乳腺癌放療抵抗分子機(jī)制研究進(jìn)展

劉香婷，屈佳肴，龔珂，李佳，曾元清，羅迪賢

1南華大學(xué),湖南衡陽421000；2南華大學(xué)附屬郴州醫(yī)院；3廣東省中醫(yī)院珠海醫(yī)院

乳腺癌是一種女性常見的惡性腫瘤，是全球女性癌癥死亡的主要原因。放療是乳腺癌保乳術(shù)后患者主要的輔助治療方法，有助于減少乳腺組織及其附近淋巴結(jié)腫瘤復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，降低患者病死率。但乳腺癌患者在放療時(shí)，早期出現(xiàn)的內(nèi)源放射抗性或放射期間的獲得性抗性是目前面臨的挑戰(zhàn)和障礙。因此，了解乳腺癌放療抵抗的分子機(jī)制可為完善乳腺癌治療策略提供新的思路。本文就乳腺癌放療抵抗機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為進(jìn)一步的機(jī)制研究提供參考。

1 上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)與乳腺癌放療抵抗

1.1 Smad2/3調(diào)節(jié)distal-less同源盒基因2(DLX2)表達(dá) DLX2在胚胎發(fā)育、顱面發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)中起至關(guān)重要的作用，是參與細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)錄因子，與癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移、預(yù)后密切相關(guān)[1，2]。文獻(xiàn)顯示，Smad2/3參與誘導(dǎo)EMT，調(diào)節(jié)細(xì)胞間充質(zhì)表型和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖和遷移[3]。Choi等[4]報(bào)道，輻射可誘導(dǎo)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中DLX2基因表達(dá)，過表達(dá)的DLX2可增加EMT陽性標(biāo)志物(N-鈣黏蛋白、波形蛋白)表達(dá)、降低E-鈣黏蛋白表達(dá),從而細(xì)胞存活及遷移能力增強(qiáng)；敲降DLX2表達(dá)后，細(xì)胞放療敏感性增強(qiáng)。同時(shí)，敲除TGF-β1途徑的關(guān)鍵激活劑Smad2/3可消除輻射誘導(dǎo)的DLX2表達(dá)，表明輻射誘導(dǎo)的DLX2表達(dá)依賴于Smad2/3信號(hào)。DLX2表達(dá)促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)了細(xì)胞的放療抵抗能力。

1.2 鋅指E盒結(jié)合同源框1(ZEB1)表達(dá)上調(diào) 放射誘導(dǎo)DNA損傷，導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂，從而誘發(fā)DNA損傷反應(yīng)(DDR)。放療可誘導(dǎo)EMT相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子和標(biāo)志蛋白發(fā)生改變，參與放療抵抗產(chǎn)生。Zhang等[5]報(bào)道，EMT可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子ZEB1表達(dá)。ZEB1作為放射敏感和DDR的調(diào)節(jié)器，將EMT與放療抵抗關(guān)聯(lián)。將乳腺癌SUM159-P2細(xì)胞暴露于γ射線電離輻射(IR)后，ATM激酶被激活響應(yīng)DNA損傷而磷酸化和穩(wěn)定ZEB1，ZEB1可直接與USP7相互作用，增強(qiáng)USP7去泛素化和穩(wěn)定CHK1的能力，從而促進(jìn)同源重組依賴性DNA修復(fù)和放療抵抗。ZEB1上調(diào)可能導(dǎo)致人乳腺腫瘤中CHK1過表達(dá)，這可能誘發(fā)放療抵抗并最終導(dǎo)致乳腺癌轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)，提示ZEB1在EMT參與放療抵抗中起關(guān)鍵作用。

1.3 E-鈣黏蛋白表達(dá)缺失 鈣黏蛋白包括N-鈣黏蛋白和E-鈣黏蛋白，是一種細(xì)胞黏附分子，對(duì)細(xì)胞增殖和遷移至關(guān)重要[6]。E-鈣黏蛋白是細(xì)胞上皮標(biāo)志物，調(diào)控其表達(dá)可對(duì)放療抵抗產(chǎn)生影響。Theys等[7]研究發(fā)現(xiàn)，低密度的乳腺癌MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生的E-鈣黏蛋白較少,更具有放療抗性；并且，過表達(dá)E-鈣黏蛋白的轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231相對(duì)于低表達(dá)E-鈣黏蛋白的細(xì)胞對(duì)放療的作用更明顯，細(xì)胞存活率降低。E-鈣黏蛋白的缺失或不表達(dá)促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的放療抵抗。這可能是EMT導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗的關(guān)鍵因素。

