p53、XIAP与细胞凋亡的关系及其靶向的细胞凋亡在肿瘤治疗中的研究进展

丁 坚 （综述），蔡 军 （审校）

（南昌大学 a.研究生院医学部2010级；b.第一附属医院普外科，南昌 330006）

自从1970年细胞凋亡第一次被Kerr等阐述开始，它一直是生物研究最热门的领域。细胞凋亡是一个复杂的生理过程，涉及许多通路以及一系列基因的激活、表达和调控等。在这些通路中任何一点的缺陷，将可能导致缺陷细胞的恶性转化。p53、XIAP是细胞凋亡过程中的调节因子，在细胞凋亡的调控中发挥了重要的作用，而且在许多肿瘤中都有异常表达。随着对肿瘤病因及分子机制研究的不断深入，一些新的治疗策略正不断产生。本文就p53、XIAP与细胞凋亡、肿瘤及其治疗等方面的研究现状进行综述。

1 细胞凋亡通路及p53、XIAP与细胞凋亡的关系

1.1 细胞凋亡通路

认识细胞凋亡的作用机制对理解细胞凋亡紊乱情况下的发病机理至关重要。细胞凋亡通路主要由以下几部分组成。

1.1.1 外源性死亡受体介导的细胞凋亡通路

外源性死亡受体介导的细胞凋亡通路，起始于细胞外的死亡配体与死亡受体的结合。尽管现在已经发现了许多死亡受体，但是最为熟知的是TNFR1和 Fas，其相关配体为 TNF 和 FasL［1］。这些死亡蛋白有一个细胞内的死亡结构域可以募集衔接蛋白，例如TNF受体相关的死亡受体结构域、Fas相关的死亡结构域等［2］。死亡配体与死亡受体的结合会形成一个衔接蛋白结合部位，整个配体-受体-衔接蛋白组成的复合物被称作死亡诱导信号复合物（DISC）［3］，然后，DISC募集并激活caspase 8前体，活化的caspase 8可以激活下游的caspase并启动细胞凋亡［4］。

1.1.2 内源性线粒体介导的细胞凋亡通路

内源性线粒体介导的细胞凋亡通路，起始于细胞内。遗传性损伤、缺氧、氧化应激等内部刺激可以触发内源性线粒体介导的细胞凋亡通路。不管何种刺激，此通路引起线粒体通透性增加，导致线粒体内的促凋亡蛋白前体释放入胞质［5］。Bcl-2蛋白家族主要调控此通路，其按功能分为抑凋亡和促凋亡2类成员，抑凋亡成员主要有 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1 等，促凋亡成员主要包括 Bax、Bak、Bid、Noxa、Puma 等［6］。抑凋亡成员主要抑制线粒体内促凋亡蛋白前体的释放来调控细胞凋亡，促凋亡成员则相反。在细胞凋亡调节中，不是绝对的数量，而是促凋亡与抑凋亡蛋白的比例起了重要的作用。线粒体内促凋亡蛋白前体包括 Cyt C、Smac/DIABLO、HTRA2，endonuclase G及AIF等，它们通过激活caspase通路导致细胞凋亡，或直接作用于细胞核引起caspase非依赖通路的细胞凋亡［7］。

1.1.3 共同通路

细胞凋亡的执行阶段涉及一系列的caspase的激活。上述通路激活的caspase 8和caspase 9会聚作用于caspase 3。caspase 3裂解核酸酶抑制物并激活核酸酶，随后引起DNA片段化导致细胞凋亡［8］。下游的caspase还可通过破坏细胞结构，如裂解核纤层等，在细胞凋亡中发挥作用。

1.1.4 内源性内质网介导的细胞凋亡通路

对于内源性内质网介导的细胞凋亡通路的确切机制，还有待深入揭示。现在一致认为对caspase 12的调控发挥了主要作用，并且是线粒体非依赖性的［9］。当内质网应激导致内质网损伤，引起未折叠蛋白反应，降低蛋白质的合成，TNF受体相关因子从caspase 12 分离，并激活 caspase 12［3］。

