孫偉杰，李建成

(1 福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院，福州350000；2 福建省腫瘤醫(yī)院)

?

·綜述·

食管癌干細(xì)胞放射敏感性的研究進(jìn)展

孫偉杰1，李建成2

(1 福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院，福州350000；2 福建省腫瘤醫(yī)院)

食管癌的組織學(xué)類型主要以鱗狀細(xì)胞癌為主，放射治療是其重要的治療手段之一。但部分患者對(duì)放射治療不敏感或放射治療后出現(xiàn)局部復(fù)發(fā)?！澳[瘤干細(xì)胞”學(xué)說認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞中存在一類具有自我更新和多向分化能力并能產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞，即腫瘤干細(xì)胞。食管癌細(xì)胞中亦存在此類干細(xì)胞。有研究認(rèn)為，食管癌干細(xì)胞的存在是導(dǎo)致食管癌放射治療不敏感的一個(gè)重要原因，其機(jī)制可能與細(xì)胞周期再分布、干細(xì)胞基因高表達(dá)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常有關(guān)。目前針對(duì)食管癌干細(xì)胞放射敏感性的研究越來越受到關(guān)注。

食管癌；腫瘤干細(xì)胞；放射敏感性

我國(guó)是食管癌的高發(fā)區(qū)，每年發(fā)病例數(shù)和死亡例數(shù)占全世界食管癌患者的52.5%和41.8%[1]。鱗狀細(xì)胞癌是亞洲地區(qū)食管癌的主要組織學(xué)類型，放射治療是其主要治療手段之一。腫瘤干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化能力并能產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞。最近研究發(fā)現(xiàn)，食管癌細(xì)胞對(duì)放射治療不敏感或放射治療后出現(xiàn)局部復(fù)發(fā)與食管癌干細(xì)胞有關(guān)[2]。本文結(jié)合文獻(xiàn)就近年來食管癌干細(xì)胞放射敏感性的研究進(jìn)展綜述如下。

1 食管癌干細(xì)胞的生物學(xué)特性及分離鑒定

腫瘤干細(xì)胞理論認(rèn)為，腫瘤干細(xì)胞可能來源于正常干細(xì)胞突變、祖細(xì)胞分化、成熟體細(xì)胞逆向分化、異常的細(xì)胞融合以及殘留的靜止胚胎干細(xì)胞被激活，被認(rèn)為是腫瘤的啟動(dòng)細(xì)胞[3]。

Huang等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在人食管癌干細(xì)胞系EC9706和EC109中，側(cè)群細(xì)胞較非側(cè)群細(xì)胞擁有更高的細(xì)胞克隆形成效率，其原因與干細(xì)胞相關(guān)基因OCT-4、SOX-2、BMI-1和ZFX在側(cè)群細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)有關(guān)。CD44屬于黏附分子家族成員之一，其作用是介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)、細(xì)胞與細(xì)胞間的黏附，在機(jī)體多種病理生理過程中扮演重要角色。Li等[5]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)人食管癌細(xì)胞系OE-19分別進(jìn)行5、10、15 Gy照射，其CD44強(qiáng)陽性率分別為77.8%、66.5%、57.5%，弱陽性率分別為21.7%、31.6%、41.4%，故推測(cè)CD44可能是腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物。Honing等[6]研究發(fā)現(xiàn)，CD44陽性表達(dá)與食管癌患者無瘤生存期呈負(fù)相關(guān)。Smit等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在食管癌細(xì)胞系OE-33和OE-21中，與無CD44+CD24+表型細(xì)胞相比，有CD44+/CD24+表型細(xì)胞具有更高的細(xì)胞增殖率、球體形成潛力以及體外放射抗性。Sui等[1]通過薈萃分析發(fā)現(xiàn)，CD33是食管癌的獨(dú)立預(yù)后因子，CD33高表達(dá)與食管癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期、組織病理學(xué)分級(jí)顯著相關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)，CD133與肝癌、肺癌和喉癌等細(xì)胞的自我更新和放化療抗性增加密切相關(guān)[8]。Lu等[8]研究發(fā)現(xiàn)，食管癌組織CD133/CXCR4高表達(dá)者占20.78%，在食管鱗狀細(xì)胞癌中CD133+CXCR4+細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的增殖能力，因此推測(cè)CD133和CXCR4亦可能是食管癌干細(xì)胞的標(biāo)志物。細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)。屬于黏附分子中免疫球蛋白超家族中的成員之一，其在控制腫瘤惡化和轉(zhuǎn)移以及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)過程中具有重要作用。Tsai等[9]研究發(fā)現(xiàn)，ICAM-1陽性細(xì)胞具有食管癌干細(xì)胞的特性，其作用機(jī)制可能是通過ICAM1-PTTG1IP-p53-DNMT1通路介導(dǎo)的，并認(rèn)為ICAM-1可作為食管癌干細(xì)胞的標(biāo)記物。其更多的表型和標(biāo)志物尚有待于進(jìn)一步研究。

