鼻咽癌放疗抵抗研究进展*

龚秋月 综述，骆文龙 审校

(重庆医科大学附属第二医院耳鼻咽喉头颈外科 400010)

鼻咽癌(NPC)是东南亚和我国南部地区高发的恶性肿瘤，是头颈部恶性肿瘤中发病率较高的肿瘤之一。目前普遍认为NPC发病过程复杂，其发病过程与环境、EB病毒(EBV)、饮食、遗传等因素有关。NPC发病隐匿、不易察觉，因其与鼻窦、颅内等相邻，临床症状各异，且大部分NPC具有高转移、生长快、恶性程度高、发生部位隐蔽等特点，容易造成漏诊、误诊，影响临床治疗。

放疗为NPC治疗的标准方法，但由于出现放疗抵抗患者预后较差。NPC目前常用的分型有：角化型鳞状细胞癌(WHO-Ⅰ型)、非角化分化型(WHO-Ⅱ型)、非角化未分化型(WHO-Ⅲ型)。其中WHO-Ⅰ型约占2.32%，WHO-Ⅱ型约占8.61%，WHO-Ⅲ型约占88.10%。WHO-Ⅱ/Ⅲ型更易发生远处转移，因此预后较差[1]。部分早期NPC患者可以通过放疗治愈，但由于其恶性生物学行为及放疗抵抗，19%～29%的患者放疗后仍有局部复发或远处转移[2]。NPC一旦出现复发，5年生存率明显降低，预后极其不良。研究表明，NPC治疗失败的主要原因主要在于：NPC细胞的高增殖性，高侵袭性，肿瘤复发转移，易耐药，对放疗不敏感。因此，提高NPC放化疗敏感性，对延长患者生命有重要的临床指导意义。

1 NPC放疗抵抗的主要机制

目前认为，NPC放疗抵抗与DNA损伤修复能力异常，细胞增殖与周期调控、细胞凋亡调控异常及细胞代谢异常密切相关。在NPC放疗中，射线可以对NPC细胞DNA造成损伤，包括DNA双链断裂(DSB)及DNA单链断裂(SSB)，使得NPC细胞凋亡和发生不可逆的细胞周期阻滞，从而发挥治疗作用。而NPC细胞的辐射防御功能可以对DNA损伤进行修复，进而导致放疗抵抗。

1.1 DNA损伤修复能力异常致NPC放疗抵抗

DNA是放疗的主要作用部位，电离辐射(IR)所产生的活性氧可导致多种DNA损伤，最终导致细胞死亡[3]。肿瘤细胞中存在着许多DNA损伤修复基因与信号通路，具有修复细胞DNA损伤的能力，维护着细胞基因组稳定性。

Jab1/CSN5是一种多功能蛋白，参与调控细胞增殖和多种蛋白的稳定性。在多种肿瘤类型中，Jab1过表达与预后不良相关。Jab1在对顺铂、IR和紫外线(UV)辐射耐药的NPC细胞系中过度表达，而抑制其表达可增强其对顺铂、IR和UV辐射的敏感性。相反，外源性Jab1表达增强了NPC细胞对顺铂、IR和UV辐射的抵抗力。在NPC细胞中敲除Jab1，可以使NPC细胞对顺铂、IR和UV辐射敏感，反之，Jab1的过度表达可以通过积极调节DNA修复基因Rad51的水平，从而促进NPC细胞对顺铂和放疗的抵抗，因此可以认为Jab1是NPC对顺铂、IR和UV辐射抵抗的主要因素[4]。

另外，目前认为在高等真核生物中，DSB主要有两条修复途径:非同源末端连接(NHEJ)和同源重组修复(HRR)途径。其中，HRR使用同源模板，通常是姐妹染色单体来恢复DNA分子的完整性。NHEJ通过连接断裂的DNA末端来恢复DNA分子的完整性，这在某些情况下需要对末端进行预先处理，并可能发生在不同的染色体之间，导致缺失、插入和易位[5]。由于NHEJ主要参与非增殖细胞DNA损伤修复，因此，抑制NHEJ对正常细胞具有毒性，不能成为癌症治疗的理想选择。而高复制性细胞，如癌细胞，主要是HRR介导的DSB修复，有研究表明，HRR蛋白的上调与NPC的抗辐射性密切相关，并且，HRR通路相关基因NFBD1、BRCA1、BRCA2、Rad51和RPA1与NPC的放疗抵抗有密切关系[3]，沉默NFBD1可损害NPC细胞的HRR通路，增强NPC细胞的化疗敏感性和放疗敏感性[6-8]，提示NFBD1上调可能引起NPC的放疗抵抗。RPA1的下调抑制了IR后Rad51的表达，而Rad51可启动HRR通路，因此，RPA1的下调可以通过抑制HRR通路，从而抑制DSBs修复，所以沉默RPA1可以提高NPC细胞的放疗敏感性[9]。

