核因子κB信号通路在宫颈癌、乳腺癌发生发展及治疗中作用的机制研究进展

徐晓琳，田春艳，耿云峰，王伟龙，张杰彪，鞠吉雨，赵春玲

(1潍坊医学院山东省高校生物药物重点实验室，山东潍坊 261053；2军事科学院军事医学研究院生命组学研究所；3潍坊医学院山东省高校免疫学重点实验室)

核因子κB(NF-κB)是一种能与免疫球蛋白κ轻链基因增强子κB序列(GGG ACT TTC)特异结合的核蛋白因子。在哺乳动物细胞中，转录因子 NF-κB家族迄今为止共发现5个结构相关蛋白，包括：p65(RelA)、RelB、c-Rel、p105/p50 (NF-κB1)和p100/p52 (NF-κB2)[1]。它们可以形成异源或同源二聚体，从而结合靶DNA并诱导不同的靶基因的表达[2]。RelA(也称为p65)、RelB和c-Rel等三个Rel成员可正调节基因表达。另外两个成员p105和p100(p50和p52的前体蛋白)含有相似的C末端锚蛋白重复序列，此部分能够抑制NF-κB异源二聚体与DNA结合和核定位而负调控NF-κB的功能[3]。p50和p52的二聚体不含反式激活域，与NF-κB元件结合，作为转录抑制因子发挥作用[4]。当p50或p52与具有反式激活结构域的家族成员(如p65或RelB)结合时，发挥转录激活因子的功能。

目前NF-κB信号通路的激活主要有经典和非经典(或替代)途径。经典途径的激活依赖IκB激酶(IKK)，包括IKKα和IKKβ和至少一种非催化辅助蛋白(NEMO)的IKK 复合物，促进IκB磷酸化和K-48连接的泛素化，经蛋白酶体途经降解[5]。经典途径的激活通常与抗细胞凋亡相关，能够促进肿瘤发生发展，同时还涉及慢性炎性疾病如类风湿性关节炎、炎性肠病和哮喘的发病。与经典的NF-κB信号传导途径相反，NF-κB活化的替代途径信号传导是缓慢的(在数小时内激活)，不依赖于IKKβ和NEMO的活性。细胞受到刺激后，激活非经典途径中的上游激酶：NF-κB诱导激酶(NIK)[6]，激活的NIK磷酸化并激活IKKα复合物，进而磷酸化p100，促进 p52/RelB活性异源二聚体的加工和释放，p52/RelB二聚体易位至细胞核并激活其靶基因[7]。p100的磷酸化和加工是非经典NF-κB信号途径中的关键步骤。在正常生理条件下，非经典途径涉及多种生物过程，包括淋巴器官发生、B细胞成熟、破骨细胞分化和其他免疫细胞的各种功能。NF-κB活化是诱导性和瞬时过程。NF-κB参与激活免疫和炎症反应，也参与调节黏附、血管生成、自噬、能量代谢、衰老和诱导细胞增殖和存活[8]。在肿瘤细胞中，不同类型的分子改变可能导致NF-κB活化的调节异常。多种实验模型和人类病例研究[9]均证实了NF-κB信号通路异常与癌症的发生、发展密切相关。乳腺癌、宫颈癌是常见的女性恶性肿瘤，近年发病率均逐年升高。现将NF-κB信号通路在宫颈癌、乳腺癌发生、发展中作用机制及其在靶向药物治疗中的作用机制的最新研究进展综述如下。

1 NF-κB信号通路在宫颈癌发生、发展中的作用机制

Dam等[10]研究发现，确定了MYC信号传导、细胞周期失调、TGF-β和NF-κB信号传导、MAPK信号传导以及染色质建模这5个信号模块相关的蛋白质—蛋白质相互作用PPI网络在宫颈癌发生中的重要功能，提示NF-κB信号通路的异常激活与宫颈癌的发生密切相关。

