趙秦英 張 梅

安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院中西醫(yī)結合腫瘤科，安徽 合肥 230022

中國的結腸癌（colon cancer，CRC）年新發(fā)病例數約55萬，并且約有29萬例數死亡與CRC相關［1］。5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）是CRC化療最有效的藥物之一。然而，約有50%的CRC化療患者對5-FU耐藥［2］，出現(xiàn)較差的預后。轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號通路與CRC的轉移、上皮間充質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）和血管生成相關，并且在CRC對化療藥物的耐藥性方面通過多種方式發(fā)揮重要作用［3］。通過對該通路在CRC化療耐藥性方面作用的研究，可能為解決CRC化療耐藥問題提供新的思路。但是當前TGF-β信號通路是否參與CRC 5-FU耐藥性發(fā)病機制暫不確定，本文將對二者關系的相關研究進行歸納總結。

1 CRC細胞對5-FU耐藥的機制

5-FU是胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TS）的抑制劑，能夠阻斷DNA的合成，限制腫瘤細胞的生長。腫瘤細胞在轉運、代謝、活化等方面出現(xiàn)的異常是對5-FU產生耐藥性的重要因素［4］。已經證實5-FU耐藥的機制如下。

1.1 ATP結合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉運體表達的增加

ABC轉運體能夠降低5-FU的藥物濃度，是化療藥物在癌癥中取得有效性的主要障礙。Guo等［5］通過前瞻性臨床研究，對172例CRC患者的ABCB5基因進行研究發(fā)現(xiàn)，ABCB5基因介導5-FU耐藥。Wang等［6］發(fā)現(xiàn)轉移相關性結腸癌1（metastasisassociated colon cancer 1，MACC1）在CRC細胞中的表達水平增高，并且可以通過PI3K/AKT信號通路介導5-FU耐藥的發(fā)生。

1.2 TS的過表達

在CRC中，過表達的TS與患者總生存期較差有關［7］。二氫嘧啶脫氫酶可以通過分解5-FU影響其藥效，而二氫嘧啶脫氫酶和TS水平的下調能夠提升CRC對5-FU的敏感性［8］。FOXM1是細胞癌基因，在CRC中通過TS和ABCC10轉運體的表達增強FOXM1的表達［9］，導致CRC細胞產生對5-FU的耐藥性。

1.3 抗凋亡蛋白的異常表達

Michel等［10］發(fā)現(xiàn)P53（抗凋亡蛋白）突變的CRC細胞對5-FU表現(xiàn)出很強的耐受性。BCL-XL、BCL2均是抗凋亡蛋白，Scherr等［11］研究發(fā)現(xiàn)，與健康組織相比，結腸癌組織中BCL-XL表達水平升高，并且BCL-XL抑制劑ABT-737可增加CRC細胞凋亡。BCL2通過src激活paxillin導致BCL2穩(wěn)定，繼而導致CRC細胞表現(xiàn)出對5-FU的耐藥性。Vaghari-Tabari等［7］發(fā)現(xiàn)在CRC細胞中，BCL-XL、BCL2的上調與5-FU耐藥有關。

1.4 信號通路的異常

Hedgehog［12］、WNT［13］、NF-κB［2］、PI3K/AKT［6］等信號通路與結腸癌5-FU耐藥有關。

1.5 腫瘤干細胞的異常

腫瘤干細胞是對化療最具抵抗力的癌細胞。Zhang等［14］對CRC干細胞的研究表明，槐耳水提物能夠通過WNT/β-catin通路殺滅CRC干細胞。Zhang等［15］發(fā)現(xiàn)，PERS通過WNT/β-catin、Notch通路降低CRC干細胞的5-FU耐藥性。

2 TGF-β信號通路在CRC細胞中的作用

2.1 概述

哺乳類動物TGF-β有TGF-β1、2、3三種不同生物活性的受體配體，在腫瘤發(fā)展過程中，能夠作為腫瘤的抑制子或腫瘤的啟動子發(fā)揮作用［16］。其中，TGF-β1被認為與CRC的進展有很大相關性［17］。TGF-β主要以斯馬 德（small mother against decapentapregic，SMAD）依賴性的途徑發(fā)揮作用，TGF-β活化后可以結合TGF-βⅡ受體，隨后TGF-βⅡ受體磷酸化TGF-βⅠ受體，接著，磷酸化的TGF-βⅠ受體活化SMAD2、SMAD3。之后，SMAD2和SMAD3與伴侶蛋白SMAD4形成穩(wěn)定的復合物，最終轉移到細胞核，共同調節(jié)TGF-β的表達［18］。另外，非SMAD信號通路也能在TGF-β受體的下游通過各種途徑被激活，包括PI3K、JNK、P38、Erk Map激酶等信號通路［19］。

