NF-κB在肿瘤恶变、演进及治疗反应中的作用

　　NF-κB在不同类型肿瘤和环境下有着不同的效应。NF-κB涉及到细胞周期进展，细胞存活，细胞粘附/血管生成，免疫/炎症反应。本综述旨在探讨NF-κB在肿瘤恶变、演进及治疗反应中的作用。

　　1 NF-κB结构    

　　NF-κB二聚体包括RelA和c-Rel，在胞浆中与IκBs等抑制性蛋白形成复合体。IκBs包括IκBα、IκBβ、IκBε、IκBγ、Bcl-3以及Rel蛋白的前体p100及p105。IκB家族的特征是许多ankyrin（钩状）重复，该结构能与NF-κB的RHD结构相互作用。IκB激酶能够磷酸化IκBs，而磷酸化的位点是其N-末端调节区两个重要的丝氨酸残基（Ser 32 及Ser 36 位于IκBα，Ser 19 Ser 23 位于IκBβ），进而促使它们由泛素介导的酶快速降解掉 ［1］ 。   

　　NF-κB/Rel蛋白有一段高度保守的N末端Rel同源区域RHD（Rel homology domain）。RHD区域在DNA结合及二聚化过程中起作用。哺乳类动物表达5种Rel蛋白分属两系。其中RelA、c-Rel及RelB合成时就是成熟的形式，其他（编码NF-κB 1 及NF-κB 2 ）包括前体蛋白（p105及p100）只有在蛋白降解后才能形成成熟的产物（p50及p52NF-κB蛋白）。    

　　2 癌基因介导的恶性转化及肿瘤的演进需要NF-κB的参与     

　　既然NF-κB促进细胞周期的发展、细胞的存活、粘附、侵袭、血管生成。NF-κB的异常激活常导致不依赖于有丝分裂的生长和异常方式的细胞存活。实际上，细胞及病毒癌基因的恶性转化能力都依赖于NF-κB的激活。H-Ras介导的NIH 3 T 3 细胞中心形成活性依赖于NF-κB。Ras诱导的转化作用可被IKK负性占优所抑制。Ras-转化过的细胞通过H-Ras激活NF-κB来抑制凋亡。同理，HTLV-1TAX使得大鼠成纤维母细胞恶变也需要NF-κB的激活。癌基因激活后BCR-ABL溶合蛋白形成也需要NF-κB的激活。既然NF-κB抑制c-MYC引发的凋亡，NF-κB的激活可能是细胞及病毒癌基因产物发挥功能的重要基础。支持这一观点的实验有:抑制了NF-κB就会抑制了许多造血系和实体瘤细胞系的生长和存活。除了参与癌症的恶性转化，NF-κB还可能通过促进肿瘤血管生成、侵袭、转移来促进肿瘤的演进。    

　　3 NF-κB在免疫监控及免疫治疗中逃逸中发挥的作用    

　　成熟的CD8 + 细胞（CTLs，Cytotoxic T Lymphocytes）及NK细胞是自身及获得性免疫抵抗肿瘤细胞的效应子。NK细胞在肿瘤细胞的监控及转移中扮演着重要角色。CTLs和NK细胞诱导这些目标细胞的凋亡有两个途径。其一是颗粒蛋白、穿孔素granzymes出胞，此过程依赖于Calcum，granzyme B是丝氨酸激酶的成员，加工（剪切）和激活许多的Caspase-3，-6，-7，-8，-9，-10，granzyme B通过不同于Caspase-8的位点剪切BID，（gtBID）与tBID同源（由Caspase-8剪切），能够转移到线粒体膜上，通过BAX和BAK途径释放线粒体死亡因子。其二是目标细胞上死亡受体（CD95，TRAIL-R1/R2）通过IFNS促进死亡受体（CD95，TNFR1，TRAIL-R2/DR5）及配基（Apo2L/TRAIL）及许多死亡受体信号通路中成分（CASPASE-8、-10、-7、-1、-3、-4，BAK及XAF1） ［2］ 。IFNs能够通过死亡配体凋亡机制诱导细胞凋亡，这对于CD8 + /CD 4 +T细胞，NK细胞抗肿瘤作用是非常重要的 ［3］ 。因此，Apo2L/TRAIL，FasL，IFNs有利于NK细胞对于肿瘤细胞的自然杀伤作用。NF-κB干扰了死亡信号通路的许多步骤（死亡受体、IFNs、granzyme B）（通过同时表达c-FLIP，Bcl-xl及IAPs），而这一干扰作用降低了NF-或CTL诱发的Ⅱ型目标细胞的死亡，而这一死亡要求外源性及内源性通路之间的联系。因此，NF-κB的持续激活可能是肿瘤细胞逃脱免疫监视及抗免疫治疗的重要机制。    

