XBP-1在肿瘤发生发展中的研究进展

倪守华 岳晓龙 综述 吴 瑾 审校

XBP-1在肿瘤发生发展中的研究进展

倪守华 岳晓龙 综述 吴 瑾 审校

X-盒结合蛋白1(X-box binding protein 1，XBP-l)是一种新近发现的与蛋白质折叠和内质网构建相关的蛋白质，研究发现其在多种肿瘤细胞中均有广泛表达，与肿瘤发生、发展的关系密切。本文对XBP-1参与肿瘤发生、发展过程的免疫逃避、血管生成、缺氧、侵袭转移等方面的研究进展做一综述。

XBP-1；免疫逃逸；血管生成；肿瘤

X-盒结合蛋白1(X-box binding protein 1，XBP-l)是一种碱性亮氨酸拉链结构蛋白，是未折叠蛋白反应(Unfolded protein response，UPR)元件的转录调控因子，其主要在蛋白质折叠和内质网合成正确功能蛋白质过程中起重要作用，保证代谢旺盛细胞内蛋白质的翻译、折叠和分泌能协调、有序的运作。在肿瘤的增殖和侵袭过程中存在大量蛋白质合成，XBP-1在肿瘤细胞能够正确合成自身需求的蛋白质中起重要作用。本文主要阐述XBP-1与恶性肿瘤的相关研究进展。

1 XBP-1概述

众所周知，内质网是真核细胞中mRNA翻译、多肽链折叠和蛋白质分泌的重要细胞器。在一些特殊情况下，如氧化应激、缺氧、营养物质缺乏、细胞代谢异常等会导致内质网内未折叠蛋白质或错误折叠蛋白的蓄积，从而引起内质网应激反应(Endoplasmic reticulum stress，ERs)来缓解内质网的压力[1]，ERs的产生会进一步激活UPR。在UPR中存在三种重要的跨膜蛋白分别为PERK、IRE-1和ATF6[2]，其中IRE-1是内质网上的一种I型跨膜蛋白，具有对丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和内切核酸酶双重功能。ERs时导致IRE-1自身磷酸化激活内切核酸酶[3]，激活的内切核酸酶与XBP-l前体mRNA分子结合，剪切XBP-1 mRNA的内含子使产生新的mRNA转录本，XBP-1从无活性的形式转变为有活性的剪切形式[4-5]，翻译生成有活性的转录因子XBP-ls。XBP-ls进入细胞核后结合在内质网应激反应元件的基因启动子上，提高未折叠蛋白的正确折叠速度和错误蛋白的快速降解[6]。

2 XBP-1与肿瘤相关机制的研究

2.1 XBP-1参与肿瘤免疫逃逸和肿瘤起始促炎症反应

人体自身的肿瘤免疫应答中，树突状细胞(Dendritic cell，DC)在激活和维持T细胞介导的抗肿瘤免疫中扮演着重要角色，肿瘤发生的早期常通过损伤DC细胞以达到逃脱免疫系统的监测。Juan等[7]研究发现在与肿瘤自身免疫相关DC细胞中通过激活XBP-1高表达能够阻断抗肿瘤免疫促进乳腺癌的发生和侵袭转移。在脂质代谢中过氧化反应产生的异常代谢产物会产生类似UPR作用激活XBP-1的表达，XBP-1的过表达会导致tDC细胞内甘油三酯的合成出现异常，最终会使tDC细胞内脂质出现异常的聚集失去其原有的抗原提呈功能，进而影响到tDC细胞对抗肿瘤T细胞的激活作用。研究人员同时在DC细胞中特异性删除XBP-1或特异性沉默XBP-1表达，结果发现抑制XBP-1的表达使tDC细胞恢复了激活抗肿瘤T细胞的功能，同时会激活宿住的I型抗肿瘤免疫应答。因此，XBP-1的表达能够抑制自身肿瘤相关免疫细胞的功能，导致肿瘤免疫逃逸的产生。

肿瘤炎症反应在促进肿瘤发生和保护肿瘤免受机体排斥的过程中扮演重要角色。胡大仁等[8]通过抑制老鼠肝巨噬细胞内IRE1-XBP-1通路发现，该通路的抑制使T淋巴细胞的产生明显减少、凋亡细胞数增多，促进炎症发生的因子生成显著减少，抑制炎症发生的因子分泌增多。相反，上调肝巨噬细胞内IRE1-XBP-1通路导致促进炎症反应的因子表达，使T淋巴细胞生成显著增多，促进肿瘤炎症反应的发生。

