許 洋 張雅敏

(天津市第一中心醫(yī)院肝膽外科，天津 300192)

活化T細(xì)胞核因子(Nuclear factor of activated T cell,NFAT)最初作為與人T細(xì)胞中白介素-2(IL-2)啟動(dòng)子的抗原受體應(yīng)答元件-2(ARRE-2)相結(jié)合的誘導(dǎo)型核因子被發(fā)現(xiàn)[1]。隨后的一系列研究表明，NFAT不僅僅在T細(xì)胞中表達(dá)，而且在哺乳動(dòng)物的各種免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞中均存在普遍表達(dá)，其在細(xì)胞周期、胚胎發(fā)育和器官發(fā)生(特別是心臟、造血、骨骼和神經(jīng)元系統(tǒng))中起到多重調(diào)節(jié)作用[2,3]。

NFAT信號(hào)傳導(dǎo)的失調(diào)與腫瘤惡性表型和腫瘤進(jìn)展有關(guān)。目前已經(jīng)了解到在人體實(shí)體腫瘤和血液惡性腫瘤中存在著過表達(dá)的和/或持續(xù)激活的NFAT[4]。 事實(shí)上，NFAT轉(zhuǎn)錄因子已顯示出能調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生發(fā)展并在細(xì)胞的增殖、分化、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管形成和腫瘤微環(huán)境中起重要作用。 因此，了解NFAT在腫瘤生物學(xué)行為中的作用將有助于尋找針對(duì)惡性腫瘤中NFAT相關(guān)途徑的安全有效的治療方式。

1 NFAT簡(jiǎn)介

NFAT家族包含5個(gè)成員，包括4個(gè)鈣離子調(diào)控型，分別為NFAT1(NFATc2或NFATp)，NFAT2(NFATc1或NFATc)，NFAT3(NFATc4)和NFAT4(NFATc3或NFATx)，以及滲透壓反應(yīng)增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(TonEBP，也稱為NFAT5)[5]。除了NFAT5，其他4個(gè)成員通過PLC-γ途徑或通過Ca2+持續(xù)內(nèi)流而被活化，鈣離子調(diào)控型NFAT(NFAT1-NFAT4)在胞質(zhì)中處于高磷酸化狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高，鈣離子結(jié)合鈣調(diào)蛋白，從而活化鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶，活化的鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaN)使NFAT去磷酸化而向核內(nèi)易位，與DNA相關(guān)位點(diǎn)結(jié)合從而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用[6]。

所有的NFAT蛋白都存在高度保守的REL同源區(qū)(RHD)，該區(qū)域在結(jié)構(gòu)上與核因子-κB(NF-κB)家族的DNA結(jié)合區(qū)很相似，且該區(qū)域使NFAT蛋白具有DNA結(jié)合特異性。此外，NFAT同源區(qū)(NHD)為NFAT蛋白(NFAT1-4)存在的另一種高度保守的同源區(qū)，其位于RHD的氨基端，其中含有豐富的絲氨酸殘基，在靜息狀態(tài)下，絲氨酸殘基高度磷酸化,使NFAT對(duì)DNA的親和性降低；當(dāng)靜息狀態(tài)的細(xì)胞被多種因子激活后，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶與此區(qū)域結(jié)合并激活調(diào)節(jié)區(qū)，使得大量絲氨酸殘基去磷酸化而處于活化狀態(tài)，調(diào)節(jié)NFAT向核內(nèi)的易位[7]。N末端同時(shí)存在其他的調(diào)控區(qū)，如反式激活區(qū)(TAD)、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶停靠區(qū)(CDS)、核定位序列(NLS1、NLS2)及出核信號(hào)區(qū)(NES)等，它們起到控制NFAT亞細(xì)胞群在核內(nèi)的定位作用。由于NFAT5只保留RHD，并沒有保留CDS，其不能與鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶結(jié)合而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性作用。