2 食管癌干細(xì)胞的放射抗性機(jī)制

放射治療主要通過引起細(xì)胞DNA單鏈斷裂、雙鏈斷裂及細(xì)胞損傷，繼而影響細(xì)胞增殖狀態(tài)、改變細(xì)胞周期，導(dǎo)致細(xì)胞死亡或凋亡[2]。研究發(fā)現(xiàn)，食管癌干細(xì)胞放射抗性增加的機(jī)制可能與細(xì)胞周期再分布、干細(xì)胞基因高表達(dá)以及相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常有關(guān)[10～12]。

2.1 細(xì)胞周期再分布 處于不同細(xì)胞周期的細(xì)胞，其放射敏感性不同，M期細(xì)胞對(duì)射線特別敏感，而G0期細(xì)胞對(duì)射線不敏感。正常組織干細(xì)胞和腫瘤干細(xì)胞通常處于細(xì)胞周期的靜止?fàn)顟B(tài)，即G0期。Wang等[11]將食管癌干細(xì)胞和其親代食管癌細(xì)胞同時(shí)暴露于特定的輻照劑量，發(fā)現(xiàn)親代食管癌細(xì)胞和食管癌干細(xì)胞均在G2期生長(zhǎng)緩慢，但親代食管癌細(xì)胞更明顯。此外，食管癌干細(xì)胞細(xì)胞球體對(duì)G2期遲滯產(chǎn)生了耐受。Skp2是SCFSkp2泛素連接酶復(fù)合體的底物識(shí)別亞基，主要涉及細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶CDK抑制劑p27介導(dǎo)的泛素化降解和G1/S期轉(zhuǎn)換的正性調(diào)節(jié)。Wang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，食管鱗狀細(xì)胞癌組織Skp2高表達(dá)，其高表達(dá)與腫瘤進(jìn)展和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。Skp2高表達(dá)可提升食管癌細(xì)胞EC9706的放射抗性，Skp2基因敲除可使食管癌細(xì)胞對(duì)放射治療敏感。細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)作為細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶CDK的調(diào)控者，在整個(gè)細(xì)胞周期中其表達(dá)量呈周期性變化。Su等[14]通過Cyclin D1處理具有放射抗性的食管癌干細(xì)胞KYSE-150R和其親代細(xì)胞KYSE-150，發(fā)現(xiàn)KYSE-150R的細(xì)胞增殖率和放射生存分?jǐn)?shù)在Cyclin D1 siRNA處理組明顯下降；敲除Cyclin D1基因可導(dǎo)致KYSE-150R無法進(jìn)行G0/G1轉(zhuǎn)換。上述研究表明，細(xì)胞周期再分布是食管癌干細(xì)胞的放射抗性增加的重要機(jī)制之一。

2.2 干細(xì)胞基因高表達(dá) 研究發(fā)現(xiàn)，食管癌干細(xì)胞存在某些干細(xì)胞基因(如β-catenin、Bmi-1、WISP-1、NRAGE等)高表達(dá)。Che等[15]通過分次照射食管癌細(xì)胞Eca109獲得具有放射抗性的食管癌干細(xì)胞Eca109R50Gy，與Eca109相比，Eca109R50Gy集落形成能力和致瘤能力更強(qiáng)；同時(shí)，干細(xì)胞標(biāo)記物β-catenin表達(dá)量在Eca109R50Gy細(xì)胞中明顯上升。Bmi-1是PcG家族的核心成員之一，在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，其表達(dá)變化與腫瘤進(jìn)展和患者預(yù)后相關(guān)。Wang等[16]分別檢測(cè)具有放射抗性的食管癌干細(xì)胞KYSE-150R和其親代食管癌細(xì)胞KYSE-150的Bmi-1，發(fā)現(xiàn)KYSE-150R細(xì)胞中Bmi-1表達(dá)量顯著高于KYSE-150細(xì)胞。而Bmi-1經(jīng)過耗損后，活性氧的生成和氧化酶基因的表達(dá)上升，明顯增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放射敏感性。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)，WISP-1基因在具有放射抗性的食管癌細(xì)胞中過表達(dá)，且通過細(xì)胞外WISP-1抗體中和WISP-1能夠逆轉(zhuǎn)食管癌細(xì)胞的放射抗性。Zhou等[18]通過梯度劑量照射獲得具有放射抗性的人類食管癌細(xì)胞TE13R120和ECA109R60，發(fā)現(xiàn)NRAGE基因在TE13R120和ECA109R60細(xì)胞中高表達(dá)，且與TE13R120和ECA109R60的放射抗性增加密切相關(guān)。上述研究證實(shí)，干細(xì)胞基因高表達(dá)與食管癌干細(xì)胞的放射抗性增加密切相關(guān)。

