孫建建綜述 李勝棉審校

胰腺癌主要指胰外分泌腺的惡性腫瘤，近年來發(fā)病率呈明顯上升趨勢，惡性程度高、進展快、預后差。目前研究表明胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展是1個復雜的多階段過程，與多種腫瘤相關(guān)基因表達失常或許多腫瘤抑制基因失活有關(guān)，其中細胞凋亡與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系。凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis proteins，IAPs)是一組結(jié)構(gòu)上相關(guān)的抑制細胞凋亡的蛋白。迄今為止，在人體發(fā)現(xiàn)的IAPs家族中有8個成員，分別是cIAP1、cIAP2、XIAP 、ML-IAP、Survivin、NAIP、BRUCE、Livin。X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein,XIAP)是Peter等發(fā)現(xiàn)的IAP家族中的主要成員，是IAP家族中最強的凋亡抑制因子，它可直接抑制半胱氨酸蛋白酶(caspases)，并可多途徑調(diào)節(jié)細胞凋亡。XIAP基因在胰腺癌中過表達，其表達與腫瘤的發(fā)生、進展、復發(fā)、預后以及腫瘤化療的耐藥密切相關(guān)。

1 XIAP的分子生物學特征及功能

1.1 XIAP的分子生物學特征

XIAP基因位于X染色體q25，其編碼的蛋白含有497個氨基酸。人類XIAP是種比較典型的IAPs，由3個BIR結(jié)構(gòu)域和3個RING結(jié)構(gòu)組成。磁共振分析顯示，BIR2是由3個反向平行的β折疊和4個α螺旋構(gòu)成。在它的特征序列中有3個保守的半胱氨酸和1個組氨酸螫合1個鋅原子的特殊結(jié)構(gòu)。BIR3與BIR2結(jié)構(gòu)域相似，但構(gòu)成它們的保守氨基酸殘基不同。功能分析證明，這正是它能夠抑制不同caspases活性的結(jié)構(gòu)基礎。

1.2 XIAP的功能及調(diào)節(jié)

XIAP的功能主要表現(xiàn)為：①抑制半胱氨酸蛋白酶：XIAP可以直接與激活的Caspase-3，Caspase-7，Caspase-9結(jié)合并抑制其活性[1]。②參與信號轉(zhuǎn)導途徑：XIAP通過多種信號途徑參與抑制內(nèi)源性或外源性凋亡誘導信號引起的細胞凋亡。③蛋白裂解：XIAP的RING結(jié)構(gòu)域具有E3泛素連接酶活性,能夠使蛋白泛素化進而加速蛋白質(zhì)的降解。有研究發(fā)現(xiàn),XIAP的E3連接酶通過促進降解caspase-9和caspase-3以及內(nèi)源性的XIAP抑制劑Smac(Second mitochondria-derived activator of caspase，Smac),進而增強XIAP的抗凋亡作用[2]。④ XIAP的功能調(diào)節(jié)：細胞中XIAP的功能受到它相應的拮抗劑的調(diào)節(jié)。目前發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)蛋白主要有XIAP相關(guān)因子1(XIAP-associated factor 1，XAF1)、Smac、HtrA2，這些蛋白對XIAP的功能具有負性調(diào)節(jié)作用。XAF1是XIAP抗caspases活性的拮抗劑，XAF1失去對XIAP抗凋亡活性的抑制可能在腫瘤發(fā)生中具有重要作用。人類的內(nèi)源性的XIAP抑制劑Smac和HtrA2是線粒體蛋白,當線粒體破裂,他們能隨著細胞色素C進入胞質(zhì)內(nèi),在胞質(zhì)內(nèi),活化的或片段形式的Smac和HtrA2能夠結(jié)合并抑制包括XIAP在內(nèi)的IAPs。