1.2 p53与细胞凋亡的关系

p53蛋白是目前最为熟知的由p53基因编码的肿瘤抑制蛋白。自从它被发现以来，关于其抑制肿瘤方面的功能的许多研究在不断深入。不但涉及诱导细胞凋亡，而且在细胞周期调控、发育、分化、基因扩增和细胞老化等方面发挥了重要作用［10］。

在细胞凋亡方面，p53促凋亡的活性主要有转录依赖及非转录依赖两方面。p53诱导的基因转录包含外源性通路中的Fas、Trail和内源性通路中Puma、Bax、Bid，而一部分 p53 则定位于胞质，抑制抑凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl或激活促凋亡蛋白Bax，不依赖其转录活性［11］。

而且，p53与其家族其他成员（如 p63、p73）一起在细胞周期停滞和细胞凋亡方面，发挥了抑制肿瘤作用［12-13］。

1.3 XIAP与细胞凋亡的关系

XIAP是凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）成员之一。到目前为止，已经鉴定出了8个IAP。它们是一类结构及功能类似的蛋白，能调控细胞凋亡、细胞分裂及信号转导。IAPs是内源性的caspase抑制物，它们能通过抑制不同的caspase来阻滞细胞凋亡［14］。

XIAP是其家族最具特征性的成员，具有3个功能不同的杆状病毒重复序列（Baculovirus IAP Repeat，BIR）结构域和一个RING指结构域［15］。BIR结构域位于其氨基末端，是由70个氨基酸组成的高度保守结构域，具有典型的锌指结构，有利于XIAP参与蛋白质-蛋白质以及蛋白质-DNA的相互作用。RING指结构域位于羧基末端，具有E-3泛素连接酶活性，通过泛素蛋白酶体途径可促进XIAP自身或与相互作用的蛋白泛素化而降解。而且，XIAP还有一个中心的泛素相关UBA结构域，在多种形态下可以与泛素结合［16］。

Caspase是细胞凋亡的始动及执行者，根据caspase的底物特异性可以分为起始caspase（caspase 8/9），效应caspase（caspase 3/7）。XIAP可以直接结合并抑制caspase。其BIR3通过结合caspase 9裂解后暴露出来的一个区域抑制 caspase 9［17］。Caspase 9 是线粒体介导的细胞凋亡通路中的起始caspase。BIR1和BIR2 则作用于 caspase 3 和 caspase 7［17］。 X 线晶体学研究XIAP发现BIR1和BIR2连接区域的保守氨基酸在抑制caspase 3和caspase 7中至关重要［18］。RING指结构具有E3泛素连接酶活性，可以引起底物caspase泛素化而抑制细胞凋亡。

2 p53、XIAP与肿瘤及其靶向的细胞凋亡在肿瘤中的治疗

细胞凋亡通路中的每一个缺陷或异常都可能成为潜在的肿瘤治疗靶点。药物及其他治疗的策略是修复凋亡信号通路使细胞恢复正常，并有潜在的能力清除依赖凋亡缺陷存活的恶性细胞。当前许多新型抗癌药物为肿瘤治疗打开了一扇门。

2.1 p53与肿瘤

p53作为主要的抑癌基因，50%以上的恶性肿瘤与p53基因缺陷有关［19］。大多数突变型p53不但丧失了野生型p53的功能，而且获得了类似癌基因特性的功能，如转录一系列靶基因加速癌症进展、增强癌细胞化学耐药性、阻滞癌细胞凋亡的发生、抑制其他抑癌基因的活性等，导致细胞恶性转化［20-21］。目前发现突变型p53在大多数肿瘤中高表达，与恶性肿瘤的发生、发展、预后紧密相关。