此外，在ku70和ku80基因中发现了一些单核苷酸多态性(SNP)，其与NPC对辐射的敏感性增加有关[10-11]。EBV-miR-BART8-3p能够抑制IR导致的DSB，并且激活ATM/ATR信号通路修复DSBs，从而促进了NPC细胞对放疗的抵抗性[12]。膜联蛋白A2(ANXA2)在NPC细胞中的下游信号通路中参与了蛋白激酶(Akt)通路，并间接增加了Akt蛋白的数量。Akt蛋白与热休克蛋白27(HSP27)结合，形成Akt-HSP27复合物，可以改善辐射损伤诱导的DNA损伤和细胞凋亡，从而使得NPC细胞出现放疗抵抗[13]。

DNA的损伤修复能力是影响NPC放疗敏感性的重要因素。NPC细胞的放疗抵抗性往往与过强的DNA修复能力有关。

1.2 细胞增殖与细胞周期调控异常致NPC放疗抵抗

细胞增殖和细胞周期调控与NPC放疗抵抗的关系非常密切。EBV编码的微小RNA(miRNA)可以促进NPC细胞的迁移和增殖，从而促进NPC的放疗抵抗[14]。miR-BART8-3p除了能够抑制NPC细胞发生IR导致的DSB外，还能促进NPC细胞的增殖，并通过调节ATM/ATR信号通路的活性，促进NPC细胞的放疗抵抗[12]。miR-BART4能够通过靶向磷酸酯酶与张力蛋白同源物(PTEN)的表达使得NPC细胞的增殖增加，促进侵袭迁移，抑制其凋亡，并抑制其辐射敏感性。下调miR-BART4可以提高NPC细胞的放疗敏感性[15]。

长链非编码RNA(LncRNA)也能促进NPC细胞的放疗抵抗。LncRNA抗分化非编码RNA(ANCR)通过抑制抑癌基因PTEN的表达促进NPC细胞增殖和放疗抵抗，敲除ANCR基因可以增强NPC细胞的放疗敏感性[16]。LncRNA MINCR通过活化miR-223、增加ZEB1和激活AKT/PI3K信号通路来降低NPC细胞的放疗敏感性，MINCR基因的下调可以增加NPC细胞的放疗敏感性[17]。肿瘤细胞放疗敏感性与细胞周期各时相的分布密切相关，S期最不敏感，G0/G1期相对敏感，G2/M期敏感，其细胞周期阻滞时间和程度决定了肿瘤的放疗敏感性[18]。信号转导因子和转录激活因子1(STAT1)也与NPC放疗抵抗有关，下调STAT1表达可诱导NPC细胞S期减少，G2/M期升高，并且增强了NPC细胞的凋亡[19]。下调RPA1还参与调控NPC细胞的G2/M期检查点，延长放疗敏感性最高的G2/M期，从而提高NPC细胞的放疗敏感性[9]。STC2基因的表达是促进放疗后NPC细胞存活和转移的重要因素之一。其过表达与NPC的放疗抵抗、复发和转移有关。沉默STC2基因可以通过增加放疗后G1和G2/M期细胞来提高NPC细胞的放疗敏感性[20]。

