NF-κB信号通路促进乳腺癌细胞增殖和转移机制的研究进展

综述

NF-κB信号通路促进乳腺癌细胞增殖和转移机制的研究进展

黄环静综述，冯玉梅审校

（天津医科大学肿瘤医院肿瘤研究所，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市“肿瘤防治”重点实验室，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津300060）

乳腺癌；NF-κB；增殖；凋亡；转移

乳腺癌是在全球女性中发病率及致死率最高的恶性肿瘤之一，并且近几年的发病率呈上升趋势。研究证实炎症促进乳腺癌的发生，炎症因子IL-1β、IL-8和TNF-α是乳腺癌发生和发展的重要因素[1]。NF-κB信号通路通常能够被这些炎症因子诱导激活，并且参与炎症反应，促进肿瘤细胞的增殖、转移，与多种肿瘤的发生发展相关。大量研究证实激活的NF-κB信号通路，可以通过调节增殖、转移、生存相关的一些基因导致肿瘤的发生或者促进肿瘤的恶化[2-3]。同时NF-κB上游信号分子、调节蛋白对其进行一系列调控，影响下游靶基因的表达。NF-κB信号通路存在于多种类型肿瘤细胞中，NF-κB家族成员能两两结合成同源性或异源性二聚体，最为常见的是p50/p65异源二聚体，能迅速被多种刺激激活[4]。这些蛋白中只有RelA、RelB、c-Rel含有转录激活区，行使转录因子的作用[5-6]。当细胞受到刺激时，激活的IKKβ使NF-κB抑制剂IκB-α的Ser32和Ser36磷酸化，从而使IκB-α降解，释放p50/p65二聚体，二聚体入核以后结合到靶基因的DNA启动子区，实现对靶基因的调控。这些靶基因包括与增殖相关基因：细胞周期蛋白D1（CCND1）、c-MYC；与血管生成相关基因：血管内皮生长因子（VEGF）、IL-6等；细胞生存相关：X连锁凋亡抑制蛋白（XIAP）、BCL-xL、c-IAP2；与侵袭转移相关基因：基质金属蛋白酶（MMP9）、Snail、E-钙黏着蛋白（E-Cad）[7-9]。NF-κB正是通过对一系列靶基因的调控实现对肿瘤细胞恶性表型的调控，本文将详细阐述NF-κB对乳腺癌生存转移的作用及其相关机制。

1 NF-κB对乳腺癌细胞生存能力的影响

1.1 NF-κB促进乳腺癌细胞的增殖能力及其机制 NF-κB信号通路对于乳腺癌细胞增殖能力的影响已经受到广泛的关注和研究，并且已经证实NF-κB信号通路对乳腺癌细胞增殖能力的促进作用。Pahl[10]用不同的方式激活NF-κB信号通路，高通量筛选出NF-κB的候选靶基因，发现与增殖相关的基因包括Cyclin D1、Cyclin E、CDK2、c-Myc，信号通路包括GM-CSF、IL-6。Denis等[11]利用骨骼肌分化模型研究证实NF-κB在转录水平促进CCND1的表达，促进pRb的过度磷酸化，在对细胞周期的影响中则促进了G1/S转化。NF-κB的这种促增殖作用在乳腺癌细胞系中也得到了验证。在乳腺癌细胞系MDA-MB-231中干扰掉NF-κB信号通路的关键蛋白p65，发现乳腺癌细胞系的增殖能力受到抑制，并且流式细胞术结果显示G1/S期的转化过程受到抑制，Western结果也显示CCND1的表达量下降[12-14]。Ito-Kureha等[15]利用微阵列分析的方法，在三阴性乳腺癌细胞系中筛选出了NF-κB的靶基因、原肌球调节蛋白1（TMOD1），研究发现TMOD1能够促进乳腺癌细胞的增殖转移能力，在体外实验中也证实其能促进小鼠乳腺肿瘤的形成和转移。NF-κB还能够直接转录调节中心体复制相关的酶：Polo样激酶（pLK4），PLK4作为NF-κB的靶基因使NF-κB调节细胞周期进程的机制更加明确，这也解释了为什么NF-κB异常激活增加了基因组的不稳定性和增殖异常[16]。另一方面，肿瘤的生长调节因子（TNF-α）、表皮生长因子（EGF）和表皮生长因子受体（EGFR）也受到NF-κB的调节作用，他们之间形成一个正反馈调节环来促进肿瘤细胞的增殖[17]。

