PTEN的放疗增敏机制及与肿瘤放疗敏感性关系的研究进展

邢瑶，李晓敏，查文娟，刘阳晨

(1蚌埠医学院附属泰兴市人民医院，江苏泰兴225400；2泰兴市人民医院)

目前，放射治疗(放疗)对于肿瘤晚期或不能耐受手术的患者仍是主要治疗手段，但由于肿瘤放疗敏感性存在很大个体差异，某些肿瘤患者出现耐受和抵抗，局部控制率不理想。纠正肿瘤放疗抵抗或提高放疗敏感性成为迫切需要解决的问题。10号染色体丢失的磷酸酶基因及张力蛋白同源物(PTEN)基因作为首个被发现具有双重特异性磷酸酶活性的抑癌基因，可参与细胞周期调节，抑制肿瘤细胞增殖、黏附、转移、血管生成并促进细胞凋亡、分化、衰老，是诊断和预后评价的标志物，其在人体多种恶性肿瘤放疗中有增敏效果[1～3]。因此，许多学者针对PTEN来探索提高肿瘤细胞放疗敏感性的方法。现就PTEN的放疗增敏机制及PTEN与多种常见肿瘤放疗敏感性的关系相关研究进行综述。

1 PTEN的放疗增敏机制

肿瘤的放疗敏感性是放疗效果最大的影响因素之一。目前研究认为肿瘤放疗敏感性差异与DNA损伤修复、细胞缺氧、细胞周期、增殖活性和细胞凋亡等密切相关[4]。PTEN的放疗增敏作用可能涉及的机制包括DNA损伤修复、细胞周期调控、细胞自噬和细胞凋亡。

DNA损伤修复：有学者[5]发现PTEN通过增强DNA损伤和降低DNA修复来抑制牛卵泡细胞的生长。有研究表明，PTEN表达缺失与高辐射引起的DNA双链断裂有一定的相关性。肿瘤中PTEN表达缺失及辐射后诱导的DNA损伤可使肿瘤细胞产生放疗抵抗[6]，而加强放射后DNA修复可提高放疗效果。

细胞周期调控：磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)是一种常见的肿瘤相关信号通路，与肿瘤放疗敏感性有一定关系。研究显示，在乳腺癌MDA-MB-468细胞株中抑制表皮生长因子受体(EGFR)和PI3K的表达，辐照后进行流式细胞仪分析，结果显示细胞被阻滞在G0/G1期，且PTEN表达显著增高[7]。Hou等[8]发现，PTEN可调控G2/M期转换和有丝分裂保真度，以防止细胞在DNA复制不完全的情况下，由S期进入G2/M期。而在放疗过程中，PTEN缺乏的细胞表现出DNA损伤检查点的缺失，使电离辐射诱导的DNA损伤无法被检测出，这归因于检查点激酶1(CHK1)的异常磷酸化以及放射所产生的细胞质降解，从而降低放疗效果。

细胞自噬：电离辐射可诱导肿瘤细胞自噬性死亡，从而影响肿瘤放疗敏感性。Song等[9]在宫颈癌中发现,过表达miR-21可降低PTEN的表达、增加p-Akt表达，并随后增加低氧诱导因子1(HIF-1α)表达;推测出miR-21通过PTEN/Akt/HIF-1α反馈回路抑制自体吞噬，调节宫颈癌细胞的放疗敏感性。

细胞凋亡：Zhou等[10]在肺癌细胞中观察到抑制PI3K/Akt途径可使细胞凋亡明显增多。有学者对几个胶质瘤细胞系进行了不同剂量的电离辐射后，发现转染了PTEN的细胞系显示出凋亡形态，并导致细胞数量减少，凋亡细胞百分比增加[11]。

除上述几种主要的机制外，PTEN还可以通过调节肿瘤干细胞(CSC)、氧合状态、肿瘤微环境和肿瘤血管生成等机制影响肿瘤的放疗敏感性。PTEN已被认为在干细胞自我更新中发挥了重要作用。有学者用siRNA沉默PTEN表达，沉默PTEN组与对照组相比肿瘤细胞和CSCs增殖明显，并具有更高的抗辐射性[12]。推测缺乏PTEN的细胞是通过PI3K/Akt/β-链蛋白(β-catenin)轴发挥抗辐射的CSCs特性。在肿瘤血管生成过程中，人脐静脉内皮细胞吸收肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡，从而诱导人脐静脉内皮细胞的增殖和迁移。研究表明，在X射线照射下，降低PTEN表达可使细胞外囊泡诱导的血管生成效应得到加强[13]。

