瘤作用［12-13］。

1.3 XIAP與細胞凋亡的關系

XIAP是凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）成員之一。到目前為止，已經鑒定出了8個IAP。它們是一類結構及功能類似的蛋白，能調控細胞凋亡、細胞分裂及信號轉導。IAPs是內源性的caspase抑制物，它們能通過抑制不同的caspase來阻滯細胞凋亡［14］。

XIAP是其家族最具特征性的成員，具有3個功能不同的桿狀病毒重復序列（Baculovirus IAP Repeat，BIR）結構域和一個RING指結構域［15］。BIR結構域位于其氨基末端，是由70個氨基酸組成的高度保守結構域，具有典型的鋅指結構，有利于XIAP參與蛋白質-蛋白質以及蛋白質-DNA的相互作用。RING指結構域位于羧基末端，具有E-3泛素連接酶活性，通過泛素蛋白酶體途徑可促進XIAP自身或與相互作用的蛋白泛素化而降解。而且，XIAP還有一個中心的泛素相關UBA結構域，在多種形態(tài)下可以與泛素結合［16］。

Caspase是細胞凋亡的始動及執(zhí)行者，根據(jù)caspase的底物特異性可以分為起始caspase（caspase 8/9），效應caspase（caspase 3/7）。XIAP可以直接結合并抑制caspase。其BIR3通過結合caspase 9裂解后暴露出來的一個區(qū)域抑制 caspase 9［17］。Caspase 9 是線粒體介導的細胞凋亡通路中的起始caspase。BIR1和BIR2 則作用于 caspase 3 和 caspase 7［17］。 X 線晶體學研究XIAP發(fā)現(xiàn)BIR1和BIR2連接區(qū)域的保守氨基酸在抑制caspase 3和caspase 7中至關重要［18］。RING指結構具有E3泛素連接酶活性，可以引起底物caspase泛素化而抑制細胞凋亡。

2 p53、XIAP與腫瘤及其靶向的細胞凋亡在腫瘤中的治療

細胞凋亡通路中的每一個缺陷或異常都可能成為潛在的腫瘤治療靶點。藥物及其他治療的策略是修復凋亡信號通路使細胞恢復正常，并有潛在的能力清除依賴凋亡缺陷存活的惡性細胞。當前許多新型抗癌藥物為腫瘤治療打開了一扇門。

2.1 p53與腫瘤

p53作為主要的抑癌基因，50%以上的惡性腫瘤與p53基因缺陷有關［19］。大多數(shù)突變型p53不但喪失了野生型p53的功能，而且獲得了類似癌基因特性的功能，如轉錄一系列靶基因加速癌癥進展、增強癌細胞化學耐藥性、阻滯癌細胞凋亡的發(fā)生、抑制其他抑癌基因的活性等，導致細胞惡性轉化［20-21］。目前發(fā)現(xiàn)突變型p53在大多數(shù)腫瘤中高表達，與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預后緊密相關。

2.2 基于p53的基因治療

最早關于p53基因治療的研究是在1996年，探討包含逆轉錄病毒載體的野生型p53基因轉入源于病人的非小細胞肺癌中的使用，認為基于p53基因的治療是可行的。但是p53基因的單獨使用不足以清除所有的腫瘤細胞，隨后的研究主要探討p53基因治療同時結合其他治療策略的使用。例如，導入野生型p53使大腸癌、前列腺癌等對放療敏感［22］。但是，p53基因治療仍處在臨床試驗階段。

2.3 基于p53的藥物治療

數(shù)個通過不同機制靶向p53的藥物正在被研究。Phikan083，一種小分子的咔唑衍生物，可以結合并修復突變型p53回到野生型功能［23］。Nutlin，順式咪唑啉的類似物，抑制MSM2-p53相互作用，穩(wěn)定p53并選擇性的誘導腫瘤細胞老化［24］。MI-219被報道干擾MDM2-p53相互作用，導致細胞增殖的抑制、腫瘤細胞選擇性的細胞凋亡和腫瘤增長的完全緩解［25］。

2.4 基于p53的免疫治療

關于使用p53疫苗的臨床試驗正在進行中。Antonia等［26］測試了一個由全長野生p53基因轉導的樹突狀細胞組成的腫瘤疫苗，在52%（13/25）的病人中發(fā)現(xiàn)p53特有的T細胞對接種疫苗產生了應答反應。除外基于病毒載體的疫苗，基于樹突狀細胞的疫苗也在嘗試進入臨床試驗。Svane等［27］嘗試使用p53多肽通過脈沖釋入樹突狀T細胞，據(jù)報道50%（3/6）的病人p53特有的T細胞產生了應答反應。而其他關于多肽類的疫苗也有所報道［28］。