p65在NF-κB促进乳腺癌细胞增殖的过程中起到至关重要的作用，作为关键转录因子，p65起到对增殖相关靶基因的调节作用，在这个过程中也受到很多因素的调节。其中辅转录因子的调控，对于p65行使转录活性至关重要。研究表明细胞周期蛋白依赖激酶6（CDK6）通常在异常增殖的肿瘤细胞中控制G1期的进程，它在物理水平上和功能上与p65相互作用，转录激活p65靶基因的表达[18]。α-辅肌动蛋白4（ACTN4）也可以作为p65的辅转录因子，来促进p65的转录活性[19]。这种辅调节作用对于p65发挥转录活性是必需的。

1.2 NF-κB抑制乳腺癌细胞的凋亡及其机制 癌细胞生存能力增强不仅体现在增殖能力的增强，另一个重要的影响因素就是凋亡的抑制作用增强，细胞凋亡是一种程序性的坏死。在小鼠成纤维细胞中干扰p65的表达，使细胞TNF-α诱导凋亡的作用增强，说明NF-κB的激活抑制了TNF-α诱导凋亡的作用[20]。有研究表明在HER2+乳腺癌细胞中激活NF-κB抑制细胞的凋亡作用[21]。在乳腺癌细胞中FOXP3-miR-146-NF-κB负反馈调节环能够抑制细胞的凋亡[22]。

NF-κB抑制肿瘤细胞的凋亡主要通过调节凋亡相关基因的表达实现。细胞凋亡调控基因包括C-myc，c-jun，Bc1-2，c-fos，ras，p53，bc1-x，bax等。NF-κB能够上调凋亡抑制因子Bcl-2、TNF受体相关因子（TRAF1和TRAF2）、JNK等抗凋亡基因的表达[23-24]；另一方面激活的NF-κB通过TRAF抑制caspase-8的表达来抑制细胞凋亡[25]。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）不仅能够诱导细胞凋亡还能够激活NF-κB抑制肿瘤细胞的凋亡，这种双重作用也与caspase-8相关[26]。NF-κB的活性直接影响凋亡的能力，p65的Ser536磷酸化状态对于p65的抑制凋亡作用至关重要，磷酸化后使p65失去凋亡抑制作用而体现凋亡的诱导作用[27]。说明关键位点的激活状态对于p65活性的调节至关重要。NF-κB可以作为影响细胞凋亡的分子开关，一旦被激活细胞的凋亡作用则被抑制。

2 NF-κB促进乳腺癌细胞转移及其机制

乳腺癌的转移是受多种因素影响的，多基因参与的复杂生物学行为。研究表明NF-κB能够促进乳腺癌细胞的转移，在乳腺癌细胞中抑制NF-κB的活性或者干扰掉p65的表达能够抑制癌细胞的转移能力[28]。研究表明NF-κB能够通过促进MMP9的表达促进乳腺癌的转移[29]。MMP9能够破坏细胞外基质，使肿瘤细胞易于进入血液或淋巴循环，促进肿瘤细胞转移，在乳腺癌组织中MMP9高表达[30]。VEGF能够促进血管内皮细胞增殖促进血管生成从而促进乳腺癌细胞的转移，NF-κB对其存在正调控作用，在乳腺癌中的表达量呈正相关[31]。TNF-α还能够激活NF-κB诱导EMT相关转录因子SLUG、TWIST1的表达，促进乳腺癌细胞的转移[32-33]。

