胡樂林 王俊杰

1北京大學(xué)第三醫(yī)院腫瘤治療中心,北京100083

2安徽理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)教研室，安徽淮南232001

食管癌放射敏感性標(biāo)志物的研究進展

胡樂林1,2王俊杰1#

1北京大學(xué)第三醫(yī)院腫瘤治療中心,北京100083

2安徽理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)教研室，安徽淮南232001

放射治療是食管癌的一種重要治療方式，放療抵抗依然是食管鱗狀細胞癌放療敏感性的一個最大障礙。多種基因的表達產(chǎn)物影響腫瘤的放射敏感性，而放射敏感性標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)，對于發(fā)現(xiàn)放療抵抗的機制，改善放療抵抗患者的預(yù)后，預(yù)測食管鱗狀細胞癌患者的放療預(yù)后至關(guān)重要。本文主要就食管癌放射敏感性的多種基因及其表達產(chǎn)物展開綜述，為了解放療抵抗的分子機制，預(yù)測食管癌放射治療預(yù)后效果打下基礎(chǔ)，并為腫瘤的放療增敏治療提供新思路。

食管癌；m iRNA；生物標(biāo)志物；放射治療

食管癌是最常見的胃腸道惡性腫瘤之一，是一種高度致死性疾病，全世界每年有近3000萬的患者死于食管癌。中國是一個食管癌高發(fā)的國家，在中國每年有接近1500萬的人死于食管癌，過去的30年中在致死性腫瘤中排名第四[1]。在我國食管癌患者中食管鱗癌占90%。雖然食管癌的診斷和治療在不斷地進步，但是因為其高侵襲性和早轉(zhuǎn)移性通常進展迅速，預(yù)后差。晚期食管癌患者由于手術(shù)治療困難，大多數(shù)患者選擇姑息治療。放射治療是一種重要的姑息治療方式，然而放射治療的臨床效果并不滿意，它的五年存活率僅為10%～30%，腫瘤局部復(fù)發(fā)率達到60%～80%，一旦復(fù)發(fā)5年生存率下降至0%～11%。放療抵抗依然是食管鱗狀細胞癌放療敏感性的一個最大障礙。多種食管癌放射敏感性標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)為探索腫瘤放療抵抗的機制提供線索，為預(yù)測其放療敏感性提供依據(jù)，并為腫瘤的放療增敏治療提供新思路，這也是目前食管癌放療研究的重點[2]。本文將對食管癌放射敏感性標(biāo)志物進行綜述。

1 蛋白標(biāo)志物

1.1 p53和14-3-3δ

基礎(chǔ)研究顯示許多涉及凋亡、DNA修復(fù)、細胞周期的生物標(biāo)志物與食管鱗狀細胞癌的放射治療敏感性相關(guān)。多數(shù)研究認為p53的表達是食管鱗狀細胞癌放化療預(yù)后的一個好的標(biāo)志物。然而Okumura等[3]證實一些野生型p53腫瘤患者對放化療的反應(yīng)并不好，然而一些p53突變的腫瘤患者對放化療反應(yīng)好。研究顯示，p53下游信號通路中的另一個重要因素，14-3-3δ蛋白通過結(jié)合磷酸化蛋白調(diào)節(jié)細胞的活性。DNA損傷后14-3-3δ基因被p53轉(zhuǎn)錄活化。外源性表達14-3-3δ后細胞周期阻滯于G2期，有利于有絲分裂前DNA的修復(fù)。通常情況下14-3-3δ在G2期將cdc2-cyclin B1復(fù)合物隔絕在胞質(zhì)。cdc2-cyclin B1復(fù)合物的定位依賴于14-3-3δ，14-3-3δ缺失時cdc2-cyclin B1復(fù)合物進入細胞核。并證實p53缺失和14-3-3δ陽性表達與放化療應(yīng)答密切相關(guān)。

