楊 雯 姚艷雯 宋 勇 肖鑫武

·綜述·

異黏蛋白與腫瘤化療耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展

楊 雯 姚艷雯 宋 勇 肖鑫武

異黏蛋白； 腫瘤； 化療； 耐藥

化療是治療惡性腫瘤的主要手段，盡管近來(lái)來(lái)新的化療藥物和各種聯(lián)合方案的不斷推出，然而許多腫瘤對(duì)化療藥物不敏感，或者在化療過(guò)程中逐漸對(duì)藥物產(chǎn)生耐受性，是導(dǎo)致患者治療失敗和死亡的重要原因，尋找并干預(yù)能夠影響腫瘤耐藥的因素是腫瘤靶向治療領(lǐng)域當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

異黏蛋白(metadherin, MTDH)是新近發(fā)現(xiàn)的一個(gè)癌基因，最初發(fā)現(xiàn)源于HIV-1感染的人胚胎初級(jí)星形膠質(zhì)細(xì)胞，因此被命名為星狀細(xì)胞上調(diào)基因-1(astroycyte elevated gen-1, AEG-1)[1]。2004年，Brown等[2]用噬菌體篩選完成小鼠AEG-1克隆，證實(shí)這是一種介導(dǎo)小鼠乳腺癌細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移的蛋白，又被命名為異黏蛋白。MTDH在多種腫瘤中呈過(guò)表達(dá)，包括乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌、宮頸癌、肝細(xì)胞癌、惡性黑色素瘤等[3]。2009年Hu等[4]發(fā)現(xiàn)MTDH過(guò)表達(dá)使得腫瘤細(xì)胞具有耐藥性，而位于8q22的其他基因過(guò)表達(dá)則不會(huì)對(duì)腫瘤細(xì)胞的耐藥性產(chǎn)生顯著影響。MTDH敲除后乳腺癌細(xì)胞對(duì)紫杉醇治療相當(dāng)敏感，在體外裸鼠移植瘤模型中，迅速發(fā)生退行性變，腫瘤體積縮小。自此發(fā)現(xiàn)之后，越來(lái)越多的研究致力于研究導(dǎo)致這種耐藥發(fā)生的機(jī)制，現(xiàn)就MTDH與腫瘤耐藥機(jī)制綜述。

一、MTDH定位與功能

MTDH是一種及其保守的單次跨膜蛋白，在哺乳動(dòng)物中高度保守，目前尚未發(fā)現(xiàn)在非脊椎動(dòng)物中存在該蛋白[5]。MTDH是一個(gè)Ⅰb型膜蛋白，具有1個(gè)跨膜區(qū)，其定位于染色體8q22，基因全長(zhǎng)3611bp，包括12個(gè)外顯子及11個(gè)內(nèi)含子，其cDNA存在多個(gè)轉(zhuǎn)錄子及編碼不同的亞基。分別提取Hela細(xì)胞的總蛋白、細(xì)胞核膜蛋白、細(xì)胞核蛋白以及細(xì)胞質(zhì)蛋白，檢測(cè)這些蛋白中MTDH表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MTDH主要表達(dá)于細(xì)胞核膜中，小部分表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核。進(jìn)而利用免疫熒光技術(shù)對(duì)MTDH在PHFA細(xì)胞內(nèi)定位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性MTDH主要定位于細(xì)胞的核周及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)區(qū)域[6]。

MTDH被譽(yù)為腫瘤進(jìn)展過(guò)程中的“雙頭蛇”，其表達(dá)異常增高能激活多種信號(hào)途徑，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的增殖、抗凋亡能力，并且能夠加速腫瘤新生血管的生成，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性及轉(zhuǎn)移性[4]。MTDH在多種腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)并且與不良預(yù)后相關(guān)[7]。

二、凋亡與抗凋亡的失調(diào)