NF-κB调节乳腺癌的转移能力也受到多种因素的影响。Paul等[34]研究显示cytokine-PKCλ/ι-RelA能够调节与三阴性乳腺癌侵袭相关的基因，PKCλ/ι为三阴性乳腺癌的治疗提供了可选择的靶点。p300可以促进p65的乙酰化作用，染色体重塑蛋白SMAR1与p300形成竞争性结合作用，抑制p65的乙酰化作用，从而降低了IL-8的表达，进一步抑制了乳腺癌细胞的转移能力[35]。睾丸特异性蛋白酶50（TSP50）诱导乳腺癌细胞的增殖需要NF-κB信号通路的参与，他能够刺激NF-κB靶基因MMP-9的表达[36]。缺氧诱导因子（HIF1α）能够促进乳腺癌的转移，这种作用依赖于它与NF-κB的相互作用，并且NF-κB的活性以及下游炎症相关的靶基因的表达与HIF1α都有直接关系[37]。Zeste基因增强子同源物2（EZH2）可以与p65相互作用调节p65靶基因的表达，但是在不同ER状态的乳腺癌细胞中EZH2的作用是不同的，对p65靶基因的调控作用也不一样[38]。综上所述NF-κB对转移的促进作用及其机制虽然已经有较为深入的研究，但是随着一些新的蛋白功能的发现，NF-κB对乳腺癌转移的促进作用及机制也变得更加明确。

3 应用前景

NF-κB做为炎症信号通路与乳腺癌的发生发展有密不可分的关系，其激活状态在一定程度上可以反映乳腺癌的恶性程度。在其他类型肿瘤中也起到至关重要的作用。在肺癌、肝癌、结直肠癌等实体肿瘤中通常由于NF-κB的异常激活导致肿瘤的恶化。NF-κB的异常激活通常能够影响增殖、凋亡、转移等相关的蛋白表达，从而促进肿瘤细胞增殖，抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞转移。NF-κB的激活状态也受到多种因素的影响，上游的炎症信号TNF-α、IL-1等均能刺激NF-κB的激活；NF-κB的激活状态还受p65的磷酸化乙酰化状态影响，一些基因可以作为辅转录因子与p65结合，影响p65的活性从而促进或者抑制p65靶基因的表达。

基于NF-κB对肿瘤细胞生物学行为的影响，多种针对NF-κB的抗肿瘤药物也得到深入的研究。激活ER+乳腺癌细胞中的NF-κB信号通路之后，细胞变为ER非依赖型，转移能力增强[39-41]。在三阴性乳腺癌中NF-κB一般处于较高的激活状态[2-3]，可以将NF-κB作为ER-乳腺癌的治疗靶点。二甲基延胡索酸（DMF）可以对p65进行共价修饰从而抑制NF-κB的活性，达到抑制浸润性乳腺癌发展的目的[42]。青藤碱可以调节IL-4/miR-324-5p/CUEDC2信号通路来抑制NF-κB的活性，从而抑制乳腺癌细胞的迁移侵袭能力[43]。另外NF-κB上游的一些负调控因子，泛素连接酶SOCS-1、miRNAs均可以做为NF-κB的抑制靶点[44]。

综上所述，NF-κB对乳腺癌的发生、发展、治疗都有着重要作用，并且还与化疗敏感性和耐药性有关系，寻求抑制NF-κB活性的有效可靠地方法对乳腺癌乃至其他肿瘤的治疗都有非同寻常的意义，在临床上将NF-κB抑制剂和放化疗配合应用，降低耐药性，在肿瘤治疗方面有着很好的应用前景。

[1]景彩萍，何静子，魏晓丽．炎症因子IL-1β、IL-8、TNF-α与乳腺癌的关系[J]．延安大学学报:医学科学版，2014（3）：61

[2] Inoue J I,Gohda J,Akiyama T,et al.NF-kappa B activation in development and progression of cancer[J].Cancer Sci,2007,98(3): 268

[3] Karin M.Nuclear factor-kappaB in cancer development and progression[J].Nature,2006,441(792):431

[4] Baldwin A S.Series introduction:the transcription factor NF-kappaB and human disease[J].J Clin Invest,2001,107(1):3

[5] O’dea E,Hoffmann A.The regulatory logic of the NF-kappaB signaling system[J].Cold Spring Harb Perspect Biol,2010,2(1): a000216

[6] Oeckinghaus A,Ghosh S.The NF-kappa B family of transcription factors and its regulation[J].Cold Spring Harb Perspect Biol,2009, 1(4):a000034

[7] Karin M,Greten F R.NF-kappaB:linking inflammation and immunity to cancer development and progression[J].Nat Rev Immunol,2005,5(10):749