1.3 细胞凋亡调控异常致NPC放疗抵抗

肿瘤放疗的主要机制之一就是利用IR诱导细胞凋亡，从而起到杀灭肿瘤的作用。细胞凋亡是影响NPC放疗抵抗的重要因素之一。部分miRNA可以促进NPC细胞的凋亡，增加NPC细胞的放疗敏感性。mir-34c在NPC组织和细胞系中低表达，使得NPC发生放疗抵抗。miR-34c过表达则可以抑制NPC细胞增殖，促进NPC细胞凋亡，抑制放疗抵抗，增加NPC放疗敏感性[2]。miR-29a则通过抑制细胞增殖和促进细胞凋亡来提高NPC细胞的放疗敏感性，COL1A1是miR-29a的直接靶点，它介导miR-29a增加NPC细胞的辐射敏感性，COL1A1的下调可抑制NPC细胞的活力，使NPC细胞对IR敏感，COL1A1上调则使miR-29a降低，从而使得NPC细胞出现放疗抵抗[21]。而miR-222和miR-193a-3p则相反，它们的表达使得NPC细胞发生放疗抵抗。miR-222的过表达明显促进NPC细胞增殖和集落形成，抑制NPC细胞凋亡，使得NPC细胞具有放疗抵抗。与miR-BART4相同，miR-222在NPC细胞中的直接靶点是PTEN[22]。miR-193a-3p可能通过调控缺氧信号通路及其靶基因SRSF2来调节NPC的放疗抵抗，SRSF2基因与NPC放疗抵抗呈负相关。并且miR-193a-3p可增强NPC细胞的迁移和侵袭能力[23]。

此外，STAT1的下调除了可以通过改变NPC细胞的细胞周期来提高其放疗敏感性外，还可以通过促进NPC细胞的凋亡来降低NPC细胞的放疗抵抗[19]。CPT1A基因在发生放疗抵抗的NPC细胞中高表达，沉默CPT1A基因可以通过激活线粒体凋亡来降低其辐射抗性[24]。

1.4 细胞代谢异常致NPC放疗抵抗

2011年HANAHAN等[25]在Cell杂志上发表了肿瘤十大特征:能量代谢失衡、持续增殖、抵抗生长抑制、逃避免疫、持续复制、促进炎症、侵袭转移、血管增生、基因组不稳与突变和抵抗死亡。肿瘤十大特征直接或间接反映了肿瘤代谢改变，肿瘤细胞能量代谢失衡的最重要标志，就是在氧供很充分的情况下，恶性肿瘤中相当一部分葡萄糖糖酵解生成丙酮酸后会直接生成乳酸[26]。有学者证明，EBV编码的潜伏膜蛋白1(LMP1)可促进癌细胞的表达，LMP1的激活与癌症相关的成纤维细胞(CAFs)通过自噬和基质-肿瘤代谢耦合促进肿瘤细胞增殖、迁移和耐辐射。越来越多的证据表明，CAFs也能分泌代谢物促进肿瘤细胞的生长。当CAFs与癌细胞共培养时，它们被迫进行有氧糖酵解，并产生能量丰富的营养物质(如乳酸和β-丁酸)，以“喂养”癌细胞的三羧酸循环和氧化磷酸化。研究人员将这一现象称为“反向Warburg效应”[27]。 CAFs的这种变化可能是由自噬引起的，实验证明CAFs的自噬和代谢状态转换促进了NPC细胞的增殖、迁移和抗辐射能力[28]。

除有氧糖酵解外，脂肪酸、谷氨酰胺、一碳单位代谢和线粒体氧化磷酸化同样为肿瘤细胞提供能量，脂肪酸是细胞的基本成分和能量来源。它们主要由脂肪酸氧化(FAO)分解，FAO在肌肉组织和一些肿瘤组织等耗能组织中相对更为活跃。有学者认为，FAO活跃是癌症的一个重要代谢特征。在耐辐射的NPC细胞中高表达的CPT1A与结合蛋白Rab14结合，CPT1A-Rab14的相互作用促进了脂肪酸从脂滴到线粒体的运输，从而减少了辐射诱导的脂质积累，并最大限度地提高了ATP的产量。若敲除Rab14则可以减弱CPT1A介导的脂肪酸转运和辐射抗性[24]。

2 小 结

目前放化疗是NPC治疗的标准方法，NPC患者的生存率较以前已有大幅度提高，但由于部分患者对放化疗耐药，导致预后较差。NPC放疗抵抗的发生机制尚未完全明确，上述各种机制均不能单独解释NPC的放射抗性，NPC放疗抵抗的各种机制之间的关系错综复杂，仍有待学者们的进一步研究。进一步揭示NPC放疗抵抗的分子机制，寻找增强NPC放疗敏感性方案，对提高NPC治疗效果有深远意义。