細(xì)胞凋亡(apoptosis)是細(xì)胞死亡的一種重要方式，其過(guò)程是受多環(huán)節(jié)、多因素調(diào)節(jié)的，是細(xì)胞受到程序化因素控制而發(fā)生細(xì)胞死亡的過(guò)程?；熕幬锟赏ㄟ^(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡而起到抗腫瘤的作用，而促凋亡基因的缺失或抗凋亡基因的過(guò)度表達(dá)多會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性[8-9]。

Lee等[10]研究發(fā)現(xiàn)，MTDH的過(guò)表達(dá)可以保護(hù)腫瘤細(xì)胞避免血清饑餓誘發(fā)的細(xì)胞凋亡，這提示我們激活抗凋亡途徑可能是MTDH導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物耐藥的一個(gè)機(jī)制。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)抑制MTDH表達(dá)可降低其作用在廣譜的化療耐藥基因ALDH3A1，MET，HSP90和HMOXI中的表達(dá)，并增加促凋亡基因BNIP3、TRAIL的表達(dá)。此外，MTDH介導(dǎo)激活PI3K/AKT信號(hào)通路也可下調(diào)Bad、p21、p27及FOXO3a等抗凋亡基因，發(fā)出促細(xì)胞存活信號(hào)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性[4]。

三、誘導(dǎo)產(chǎn)生保護(hù)性自噬

腫瘤細(xì)胞本身具有高代謝的特征，對(duì)能量和營(yíng)養(yǎng)的需求往往比正常細(xì)胞要高，但腫瘤的微環(huán)境往往并不能滿(mǎn)足其生長(zhǎng)所需。如腫瘤生長(zhǎng)速度超過(guò)其新生血管生長(zhǎng)，腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)灶時(shí)等，此時(shí)提高自噬可以有助于其度過(guò)危機(jī)[11]。而在接受化療時(shí)，細(xì)胞毒性藥物破壞細(xì)胞原有結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生大量破損細(xì)胞器、蛋白等有害成分，導(dǎo)致大量腫瘤細(xì)胞的死亡，而此時(shí)提高自噬活性可以及時(shí)清除這些有害成分，并且清除的有害成分可以被再次利用成為細(xì)胞修復(fù)的底物和能量，但這種保護(hù)性自噬行為，也成為介導(dǎo)化療藥物耐藥的因素之一[12-13]。

研究表明，在原代人胎腦星形膠質(zhì)細(xì)胞(primary human fetal astrocytes, PHFA)中，MTDH可以介導(dǎo)PHFA細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)性自噬作用，從而調(diào)節(jié)其抗壓及抗凋亡能力。進(jìn)一步研究其機(jī)制發(fā)現(xiàn)，MTDH介導(dǎo)的這種保護(hù)性自噬是通過(guò)降低三磷酸腺苷/腺嘌呤核糖核苷酸(adenosine triphosphate/adenosine monophosphate, ATP/AMP)比值，進(jìn)而激活蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase, AMPK)，活化的AMPK又可以使得結(jié)節(jié)性硬化癥(tuberous sclerosis complex, TSC)TSC2磷酸化激活，從而誘導(dǎo)AMPK/mTOR依賴(lài)型自噬的發(fā)生。并且在多種腫瘤細(xì)胞系中，利用siRNA沉默MTDH表達(dá)后，其對(duì)化療藥物的敏感性增加，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自噬標(biāo)志蛋白LC3-Ⅱ的堆積明顯減少[14-15]。這表明MTDH可通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞保護(hù)性自噬的產(chǎn)生，從而使得腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物耐藥性的增加。

四、激活轉(zhuǎn)錄因子

核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-κB , NF-κB)可以活化多藥耐藥(multiple drug resistance, MDR)基因1及增強(qiáng)其編碼產(chǎn)物P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp)的表達(dá)[5]，并且作為誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子NF-κB是細(xì)胞凋亡的重要調(diào)節(jié)因素之一，其可在多種刺激下被激活，由細(xì)胞質(zhì)易位至細(xì)胞核，與多種基因啟動(dòng)部位κB位點(diǎn)特異性結(jié)合并調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而起到抑制細(xì)胞凋亡的作用。