[8] Luo J L,Kamata H,Karin M.IKK/NF-kappaB signaling:balancing Life and death--a new approach to cancer therapy[J].J Clin Invest, 2005,115(10):2625

[9] Kaisho T,Takeda K,Tsujimura T,et al.IkappaB kinase alpha is essential for mature B cell development and function[J].J Exp Med, 2001,193(4):417

[10]Pahl H L.Activators and target genes of Rel/NF-kappaB transcription factors[J].Oncogene,1999,18(49):6853

[11]Guttridge D C,Albanese C,Reuther J Y,et al.NF-kappaB controls cell growth and differentiation through transcriptional regulation of cyclin D1[J].Mol Cell Biol,1999,19(8):5785

[12]王玲，单保恩，桑梅香，等．靶向沉默p65基因对人乳腺癌细胞MDA-MB-231增殖及凋亡的影响[J]．南方医科大学学报，2011，31（10）：1742

[13]王玲，单保恩，曹玉，等．靶向p65基因的miRNA对人三阴性乳腺癌细胞裸鼠移植瘤生长的抑制作用[J]．中国癌症杂志，2012，22（2）：96

[14]王玲，赵连梅，张超，等．沉默p65基因对人乳腺癌细胞MDAMB-231细胞周期的影响[J]．肿瘤防治研究，2011，38（11）：1236

[15]Ito-Kureha T,Koshikawa N,Yamamoto M,et al.Tropomodulin 1 expression driven by NF-κB enhances breast cancer growth[J]. Cancer Res,2015,75(1):62

[16]Ledoux A C,Sellier H,Gillies K,et al.NFκB regulates expression of Polo-like kinase 4[J].Cell Cycle,2013,12(18):3052

[17]Biswas D K,Cruz A P,Gansberger E,et al.Epidermal growth factor-induced nuclear factor kappa B activation:A major pathway of cell-cycle progression in estrogen-receptor negative breast cancer cells[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2000,97(15):8542

[18]Handschick K,Beuerlein K,Jurida L,et al.Cyclin-dependent kinase 6 is a chromatin-bound cofactor for NF-κB-dependent gene expression[J].Mol Cell,2014,53(2):193

[19]Zhao X,Hsu K S,Lim J H,et al.Alpha actinin 4 potentiates nuclear NF-κB activity in podocytes Independent of its cytoplasmic actin binding function[J].J Biol Chem,2015,290(1):338

[20]Sen N,Paul B D,Gadalla M M,et al.Hydrogen sulfide-linked sulfhydration of NF-κB mediates its antiapoptotic actions[J].Mol Cell,2012,45(1):13

[21]Biswas D K,Shi Q,Baily S,et al.NF-kappa B activation in human breast cancer specimens and its role in cell proliferation and apoptosis[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2004,101(27):10137

[22]Liu R H,Liu C,Chen D Q,et al.FOXP3 controls an miR-146/NF-κB negative feedback loop that inhibits apoptosis in breast cancer cells[J].Cancer Res,2015,75(8):1703

[23]Varfolomeev E,Wayson S M,Dixit V M,et al.The inhibitor of apoptosis protein fusion c-IAP2.MALT1 stimulates NF-kappaB activation independently of TRAF1 AND TRAF2[J].J Biol Chem, 2006,281(39):29022

[24]Papa S,Zazzeroni F,Pham C G,et al.Linking JNK signaling to NF-kappaB:a key to survival[J].J Cell Sci,2004,117(Pt 22):5197

[25]Wang C Y,Mayo M W,Korneluk R G,et al.NF-kappaB antiapoptosis:induction of TRAF1 and TRAF2 and c-IAP1 and c-IAP2 to suppress caspase-8 activation[J].Science,1998,281 (5383):1680

[26]Li X J,Zhao Y,Zhang Y F,et al.Tumor necrosis factor α stimulates Her-2 cleavage by activated caspase-8[J].Cell Physiol Biochem, 2012,30(4):889

[27]Bu Y W,Li X N,He Y C,et al.A phosphomimetic mutant of RelA/ p65 at Ser536 induces apoptosis and senescence:An implication for tumor-suppressive role of Ser536 phosphorylation[J].Int J Cancer, 2016,138(5):1186