2.5 XIAP與腫瘤

XIAP可以被視作在腫瘤的8個特點中的至少3個方面發(fā)揮了重要作用，那就是:抵抗細胞凋亡、免疫逃避、促進腫瘤的進展及轉移［29］。盡管存在少數(shù)例外，許多報道闡述了大多數(shù)的惡性腫瘤中XIAP高表達與不良預后之間的相關性［30-31］。XIAP的高表達可能不是導致腫瘤惡性轉變的單獨因素，因為它必須同其他的癌基因之間相互作用，例如Survivin等［32-33］。Survivin參與了細胞增殖，并且與XIAP結合，通過促進細胞逃避凋亡和遠處轉移，穩(wěn)定并加強了XIAP的活性和腫瘤的促進作用［32,34］。

2.6 基于XIAP的治療

靶向XIAP的一些新的治療有反義核苷酸、siRNA（small interfering RNA）分子及 IAP拮抗劑等。在肺癌，當聯(lián)合使用抗癌藥物的時候XIAP的反義寡核苷酸被證實可以增強其化療活性［35］。另一方面，Ohnishi等［36］報道靶向 XIAP 的 siRNA 在不依賴p53的情況下增強了人腫瘤細胞株的放療敏感性。而且，Yamaguchi等［37］報道通過 siRNA 靶向 XIAP或Survivin使肝腫瘤對死亡受體和化療藥物誘導的細胞凋亡敏感。IAP拮抗劑包括肽類和非肽類，能抑制IAP活性。2個環(huán)肽，Smac類似物2和3，被發(fā)現(xiàn)結合于 XIAP、c-IAP1/2并恢復了被 XIAP抑制的caspase 3/7/9 的活性［38］。SM-164，一個非肽類的 IAP拮抗劑，被報道能同時靶向XIAP和c-IAP1并強有力的提高了TRAIL 的活性［39］。

3 結語及展望

許多文獻都支持細胞凋亡通路中的缺陷在惡性腫瘤的發(fā)生中起了至關重要的作用，而且嘗試靶向細胞凋亡在腫瘤治療中前景光明，許多新的治療策略是可行的，應該面向更多類型的腫瘤。其中一些新發(fā)現(xiàn)處于臨床前期的研究，而有些已經進入了臨床試驗階段。但是，只有這些進行中的臨床試驗的結果才能確定這種期望是否能轉變成為提高患者生存率的現(xiàn)實。

［1］Hengartner M O.Apoptosis:corralling the corpses［J］.Cell,2000,104:325-328.

［2］Schneider P，Tschopp J.Apoptosis induced by death receptors［J］.Pharm Acta Helv,2000,74:281-286.

［3］O’Brien M A,Kirby R.Apoptosis:a review of proapoptotic an anti-apoptotic pathways and dysregulation in disease［J］.J Vet Emerg Crit Care,2008,18（6）:572-585.

［4］Karp G.Cell and molecular biology:Concepts and experiments［M］.5 edition.John New Jersey:Wiley and Sons，2008:653-657.

［5］Danial N N，Korsmeyer S J.Cell death:critical control points［J］.Cell,2004,116:205-219.

［6］Lindsay J,Esposti M D,Gilmore A P.Bcl-2 proteins and mitochondria-specificity in membrane targeting for death［J］.BBA Mol Cell Res,2011,1813:532-539.

［7］Rufini A,Melino G.Cell death pathology:The war against cancer［J］.Biochem Biophys Res Commun,2011,414:445-450.

［8］Ghobrial I M,Witzig T E,Adjei A A.Targeting apoptosis pathways in cancer therapy［J］.CA Cancer J Clin，2005，55:178-194.

［9］Szegezdi E,Fitzgerald U,Samal I.Caspase-12 and ER stress mediated apoptosis:the story so far ［J］.Ann NY Acad Sci,2003,1010:186-194.

［10］Oren M,Rotter V.Introduction:p53-the first twenty years［J］.Cell Mol Life Sci,1999,55:9-11.

［11］Zilfou J T,Lowe S W.Tumor suppressive functions of p53［J］.Cold Spring Harb Perspect Biol,2009,1（5）:188.

［12］Melino G.p63 is a suppressor of tumorigenesis and metastasis interacting with mutant p53［J］.Cell Death Differ,2011,18（9）:1487-1499.

［13］Rufini A,Agostini M,Grespi F,et al.p73 in cancer［J］.Genes Cancer,2011,2（4）:491-502.

［14］Vucic D,Fairbrother W J.The inhibitor of proteins as therapeutic targets incancer［J］.Clin Cancer Res，2007，13（20）:5995-6000.

［15］Liston P,Fong W G,Korneluk R G.The inhibitors of apoptosis:there is more to life than Bcl2［J］.Oncogene,2003,22:8568-8580.

［16］Gyrd Hansen M,Meier P.IAPs:from caspase inhibitors to modulators of NFkappaB,inflammation and cancer［J］.Nature Rev Cancer，2010,10:561-574.