2 XIAP在胰腺癌中的表達及臨床意義

2.1 XIAP在胰腺癌組織中的表達及臨床病理意義

XIAP在成年人、嬰幼兒體內(nèi)除外周血淋巴細胞以外的所有組織中廣泛表達，XIAP廣泛存在于細胞胞質(zhì)之中，而在胞核和胞膜中極少。目前研究發(fā)現(xiàn)，在卵巢癌、肝細胞癌、食管癌、胃癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌、腎透明細胞癌、乳腺癌、惡性黑色素瘤等大部分腫瘤中，均觀察到XIAP調(diào)節(jié)細胞凋亡活動。關(guān)于XIAP在胰腺癌中的表達，國內(nèi)外也進行了大量研究。目前研究一致表明，XIAP在胰腺癌及癌旁正常胰腺組織中均有表達，且XIAP在胰腺癌組織中的表達強度明顯強于癌旁正常胰腺組織[3～6]。關(guān)于XIAP的表達及臨床病理的關(guān)系，目前研究有一定分歧，菅遠志等[3]認為XIAP在胰腺癌組織中的表達強度與腫瘤病理分化程度有關(guān)，與臨床分期無關(guān)，而張亞雷等[4]認為XIAP表達強度與分化程度、臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移均無顯著相關(guān)。相關(guān)結(jié)論仍需大量的研究證實。

2.2 XIAP表達在胰腺癌病情監(jiān)測及預后判斷中的意義

XIAP與腫瘤的預后關(guān)系密切，目前在多種腫瘤中已發(fā)現(xiàn)，XIAP與腫瘤病情判斷及術(shù)后生存期有關(guān)，例如，XIAP的表達的增高提示急性髓性白血病、腎透明細胞癌、肝細胞癌肝移植術(shù)后預后不良。XIAP在胰腺癌中高表達，而在良性組織中低表達，XIAP對胰腺癌的病情及預后有重要影響。然而目前關(guān)于XIAP表達與胰腺癌預后的關(guān)系皆因病例數(shù)不多，隨訪困難，未予明確研究。腫瘤的發(fā)生發(fā)展是多種因子相互作用的結(jié)果，已有XIAP，Caspase-3，Smac聯(lián)合判斷垂體腺瘤侵襲性的研究[7]。

3 XIAP在胰腺癌治療中的作用

3.1 XIAP與胰腺癌化療抵抗

胰腺癌惡性程度高，預后差，晚期胰腺癌的化療不能令人滿意。究其原因是胰腺癌對大多數(shù)化療藥物存在耐藥。杜冀暉等[8]研究XIAP和Smac在胰腺癌化療抵抗中的作用時發(fā)現(xiàn)，Panc-1細胞高表達XIAP且對順鉑或5-FU介導的凋亡具有較強抵抗性，在化療藥物作用下化療敏感細胞BXPC-3胞質(zhì)內(nèi)XIAP水平下降明顯多于Panc-1細胞，而且凋亡的BXPC-3細胞Smac蛋白水平明顯高于Panc-1細胞。此外還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染胞質(zhì)表達型Smac基因至化療抵抗Panc-1細胞，可明顯下調(diào)其XIAP表達水平，顯著提高順鉑、5-FU誘導的細胞凋亡率。更有研究發(fā)現(xiàn)，XIAP在胰腺癌細胞系中均呈高表達，而且高表達的胰腺癌細胞對化療藥物誘導的細胞凋亡不敏感[9]。由此說明，胰腺癌細胞XIAP的表達水平下調(diào)與其化療敏感性有關(guān)，XIAP是克服化療抵抗的重要靶分子。

3.2 XIAP與胰腺癌的靶向治療

胰腺癌組織細胞中普遍存在XIAP的高表達，而XIAP的高表達是腫瘤細胞凋亡抑制、對化療不敏感的重要原因，因此，以XIAP作為胰腺癌治療靶點在胰腺癌的治療中具有重要意義。目前的研究主要包括三類:①針對XIAP mRNA的反義寡核苷酸類抑制劑；②針對XIAP蛋白的小分子抑制劑；③針對XIAP mRNA的siRNA。