2.2 TGF-β信號通路在CRC細胞中的作用

在CRC組織中TGF-β基因和蛋白的表達水平比癌旁組織高［20］。TGF-β信號通路在腫瘤細胞中主要在EMT、轉移、血管形成等方面發(fā)揮作用［21］，具體分為5點：（1）在腫瘤侵襲和轉移中EMT起著重要的作用。在CRC來源的細胞系HCT-116中的研究證實，通過TGF-β信號轉導通路降低了E-鈣粘蛋白（E-cadherin，E-cad）的表達水平，增強了腫瘤細胞的轉移能力［13］。CRC的多項研究結果顯示，在腫瘤發(fā)展過程中，TGF-β信號通路能夠促進EMT的活化，進而提升細胞的轉移、侵襲能力［22-24］。有實驗表明，LY2157299（TGF-β抑制劑）處理CRC HCT-116細胞后，能夠明顯減弱癌細胞的遷移以及侵襲［25］。（2）腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）被TGF-β激 活 后 促 進 骨 膜素（periostin，POSTN）的表達，進而促進CRC轉移［26］。另外，激活后的CAFs分泌的白介素-11（interleukin-11，IL-11），能夠激活轉移性癌細胞，且TGF-β通過CRC細胞與CAFs的粘附結合共遷移，促進肝轉移［27］。（3）TGF-β可以重新編程樹突狀細胞和腫瘤相關的巨噬細胞等多種免疫細胞的機制，并能放大它們的信號，共同抑制抗癌免疫反應。中性粒細胞被TGF-β轉化為原生狀態(tài)，隨后經歷功能性復極，通過CCL15聚集到SMAD4突變的轉移性癌細胞，促進肺轉移的發(fā)生［28］。（4）TGF-β途徑在結腸癌中激活時，促進血小板衍生生長因子β（platele-derived growth factor receptorβ，PDGFRβ）和 血 小 板 反 應 素-4（thrombospondin-4，THBS4）的表達［29］，加快腫瘤的血管生成和轉移［30］。

3 TGF-β信號通路與CRC細胞5-FU耐藥機制的關系

3.1 TGF-β信號通路的異常激活

在CRC中觀察到TGF-β信號通路異常的激活過程，缺失SMAD4的CRC細胞對5-FU具有抗藥性［31］。Wasserman等［32］通過獨立隊列研究的方法，對364名Ⅰ～Ⅳ期CRC患者進行觀察研究，探討CRC SMAD4缺失與否和5-FU耐藥之間的關系，結果表明SMAD4缺失與5-FU耐藥性、較差的臨床預后相關。Moon等［33］證明過度表達的miR-141-3p通過抑制內質網應激，下調抗凋亡細胞因子TRIM13的表達，引起人CRC DLD1細胞對5-FU的耐藥性，而miR-141-3p分子信標（miR-141-3p molecular beacon，miR-141-3p MB）可以抑制miR-141-3p的表達水平，恢復TRIM13的表達和提高對5-FU的敏感性。Lai等［34］通過研究白花蛇舌草對CRC耐藥細胞的調控作用，發(fā)現(xiàn)白花蛇舌草通過介導EMT和TGF-β信號途徑，對5-FU的細胞毒性作用表現(xiàn)出增強的效應。

3.2 TGF-β信號通路的下游轉導機制

Blondy等［35］發(fā)現(xiàn)5-FU可以通過磷酸化的SMAD2以TGF-β信號依賴的方式誘導PDHK4（pyruvate dehydrogenase kinase 4）表達，而PDHK4的表達與CRC細胞的5-FU耐藥性呈正相關。Romano等［36］通過CRC的體內外實驗，對TGF-β信號通路與耐藥性關系進行研究，發(fā)現(xiàn)TGF-β信號通路可以促進人CRC移植荷瘤小鼠SMAD3的表達，增強其對5-FU的耐受性，降低小鼠腫瘤對藥物的敏感程度，使用氧化鋰（TGF-β抑制劑）抑制TGF-β蛋白的表達可以提高小鼠腫瘤對5-FU的藥物敏感性。TWIST1是TGF-β信號通路的下游調控分子，通過TGF-β通路激活TWIST1能夠誘導EMT的發(fā)生［37］。Sakowicz-Burkiewicz等［38］通過將TWIST1沉默序列轉染到人CRC細胞系HT-29，在HT-29中研究TWIST1對5-FU反應系中的調節(jié)作用，對正常表達TWIST1的細胞使用5-FU治療效果不太明顯，相反，攜帶TWIST1沉默序列（pLL3.7-shTWIST1）載體增加了5-FU的細胞毒性。由此可見，通過靶向TGF-β通路的下游靶基因破壞該通路，可能會抑制TGF-β介導的CRC細胞5-FU的耐藥性，進而提高5-FU的敏感性。