1.2 乏氧誘導(dǎo)因子1（HIF-1）

放射效果與血流和靶組織的氧濃度直接相關(guān)。腫瘤在乏氧條件下比富氧條件下對放療敏感性大大下降。腫瘤乏氧是引起射線抵抗和預(yù)后不良的重要因素，放射治療過程中氧產(chǎn)生自由基誘導(dǎo)DNA損傷從而殺傷腫瘤細胞。乏氧引起細胞周期G1～S停滯，限制BRCA1和BRCA2的表達從而導(dǎo)致G0～G1停滯，這些可能與放射抵抗的因素相關(guān)[4]。乏氧環(huán)境能通過促進轉(zhuǎn)錄因子如STAT3、HIF-1，活化一系列腫瘤。腫瘤乏氧能誘導(dǎo)HIF-1表達。

HIF-1是由α亞基和β亞基組成的異質(zhì)二聚體。HIF-1調(diào)節(jié)100多種細胞存活、腫瘤代謝、增殖、侵襲、血管生成相關(guān)基因表達，同時還能刺激血管內(nèi)皮生長因子的表達。離子射線能刺激HIF-1α的表達，HIF-1α促進血管生成因子VEGF的表達從而保護內(nèi)皮細胞免受射線的損傷。研究顯示HIF-1α的過表達與食管癌放射治療后的預(yù)后密切相關(guān)。抑制HIF-1α的表達能夠逆轉(zhuǎn)乏氧腫瘤細胞的射線抵抗性。最近的研究顯示非諾貝特能通過抑制HIF-1α和VEGF的表達而增加放射敏感性[5]。

1.3 STAT3

STAT3是一種胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子，STAT3上游的Janus激酶2通過促進STAT3的705位點酪氨酸磷酸化而活化。STAT3信號通路的活化通過促進細胞的增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成、宿主的免疫逃逸、凋亡抵抗而有助于腫瘤的發(fā)生。在乏氧條件下，STAT3能夠上調(diào)HIF-1α和VEGF的表達。STAT3抑制劑Stattic能選擇性抑制所有磷酸化狀態(tài)下的STAT3 SH2結(jié)構(gòu)域的功能，抑制STAT3下游的HIF-1α和VEGF的表達，增強腫瘤的放射敏感性。一些研究顯示HIF-1α和其下游靶基因的表達依賴于STAT3的活化，因此對于放療抵抗的腫瘤，STAT3的藥理抑制劑極有可能是腫瘤放療患者的一種有前景的治療策略。體內(nèi)和體外的研究顯示STAT3的抑制劑Stattic能有效地增加食管鱗癌細胞的放射敏感性，尤其是在乏氧條件下[6]。體外研究顯示吉非替尼，一種上皮生長因子阻斷劑顯示額外的和協(xié)同效應(yīng)增強食管癌的放射敏感性。

1.4 LC3和 Beclin-1

自噬是一種進化保守的程序，它是一種細胞器和細胞成分在溶酶體內(nèi)靶向降解的分解代謝過程。自噬首先在酵母中被定義。在自噬過程中ATG家族蛋白直接參與作用。酵母的ATG8和它的哺乳動物微管結(jié)合蛋白LC3是重要的自噬相關(guān)蛋白，他們被招募至雙膜的自噬體，從而將隔離的物質(zhì)向溶酶體轉(zhuǎn)運，在哺乳動物系統(tǒng)LC3是調(diào)節(jié)自噬體形成的一種重要的分子。并且Beclin-1也是自噬過程中的一個重要的調(diào)節(jié)器，Beclin-1編碼基因位于人類染色體17q21，它能協(xié)同PI3激酶信號通路促進自噬囊泡的形成。Beclin-1通常與其他的生化因素協(xié)同調(diào)節(jié)自噬[7]。自噬在腫瘤中的作用依然受到爭議?；A(chǔ)水平的自噬維持細胞的穩(wěn)態(tài)并清除損傷的細胞器回收大分子物質(zhì)發(fā)揮抗癌功能。當(dāng)腫瘤發(fā)生自噬，通過降解和回收利用細胞多余的損傷的老化的蛋白和器官幫助癌細胞存活，直到現(xiàn)在自噬是否影響食管鱗狀細胞癌的放化療的效果依然不明確。研究顯示與LC3和Beclin-1陽性的患者相比LC3和Beclin-1陰性的食管癌患者具有更好的總生存數(shù)。LC3的表達是食管鱗狀細胞癌患者放化療后總生存數(shù)的獨立預(yù)后因素[8]。