　　4 NF-κB决定放/化疗的细胞反应    

　　NF-κB可能会保护细胞免于细胞打击，如DNA破坏而引发线粒体依赖的”内在”途径。通过介导突变的IκBαλ结肠癌细胞来抑制NF-κB，发现LOVO细胞对TOPI抑制剂irinotecan（CPT-11）变得很敏感（体内，体外实验），同理，突变的IκBα同样增加了HT1080纤维肉瘤对于irinotecan、daunorubicin，及放疗敏感性。这些研究都证明NF-κB保护DNA损伤的肿瘤细胞免于凋亡 ［4］ 。    

　　5 死亡信号蛋白和NF-κB诱导存活信号之间的动态平衡    

　　NF-κB既然在各种遗传异常、生长因子、细胞因子、病毒蛋白、共刺激分子、应激在各种癌中被激活，它可能是人类癌症抵抗凋亡的共同基础。NF-κB诱导存活蛋白的表达（而存活蛋白在check point控制着死亡信号）。这一动态平衡被死亡受体/配体信号蛋白激活Caspases引发的凋亡过程所倾斜。介导NF-κB激活的蛋白自身也是Caspases的分支。IKKβ是NF-κB激活经典途径的催化亚单位，在TNF-α或CD95诱导的凋亡中，被Caspase-3介导的蛋白水解酶（在Asp 78 ，Asp 214 ，Asp 373 ，Asp 546 ）所灭活，IKKβ（1-546）片断的表达抑制内源性IKK使细胞对于TNF-α诱导的凋亡变得敏感 ［5］ 。相反，过度表达抗CASPASE突变的IKKβ促进NF-κB的持续激活防止TNF-α诱导的凋亡。因此，Caspase介导的清除IKKβ的过程可以说是Caspase中止NF-κB的活性以及消除掉对自身激活最关键的枷锁。Cas-pases可能还通过蛋白水解去除掉IκBα-NH 2 末端区域（包含有SER32，SER36磷酸化残基）来实现这个目的（消除NF-κB的激活）。因此，产生IκB的片断，而该片断能抵抗TNF-α诱导的降解，且作为NF-κB上游的抑制子来发挥作用。同时，Caspases还能通过蛋白水解灭活上游信号来防止NF-κB的活化，如死亡受体的配体可以直接诱导Cas-pase清除剪切RelA，转录激活区域的损坏会导致无活性RelA片断，而该片断作为NF-κB灭活及Caspase激活的有效促凋亡反馈来发挥作用。这些研究提示NF-κB引起的保护作用，可以被Caspase蛋白水解IKK-IκBα-RelA通路而消除掉，因而使得死亡信号和NF-κB介导的存活信号间的动态平衡倾斜有利于凋亡。对RelA的直接清除确保了NF-κB活性不可逆丢失，导致Caspase效应的放大和不可避免的细胞死亡。因此，短暂的有理性地抑制NF-κB可能允许内在和外在性的Caspase激活，最终导致NF-κB的抑制，肿瘤细胞的死亡 ［6］ 。