MTDH表達(dá)于多個(gè)細(xì)胞區(qū)域，亦包括細(xì)胞核。在細(xì)胞受到外源性刺激，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素-1(interleukin-1, IL-1)、生長(zhǎng)因子等等，胞質(zhì)中的MTDH轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中，并且與NF-κB的亞單位p65相互作用，增強(qiáng)NF-κB所誘導(dǎo)的基因表達(dá)水平[15]。Emdad等[16]發(fā)現(xiàn)在HeLa細(xì)胞中，MTDH過(guò)表達(dá)可增強(qiáng)核轉(zhuǎn)錄活性以及NF-κB下游基因的表達(dá)，如細(xì)胞間黏附因子-2(intercellular adhesion molecule-2, ICAM-2)，ICAM-3，E-、P-、L-選擇素， IL-6，IL-8，Toll樣受體-4(toll like receptor-4, TLR-4), TLR-5，基質(zhì)金屬蛋白酶-9 (matrix metallo preteinases-9, MMP-9)等。此外，在腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，MTDH可以促進(jìn)NF-κB與其轉(zhuǎn)錄輔激活因子cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP response element binding, CREB)間的相互聯(lián)系。并且發(fā)現(xiàn)MTDH的前71個(gè)氨基酸序列對(duì)NF-κB的激活起著至關(guān)重要的作用，敲除MTDH不僅影響NF-κB通路，還間接或直接影響PI3K/AKT通路及其下游基因[17]。

五、影響多藥耐藥基因

腫瘤的化療耐藥與藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝密切相關(guān)，MDR1基因編碼的P-gp是人體內(nèi)藥物處理中一種很重要的運(yùn)轉(zhuǎn)體，是影響人體藥代動(dòng)力學(xué)及藥物相互作用最重要的蛋白[18]。Yoo等[19]發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞HepG2中，隨著MTDH基因表達(dá)的上調(diào)，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族承運(yùn)ABCC1、細(xì)胞色素P4502B6(cytochrome P4502B6, CYP2B6)、二氫二醇脫氫酶等基因表達(dá)也有著不同程度的上調(diào)。在此基礎(chǔ)上，Yoo等[19]進(jìn)一步研究MTDH參與介導(dǎo)化療藥物阿霉素(adriamycin, ADM)在肝癌耐藥機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，MTDH表達(dá)上調(diào)能促進(jìn)MDR1的mRNA與多聚核糖體結(jié)合，從而增加P-gp蛋白翻譯水平，并且可以使MDR1基因所編碼蛋白的泛素化降解減弱。

六、調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境是指腫瘤細(xì)胞與周?chē)?xì)胞的相互作用，包括生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、基質(zhì)細(xì)胞、免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)成分、低氧等各種不同的環(huán)境。研究認(rèn)為腫瘤微環(huán)境對(duì)腫瘤獲得性耐藥的發(fā)生有著重要的作用。在MTDH過(guò)表達(dá)腫瘤細(xì)胞構(gòu)建的裸鼠移植瘤模型中，移植瘤組織免疫組化分析顯示血管生成因子(angiopoietin-1)、基s質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)，缺氧誘導(dǎo)因子1-α(hypoxiainducible factor 1-alpha, HIF1-α)等表達(dá)上調(diào)。在體外實(shí)驗(yàn)中，MTDH過(guò)表達(dá)可促進(jìn)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVEC)生成。VEGF是血管生成的代表信號(hào)分子，大多數(shù)癌基因可以通過(guò)調(diào)控血管生成因子從而調(diào)控腫瘤血管的新生，抑制MTDH表達(dá)后可使得VEGF表達(dá)增高，并誘導(dǎo)HUVEC在體外小管形成[20]。

惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的進(jìn)程，在治療的過(guò)程中更是有諸多影響藥物療效的因素存在，成千上萬(wàn)種與腫瘤相關(guān)基因、蛋白及各種信號(hào)通路在其耐藥過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。MTDH自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已有越來(lái)越多的研究對(duì)其進(jìn)行探討。鑒于其在腫瘤生物學(xué)行為及其對(duì)腫瘤化療藥物耐藥過(guò)程中的諸多重要作用，MTDH有望成為克服腫瘤化療耐藥的新靶點(diǎn)，并為攻克腫瘤治療難題提供新的思路與策略。

1 Su ZZ, Chen Y, Kang DC, et al. Customized rapid subtraction hybridization (RaSH) gene microarrays identify overlapping expression changes in human fetal astrocytes resulting from human immunodeficiency virus-1 infection or tumor necrosis factor-alpha treatment[J]. Gene, 2003, 306: 67-78.

2 Brown DM, Ruoslahti E. Metadherin, a cell surface protein in breast tumors that mediates lung metastasis[J]. Cancer Cell, 2004, 5(4): 365-374.

3 Emdad L, Sarkar D, Su ZZ, et al. Astrocyte elevated gene-1: recent insights into a novel gene involved in tumor progression, metastasis and neurodegeneration[J]. Pharmacol Ther, 2007, 114(2): 155-170.

4 Hu G, Chong RA, Yang Q, et al. MTDH Activation by 8q22 Genomic Gain Promotes Chemoresistance and Metastasis of Poor-Prognosis Breast Cancer[J]. Cancer cell, 2009, 15(1): 9-20.

5 Zhou G, Kuo MT. NF-κB-mediated induction of mdr1b expression by insulin in rat hepatoma cells[J]. J Biol Chem, 1997, 272(24): 15174-15183.

6 Kang DC, Su ZZ, Sarkar D, et al. Cloning and characterization of HIV-1-inducible astrocyte elevated gene-1, AEG-1[J]. Gene, 2005, 353(1): 8-15.

7 Hu G, Wei Y, Kang Y. The multifaceted role of MTDH/AEG-1 in cancer progression[J]. Clin Cancer Res, 2009, 15(18): 5615-5620.

8 Ellis PA, Smith IE, McCarthy K, et al. Preoperative chemotherapy induces apoptosis in early breast cancer[J]. Lancet, 1997, 349(9055): 849.

9 Dive C, Evans CA, Whetton AD. Induction of apoptosis-new targets for cancer chemotherapy[J]. Semin cancer Biology, 1992, 3(6): 417-427.

10 Lee SG, Su ZZ, Emdad L, et al. Astrocyte elevated gene-1 activates cell survival pathways through PI3K-Akt signaling[J]. Oncogene, 2008, 27(8): 1114-1121.

11 Levine B, Yuan J. Autophagy in cell death: an innocent convict?[J] J Clin Invest, 2005, 115(10): 2679-2688.

12 Harhaji-Trajkovic L, Vilimanovich U, Kravic-Stevovic T, et al. AMPK- mediated autophagy inhibits apoptosis in cisplatin-treated tumour cells[J]. J Cell Mol Med, 2009, 13(9B): 3644-3654.

13 潘半舟, 封 冰. 自噬在調(diào)控抗腫瘤藥物耐藥中的研究進(jìn)展[J]. 醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào), 2012, 25(12): 1302-1307.

14 Bhutia SK, Kegelman TP, Das SK, et al. Astrocyte elevated gene-1 induces protective autophagy[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010, 107(51): 22243-22248.

15 Wang CY, Mayo MW, Korneluk RG, et al. NF-κB antiapoptosis: induction of TRAF1 and TRAF2 and c-IAP1 and c-IAP2 to suppress caspase-8 activation[J]. Science, 1998, 281(5383): 1680-1683.

16 Emdad L, Sarkar D, Su Zz, et al. Activation of the nuclear factor κB pathway by astrocyte elevated gene-1: implications for tumor progression and metastasis[J]. Cancer research, 2006, 66(3): 1509-1516.

17 Sarkar D, Park ES, Emdad L, et al. Molecular basis of nuclear factor-κB activation by astrocyte elevated gene-1[J]. Cancer research, 2008, 68(5): 1478-1484.