2.2 基于p53的基因治疗

最早关于p53基因治疗的研究是在1996年，探讨包含逆转录病毒载体的野生型p53基因转入源于病人的非小细胞肺癌中的使用，认为基于p53基因的治疗是可行的。但是p53基因的单独使用不足以清除所有的肿瘤细胞，随后的研究主要探讨p53基因治疗同时结合其他治疗策略的使用。例如，导入野生型p53使大肠癌、前列腺癌等对放疗敏感［22］。但是，p53基因治疗仍处在临床试验阶段。

2.3 基于p53的药物治疗

数个通过不同机制靶向p53的药物正在被研究。Phikan083，一种小分子的咔唑衍生物，可以结合并修复突变型p53回到野生型功能［23］。Nutlin，顺式咪唑啉的类似物，抑制MSM2-p53相互作用，稳定p53并选择性的诱导肿瘤细胞老化［24］。MI-219被报道干扰MDM2-p53相互作用，导致细胞增殖的抑制、肿瘤细胞选择性的细胞凋亡和肿瘤增长的完全缓解［25］。

2.4 基于p53的免疫治疗

关于使用p53疫苗的临床试验正在进行中。Antonia等［26］测试了一个由全长野生p53基因转导的树突状细胞组成的肿瘤疫苗，在52%（13/25）的病人中发现p53特有的T细胞对接种疫苗产生了应答反应。除外基于病毒载体的疫苗，基于树突状细胞的疫苗也在尝试进入临床试验。Svane等［27］尝试使用p53多肽通过脉冲释入树突状T细胞，据报道50%（3/6）的病人p53特有的T细胞产生了应答反应。而其他关于多肽类的疫苗也有所报道［28］。

2.5 XIAP与肿瘤

XIAP可以被视作在肿瘤的8个特点中的至少3个方面发挥了重要作用，那就是:抵抗细胞凋亡、免疫逃避、促进肿瘤的进展及转移［29］。尽管存在少数例外，许多报道阐述了大多数的恶性肿瘤中XIAP高表达与不良预后之间的相关性［30-31］。XIAP的高表达可能不是导致肿瘤恶性转变的单独因素，因为它必须同其他的癌基因之间相互作用，例如Survivin等［32-33］。Survivin参与了细胞增殖，并且与XIAP结合，通过促进细胞逃避凋亡和远处转移，稳定并加强了XIAP的活性和肿瘤的促进作用［32,34］。

2.6 基于XIAP的治疗

靶向XIAP的一些新的治疗有反义核苷酸、siRNA（small interfering RNA）分子及 IAP拮抗剂等。在肺癌，当联合使用抗癌药物的时候XIAP的反义寡核苷酸被证实可以增强其化疗活性［35］。另一方面，Ohnishi等［36］报道靶向 XIAP 的 siRNA 在不依赖p53的情况下增强了人肿瘤细胞株的放疗敏感性。而且，Yamaguchi等［37］报道通过 siRNA 靶向 XIAP或Survivin使肝肿瘤对死亡受体和化疗药物诱导的细胞凋亡敏感。IAP拮抗剂包括肽类和非肽类，能抑制IAP活性。2个环肽，Smac类似物2和3，被发现结合于 XIAP、c-IAP1/2并恢复了被 XIAP抑制的caspase 3/7/9 的活性［38］。SM-164，一个非肽类的 IAP拮抗剂，被报道能同时靶向XIAP和c-IAP1并强有力的提高了TRAIL 的活性［39］。

3 结语及展望

许多文献都支持细胞凋亡通路中的缺陷在恶性肿瘤的发生中起了至关重要的作用，而且尝试靶向细胞凋亡在肿瘤治疗中前景光明，许多新的治疗策略是可行的，应该面向更多类型的肿瘤。其中一些新发现处于临床前期的研究，而有些已经进入了临床试验阶段。但是，只有这些进行中的临床试验的结果才能确定这种期望是否能转变成为提高患者生存率的现实。

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