2 NFAT與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

腫瘤的發(fā)生主要為致癌因素長(zhǎng)期的作用導(dǎo)致基因突變，使得正常的細(xì)胞受到正性生長(zhǎng)信號(hào)的持續(xù)刺激或者細(xì)胞凋亡受阻。NFAT蛋白存在著潛在的致癌性，其通過參與調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞的增殖與分化、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和血管生成而調(diào)控著腫瘤的形成[8]。目前，很多研究發(fā)現(xiàn)，NFAT家族成員在幾種惡性腫瘤中均存在著持續(xù)激活或過表達(dá)，如對(duì)于胰腺癌的研究中，Singh等[9]發(fā)現(xiàn)在致癌信號(hào)的調(diào)控下，正常胰腺細(xì)胞經(jīng)歷上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程，從而具有多重分化的干細(xì)胞樣特點(diǎn)，而活化的轉(zhuǎn)錄因子NFAT2為胰腺腫瘤細(xì)胞發(fā)生相關(guān)腫瘤行為的重要調(diào)控因子，NFAT2通過依賴干細(xì)胞因子Sox-2轉(zhuǎn)錄來調(diào)控EMT的基因編碼并將胰腺腫瘤細(xì)胞維持在干細(xì)胞樣狀態(tài)。然而，并非所有NFAT蛋白均具有致癌性，Robbs等[10]發(fā)現(xiàn)激活的NFAT1蛋白通過Ras/Raf/MEK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路而抑制腫瘤的發(fā)展，并提出通過以NFAT1為靶點(diǎn)，從而調(diào)控其下游信號(hào)的激活或抑制的基因治療。在成纖維細(xì)胞中,活化的 NFAT1能夠引起細(xì)胞周期阻滯和凋亡,抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化，然而活化的 NFAT2卻增加其增殖與轉(zhuǎn)化，這一切可能是因?yàn)椴煌?xì)胞類型表達(dá)不同的NFAT的表型，在成纖維細(xì)胞中NFAT2為其主要表型，但在人角質(zhì)形成細(xì)胞中NFAT1為主要表型。

3 NFAT與腫瘤的增殖及惡性轉(zhuǎn)化

腫瘤的形成是一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展的過程，在外界因素及遺傳因素的作用下，細(xì)胞發(fā)生接觸抑制喪失，生長(zhǎng)失去控制，核異常等，從而轉(zhuǎn)變成具有惡性生長(zhǎng)特性及功能的細(xì)胞。很多研究正在揭示NFAT轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞的增殖及惡性轉(zhuǎn)化的多方面的作用。細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4(CTLA-4)在CD4及CD8 T細(xì)胞中存在著差異性表達(dá)，在CD4及CD8 T細(xì)胞中，NFAT1蛋白與CTLA-4的近端啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)CTLA-4蛋白的轉(zhuǎn)錄活化，其活化抑制CD4及CD8 T細(xì)胞的增殖分化；在激活的CD4 T細(xì)胞中，其內(nèi)NFAT1蛋白的表達(dá)明顯增強(qiáng)，NFAT1的過表達(dá)增加了CTLA-4的表達(dá)，從而抑制T細(xì)胞的增長(zhǎng)，然而NFAT2卻并沒有與CTLA-4結(jié)合的能力[11]。 在對(duì)乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，NFAT蛋白的調(diào)控失調(diào)與細(xì)胞的增殖及惡性轉(zhuǎn)化緊密相關(guān)。雖然MDM2-P53通路已經(jīng)在腫瘤通路中被證實(shí)，但是近來發(fā)現(xiàn)MDM-2可為腫瘤發(fā)生的獨(dú)立因素。Qin研究證實(shí)[12]，無論是體外試驗(yàn)還是體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，在人類的惡性腫瘤中，MDM-2的啟動(dòng)子存在相關(guān)位點(diǎn)，NFAT1轉(zhuǎn)錄因子能與此位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)MDM-2的活化轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化，抑制細(xì)胞的凋亡；當(dāng)使用Inulanolide A抑制NFAT1的表達(dá)時(shí)，MDM-2的表達(dá)量明顯降低，并與之存在劑量依賴關(guān)系。故可以此為基礎(chǔ)，探索NFAT1在惡性腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)化中扮演的角色及發(fā)揮的作用。