　　6 NF-κB的抑制攻略    

　　NF-κB可以通过特殊肿瘤中激活的主要信号传导蛋白发挥作用，NF-κB激活信号通路下游交汇点的激酶（IKK及CK2）、蛋白酶体介导IKB的降解/REL蛋白转录功能。许多肿瘤中，对其远端信号通路抑制更为有效。这一方法避免了药物与特殊的起动癌蛋白或信号途径相互作用。不同的药物可以针对不同种上皮或造血系统肿瘤中NF-κB激活通路的不同信号途径 ［7］ 。   

　　6.1 抑制重要的信号蛋白-受体/非受体酪氨酸激酶Ras/MAPK 受体酪氨酸激酶如EGFR家族（EGFR，HER2/Neu）及IGF-1R可以激活NF-κB通路，拮抗性抗体或激酶抑制剂可以降低NF-κB在上皮性肿瘤中的活性。同样，非受体酪氨酸激酶如BCR-ABL的抑制剂imatinib（Gleevec）可以抑制慢性髓样白血病激活NF-κB，此外，抑制Ras/MAPK可以阻止下游IKK/CK2的激活而避免NF-κB的持续激活，这一方法对肿瘤细胞NF-κB的激活有较强的特异性。如果肿瘤细胞已获得激活的NF-κB则无效。   

　　6.2 IKK INHIBITORS IKK在磷酸化IκBs有重要作用，因而是治疗干预中吸引人之处。许多抗炎药及免疫抑制剂可以抑制IKK而具有抗肿瘤的活性。   

　　非甾体抗炎药（NSAIDS），如乙酰水杨酸及sulindac sul-fide，可以抑制IKKβ的激活，sulindac或阿司匹林在结肠癌及乳腺癌细胞系可以诱发自发性的凋亡 ［8］ ，且促进肿瘤细胞对死亡受体诱发凋亡的敏感性。SULINDAC治疗后降低了家族性肠息肉的发生。同时个人服用阿司匹林多年后降低大肠及胃癌的发病率。阿司匹林和sulindac可能通过抑制IKK和降低肿瘤增加的NF-κB活性。   

　　Sulfasalazine是抑制TNF-α诱导内源性IKK及体外纯化IKKα和IKKβ的催化活性的抗炎药物。   

　　Curcumin是非特异性IKK抑制剂，可以抑制在动物实验中肠癌的发生。   

　　Anti-inflammatory cyclopentenone prostaglandins（cyPGs），如前列腺素A1及15-deoxy- 12-14 PGJ 2 （15dPG J 2 ），通过直接共价及不可逆地修饰IKKβ亚单位来抑制IKK。COX 2 催化前炎症前列腺素合成PGE，而后来指引抗炎症环戊烷前列腺素的合成。NF-κB控制着COX 2 的合成，cyPGs又发挥着抑制IKK的效应，这似乎构成终止NF-κB的负反馈效应。因而，cyPGs及其衍生物可能通过抑制IKK依赖的NF-κB通路来发挥抗肿瘤的治疗作用。   

　　Arsenic trioxide（三氧化砷）用以治疗急性前髓性白血病（PML）及近来治疗其他恶性肿瘤。三氧化砷可以与IKK催化亚单位活性环CYS-179结合而抑制NF-κB（该部位亦 称为IKKα/β）从而发挥诱导凋亡的作用。因而三氧化砷可用于有IKK持续激活的各种肿瘤中。   

　　Thalidomide具有致畸性。多发性骨髓瘤对于其他治疗无效时能产生32%反应性 ［9］ ，Thalidomide可通过抑制IKK而阻断NF-κB调控基因如FLIP，IL-8，TRAF1，及c-IAP2的表达。Thalidomide和其免疫调节类似物（IMids）抑制肿瘤血管生成，诱导凋亡或生长限制，改变肿瘤细胞与骨髓基质细胞之间的粘附，刺激NK细胞的免疫活性，提高骨髓瘤细胞对Fas或Apo2L/TRAIL诱导凋亡的敏感性。IMids抑制NF-κB的作用可能有利于提高多发性骨髓瘤及其他肿瘤对于化疗及免疫治疗的敏感性。   