［17］Eckelman B P，Salvesen G S，Scott F L.Human inhibitor of apoptosis proteins:why XIAP is the black sheep of the family［J］.EMBO Rep,2006,7:988-994.

［18］Riedl S J，Renatus M，Schwarzenbacher R，et al.Structural basis for the inhibition of caspase-3 by XIAP［J］.Cell，2001，104:791-800.

［19］Bai L，Zhu W G.p53:structure,function and therapeutic applications［J］.J Cancer Mol 2006，2（4）:141-153.

［20］Song H，Hollstein M，Xu Y.p53 gain-of-function cancer mutants induce genetic instability by inactivating ATM［J］.Nat Cell Biol,2007,9:573-580.

［21］Kalo E，Buganim Y，Shapira K E，et al.Mutant p53 attenuates the SMAD-dependent transforming growth factor β1 （TGF-β1） signaling pathway by repressing the expression of TGF-β receptor type Ⅱ［J］.Mol Cell Biol,2007,27（23）:8228-8242.

［22］Chene P.p53 as a drug target in cancer therapy ［J］.Expert Opin Ther Patents,2001,11（6）:923-935.

［23］Boeckler F M,Joerger A C,Jaggi G,et al.Targeted rescue of a destabilised mutant of p53 by an in silico screened drug［J］.Proc Natl Acad Sci USA,2008,105（30）:10360-10365.

［24］Shangary S,Wang S.Small-molecule inhibitors of the MDM2-p53 protein-protein interaction to reactivate p53 function:a novel approach for cancer therapy ［J］.Annu Rev Pharmacol Toxicol,2008,49:223-241.

［25］Shangary S,Qin D,McEachern D,et al.Temporal activation of p53 by a specific MDM2 inhibitor is selectively toxic to tumours and leads to complete tumor growth inhibition［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105（10）:3933-3938.

［26］Antonia S J,Mirza N,Fricke I,et al.Combination of p53 cancer vaccine with chemotherapy in patients with extensive stage small cell lung cancer［J］.Clin Cancer Res，2006,12（3）:878-887.

［27］Svane I M，Pedersen A E，Johnsen H E，et al.Vaccination with p53-peptide-pulsed dendritic cells,of patients with advanced breast cancer:report from a phase I study［J］.Cancer Immunol Immunother，2004，53（7）:633-641.

［28］Vermeij R，Leffers N，vander Burg S H，et al.Immunological and clinical effects of vaccines targeting p53-overexpressing malignancies［J］.J Biomed Biotechnol，2011，2011:702146.

［29］Hanahan D，Weinberg R A.Hallmarks of cancer:the next generation［J］.Cell,2011,144:646-674.

［30］Fulda S，Vucic D.Targeting IAP proteins for therapeutic intervention in cancer［J］.Nature Rev Drug Discov，2012，11:109-124.

［31］Kashkar H.X-linked inhibitor of apoptosis:a chemoresistancefactororahollowpromise［J］.ClinCancer Res.2010,16:4496-4502.

［32］Mehrotra S，Languino L R，Raskett C M，et al.IAP regulation of metastasis［J］.Cancer Cell，2010,17:53-64.

［33］Yang L,Cao Z,Yan H,et al.Coexistence of high levels of apoptotic signaling and inhibitor of apoptosis proteins in human tumor cells:implication for cancer specific therapy［J］.Cancer Res，2003,63:6815-6824.

［34］Dohi T,Okada K,Xia F,et al.An IAP-IAP complex inhibits apoptosis ［J］.J Biol Chem，2004,279:34087-34090.

［35］Hu Y,Cherton Horvat G,Dragowska V,et al.Antisense oligonucleotides targeting XIAP induce apoptosis and enhance chemotherapeutic activity against human lung cancercellsinvitroandin vivo［J］.ClinCancerRes，2003，9:2826-2836.

［36］Ohnishi K,Scuric Z,Schiesti R H,et al.siRNA targeting NBS1 or XIAP increases radiation sensitivity of human cancer cells independent of TP53 status［J］.Radiat Res,2006，166:454-462.

［37］Yamaguchi Y,Shiraki K,Fuke H,et al.Targeting of X-linked inhibitor of apoptosisprotein or Survivin by short interfering RNAs sensitises hepatoma cells to TNF-related apoptosis-inducing ligand-and chemotherapeutic agentinduced cell death［J］.Oncol Rep，2005，12:1211-1216.

［38］Sun H,Liu L,Lu J,et al.Cyclopeptide Smac mimetics as antagonists of IAP proteins bioorg［J］.Med Chem Lett，2010,20（10）:3043-3046.

［39］Lu J,Mc Eachern D,Sun H,et al.Therapeutic potential and molecular mechanism of a novel，potent，nonpeptide,Smac mimetic SM-164 in combination with TRAIL for cancer treatment［J］.Mol Cancer Ther，2011，10（5）:902-914.