早期研究[11]表明，高风险HPV癌蛋白调节NF-κB靶基因的表达，干预NF-κB活化,表明NF-κB信号传导的抑制是HPV诱导的癌症中有意义的治疗靶标。Hussain等[12]证明来自皮肤HPV38的E6和E7蛋白激活经典的NF-κB信号通路，上调抗凋亡基因cIAP1、cIAP2和xIAP的表达，并有效抑制TNF或UV介导细胞凋亡。Kim等[13]报道，HPV16 E5癌蛋白通过激活NF-κB信号传导来上调环氧合酶-2(COX-2)。COX-2通过增加淋巴结转移和对放射疗法诱导的细胞凋亡的抗性而在宫颈癌进展中起作用。Vandermark 等[14]发现宫颈细胞的永生化降低了NF-κB活性和特异性NF-κB响应基因的表达。E6和E7蛋白显著抑制从宫颈转化区(也就是大多数宫颈癌发展的区域中)细胞的NF-κB活性和TNF-α诱导的NF-κB活性。抑制NF-κB刺激HPV-16诱导的细胞增殖和细胞从转化区永生化。因此，NF-κB也具有在宫颈细胞中充当肿瘤抑制剂的潜力。

同时，在宫颈癌发生过程中，NF-κB信号通路的激活通过不同的作用机制具有相反的功能。有研究[15]表明宫颈癌中，NF-κB介导囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)的表达。CFTR从正常组织到癌症标本的CFTR和NF-κB的表达水平逐渐增加。NF-κB与CFTR之间的相互作用可能参与了宫颈癌的发生，CFTR对NF-κB介导的先天免疫的负面影响可能是宫颈癌恶性程度增加的原因。

在形成高级别的上皮内瘤和宫颈癌期间，NF-κB再次结构性激活[16]。宫颈原位癌的癌变等级与细胞质NF-κB表达水平之间存在线性关系。这表明在宫颈癌的进展过程中NF-κB的促肿瘤作用。在正常宫颈组织和低度鳞状上皮内病变(LSIL)中，p50、p65(RelA)和IκBα定位于胞质溶胶中，在高级SIL和鳞状细胞癌(SCC)中NF-κB易位至细胞核。

NF-κB活化还可诱导激活诱导胞苷脱氨酶(AID)和APOBEC的表达，从而提供NF-κB途径与宫颈癌诱变特征之间的机制联系。AID/APOBEC家族通过诱导由于DNA脱氨活性所带来的基因组损伤，是癌症发展和癌症克隆进化的重要因素[17]。失调的AID活性可能诱发乳腺癌、卵巢癌等其他类型癌症。APOBEC酶是防御病毒感染的重要参与者，是PI3K诱变和HPV诱导转化的关键驱动因素，也是宫颈癌发展的重要参与者[18]。而经典的NF-κB途径在包括宫颈癌细胞等各种癌细胞类型中对APOBEC3B的转录调节起重要作用[19]。Leonard等[20]研究发现，非经典的NF-κB信号途径中的RelB能够募集到APOBEC3B的启动子区，继而激活蛋白激酶C(PKC)，特异性地诱导APOBEC3B的表达。APOBEC3B在大多数原发性乳腺肿瘤和乳腺癌细胞系中也是过表达的[21]。因此抑制NF-κB有可能用于逆转对放射疗法和全身性抗癌药物的抗性。

2 NF-κB信号通路在乳腺癌发生、发展中的作用机制

在乳腺癌中，HPV蛋白还能够与乳腺癌和卵巢癌易感基因-1(BRCA1)和BRCA2相互作用。在人类中，大多数BRCA1mut/+乳腺小叶显示出明显的核定位NF-κB的表达。BRCA1-/-腔祖细胞的异常增殖能力与复制相关的DNA损伤应答反应有关，损伤反应诱导的NF-κB异常激活使乳腺祖细胞的增殖永久化。炎症和微生物感染诱导AID表达，炎症诱导的AID是乳腺癌细胞和非转化乳腺上皮细胞上皮细胞向间充质细胞转变所必需的。同时，体内分析证实，内源性乳腺上皮细胞NF-κB控制着乳腺肿瘤发生中的分子遗传途径[22]。NF-κB调节细胞周期蛋白，特别是诱导的细胞周期蛋白D1表达，似乎是乳腺发育和乳腺癌发生的关键因素。