1.5 m TOR

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白又被稱為FK506結(jié)合蛋白12雷帕霉素相關(guān)蛋白1，它是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在調(diào)節(jié)蛋白合成、核糖體蛋白翻譯、CAP依賴的蛋白翻譯中發(fā)揮重要的作用。下調(diào)m TOR信號與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和血管的生成密切相關(guān)。在胞外刺激應(yīng)答中m TOR通過磷脂酰肌醇3激酶/AKT信號通路磷酸化2448位點絲氨酸從而活化。m TOR活化后刺激下游兩個關(guān)鍵蛋白（真核始動因子4E結(jié)合蛋白1和S6蛋白激酶1）磷酸化調(diào)節(jié)蛋白翻譯。這兩個重要的下游關(guān)鍵蛋白活化后m TORC復(fù)合物1促進信使RNA的翻譯，這些信使RNA編碼細胞周期進程、細胞生長和代謝中的必須蛋白。大量的研究顯示m TOR信號通路的活化在多種腫瘤的放療抵抗機制中起重要的作用[9-10]。特別是最近的m TOR抑制劑替西羅莫斯的發(fā)展對臨床和基礎(chǔ)研究產(chǎn)生重要的影響，因為它展現(xiàn)出抗多種腫瘤的潛在活性。研究者通過免疫組化檢測1999─2009年77例手術(shù)前放化療的食管鱗癌患者的雷帕霉素靶蛋白。研究顯示磷酸化的m TOR的表達與食管鱗癌患者的放化療應(yīng)答和預(yù)后獨立相關(guān)，并且顯示m TOR極有可能是食管鱗癌綜合治療潛在的治療靶點[11]。

1.6 Survivin

Survivin是凋亡抑制蛋白家族的最小成員，分子量為16.5 KD。Survivin通過線粒體途徑抑制凋亡調(diào)節(jié)細胞分裂。Survivin在食管鱗狀細胞癌中過表達，但是在正常組織表達甚微。高水平Survivin的食管鱗癌患者放射抵抗并且預(yù)后不良[12]。YM 155是Survivin的小分子抑制劑，能夠增強不同DNA損傷的細胞毒性。YM 155能夠誘導(dǎo)食管鱗狀細胞癌Eca109和TE13的放射敏感性。在射線作用下的細胞YM 155誘導(dǎo)cyclinB1/Cdc2激酶的活化并抑制Cdc2 Thr14/Tyr15的磷酸化，與單獨治療相比聯(lián)合YM 155的放射治療能明顯降低食管鱗狀細胞癌種植瘤的生長[13]。

1.7 Polβ和AKR1C3

Polβ是DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)中的重要一員。它是一種小的單聚體蛋白，在氧化誘導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)中起重要作用。研究顯示，Polβ沉默后食管癌的放射敏感性顯著加強。它在調(diào)節(jié)腫瘤細胞放射敏感性中起重要的作用[2]?？寡趸盖宄x子射線產(chǎn)生的活性氧也是放射抵抗的重要機制之一。通過抗氧化酶清除離子射線產(chǎn)生的ROS引起放射抵抗，谷胱甘肽過氧化物酶，超氧化物歧化酶能減少離子射線誘導(dǎo)的ROS的聚集。一些腫瘤細胞和腫瘤干細胞抗氧化酶高表達從而使放射敏感性下降[14-16]。最近的研究證實醛固酮類還原酶AKR1C3高表達，食管癌細胞射線抵抗增強，抑制AKR1C3的表達恢復(fù)腫瘤細胞和動物接種的腫瘤的放射敏感性。并且在AKR1C3增高的細胞ROS聚集相伴隨的DNA損傷顯著減輕，AKR1C3敲除這種保護作用消失?；仡櫺苑治鲲@示射線抵抗的食管癌AKR1C3的表達顯著增高。AKR1C3極有可能是一個新的放射抵抗標(biāo)志物[17]。