隨著分子生物學的發(fā)展，應用反義寡核苷酸阻止靶細胞mRNA的轉(zhuǎn)錄與翻譯已成為基因治療的重要手段。國內(nèi)學者在對卵巢癌、膽管癌的研究時發(fā)現(xiàn)反義XIAP寡核苷酸可下調(diào)耐藥細胞中XIAP的表達，并顯著增加Caspase-3活性和對化療藥物敏感性[10,11]。在胰腺癌細胞中，反義核苷酸能下調(diào)XIAP的表達并且能抑制胰腺癌細胞增殖，顯著增加胰腺癌細胞對吉西他濱的敏感性[12]。針對XIAP mRNA的反義寡核苷酸類抑制劑，目前研究最多的是AEG35156，已進入到了臨床實驗階段。AEG35156與細胞內(nèi)的mRNA形成雙股結(jié)構(gòu)后召集RNA酶H，后者發(fā)揮裂解mRNA鏈的作用。LaCasse等[13]研究發(fā)現(xiàn)，AEG35156能夠降低胰腺癌細胞株P(guān)anc-1中XIAPmRNA水平(EC50 8～32 nmol/L),進而使XIAP蛋白水平下降80%，增加Panc-1細胞株對TRAIL誘導的凋亡的敏感性。Dean等[14]對AEG35156進行了Ⅰ期臨床試驗，發(fā)現(xiàn)輸注72 h，XIAPmRNA最大程度被抑制(平均抑制率為21%)。AEG35156 耐受性好，不良反應可以被預知，AEG35156 聯(lián)合化療藥物的Ⅰ/Ⅱ臨床試驗正在胰腺癌、乳腺癌、非小細胞肺癌、急性髓細胞樣白血病、淋巴瘤等開展。

針對XIAP蛋白的小分子抑制劑,包括內(nèi)源性的XIAP抑制劑、人工合成的XIAP抑制劑以及XAF1。目前,關(guān)于內(nèi)源性的XIAP抑制劑的大部分研究集中在Smac上，研究發(fā)現(xiàn),應用和Smac的N端序列相同的人工合成多肽能夠達到抑制XIAP的作用；將該種多肽導入腫瘤細胞中，將它與順鉑或腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)聯(lián)合，發(fā)現(xiàn)其有化療增敏作用[15～ 16]。應用包含目的蛋白功能結(jié)構(gòu)域的Smac合成肽能靶向下調(diào)胰腺癌細胞XIAP表達,顯著提高其化療敏感性。根據(jù)XIAP 的結(jié)構(gòu)設計合成的針對XIAP 的小分子化合物能夠抑制XIAP 的功能，釋放被XIAP 抑制的凋亡起始和效應分子以及XIAP 抑制的其他促凋亡蛋白，促進多種腫瘤細胞的凋亡，并增加腫瘤細胞對化療的敏感性。Dineen等[17]發(fā)現(xiàn)JP1201可以明顯增強胰腺癌細胞對吉西他濱的化療敏感性，并能明顯延長胰腺癌大鼠的生存期。Karikari 等[5]運用XIAP 小分子對抗劑抑制胰腺癌細胞系中XIAP 功能后發(fā)現(xiàn)能顯著增強Caspase3/7 活性，誘發(fā)細胞凋亡；動物實驗表明XIAP小分子對抗劑能顯著抑制腫瘤生長誘發(fā)凋亡，并顯著增強Trail、放療及GEM 化療的敏感性。Vogler等[18]研究發(fā)現(xiàn)小分子XIAP 抑制劑能與TRAIL 產(chǎn)生協(xié)同作用，激活caspase-3，抑制胰腺癌細胞增殖，誘導胰腺癌細胞及組織發(fā)生凋亡，而對非腫瘤細胞或組織沒有影響。此外，來自于線粒體的HtrA2以及中藥提取物Embelin[19]，也具有與Smac 類似的功能，通過降低XIAP水平，促進乳腺癌細胞[20]、結(jié)腸癌細胞[21]凋亡。日本學者Mori等[22]觀察到 Embelin在TRAIL抵抗細胞轉(zhuǎn)化為TRAIL敏感細胞中發(fā)揮了重要作用，Embelin參與了TRAIL介導的胰腺癌細胞凋亡。XAF1在胰腺癌組織中低表達，XAF1低表達的患者生存期明顯短于高表達患者。包裝Ad5/F35-XAF1重組腺病毒并感染胰腺癌細胞SW1990 XAF1mRNA和蛋白表達水平均明顯上調(diào)，Ad5F35-XAF1重組腺病毒感染胰腺癌細胞SW1990后，能促進細胞凋亡并抑制細胞增殖[23]。南蛇藤素能下調(diào)包括XIAP在內(nèi)的多種凋亡抑制蛋白的表達，并能上調(diào)Bax的表達，此外還能使TRAIL抵抗細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槊舾屑毎?，增強TRAIL對細胞的誘導凋亡作用，南蛇藤素在包括胰腺癌在內(nèi)的多種腫瘤中均有廣闊的應用前景[24]。沒食子酸能顯著下調(diào)XIAP水平，抑制胰腺癌細胞生長并能促進其凋亡[25]。