　　Trans-resveratrol是一种在葡萄和红酒中含量较高的植物抗毒素，证明有抗炎和抗癌的功效，能够抑制IKK的活性来抑制NF-κB的活性和依赖于NF-κB基因的表达。Trans-resveratrol可以诱导表达癌基因H-RAS的成纤维母细胞凋亡，这也证实了Trans-resveratrol有抗癌的功效。   

　　Parthenolide是一种1，2二苯乙烯，具有抗炎，免疫调节，抗增生的功效，可以通过阻止IKK及P65磷酸化来抑制NF-κB的活性及基因表达。   

　　目前正在研制特异性及疗效更高的IKK抑制剂。IKK复合物包含有两个催化亚单位（IKKα，IKKβ）及调节蛋白IKKγ/NEMO（NF-κB重要的Modifier），NEMO氨基末端α-螺旋可以和IKKα及IKKβ的羧基端相互作用，该区域称之为NEMO-binding domain（NBD）。在小鼠实验中发现，NBD能通透细胞膜的NEMO短肽阻断NEMO与IKK依赖复合体的结合，阻断细胞因子诱导NF-κB活性及NF-κB依赖的炎症反应。所以NBD提供了一个既可阻断IKK活性，而又不抑制基础NF-κB水平的治疗靶点。此外，具体肿瘤中IKKα，IKKβ特异性的抑制剂正在研究中。   

　　6.3 CK2抑制剂 IKK磷酸化IκBs的N末端从而激活NF-κB，UV紫外线照射激活NF-κB则涉及到CK2磷酸化IKB的C-末端，而此过程不依赖IKK的磷酸化。formerly casein kinaseⅡ，CK2是由两个催化亚单位α和两个调节亚单位β构成的进化相对保守的全酶构成 ［10］ 。UV可以诱导CK2磷酸化IκB，此过程依赖于p38MAP kinase抑制此通路可以阻断UV诱导IKβα降解，提高UV诱导的细胞死亡。P38-CK2-NF-κB轴是哺乳动物UV反应中最重要的成分。CK2在许多肿瘤包括乳腺癌、肠癌、肺的鳞状细胞癌及腺癌、头颈部的鳞癌、前列腺癌、卵巢癌、黑色素瘤中异常高表达。转基因或鼠在淋巴细胞中如果表达CK2α，则会有发生淋巴瘤的倾向。如果乳腺中过量CK2α，则会导致乳腺癌。肿瘤细胞持续激活CK2，显示出NF-κB的高活性抵抗死亡受体诱导的凋亡。CK2通过过度表达生长因子受体（HER2/NEU，EGFR，IGF-1R）来实现抗凋亡的能力。相反，如果抑制CK2则会增加肿瘤细胞对Apo2L/TRAIL诱导凋亡的敏感性。   

　　6.4 蛋白酶体抑制剂 蛋白酶体是多亚单位酶复合物，在泛素介导的多种蛋白水解中发挥作用，其中包括Cyclins（如Cyclin B1），Cyclin依赖激酶抑制剂（p21，p27），p53及NF-κB的活性，主要是通过干扰泛素介导的IκB的降解及对NF-κB1/p105和NF-κB2/p100的加工来实现的。Bortezomib是蛋白酶体抑制剂，在单独应用或与常规化疗、放疗合用时，体外及动物实验中都可发挥抗肿瘤的功效 ［11］ 。在一非随机2期临床试验中，那些骨髓瘤复发的患者虽然对常规化疗无效，但是对BORTEZOMID仍有35%反应性。中位反应疗程12个月，中位存活率16个月 ［12］ 。目前已进入三期临床。对于其他肿瘤也已开展临床试验。当然Bortezomid不仅抑制NF-κB，而且稳定p53及Bcl-2促凋亡家族。