2 PTEN与多种肿瘤放疗敏感性的关系

2.1 肺癌 PI3K/Akt通路的激活在非小细胞肺癌的放射治疗中至关重要，而维甲酸2是一种黄酮类化合物，具有放射保护和抗癌特性，可诱导各种肿瘤细胞放射增敏化[14]。有研究显示在辐射下的非小细胞肺癌细胞系H23中，维甲酸2可通过增加PTEN表达使Akt磷酸化，降低细胞存活率[15]。PTEN的丢失明确导致肺癌对吉非替尼耐药，但是否为导致肺癌细胞放疗抵抗的机制目前尚不清楚。有研究者对暴露在X线下的2种肺癌细胞株(A549、H1299)分泌的EV进行提取，通过对细胞外囊泡中PTEN的靶miRNA的水平变化进行评估，发现miR-23a的表达明显上调，而PTEN则相反。研究者认为，辐照下的肺癌细胞分泌的细胞外囊泡能加速血管生成，并将miR-23a转移到血管内皮细胞中，降低PTEN的表达水平，促进细胞增殖和迁移[13]。

2.2 前列腺癌 对于局部前列腺癌的患者，放射治疗是一种主要的治疗方式。尽管50%的患者采用放射和手术治疗，但约1/3的患者会出现复发和疾病进展。PTEN表达缺失已被确定为前列腺癌放射治疗抵抗的因素之一[16]。有研究发现在辐照小鼠前列腺癌细胞模型中，PTEN的缺失会导致雄激素受体(AR)表达增强，从而增加前列腺癌细胞的抗辐射性[17]。研究发现，缺乏PTEN的肿瘤巨噬细胞浸润更强，TNF-α表达增高，并通过增强抗凋亡蛋白表达促进前列腺癌细胞的存活；使用抗凋亡蛋白拮抗剂可提高缺乏PTEN的恶性前列腺细胞的放疗敏感性[18]。上述研究表明PTEN可能是提高前列腺癌患者放疗效果的靶点。

2.3 结直肠癌 结直肠癌是一种高度恶性肿瘤，经常伴有迅速的肝转移，患者病死率高[19]。有学者发现，miR-106b的过度表达可诱导结直肠癌细胞系SW620对电离辐射的抗性，而在SW480细胞中敲除miR-106b产生了相反的效果，并通过荧光素酶报告实验确定了PTEN是miR-106b的直接靶基因[20]。他们认为，miR-106b的过度表达降低了PTEN的表达，上调下游p-Akt的表达，影响了放疗敏感性。另一项研究显示，miR-222/PTEN通路与结直肠癌放疗敏感性有关。研究者用耐辐射的结直肠癌细胞系进行实验，发现与亲本细胞系相比，miR-222和PTEN在辐射耐受细胞系中表达明显增加，提示miR-222通过调节PTEN基因诱导结直肠癌细胞的抗辐射能力[21]。有学者在放疗耐受的结直肠癌细胞中发现，miR-29a有着较高的表达水平，miR-29a可负调控PTEN表达，使细胞产生放疗抵抗[22]。

2.4 鼻咽癌 PTEN与鼻咽癌放疗敏感性的关系及相关机制尚不明确。在放疗不敏感的鼻咽癌细胞中，miR-150高表达可降低糖原合成酶激酶3β(GSK3β)蛋白表达水平，使细胞对放疗产生抵抗[23]；miR-205以PTEN为靶蛋白，抑制miR-205表达增强了鼻咽癌的放疗敏感性[24]。有研究证实在鼻咽癌细胞中PTEN的直接靶点是miR-222，miR-222在鼻咽癌组织和鼻咽癌细胞系中明显高表达；miR-222可抑制PTEN的表达，并调控PI3K/Akt信号通路，使细胞产生放射抵抗[25]。还有研究表明，PTEN可能是通过调控CSC表达来调节鼻咽癌的放疗敏感性，CSC已被证明具有抗辐射能力[26]。上述研究都明确表示，PTEN缺失的鼻咽癌细胞具有更高的抗辐射性。

2.5 食管癌 对于一些食管癌患者，放疗可能无法阻止肿瘤远处转移，从而导致生存率低下。环状RNA(circRNA)作为一类新型的非编码RNA，已被证实为人类恶性肿瘤的潜在生物标志物和治疗靶点。上调Circ-VRK1可抑制食管癌细胞株KYSE150、KYSE450的增殖、迁移，并逆转了辐射耐受；进一步研究发现，Circ-VRK1是miR-624-3p的“分子海绵”，调控PTEN表达。此外，Circ-VRK1通过提高PTEN的表达降低了PI3K/Akt信号通路的活性，增加了放疗敏感性[27]。有研究表明，miR-205在辐射耐受的食管癌细胞中的表达水平比亲本细胞高。而PTEN作为miR-205的靶标，抑制PTEN表达可激活PI3K/Akt途径，促进放疗耐受。miR-205过度表达可使PTEN表达下调，通过增强DNA修复、抑制细胞凋亡和激活上皮间质转变来促进放射耐受[28]。上述结果共同表明，电离辐射介导的食管癌放疗抵抗是通过PTEN相关通路途径来调节的，其中miRNA和circRNA的作用不可忽略，这可能为今后的相关机制研究提供了新的方向。

目前，PTEN参与肿瘤放疗增敏机制主要是通过细胞内PI3K/Akt信号通路途径实现的，而PTEN在各种恶性肿瘤中的放疗敏感性研究尚处于起步阶段。随着分子生物学研究的深入、人类基因组学的发展，PTEN高表达能够增加放疗敏感性的分子机制会越来越明确。