2.2 XBP-1增强肿瘤细胞缺氧中生存能力

在肿瘤细胞中乏氧是一个生理性UPR的诱因，乏氧诱导因子(Hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)是机体细胞适应缺氧应激产生的转录因子，它是由HIF-1α和HIF-1β两个亚单位构成的异二聚体转录因子，其转录活性主要由HIF-1α的表达水平和稳定性决定的。HIF-1α和不同缺氧反应基因结合，促使缺氧基因转录、促进新血管的生成，维持肿瘤细胞的能量代谢、增殖和存活，为肿瘤细胞的生长、增殖和转移提供物质基础。Chen等[9]研究发现HIF-1α和XBP-1s存在相同的转录复合体，敲除XBP-1基因使肿瘤细胞处于缺氧环境时缺氧应答原件(Hypoxia response element，HRE)的活性显著降低，而抑制XBP-1蛋白的表达，不论肿瘤组织中氧气的含量高低均会导致HIF-1α的靶基因VEGFA、PDK1、GLUT1和DDIT4的表达下降。相反，XBP-1s蛋白的表达可以剂量依赖性的激活HRE的活性。因此，XBP-1能够调节HIF-1α的转录来增强肿瘤细胞在缺氧环境中的生存能力。

2.3 XBP-1诱导肿瘤新生血管生成

肿瘤细胞存在无限增殖的特性需要更多的氧气和营养物质供给，这就需要形成大量的新生血管来达到这一目的，而肿瘤血管内皮细胞的生成也为肿瘤细胞的侵袭转移创造了条件[10]。Silvestre等[11]研究发现血管内皮生长因子可以通过KDR(Kinase insert domain receptor，KDR)激活XBP-1信使RNA，同时在IRE-1α的参与下将未剪切的XBP-1u剪切生成有活性的转录因子XBP-ls，XBP-ls调节Akt/GSK/β-catenin/E2F2信号通路导致内皮细胞增殖，最终导致肿瘤新生血管的生成。Chen等[9]在研究XBP-1与三阴性乳腺癌的关系时使用shRNA沉默XBP-1在MDA-MB-231细胞系中的表达并将处理过的细胞种植于免疫缺陷小鼠，结果发现沉默XBP-1的表达可以阻断小鼠肿瘤生长和肺转移。进一步研究发现这种现象不是来自于肿瘤细胞自我凋亡或者UPR的过度激活，而是因为沉默XBP-1的表达阻断了新生血管生成使肿瘤内血管减少进而导致肿瘤细胞增殖受到抑制。

2.4 XBP-1可以促进肿瘤转移和耐药

蒋芳艳等[12]发现口腔鳞状细胞癌中XBP-1在侵袭前沿和转移淋巴结病灶中的表达高于肿瘤中心部位和癌旁上皮组织，而且在远处转移淋巴结组织中的表达也要明显高于侵袭前沿。Rajapaksa等[13]在乳腺癌的研究中也发现XBP-1可以通过促进Snail的表达诱导乳腺癌细胞的上皮间质转化、细胞侵袭和转移。因此，XBP-1与口腔鳞状细胞癌、乳腺癌的侵袭转移密切相关，XBP-1的表达可能促进了肿瘤细胞的扩散。McCloy等[14]研究ER受体表达阳性乳腺癌时发现内分泌药物三苯氧胺可引起XBP-1mRNA增高，在耐药乳腺癌细胞内XBP-1mRNA表达较不耐药乳腺癌细胞增加2倍以上，并且导致XBP-1s蛋白的表达也会相应增加。在这些耐药的乳腺癌细胞中下调XBP-1表达可增加雌激素受体拮抗剂对乳腺癌细胞的抑制作用，XBP-1参与ER受体阳性乳腺癌细胞对雌激素受体拮抗剂的抵抗。

3 XBP-1在肿瘤中的表达

3.1 XBP-1与多发性骨髓瘤

多发性骨髓瘤具有旺盛的蛋白合成和分泌特性，因此极易引起ERs最终导致UPR的发生。杨洋等[15]研究发现利用XBP-1-shRNA对XBP-1蛋白进行抑制，沉默XBP-l基因的骨髓瘤细胞凋亡率为(10.13±0.61)%，明显高于对照组(2.50±0.20)%，具有统计学差异(P<0.05)。而且XBP-1沉默组较对照组对硼替佐米促进骨髓瘤细胞凋亡更加敏感。Mimura等[16-17]研究发现利用MKC-3946抑制XBP-1剪接和STF-083010抑制IRE-1α酶活性，可以减少多发骨髓瘤细胞增殖，降低对ERs的耐受性，并且增强促凋亡药物如硼替佐米和替拉替尼的治疗作用。

3.2 XBP-1与乳腺癌

Chen等[9]研究发现敲除XBP-1蛋白破坏了多个三阴性乳腺癌细胞系的软琼脂集落形成能力和侵袭能力，表明XBP-1调控乳腺癌细胞锚定非依赖性生长和侵袭能力。在乳腺癌细胞系模型中，发现阻断XBP-1可以降低CD44+/CD24-细胞的含量，使用携带Src癌基因的乳腺上皮细胞系(MCF10A)中的v-Src融合到雌激素受体配体结合域，给予他莫昔芬处理诱导细胞发生“致瘤性转化”从而获得更多的CD44+/CD24-细胞数量，在发生了致瘤性转化的MCF10A-ER-Src细胞中剪接型XBP-1在CD44+/CD24-细胞中增加。相反，沉默XBP-1基因的表达会降低CD44+/CD24-数量，同时显著降低了非黏附性乳腺球群细胞形成。在乳腺癌患者标本中来源的CD44+/CD24-细胞中剪切型XBP-1的标记物增加，将这些剪切型XBP-1高表达的CD44+/CD24-细胞接种到免疫缺陷小鼠后会引起肿瘤形成。既往研究也发现表达XBP-1的CD44+/CD24-的肿瘤细胞在某些情况下可以调控肿瘤复发[18-19]。这些数据表明XBP-1在三阴性乳腺癌中占有重要作用，是导致三阴性乳腺癌复发、转移的重要因素。