　　6.5 CsA（Cyclosporin A and tacrolimus）和FK506 CSA及FK506是用来预防移植排斥反应和移植物抗宿主反应的免疫抑制剂。环孢素A及FK506可以通过破坏Rel蛋白中c-Rel，RelA/p65，NF-κB1/p50入核而抑制T细胞的活化，而核中RelB不受影响。CsA不影响Rel蛋白的合成及NF-κB1p105向p50的加工，但是却影响细胞质中IκBα及IκBβ的降解。   

　　6.6 糖皮质激素 糖皮质激素受体被其配基激活后，可作为转录因子与特定的DNA序列（称之为糖皮质反应元件GREs）结合激活的hGRα，可与p65/RelA相互作用而抑制NF-κB p65的转录活性，还可干扰组蛋白的乙酰化及RHA多聚酶II的磷酸化。NF-κB还可以抑制hGRα的转录活性。p65上PKA（蛋白激酶A）位点的突变削弱了hGRα的抑制作用。p56抑制hGRα的作用可以由于PKA过量表达催化亚单位而消弱。这些数据证实P65与hGRα共同竞争PKA及其他的共作用子。   

　　通常糖皮质激素由配体下调其受体水平及β-同分异构型受体来降低其信号，但是NF-κB可以做到。同理，糖皮质激素在炎症组织及肿瘤细胞内有NF-κB持续激活时发挥功效。   

　　6.7 Mesalamine 抗炎乙酰水杨酸化氨基酸抑制IL-1刺激RelA的磷酸化，但并不能防止IκB降解或核迁移，DNA与转录激活的RelA结合。    

　　7 结语    

　　许多肿瘤细胞系表达Apo2L/TRAIL（TRAIL-R1/DR4和TRAIL-R2/DR5）受体，对于Apo2L/TRAIL诱导的凋亡表现出不同程度的反应性。肿瘤细胞因为丢失了p53而失去了抵抗DNA损伤引起的凋亡，但仍对Apo2L/TRAIL有效。在（裸鼠及SCID小鼠）荷瘤鼠有Apo2L/TRAIL的激活，但对于正常组织无损害。此外，含有DR4、DR5（Apo2L/TRAIL）受体的单克隆抗体，同样有抗瘤活性而无明显毒副作用。Apo2L/TRAIL不依赖p53而诱导凋亡，但不同细胞系对Apo2L/TRAIL反应性不同。有些肿瘤细胞通过过量表达FLIP，Bcl-xl，xIAP来逃避Apo2L/TRAIL介导的凋亡。NF-κB可以诱导FLIP，Bcl-xl，xIAP的表达。   

　　NF-κB可被看作是人类多种肿瘤抵抗死亡受体、干扰素、细胞毒性T淋巴细胞、NK细胞诱发的凋亡的基础。因此，抑制NF-κB有利于增强肿瘤细胞对Apo2L/TRAIL或抗DR4/DR5拮抗性抗体，干扰素、或肿瘤疫苗的敏感性。然而，NF-κB在激活原发性或获得性免疫反应中作用重大。 所以，肿瘤细胞对免疫治疗有效的同时要求有效的免疫反应及死亡受体的参与。此外，针对肿瘤特异性癌蛋白或信号途径既可抑制NF-κB而不影响NF-κB在免疫效应细胞中的作用 ［13］ 。   

　　NF-κB在不同类型肿瘤和环境下有着不同的效应，所以有必要研究不同肿瘤应用NF-κB抑制剂的效果，目前的方向是将NF-κB抑制剂与Apo2L/TRAIL、干扰素、免疫治疗合用而不增加这些药物的毒副作用。

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　　13 Chen F.Endogenous inhibitors of nuclear factor-kappaB，an oppor-tunity for cancer control.Cancer Res，2004，64（22）:8135-8138.

　　作者单位:

　　1　100730北京，北京同仁医院检验科   

　　2　100083北京，北京大学肿瘤医院病理科 

　　 （编辑:一 坤）