2 m iRNA標(biāo)志物

microRNA（m iRNA）在放射應(yīng)答信號通路中起重要作用。目前研究者專注于m iRNA作為癌癥潛在的生物標(biāo)志物。m iRNA在多種腫瘤組織中異常表達，是癌癥預(yù)后的一個潛在的標(biāo)志物。大量的文章報道m(xù) iRNA在食管癌預(yù)后分級中起到滿意的效果[18]。m iRNA是19～24核苷酸保守的非編碼RNA。它在轉(zhuǎn)錄后水平抑制蛋白的表達，主要通過與目的RNA的3'UTR結(jié)合干擾它的翻譯和穩(wěn)定性。在人類基因組中m iRNA的具體數(shù)目未知，但是miRNA前體的數(shù)量估計高達25 000。這些分子調(diào)節(jié)人類基因組的30%的基因。研究顯示一些miRNA調(diào)節(jié)細胞的分化、增殖、凋亡在腫瘤加重中起重要作用[19]。通過q-PCR檢測100例食管鱗狀細胞癌的組織，研究顯示在食管鱗狀細胞癌中miRNA-22的表達下降。m iRNA-22是一種腫瘤抑制因子，并且它的表達與腫瘤放療患者的存活正相關(guān)。增加m iRNA-22的表達促進食管鱗狀細胞癌的放療敏感性。并且m iRNA-22通過Rad51途徑介導(dǎo)發(fā)揮功能[19]。

Su等[20]通過m iRNA的m icroarray分析檢測射線抵抗的食管癌KYSE-150R細胞系和親代KYSE-150細胞系的不同m iRNA的表達。通過定量real-time PCR檢測候選m iRNA的表達。通過生物信息學(xué)分析m iRNA的潛在靶點，檢測到顯著上調(diào)10個m iRNA并下調(diào)25個m iRNA。通過qRT-PCR證實下調(diào)hsa-m iR-301a、hsa-miR-141和hsa-m iR-18b差異有統(tǒng)計學(xué)意義。功能注釋證實預(yù)測的miRNA相關(guān)靶基因中63個與凋亡相關(guān)，67個與細胞周期相關(guān)，18個與DNA損傷修復(fù)相關(guān)。下調(diào)hsa-m iR-301a后通過上調(diào)wnt1促進KYSE-150R的射線抵抗。

對食管癌放射抵抗基因模型的分析顯示在基礎(chǔ)狀態(tài)和放射治療中射線抵抗細胞中miRNA-31顯著下調(diào)。m iRNA-31的異常表達能使射線抵抗的細胞重新致敏。已經(jīng)證實m iRNA-31改變13種DNA修復(fù)相關(guān)基因的表達。這些基因在射線誘導(dǎo)的DNA損傷中起著重要的防御作用。在放射抵抗的食管癌腫瘤中m iRNA-31的表達顯著下降。然而m iRNA-31顯著上調(diào)DNA修復(fù)基因的表達，并證實m iRNA-31在調(diào)節(jié)射線抵抗中的作用。強調(diào)需要進一步研究m iRNA-31作為預(yù)測放射治療預(yù)后的一個潛在標(biāo)志，或者作為放射治療的一種新的治療藥物[21]。Fu等[22]通過Meta分析證實m iRNA-21和m iRNA-375是食管癌重要的預(yù)后因素。上調(diào)m iRNA-21和下調(diào)m iRNA-375能預(yù)測食管癌的不良預(yù)后。體外實驗研究證實抑制m iRNA-21通過磷酸化酶和刪除十號染色體上的張力蛋白同源物增加食管癌細胞的放射敏感性，這個效果可能作為增加食管癌放射敏感性的一種新的治療策略[23]。

3 展望

射線治療在食管鱗狀細胞癌中廣泛應(yīng)用，在食管癌治療中發(fā)揮中心作用。但是食管鱗狀細胞癌存在高復(fù)發(fā)率，并且放射抵抗的機制依然不清。一系列蛋白和m iRNA標(biāo)志物在射線抵抗中被證實，為明確食管癌的放射抵抗機制打下基礎(chǔ)，為將來進一步為食管癌預(yù)后分級打下鋪墊，并為預(yù)測食管癌的預(yù)后和選擇治療方式提供指導(dǎo)。但是為了明確這些蛋白標(biāo)志物和m iRNA作為一種預(yù)后標(biāo)志物的效果，系統(tǒng)評價蛋白標(biāo)志物和miRNA的研究也應(yīng)深入開展。

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R735.1

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2015.13.06.07

#通信作者（corresponding author），e-mail：junjiewang_edu@sina.cn

2015-02-24）