3.3 XBP-1与肝癌

杜建炜等[20]研究XBP-1s对肝癌细胞增殖、凋亡时发现，利用XBP-1s的RNA感染质粒导致人肝癌HepG2细胞中XBP-1s表达减少可以显著抑制HepG2细胞的增殖。相反，将XBP-1s的表达载体转染HepG2细胞后可以促进HepG2细胞增殖。刘三光等[21]在检测XBP-1在肝癌组织中的表达时发现，在正常肝组织中XBP-1mRNA的表达为0.41±0.01，而肝癌组织中的表达为0.44±0.02，具有统计学差异(P<0.05)。在蛋白和基因水平上XBP-1的表达具有一致性，且这种表达不受病理类型、肿瘤大小、年龄、性别及部位等因素的影响。

4 小结与展望

XBP-1作为未折叠蛋白的重要反应调控元件，在多种肿瘤组织中都存在较高的表达。在肿瘤的免疫逃避、新生血管生成、缺氧、肿瘤炎症反应等多种机制起作用，促使肿瘤细胞可以在缺氧环境、机体免疫监测下仍能无限增殖，而去除XBP-1表达使肿瘤细胞的生存能力、耐药性均降低。因此，抑制XBP-1表达的靶向治疗有望成为一种新的肿瘤治疗策略。

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4 Cao Y，Knochel S，Oswald F，et al.XBP-1 forms a regulatory loop with BMP-4 and suppresses mesodermal and neural differentiation in Xenopus embryos[J].Mech Dev，2006，123(1)：84-96.

5 Yuan L，Cao Y，Knochel W，et al.Endoplasmic reticulum stress induced by tunicamycin disables germ layer formation in Xenopus laevis embryos[J].Dev Dyn，2007，236(10)：2844-2851.

6 Yoshida H，Matsui T，Hosokawa N，et al.A time-dependent phase shift in the mammalian unfolded protein respongse[J].Dev Cell，2003，4(2)：265-271.

7 Cubillos-Ruiz JR，Silberman PC，Rutkowski MR，et al.ER stress sensor XBP1 controls anti-tumor immunity by disrupting dendritic cell homeostasis[J].Cell，2015，161(7)：1527-1538.

8 胡大仁，程莉，刘艳，等.IRE1-XBP-1通路调控肝巨噬细胞极性的机制研究[J].重庆医学，2016，45(17)：2314-2318.

9 Chen X，Iliopoulos D，Zhang Q，et al.XBP1 promotes triple-negative breast cancer by controlling the HIF1α pathway[J].Nature，2014，508(7494)：103-107.

10 余东阳，刘梓良，韩丽蓉.58例晚期卵巢癌患者发生腹腔内转移后的临床特征、疗效及预后影响因素分析[J].实用肿瘤学杂志，2016，30(4)：321-326.

11 Silvestre JS.Vascular endothelial growth factor and angiogenesis：the XBP-1 games[J].Circulation，2013，127(2)：1644-1646.

12 蒋芳艳，王瑜，陈吉荣，等.转录因子XBP-1在口腔鳞状细胞癌中的表达[J].口腔医学研究，2016，32(2)：139-142.

13 Rajapaksa G，Nikolos F，Bado I，et al.ERβ decreases breast cancer cell survival by regulating the IRE1/XBP-1 pathway[J].Oncogene，2015，34(31)：4130-4141.

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(收稿：2016-10-12)

The transcription factor X-box binding protein-1 in tumorigenesis and development of cancer

NIShouhua，YUEXiaolong，WUJin

Department of Oncology，The Affiliated Tumor Hospital of Medical University，Harbin 150081，China

X-box binding protein-1(XBP-1)is a newly found protein that plays significant roles in protein folding and endoplasmic reticulum construction.The expression of XBP-1 is widely displayed in various kinds of tumor and is shown to take part in tumorigenesis and tumor progression.This review briefly summarizes the biology of XBP-1 and focuses on recent findings concerning its role in immune evasion，tumorigenesis，development of cancer，angiogenesis，hypoxia，invasion and metastasis.

XBP-1；Immune escape；Angiogenesis；Cancer

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院肿瘤内科(哈尔滨 150081)

倪守华，男，(1989-)，硕士研究生，从事肿瘤内科的研究。

吴瑾，E-mail：w.u_jin@163.com

R73

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.01.014