NF-κB对大肠癌发生发展的影响及其相关治疗的研究现状

段佩雯 赵苗苗 综述 王松坡 审校

·综 述·

NF-κB对大肠癌发生发展的影响及其相关治疗的研究现状

段佩雯 赵苗苗 综述 王松坡 审校

NF-κB转录因子家族广泛存在于真核细胞中，调控着细胞的生存、生长和凋亡过程，参与炎症、免疫性疾病及肿瘤等疾病的发生与发展。在大肠癌的疾病进程中，NF-κB作为炎性因子介导慢性结肠炎症向癌症的转化。同时，它又能通过调控细胞周期而抑制细胞的凋亡，促进大肠癌的发生，并在化学药物治疗的过程中通过抑制凋亡而介导大肠癌细胞的多药耐药。研究发现一些中西药制剂能够直接或间接作用于NF-κB，抑制大肠癌的发生以及治疗过程中出现的多药耐药，这为大肠癌的治疗提供了新的思路与靶点。

NF-KappaB；结肠炎症；大肠癌；耐药

真核生物中，大量基因的表达水平都受到NF-κB转录因子家族的调控，该家族参与细胞的免疫应答、炎症反应以及细胞的生长。NF-κB通路的异常激活会导致多种疾病发生，如自身免疫性疾病、慢性炎症和肿瘤[1]，其中，大肠癌的发生发展和转移与NF-κB通路异常密切相关。研究表明，许多致癌物和促癌因子能够通过激活NF-κB信号通路发挥作用[2]。本文将对NF-κB在大肠癌发生发展中的作用，及以其为靶点的治疗进展做一综述。

1 NF-κB概况

1.1 NF-κB的构成

NF-κB转录因子家族由NF-κB1(p50及其前体p105)、NF-κB2(p52及其前体p100)、RelA(也称p65)、c-Rel和RelB组成。它们的共同特点是在N端具有一Rel同源结构域(RHD)，RHD负责二聚体化及与DNA序列特异性结合。RelA、c-Rel和RelB还包含一个C端转录激活结构域(TAD)。p52(p100)和p50(p105)不包含此结构域，因此需要与其他因子相互作用来正向调节转录，它们的C端包含一个锚蛋白重复序列，负责后续在细胞质中的分离与失活[3]。IκB家族是NF-κB抑制蛋白，包括IκBα、IκBβ、IκBγ、IκBε、Bcl-3、p100和p105等成员。静息状态下，NF-κB的活性被IκB严格抑制。IκB激酶复合物(IKK)是一个异三聚体，由催化亚基IKKα、IKKβ和调节亚基IKKγ组成，调节亚基IKKγ也被称为NF-κB基本调节因子(NEMO)[4]。

1.2 NF-κB信号通路激活途径

NF-κB信号通路的激活有两种途径。经典活化途径：在TNF-α、IL-1、基因毒性药物、电离辐射等因素的刺激下，IκB分子的特定丝氨酸残基被IKK磷酸化，导致其泛素化和降解。使得在静息状态下与IκB抑制蛋白家族结合形成三聚体的RelA和p50复合物释放并进入核内，激活多种靶基因的转录[5]。非经典途径由肿瘤坏死因子超家族的一系列刺激因子(如BAFF、CD40L、LTβ)激发。这一途径中，上游激酶NIK首先激活IKKα，使p100磷酸化进而激活蛋白酶依赖降解途径。p100是RelB的主要抑制物，所以这一过程将会引起RelB：p52复合物和RelB：p50复合物释放转移到核内并与DNA结合[6]。在核内，被激活的NF-κB复合物结合特定的由9～10个碱基组成的DNA序列，从而激活应对一系列刺激因素的复杂调控网络[7]。