NF-κB的信号激活由可以由TNF-α受体家族的成员RANK介导。狄诺塞麦(denosumab)，是一种针对核因子-κB受体活化因子配体(RANKL)的抑制剂，可阻断RANKL与RANK的结合，治疗的BRCA1突变携带者的乳房活检组织中的细胞增殖明显减少。此外，BRCA1缺陷小鼠模型中RANKL的抑制基本上阻滞了乳腺肿瘤发生[23]。

除与乳腺的发生相关外，Fusella 等[24]已经证明，由CHORDC1基因编码的Morgana/chp-1在的三阴性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)TNBC中过表达，其表达与淋巴结阳性相关。同时，Fusella 等[25]最近证明，Morgana是IKK复合物的先前未知的组分并且对于IκBα底物识别是必需的。Morgana沉默阻断乳腺癌小鼠模型中的转移形成，并且该表型通过IκBα下调而恢复。通过IκBα沉默，NF-κB在下调Morgana的癌细胞中的活化完全拯救了原发性肿瘤生长和中性粒细胞募集，证明了Morgana/NF-κB信号传导在这些事件中的因果作用。在乳腺肿瘤中，特别是TET易位酶(ten-eleven translocation)家族成员TET1已被描述为肿瘤抑制基因，其表达降低似乎促进癌症生长和转移[26]。Evelyne等[27]表明NF-κB激活导致TET1的抑制。此外，表观遗传酶，如TETs可以调节白细胞内的免疫功能[28]。因此，免疫系统与癌症之间的相互作用非常重要，研究潜在的分子机制可以产生更好的治疗策略。

Ras依赖性和TGF-β依赖性信号通路在晚期乳腺癌发生关键也取决于NF-κB活性[29]。在体外/体内模型系统中，NF-κB作为EMT过程的关键调节因子，将NF-κB鉴定为转移的关键先决条件。

3 NF-κB信号通路在乳腺癌、宫颈癌治疗中的作用机制

3.1 NF-κB靶向药物治疗乳腺癌、宫颈癌 基于NF-κB信号在肿瘤发生、发展中的重要作用，以NF-κB为靶点的癌症治疗药物已得到广泛研究。白藜芦醇、姜黄素等天然化合物可以通过抑制IKK活性的来抑制NF-κB。姜黄素纳米颗粒和类似物以及宫颈癌患者的Ⅱ/Ⅲ期临床试验据正在进行中[30]。Kasinski等[31]发现姜黄素的单酮类似物，3,5-Bis(2-flurobenzylidene)piperidin-4-one (EF24)能够迅速阻断NF-κB的核转位，直接诱导IκB磷酸化和降解，抑制IKK的催化活性，诱导肺癌、乳腺癌、卵巢癌和宫颈癌细胞的死亡。硼替佐米(Bortezomib, BTZ)是一种有效的、高选择性和可逆的蛋白酶体抑制剂，可靶向细胞周期调节蛋白、未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)途径、p53介导的细胞凋亡和DNA修复机制以及经典应激反应途径来抑制肿瘤细胞生长，广泛用于治疗多发性骨髓瘤。BTZ能够抑制Sp1活性并破坏Sp1/RelA的物理相互作用，从而下调NF-κB的活性[32]。因此，BTZ代表了蒽环类抗性的三阴乳腺癌患者的潜在治疗策略。

尽管先前对转移性乳腺癌患者接受硼替佐米和卡培他滨治疗的Ⅰ/Ⅱ期研究中发现患者的中度抗肿瘤作用，但具有活化NF-κB途径的乳腺癌患者可能受益于硼替佐米治疗[32]。Trinh等[33]研究发现，在抗激素治疗中添加蛋白酶体抑制剂导致有限数量的内分泌抗性和进行性转移性乳腺癌患者的临床受益率为22%。这些数据表明硼替佐米可以作为化学、内分泌或放射增敏剂发挥重要作用。磺胺嘧啶显示出抑制NF-κB途径，增加患者对细胞毒性剂、地离辐射的敏感性。IKK抑制剂、糖皮质激素、褪黑激素和黄酮类化合物也被鉴定为NF-κB抑制剂可诱导细胞凋亡。Priyadarsini等[34]研究表明，植物黄酮类化合物槲皮素，诱导p53促细胞凋亡的同时通过下调IKKβ、IκBα的磷酸化导致NF-κB失活从而强效抑制HeLa细胞中的癌症进展。槲皮素通过p53诱导和NF-κB抑制而抑制癌症进展的能力表明槲皮素可能是抗癌药物设计的经典候选者。