2.3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常 食管癌干細(xì)胞在腫瘤各個(gè)階段發(fā)揮的作用與眾多信號(hào)通路有關(guān)，如Wnt/β-catenin、Notch、PI3K、MAPK、NF-κB。Wnt/β-catenin信號(hào)通路在維持腫瘤干細(xì)胞特性方面扮演重要角色。Che等[15]對(duì)具有放射抗性的食管癌干細(xì)胞Eca109R50Gy進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)COX-2抑制劑NS398能通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路，增強(qiáng)食管癌干細(xì)胞的放射敏感性。Ge等[19]研究發(fā)現(xiàn)，食管鱗狀細(xì)胞癌中的miR-942能夠直接作用于Wnt/β-catenin信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)控因子sFRP4、GSK3beta和TLE1，上調(diào)Wnt/β-catenin信號(hào)通路，增強(qiáng)食管癌干細(xì)胞的放射敏感性。PI3Ks蛋白家族可參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)，PI3K信號(hào)通路活性的增強(qiáng)常與多種腫瘤相關(guān)。Li等[20]從食管鱗狀細(xì)胞癌中分離、培養(yǎng)具有干細(xì)胞功能的側(cè)群細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其可通過PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控ABCG2轉(zhuǎn)導(dǎo)體的功能。Jia等[21]研究發(fā)現(xiàn)，通關(guān)藤苷H具有抑制食管癌浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的作用，其機(jī)制與調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)的PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)。在哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育和組織發(fā)生過程中，Hedgehog信號(hào)通路可參與細(xì)胞的多種病理生理過程。Hedgehog信號(hào)通路異?？稍鰪?qiáng)腫瘤干細(xì)胞的活性，與多種腫瘤形成有關(guān)[22]。Yang等[23]研究發(fā)現(xiàn)，Hedgehog信號(hào)通路活化是食管癌發(fā)生、發(fā)展的早期分子事件，特別是在食管腺癌中。上述研究表明，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常與食管癌干細(xì)胞放射抗性增加有關(guān)。

3 針對(duì)食管癌干細(xì)胞的治療

目前針對(duì)腫瘤的放射增敏劑主要包括乏氧細(xì)胞放射修飾劑、非乏氧細(xì)胞增敏劑、細(xì)胞毒性藥物、生物制劑、基因靶向制劑、中草藥等。近年來，通過作用于腫瘤干細(xì)胞治療食管癌的研究不斷涌現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)，埃羅替尼及西妥昔單抗可阻斷轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1介導(dǎo)的食管癌干細(xì)胞富集，其機(jī)制主要是抑制鋅指E-盒結(jié)合同源異形盒作用于CD44、Notch1和Notch3[24]。全反式維甲酸可誘導(dǎo)食管癌干細(xì)胞分化并顯著下調(diào)CD44 mRNA及其蛋白表達(dá)，表明應(yīng)用全反式維甲酸治療食管癌具有可行性[25]。趨化因子受體CXCR4通過小干擾RNA抑制食管癌細(xì)胞KYSE-150和TE-13的侵襲和轉(zhuǎn)移，這為通過趨化因子受體CXCR4作用于食管癌干細(xì)胞的基因治療提供理論基礎(chǔ)[26]。二甲雙胍和5-氟尿嘧啶對(duì)腫瘤干細(xì)胞具有協(xié)同作用，其機(jī)制主要是通過核糖體S6激酶磷酸化增加食管腺癌對(duì)同步放化療的敏感性[27]。有研究發(fā)現(xiàn)，通過慢病毒RNA敲除食管癌細(xì)胞YAP-1基因，可降低其細(xì)胞增殖活性并增加其對(duì)5-氟尿嘧啶的敏感性，這與Huang等[28]研究結(jié)果基本一致。此外，一種新的YAP-1抑制劑維替泊芬，能夠抑制YAP-1和表皮生長(zhǎng)因子受體的表達(dá)，增加5-氟尿嘧啶和多西紫杉醇對(duì)食管癌細(xì)胞的毒性作用[29]。bcl-2家族抑制劑ABT-263對(duì)許多腫瘤均有效，在食管癌細(xì)胞中其能通過Wnt/β-catenin和YAP/SOX9抑制腫瘤干細(xì)胞的活性，并且ABT-263聯(lián)合5-氟尿嘧啶可降低體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的增殖活性并抑制干細(xì)胞基因的表達(dá)[30]。腫瘤干細(xì)胞的再增殖分化是導(dǎo)致食管癌治療失敗和預(yù)后不良的重要原因，故如何抑制腫瘤干細(xì)胞的再增殖分化成為新的治療靶標(biāo)。

總之，食管癌干細(xì)胞具有自我更新、多向分化能力，是食管癌進(jìn)展和常規(guī)放化療抗性增加的主要原因之一。腫瘤干細(xì)胞的放射抗性增加可能與細(xì)胞周期再分布、干細(xì)胞基因高表達(dá)、相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常等有關(guān)，但其具體機(jī)制仍不明確，有必要對(duì)其深入研究。

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李建成(E-mail： jianchengli6@126.com)

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