在干細(xì)胞由靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋碃顟B(tài)的過程中，NFAT2起到了關(guān)鍵性的作用。作為靜息干細(xì)胞內(nèi)骨形成蛋白4(BMP4)的下游轉(zhuǎn)錄因子，NFAT2能有效抑制免疫檢查點(diǎn)激酶(如CDK4)，使干細(xì)胞維持在穩(wěn)定的靜息狀態(tài)。另一方面，腫瘤細(xì)胞可以通過NFAT獲得干細(xì)胞樣的功能，從而具有干細(xì)胞樣自我更新的能力，促進(jìn)自身的增殖及轉(zhuǎn)化[13]。

4 NFAT與腫瘤的浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移

惡性腫瘤細(xì)胞具有向周圍組織侵襲和向遠(yuǎn)處組織轉(zhuǎn)移的能力，即浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移的發(fā)生以浸潤(rùn)為前提，其轉(zhuǎn)移通常侵犯破壞受累器官和組織，引起重要器官功能衰竭并導(dǎo)致死亡。NFAT蛋白在腫瘤的浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移過程中扮演著重要的角色。整合素是一種介導(dǎo)細(xì)胞和其外環(huán)境(如細(xì)胞外基質(zhì))之間的連接跨膜受體，參與了細(xì)胞信息、細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)、細(xì)胞形態(tài)以及細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，對(duì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的黏附起介導(dǎo)作用。在腫瘤細(xì)胞當(dāng)中，半橋粒釋放整合素α6β4，其與肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞骨架相互結(jié)合，并激活了下游NFAT5的轉(zhuǎn)錄活化，通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活下游靶點(diǎn)COX-2，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。究其原因，可能是COX-2的活化促進(jìn)了前列腺素E2的合成，而前列腺素E2為促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)移的有效促分裂原[14]。除了COX-2途徑外，NFAT同時(shí)能誘導(dǎo)上皮細(xì)胞中侵襲性基因如自體毒素基因的轉(zhuǎn)錄。在人角質(zhì)化細(xì)胞中，自體毒素介導(dǎo)溶血磷脂酰膽堿向溶血磷脂酸(LPA)的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了細(xì)胞的浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移[15]。動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)注射活化的NFAT乳腺癌細(xì)胞(實(shí)驗(yàn)組)及干擾NFAT基因的乳腺癌細(xì)胞(對(duì)照組)2周后，實(shí)驗(yàn)組小鼠肺中發(fā)現(xiàn)大量的癌轉(zhuǎn)移灶，證實(shí)NFAT1及NFAT2對(duì)于腫瘤的轉(zhuǎn)移起到關(guān)鍵作用[16]。雖然NFAT的轉(zhuǎn)移作用在乳腺癌及胰腺癌中得到大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，但NFAT的其他通路機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

5 NFAT與腫瘤的血管生成

腫瘤轉(zhuǎn)移最常見的途徑為經(jīng)血管轉(zhuǎn)移。除了為腫瘤的增殖分裂提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及氧，新生的腫瘤血管也為腫瘤轉(zhuǎn)移提供了必要通路。新生血管的結(jié)構(gòu)不規(guī)則性、血液流動(dòng)學(xué)的變化以及高通透性均為腫瘤的轉(zhuǎn)移提供了條件?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一些因子與腫瘤血管生成有著緊密的關(guān)系，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(VEGFA)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(a-FGF/b-FGF)、分泌型卷曲相關(guān)蛋白2(SFRP2)等。NFAT 的血管生成作用在 Nfat3/Nfat4 缺陷和在鈣調(diào)磷酸酶 B(Cnb1)基因敲除的小鼠身上被首次證明[17]。缺乏 Cnb1 或Nfat3/Nfat4 基因的老鼠，由于 VEGF異位表達(dá)造成的血管紊亂而死于妊娠中期。同時(shí)VEGF 促進(jìn) PLCγ受體介導(dǎo)的激活，增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平，從而激活鈣調(diào)磷酸酶引起 NFAT 核易位。核 NFAT 易位促進(jìn)血管生成基因如COX-2 的轉(zhuǎn)錄，從而使PGE2 的合成增加。作為外源性鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑，他克莫司(FK506)及環(huán)孢素(CsA)在上皮細(xì)胞中對(duì)于VEGF-COX2致使血管生成的通路抑制作用已被證實(shí)，而作為NFATs 內(nèi)源性抑制劑，如 DSCR1，也是強(qiáng)大的腫瘤血管生成抑制劑。之前的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌中SFRP2存在著過表達(dá)現(xiàn)象，其表達(dá)與NFATc3存在著正相關(guān)關(guān)系，而他克莫司抑制NFATc3的表達(dá)從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖增生[18]。所有這些發(fā)現(xiàn)都強(qiáng)調(diào) NFAT 蛋白在血管生成中的調(diào)控發(fā)揮了主要作用。