2 NF-κB与大肠癌的发生发展

2.1 NF-κB介导结肠炎向结肠肿瘤的转化

多项研究表明炎症和肿瘤之间存在相互联系。最新统计结果显示[8]，有高达20%的人类肿瘤来源于慢性炎症与持续感染。炎性细胞因子、肿瘤浸润骨髓和免疫细胞在炎症相关肿瘤的发生、发展及转移的一系列过程中发挥重要作用。如克罗恩病、溃疡性结肠炎等炎症性肠病，其持续性的炎症会造成细胞损伤，使长期红肿的炎性黏膜出现异常分化，并最终导致结肠癌的发生[9]。在慢性炎症中，炎性细胞产生的细胞因子和趋化因子能通过激活NF-κB信号通路将局灶炎症反应向周围组织传播，并增强癌前细胞的免疫逃逸能力[10-11]。动物实验已证实NF-κB在炎症相关肿瘤的发展中发挥重要作用[12-13]。在二乙基亚硝胺诱导的小鼠肝细胞癌模型中，NF-κB的活化能诱导肝脏中的Kupffer细胞分泌一系列细胞因子(如IL-6)，诱导STAT3活化，从而加速肝细胞癌的发生[14]。小鼠结肠炎相关的肠癌模型中，降低肠上皮细胞中的NF-κB水平，能明显抑制肿瘤的生长[15]。Baisi等[16]研究发现，NF-κB的亚基也参与炎性肿瘤的发生。在SW620肠癌细胞的体外研究中发现，p65表达上调，IL-6和IL-8的分泌也随之增加。而血清中高水平的IL-6和IL-8与大肠癌的发生发展有关。Bukitt等[17]研究发现，RelA、RelB、NF-κB1、p100/p50及NF-κB2在野生型小鼠的胃黏膜中均有表达，而且这些NF-κB蛋白家族的成员参与调控猫属螺旋杆菌相关肿瘤发生。与感染猫属螺旋杆菌的野生型小鼠的胃黏膜萎缩程度相比，缺乏NF-κB1、p105/p50亚基的小鼠胃黏膜萎缩程度更为严重。而体内p100/p52亚基水平低的小鼠即使长时间暴露于猫属螺旋杆菌环境下，胃黏膜也不会受到严重损伤，实验证明经典NF-κB信号通路在结肠炎到结肠癌的发生发展中发挥着复杂的作用。Koliaraki等[18]在小鼠模型中发现肠上皮间充质细胞中的IKKβ在非先天性的结肠炎相关肿瘤中发挥关键作用。缺少IKKβ的小鼠模型在疾病早期阶段可见免疫细胞浸润减少、上皮细胞增殖缓慢且分化不良。低水平的IKKβ能够在疾病早期阶段抑制促炎性因子和促癌因子的产生，也能在一定程度上抑制STAT3的活性。IKKβ低表达的肠上皮间充质细胞对先天免疫刺激(如脂多糖)的反应有缺陷，表现为NF-κB信号转导活性减低以及NF-κB信号通路上重要靶基因的表达。此外，越来越多的证据表明NF-κB可能通过影响O-GlcNAc糖基化促进结肠炎症向肿瘤转化。高水平的O-GlcNAc能够增强RelA/p65复合物与其靶启动子的结合力。p56蛋白的O-GlcNAc修饰区域上的苏氨酸322和苏氨酸352在p56与启动子的结合中至关重要[19]。

2.2 NF-κB抑制细胞凋亡介导耐药

引起肿瘤耐药的原因很多，其中，凋亡途径异常是重要原因之一。凋亡相关蛋白异常表达、凋亡途径异常或抗凋亡蛋白表达增强都会导致肿瘤耐药。许多抗凋亡蛋白与促凋亡蛋白都是NF-κB的靶基因产物，如促凋亡蛋白TRAIL、p53、Caspase-1以及抗凋亡蛋白TRAF-1、TRAF-2、Bcl-2、Cyclin D1、Survivin和COX-2等，这些蛋白在细胞生长和增殖中起到重要作用[20]。血管生成因子VEGF和IL-8等也是NF-κB的下游效应器[21]。实验发现，在胶质瘤中，激活NF-κB会诱导间叶细胞转化，并诱导其对放射性治疗产生抗性[22]。浆液性卵巢癌的研究中亦发现，化疗敏感细胞中NF-κB1和c-Rel的表达明显低于化疗耐药细胞[23]。而诸多研究结果显示抑制NF-κB活性可以诱导多种肿瘤细胞凋亡，这提示我们NF-κB的异常激活通过抗凋亡途径介导肿瘤细胞产生化疗耐药。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)是抗肿瘤治疗中比较有利的治疗手段，因为它能特异性杀伤肿瘤细胞而减少对正常细胞的伤害。但临床中越来越多的肿瘤患者对于TRAIL治疗产生抗性，研究发现此过程与NF-κB异常激活相关。Gao等[24]发现，应用NF-κB抑制剂BAY 11-7082，能够显著增强TRAIL的抗凋亡作用，通过抑制NF-κB上游的GSK3β，亦能达到此作用。硫氧还蛋白样蛋白2(Txl-2)的表达和大肠癌的进展阶段呈正相关，其亚型Txl-2b能够促进肠癌细胞增殖，加速细胞周期并具有抗凋亡的作用。近期研究发现NF-κB通路为其下游靶点，抑制NF-κB信号通路活性能够通过降低Cyclin D1、Bcl-2、Bcl-xL以及Survivin表达水平来终止Txl-2b的促增殖和抗凋亡作用[25]。另有研究者[26]利用螺旋藻藻胆蛋白和选择性COX-2抑制剂联合非甾体抗炎药用于大肠癌细胞，来探讨Cyclin/CDK等细胞周期调控蛋白及NF-κB在大肠癌形成中的作用，结果显示，上述药物均通过激活p53蛋白、抑制NF-κB(p56)活性达到促凋亡的作用。这一过程中，Cyclin/CDK复合物受到抑制从而激活p53蛋白的表达，并伴随NF-κB水平下调。在转化细胞和原代细胞中，表观遗传调节组蛋白去乙酰化酶2(HDAC2)能够激活NF-κB。这一功能依赖于完整的HDAC2类泛素化修饰基序。HDAC2的类泛素化整合了涉及p53的NF-κB信号通路。由于依赖于HDAC2介导的NF-κB激活能够使大肠癌细胞逃避基因毒性药物造成的凋亡，因此在肿瘤组织中多见的高水平的HDAC2很可能与肿瘤的多药耐药有关。这一发现使得HDAC2依赖的NF-κB信号通路节点成为抗肿瘤及扭转化疗多药耐药的切入点[27]。