3.3 下調或抑制TGF-β通路能夠增加CRC耐藥細胞對5-FU的敏感性

化療藥物和其他藥物的聯(lián)合使用是當前癌癥治療的發(fā)展趨勢，能夠提高化療藥物的治療效果、減少用藥量和降低副作用。TGF-β信號通路的抑制劑顯示出抑制腫瘤生長的效應，可以減輕對化療藥物的耐藥程度。Romano等［36］通過移植瘤小鼠模型，探索TGF-β通路是如何逆轉化療耐受現(xiàn)象，結果發(fā)現(xiàn)，氧化鋰和化療藥物5-FU聯(lián)合使用對CRC 5-FU耐藥細胞的抑制作用強于單獨使用氧化鋰或化療藥物，并且能夠使TGF-βI受體的表達水平下調，抑制SMAD3核易位，恢復腫瘤血管化的基礎水平。Park等［39］通過二甲雙胍和苯甲雙胍分別處理CRC SW837和SW1463細胞，檢測這兩種藥物在化療耐藥CRC細胞系中的作用，發(fā)現(xiàn)它們能夠對CRC細胞轉移、侵襲能力起到有效的抑制效應，并且是經由TGF-β信號通路發(fā)揮作用。Osman等［40］證明，TGFβ抑制劑曲尼司特（Tranilast）聯(lián)合5-FU可應用于CRC 5-FU耐藥細胞CT-26。曲尼司特是TGF-β拮抗劑，研究人員檢測了其和5-FU在CT-26細胞中單獨和聯(lián)合使用的活性，證實了二者的聯(lián)合使用可以協(xié)同降低CRC CT-26細胞的生存率。并且，聯(lián)合療法能夠加速細胞的凋亡、減緩細胞周期的進展。在細胞實驗中，兩種藥物的聯(lián)合使用被證明具有明顯的抑制腫瘤效果且無其他不良反應發(fā)生；在耐5-FU小鼠的實驗中，具有同樣的功效。Kim等[41]發(fā)現(xiàn)，(1S,2S,3E,7E,11E)-3,7,11,15-Cembratetraen-17,2-olide(LS-1)是軟珊瑚中的有效活性成分，能夠通過誘導結腸癌細胞HT-29凋亡來發(fā)揮抗腫瘤作用[42]。研究人員檢測了LS-1在CRC 5-FU耐藥細胞SUN-C5中的活性，證實LS-1能夠減少SUN-C5/5-FU細胞的生存。同時發(fā)現(xiàn)LS-1能夠增加細胞凋亡及反應中TGF-βⅠ受體的含量，減慢細胞周期的進程。

4 展 望

化療耐藥是腫瘤治療的一個難題，確定其耐藥機制是藥物研發(fā)至關重要的一點。5-FU對CRC產生耐藥性的機制主要與ABC轉運體、TS和抗凋亡蛋白等多種因素的異常有關。靶向TGF-β信號通路在治療、評估預后和降低5-FU耐藥方面具有很大的潛力。該通路主要在CRC細胞的EMT、轉移、血管生成等方面發(fā)揮作用。TGF-β通路對CRC 5-FU抗性的影響是復雜的，包括其被異常的激活、下游轉導機制的異常等，并且下調或抑制該通路能夠增加CRC耐藥細胞對5-FU的敏感性。但下述3點仍需進一步探索：（1）TGF-β信號通路中是否存在相關microRNA與CRC產生5-FU耐藥的機制有關；（2）TGF-β是一條多功能的信號通路，在與其相關的耐藥機制中是否與免疫產生關聯(lián)；（3）不同靶點的TGF-β通路抑制劑與耐5-FU的CRC療效是否存在差異性，該差異性與抑制劑的種類是否具有相關性。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突