6 NFAT與腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境是指腫瘤局部浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞及所分泌的活性介質(zhì)等與腫瘤細(xì)胞共同構(gòu)成的局部?jī)?nèi)環(huán)境，這其中包括許多健康的細(xì)胞。炎癥趨化因子通常在惡性腫瘤中高表達(dá)，其通過促進(jìn)上皮細(xì)胞的趨化及遷移而表現(xiàn)出侵襲性。NFAT蛋白與炎癥趨化因子活性密切相關(guān)，可能在腫瘤微環(huán)境中起到重要作用。NFAT轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的白細(xì)胞介素和IFN-γ的表達(dá)來維持趨化因子和細(xì)胞因子之間的平衡，從而影響促腫瘤及抗腫瘤反應(yīng)[19]。NFAT蛋白的過度激活，可通過使浸潤(rùn)性巨噬細(xì)胞分泌EGF、集落刺激因子1(CSF1)及腫瘤細(xì)胞過表達(dá)表皮因子生長(zhǎng)受體(EGFR)，從而形成旁分泌信號(hào)循環(huán)，而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。在缺乏NFAT1的情況下，減少IL-4及TGF-β的表達(dá)，可觀察到腫瘤增殖能力的下降，從而證實(shí)NFAT1通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境而具備有促進(jìn)腫瘤增殖的能力[20]。

7 總結(jié)與展望

隨著研究的深入，激活的NFAT在腫瘤細(xì)胞中增殖轉(zhuǎn)化、浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移、血管生成的作用正被逐漸認(rèn)識(shí)到，其在腫瘤生物學(xué)行為中扮演著重要的作用。如我們所知，不同的NFAT亞型，在不同細(xì)胞的增殖及發(fā)展過程中起到不同的作用，一種NFAT可能在一種細(xì)胞中抑制其增殖，而其相關(guān)亞型可能會(huì)促進(jìn)其發(fā)生發(fā)展。所以，當(dāng)前亟待解決的問題是相關(guān)動(dòng)物模型的建立及應(yīng)用。由于NFAT亞型間的功能既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，敲除單個(gè)NFAT亞型的小鼠很難出現(xiàn)特異的表現(xiàn)型，而敲除多個(gè)亞型時(shí)，由于免疫紊亂而限制了對(duì)腫瘤進(jìn)展的評(píng)估，所以目前的研究大多限制在體外實(shí)驗(yàn)中。未來構(gòu)建的動(dòng)物模型應(yīng)該是，特定的細(xì)胞或特定的細(xì)胞微環(huán)境中的NFAT被特異性敲除或過表達(dá)，而且能檢測(cè)到明確的具有代表性的指標(biāo)。同時(shí)NFAT家族與炎癥的發(fā)生也密切相關(guān)，相關(guān)炎癥因子在腫瘤的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移中也發(fā)揮了相關(guān)作用，所以探究NFAT與促炎癥發(fā)生的相關(guān)信號(hào)通路，對(duì)于多模式多通路機(jī)制治療的發(fā)展也有重要意義。

目前已知的NFAT的激活有賴于CaN-NFAT通路，因此有效阻滯細(xì)胞內(nèi)鈣離子的釋放及細(xì)胞外鈣離子的內(nèi)流將有助于抑制NFAT的激活，從而抑制其介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞的相關(guān)生物學(xué)特性。目前除了FK506、CsA能有效抑制NFAT蛋白激活外，地高辛也被發(fā)現(xiàn)能有效抑制NFATc2與c-Myc間的相互作用而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡[21]。故以NFAT為出發(fā)點(diǎn)，研究NFAT激活致腫瘤發(fā)生發(fā)展的各信號(hào)通路中相關(guān)位點(diǎn)的作用，以其為靶點(diǎn)研制新型具有抗癌作用的藥物，將為腫瘤的治療提供更多的參考價(jià)值及研究方向。

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