18 Yoo BK, Emdad L, Su ZZ, et al. Astrocyte elevated gene-1 regulates hepatocellular carcinoma development and progression[J]. J Clin Invest, 2009, 119(3): 465-477.

19 Yoo BK, Chen D, Su ZZ, et al. Molecular mechanism of chemoresistance by astrocyte elevated gene-1[J]. Cancer Res, 2010, 70: 3249-3258.

20 Emdad L, Lee SG, Su ZZ, et al. Astrocyte elevated gene-1 (AEG-1) functions as an oncogene and regulates angiogenesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009, 106(50): 21300-21305.

(本文編輯：黃紅稷)

楊 雯，姚艷雯，宋 勇，等. 異黏蛋白與腫瘤化療耐藥機(jī)制的研究進(jìn)展[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2015， 8(1)： 79-81.

·醫(yī)學(xué)動(dòng)態(tài)·

重新編碼腫瘤保護(hù)巨噬細(xì)胞，召喚大批“臥底”

Norris Cotton腫瘤中心和達(dá)特茅斯Geisel醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)將特定菌株插入惡性卵巢癌微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞行為發(fā)生轉(zhuǎn)變，從抑制免疫反應(yīng)變?yōu)榧せ蠲庖呦到y(tǒng)。該研究結(jié)果證明了一種可在多種癌癥類(lèi)型應(yīng)用的免疫治療新方法。

這種特殊的菌株是一種弱化而又安全的細(xì)菌——李斯特菌( Listeria monocytogenes，Lm)。腫瘤細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生免疫抑制微環(huán)境，保護(hù)自己免受免疫系統(tǒng)的攻擊。以前的腫瘤免疫治療的方法主要集中在使用免疫檢查點(diǎn)(checkpoint)抑制劑，細(xì)胞因子治療及其他方式，修改所述免疫抑制環(huán)境，意圖產(chǎn)生T細(xì)胞的為基礎(chǔ)的抗腫瘤免疫力。

而這次研究人員實(shí)現(xiàn)的卵巢癌微環(huán)境的轉(zhuǎn)變是通過(guò)引入李斯特菌的減毒ΔactA/ΔinlB株來(lái)實(shí)現(xiàn)。ΔactA/ΔinlB引入侵略性ID8-Defb29/ VEGF-A小鼠卵巢癌細(xì)胞，優(yōu)先被腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)吞噬，引發(fā)重新編程——從抑制免疫變?yōu)榧せ睢＞唧w表現(xiàn)為炎性細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄增加，并下調(diào)抑制效應(yīng)分子的轉(zhuǎn)錄。令人驚奇的是，治療反應(yīng)并不是通過(guò)T-或NK細(xì)胞活性介導(dǎo)。ΔactA/ΔinlB誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞復(fù)極化，經(jīng)由NOS2產(chǎn)生一氧化氮直接導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞裂解。保護(hù)腫瘤細(xì)胞的巨噬細(xì)胞被轉(zhuǎn)為攻擊腫瘤細(xì)胞的“臥底”。

早在幾十年前就有研究開(kāi)始著手調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，使免疫抑制的吞噬細(xì)胞轉(zhuǎn)為支持抗腫瘤免疫細(xì)胞。菲林博士，研究的主要作者表示：“現(xiàn)在我們可以設(shè)計(jì)工程微生物，保障它們地安全使用，也可以詳細(xì)跟蹤抗腫瘤免疫反應(yīng)。這種新設(shè)計(jì)具有用于癌癥治療的潛力”。使用Lm修改腫瘤免疫抑制微環(huán)境還可以與其它免疫為基礎(chǔ)的治療組合，用于治療除卵巢癌的其它癌癥。

來(lái)源：Oncoimmunology

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2015.01.021

國(guó)家自然科學(xué)基金(81401903)

210002 南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院 南京軍區(qū)南京總醫(yī)院呼吸科內(nèi)科

肖鑫武，Email: 125205755@qq.com

R734.2

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2014-12-19)