隨著RNA干擾(RNA interfering,RNAi)技術(shù)的出現(xiàn),針對XIAP mRNA的siRNA也正逐漸進入到XIAP的腫瘤研究中來。XIAP-siRNA在包括食管癌、NSCLC等多種腫瘤中都進行了研究，證明RNA干擾技術(shù)可以增強腫瘤對化療的敏感性，并能抑制腫瘤生長[26,27]。菅遠志等[28]應用PBSHHI質(zhì)粒構(gòu)建針對XIAP的RNA干擾載體，轉(zhuǎn)染胰腺癌細胞系SW1990后以吉西他濱處理細胞。XIAP被抑制后，細胞對化療藥物誘導的凋亡敏感性增強，XIAP的表達水平與細胞的凋亡指數(shù)之間呈負相關(guān)性。運用針對XIAP的RNA干擾載體可以有效地抑制XIAP的表達，提高胰腺癌細胞對化療藥物的敏感性。該研究與Li[29]、Vogler[30]的研究一致。雖然目前這種方法正處于實驗室研究階段，但研究表明RNA 干擾在基因功能研究中具有廣闊應用前景，在體內(nèi)、體外試驗中均優(yōu)于反義核苷酸技術(shù)，siRNA較反義寡核苷酸有特異性和高效性的特點。然而利用RNAi 治療疾病仍存在如何高效穩(wěn)定導入shRNA 的問題。傳統(tǒng)的質(zhì)粒載體轉(zhuǎn)染效率低，難以穩(wěn)定表達siRNAs。慢病毒載體(Lentivirus vector)介導RNAi已成為當前基因載體治療研究的熱點。易小平等[31]成功構(gòu)建XIAP-ShRNA 慢病毒載體及XIAP 表達穩(wěn)定抑制的胰腺癌細胞株，發(fā)現(xiàn)慢病毒載體介導的靶向XIAP 的RNAi 可有效抑制XIAP 表達，降低胰腺癌細胞的增殖能力。該研究為進一步開展胰腺癌中XIAP 的基因研究提供了良好基礎。

此外，有研究發(fā)現(xiàn)[32]，質(zhì)子照射聯(lián)合吉西他濱能通過下調(diào)XIAP表達，誘導胰腺癌細胞凋亡。XIAP可能在胰腺癌放射抵抗中起作用。如能下調(diào)XIAP水平，則有可能改善胰腺癌的放療抵抗，提高放療效果。人DR5特異的競爭性mAb(agonistic monoclonal antibody specific for human DR5，TRA-8)是特異性針對人細胞膜表面的死亡受體DR5而合成的mAb，它能特異性地與死亡受體DR5相結(jié)合，發(fā)揮配體的作用，從而誘導細胞凋亡。實驗證明TRA-8能誘導許多表達DR5受體的腫瘤細胞的凋亡，而對正常組織細胞無毒性。在關(guān)于胰腺癌的研究中，TRA-8和 CPT-11能聯(lián)合作用下調(diào)XIAP 和Bcl-XL水平，進而誘導胰腺癌細胞株凋亡[33]。

總之，胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展是個復雜的過程。XIAP在胰腺癌中的作用越來越得到大家的重視和認識，但具體作用機制尚不十分明確，有待于更多的實驗研究。XIAP是設計新型抗癌藥物的新的有希望的靶點，有些藥物處于細胞或動物試驗階段，有些藥物已處于Ⅰ/Ⅱ臨床試驗階段，這些藥物可克服癌細胞對化療藥物或放療的抵抗作用，而對正常細胞毒副作用較小，具有廣闊的應用前景。

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