3 NF-κB相关靶向治疗

3.1 抑制NF-κB活性的药物

黄酮是水果和蔬菜中常见的天然酚类化合物，具有抗炎和抗肿瘤活性，经流行病学调查显示，它能够降低人类罹患结肠癌症的风险，并已广泛应用于人类保健。柚木柯因是其家族主要成员之一，它能够直接结合NF-κB的亚基p50，抑制NF-κB活性，上调死亡受体的表达，增加促凋亡蛋白表达，诱导细胞凋亡，从而抑制大肠癌细胞的生长，在体内实验中也表现出了抑制瘤体生长的作用[28]。有研究者用哌嗪和甲氧基代替黄酮的主链合成了一种新的黄酮衍生物LZ-207，实验证明其能降低促炎性细胞因子IL-6的释放，抑制IκB及IKKα/β的磷酸化，抑制NF-κB的活性。这为临床中防治结肠炎相关性肿瘤提供了新思路[29]。雷洛昔芬能够降低NF-κB表达，并增强Caspase-3蛋白表达。在细胞形态学研究中也发现其能导致膜起泡，细胞皱缩，染色质凝结，并最后引起肠癌细胞的凋亡[2]。某些中药单体如人参皂苷Rg3，也被证明能够抑制NF-κB与DNA结合的能力，下调NF-κB表达，降低NF-κB调节基因的转录[30]。芍药醇能够抑制NF-κB的活性，抑制其转移入核的能力，并能抑制其下游COX-2的表达，从而抑制细胞增殖，促进细胞凋亡[31]。

3.2 扭转NF-κB介导的多药耐药的制剂

NF-κB介导的肠癌细胞的多药耐药一直是化疗的重大阻碍和化疗失败的主要原因。吲哚类衍生物3-(2-溴乙基)-吲哚，即BEI-9，能够降低Cyclin D1水平，抑制大肠癌细胞的生长及活动性。细胞因子TNFα及喜树碱在抗肿瘤过程中会通过激活NF-κB而产生细胞的耐药，而联合应用BEI-9时，能够抑制NF-κB活性并诱导肠癌细胞凋亡[32]。Liu等[33]通过体外实验证实汉防己碱能够通过抑制NF-κB信号通路下调MDR-1和COX-2的表达，进而增加MDR-Caco-2细胞对阿霉素的敏感性。紫杉醇在应对多种实质性肿瘤中都有显著效果，然而严重的毒副反应和由NF-κB介导的多药耐药限制了它在临床中的应用。研究发现用紫杉醇和姜黄素联合制成的聚合物胶束能够扭转这种多药耐药效应，表现出较单体应用对肿瘤生长更强更持久的抑制作用。这一效应与其能促凋亡及抑制血管生成相关[34]。

4 小结与展望

目前已证实NF-κB通路参与包括炎性疾病、肿瘤、病毒感染和基因疾病(如色素失调症)等多种疾病的发生发展过程。在大肠癌这一领域，NF-κB通路上的相关基因与蛋白作用于大肠癌的发生与发展的机制正在被逐渐阐明，这为存在NF-κB通路异常的大肠癌的治疗提供了新的方向与靶点。就目前来看，通过中医药单体或复方辅助化疗药物的使用，作用于NF-κB来改善化疗中的多药耐药可能是未来研究的热点与突破口。

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(收稿：2016-10-19)

The recent advances in the research of NF-κB in the development and relevant treatment of the colorectal cancer

DUANPeiwen，ZHAOMiaomiao，WANGSongpo

Department of TCM，The General Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200080，China

In eukaryotic cells，NF-κB transcription factor family regulates many processes like cell survival，growth，and apoptosis.It participates in the development of a variety of diseases，including inflammatory，immune disease，and cancer.As an inflammatory factor，NF-κB mediates the transformation of chronic colitis to cancer during the course of colorectal cancer.Furthermore，it could inhibit cell apoptosis through regulating cell cycles，which promotes the development of colorectal cancer and mediates the multidrug resistance of the tumor cells.Therefore，targeting NF-κB，a large number of preparations involved both Chinese and western medicine has been researched.The further research and the use of them may be an effective method to cure the colorectal cancer in clinical work.

NF-KappaB；Colitis；Colorectal neoplasm；Drug resistance

上海市中医药事业发展三年行动计划资助(ZY3-CCCX-1-1009)

上海交通大学附属第一人民医院中医科(上海 200080)

段佩雯，女，(1991-)，硕士研究生，从事中医药防治消化道肿瘤的研究。

王松坡，E-mail：1520232012@qq.com

R735.3

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.01.009