[28]Xiao J S,Duan X P,Yin Q,et al.The inhibition of metastasis and growth of breast cancer by blocking the NF-κB signaling pathway using bioreducible PEI-based/p65 shRNA complex nanoparticles[J]. Biomaterials,2013,34(21):5381

[29]Oh J H,Kim J H,Ahn H J,et al.Syndecan-1 enhances the endometrial cancer invasion by modulating matrix metalloproteinase-9 expression through nuclear factor kappaB[J].Gynecol Oncol,2009, 114(3):509

[30]Jacob A,Jing J,Lee J,et al.Rab40b regulates trafficking of MMP2 and MMP9 during invadopodia formation and invasion of breast cancer cells[J].J Cell Sci,2013,126(Pt 20):4647

[31]杨晓文，崔明，王世清，等．乳腺癌组织核因子-κB和血管内皮生长因子表达及其临床意义[J]．中华肿瘤防治杂志，2009，16（3）：190,199

[32]Storci G,Sansone P,Mari S,et al.TNFalpha up-regulates SLUG via the NF-kappaB/HIF1alpha axis,which imparts breast cancer cells with a stem cell-like phenotype[J].J Cell Physiol,2010,225(3):682

[33]Li C W,Xia W Y,Huo L F,et al.Epithelial-mesenchymal transition induced by TNF-α requires NF-κB-mediated transcriptional upregulation of Twist1[J].Cancer Res,2012,72(5):1290

[34]Paul A,Gunewardena S,Stecklein S R,et al.PKCλ/ι signaling promotes triple-negative breast cancer growth and metastasis[J]. Cell Death Differ,2014,21(9):1469

[35]Malonia S K,Yadav B,Sinha S,et al.Chromatin remodeling protein SMAR1 regulates NF-κB dependent Interleukin-8 transcription in breast cancer[J].Int J Biochem Cell Biol,2014,55:220

[36]Song Z B,Ni J S,Wu P,et al.Testes-specific protease 50 promotes cell invasion and metastasis by increasing NF-kappaB-dependent matrix metalloproteinase-9 expression[J].Cell Death Dis,2015,6: e1703

[37]Tafani M,Pucci B,Russo A,et al.Modulators of HIF1α and NFkB in cancer treatment:is it a rational approach for controlling malignant progression[J].Front Pharmacol,2013,4:13

[38]Lee S T,Li Zhimei,Wu Zhenlong,et al.Context-specific regulation of NF-κB target gene expression by EZH2 in breast cancers[J].Mol Cell,2011,43(5):798

[39]Pratt M A,Bishop T E,White D,et al.Estrogen withdrawal-induced NF-kappaB activity and bcl-3 expression in breast cancer cells: roles in growth and hormone independence[J].Mol Cell Biol,2003, 23(19):6887

[40]Boersma M C,Dresselhaus E C,De Biase L M,et al.NF-kappaB and estrogen receptor alpha interactions:differential function in estrogen Receptor-Negative and-Positive Hormone-Independent breast cancer cells[J].J Neurosci,2011,1(14):5414

[41]Lee S H,Nam H S.TNF alpha-induced down-regulation of estrogen receptor alpha in MCF-7 breast cancer cells[J].Mol Cells,2008,26 (3):285

[42]Kastrati I,Siklos M I,Calderon-Gierszal E L,et al.Dimethyl fumarate inhibits the nuclear factor κB pathway in breast cancer cells by covalent modification of p65 protein[J].J Biol Chem,2016, 291(7):3639

[43]Song L Q,Liu D,Zhao Y,et al.Sinomenine inhibits breast cancer cell invasion and migration by suppressing NF-κB activation mediated by IL-4/miR-324-5p/CUEDC2 axis[J].Biochem Biophys Res Commun,2015,464(3):705

[44]Boldin M P,Baltimore D M.New effectors and regulators of NF-κB [J].Immunol Rev,2012,246(1):205

（2015-12-29收稿）

R730.2

A

1006－8147（2016）03-0270-03

黄环静(1989-)，女，硕士在读，研究方向：乳腺癌分子诊断与转移机制；E-mail：huanjing1989929@126.com。