3.2 NF-κB靶向药物与经典化疗药物协同应用治疗乳腺癌、宫颈癌 NF-κB与顺铂、卡铂和奥沙利铂等铂类以及蒽环类和紫杉烷类化疗耐药性的发展密切相关[35]。SP1基因表达水平是接受佐剂阿霉素化疗的TNBC患者的潜在预后标志物，RelA和SP1之间的相互作用，SP1和RelA的高表达表明TNBC的高复发率[36]。Ethiraj等[37]研究显示，干扰素β和低剂量顺铂对人宫颈癌细胞具有协同抑制作用。干扰素β抑制NF-κB/p-Akt信号传导并增加PARP表达，这表明抑制NF-κB/p-Akt信号通路可能在联合治疗的抗癌作用以及诱导PARP中发挥关键作用，干扰素β联合低剂量顺铂可能是人宫颈癌的有效治疗方法。Deshpande等[38]研究发现，α-亚麻酸可显著抑制宫颈癌细胞的迁移，同时降低VEGF、MMP-2和MMP-9蛋白的表达，降低pERK1/2、c-JUN、NF-κB和COX2蛋白的达。最重要的是，降低了HPV癌蛋白E6和E7的表达，导致肿瘤抑制蛋白p53和Rb的表达恢复。Bai等[39]从肿瘤进展入手发现RCE-4(Reineckia carnea的主要活性成分)可通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路磷酸化和NF-κB活化，促进HeLa细胞的凋亡。一种新型4,6-二取代-1,2,4-三唑并-1,3,4-噻二唑衍生物(4,6-substituted1,2,4-triazolo-1,3,4-thiadiazole derivatives, CBTT)被证明通过消除NF-κB激活级联反应显著抑制宫颈癌SiHa细胞的侵袭，并增强TNF-α的凋亡作用[40]。

综上所述，恶性肿瘤的发生和发展是一个多因素作用、多基因参与、多阶段形成的十分复杂的生物学现象。NF-κB信号通路在复杂的炎症细胞因子网络中起着关键作用，在细胞增殖、分化、凋亡以及肿瘤的发生发展中也扮演着重要角色。NF-κB途径在抑制细胞凋亡，肿瘤促进和进展中的关键作用及NF-κB在大量上皮和恶性血液病中组成性激活。NF-κB可通过经典与非经典途径抑制肿瘤细胞的凋亡。在宫颈癌发生过程中，NF-κB信号通路可通过激活不同的作用机制具有相反的功能。NF-κB与CFTR的相互作用可能参与宫颈癌的发生。细胞质NF-κB表达水平可能与宫颈原位癌的癌变等级有关。NF-κB信号通路可通过诱导AID及APOBEC表达、调节细胞周期蛋白、调节癌症—微环境、抑制TET易位酶TET1表达，促进乳腺癌的发生、发展。藜芦醇、姜黄—素等天然化合物可以通过抑制IKK活性的来抑制NF-κB，抑制乳腺癌细胞的增殖。硼替佐米、槲皮素可通过下调NF-κB的活性来抑制乳腺癌、宫颈癌的发生、发展。磺胺嘧啶、糖皮质激素、褪黑激素等可通过抑制NF-κB途径，增加乳腺癌、宫颈癌患者对细胞毒性剂及地离辐射的敏感性。NF-κB靶向药物可与经典化疗药物协同应用治疗乳腺癌、宫颈癌，干扰素β联合低剂量顺铂联合应用治疗宫颈癌效果较好。