1.4 α-肌動(dòng)蛋白4(ACTN4)激活A(yù)KT/GSK途徑 細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)蛋白可調(diào)控細(xì)胞放療抵抗[8]。ACTN4是細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)蛋白的一員，參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控、染色體重塑和腫瘤發(fā)生[9]，在乳腺癌腫瘤發(fā)生和侵襲中起作用。Desai等[10]研究發(fā)現(xiàn)，ACTN4具有賦予MDA-MB-231細(xì)胞的放射抗性和侵襲性方面的直接作用。GSK3β是已知的AKT真核靶標(biāo)，并且與EMT相關(guān)[11]。在放療抵抗乳腺癌細(xì)胞MCF-7RR中發(fā)現(xiàn)，ACTN4是MCF-7RR細(xì)胞中AKT途徑的調(diào)節(jié)劑，調(diào)控AKT激活和AKT介導(dǎo)的細(xì)胞存活；對(duì)應(yīng)于p-AKT表達(dá)增加，在MCF-7RR細(xì)胞中觀察到p-GSK3β大幅增加，GSK3β通過翻譯后修飾調(diào)節(jié)Snail表達(dá)。雖然，活化GSK-3β可使Snail磷酸化以促進(jìn)其降解，但通過AKT磷酸化使GSK-3β失活可以穩(wěn)定Snail從而促進(jìn)EMT。ACTN4通過激活A(yù)KT/GSK途徑促進(jìn)EMT參與乳腺癌放療抵抗，可作為乳腺癌放療抵抗的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。

2 細(xì)胞周期調(diào)控與乳腺癌放療抵抗

2.1 轉(zhuǎn)錄激活因子3(ATF3)調(diào)控細(xì)胞周期 ATF3屬于轉(zhuǎn)錄因子ATF/CREB家族的成員,是一種適應(yīng)反應(yīng)基因。在缺氧、細(xì)胞因子、化療和DNA損傷劑等刺激后，ATF3表達(dá)并參與DNA損傷修復(fù)或細(xì)胞凋亡[12]。Zhao等[13]研究顯示，ATF3通過影響PI3K/AKT信號(hào)通路中的放療抵抗關(guān)鍵蛋白p-AKT表達(dá)，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的放療抵抗能力。過表達(dá)ATF3后，乳腺癌細(xì)胞凋亡減少，G2/M期細(xì)胞阻滯減少，PI3K/AKT信號(hào)通路被激活。干擾ATF3表達(dá)可促進(jìn)G2/M期細(xì)胞阻滯，從而降低乳腺癌細(xì)胞的放療抵抗性。該研究提示，沉默ATF3表達(dá)、抑制PI3K/AKT信號(hào)通路激活及G2/M期阻滯可增強(qiáng)放療效果，可為臨床預(yù)防乳腺癌放療抵抗提供新的作用靶點(diǎn)。

2.2 C3肉毒桿菌毒素底物1(Rac1)調(diào)控細(xì)胞周期 Rac1是Rho家族GTP酶的成員，在細(xì)胞遷移和存活中起重要作用[14]。Rac1缺陷減少了DNA損傷檢查點(diǎn)反應(yīng)，促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，增加暴露于IR和紫外線后的存活率[15]。Hein等[16]報(bào)道，Rac1在人乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，其可增加乳腺癌細(xì)胞在放療后的存活。Rac1可調(diào)節(jié)AKT、ERK1/2和NF-κB信號(hào)通路活性，對(duì)乳腺癌放療處理后G2/M檢查點(diǎn)激活和細(xì)胞存活至關(guān)重要，為放射抗性乳腺癌細(xì)胞的治療提供了新靶標(biāo)。

3 DNA損傷修復(fù)與乳腺癌放療抵抗

3.1 miR-668靶向調(diào)控IκBα活性 miRNA是一種小的非蛋白質(zhì)編碼單鏈RNA分子，在基因轉(zhuǎn)錄中起調(diào)控作用。Luo等[17]研究發(fā)現(xiàn)，miR-668過表達(dá)可增強(qiáng)乳腺癌MCF-7、T-47D細(xì)胞的放療抵抗，抑制miR-668表達(dá)能增加細(xì)胞對(duì)放療的敏感性。當(dāng)細(xì)胞放射處理后，DNA斷裂，磷酸化并降解IκBα，導(dǎo)致NF-κB的釋放和激活；NF-κB易位至細(xì)胞核，與DNA靶位點(diǎn)結(jié)合，并調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因的表達(dá)，促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，參與乳腺癌放療抵抗。miR-688可直接靶向IκBα信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，使乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗。因此，miR-668可作為潛在的放射敏感性預(yù)測(cè)指標(biāo)。

3.2 突觸核蛋白γ(SNCG)調(diào)控p53、p21信號(hào)傳導(dǎo) SNCG又稱為第一乳腺癌特異性基因1,在正常乳腺上皮組織中不表達(dá)，在晚期和轉(zhuǎn)移性乳腺腫瘤中高表達(dá)[18]。最新研究表明，SNCG表達(dá)與放療抵抗和預(yù)后不良相關(guān)。Tian等[19]研究發(fā)現(xiàn)，SNCG在MDA-MB-468、MDA-MB-231和SUM159PT等三陰性乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)；在SUM159PT細(xì)胞中過表達(dá)SNCG，細(xì)胞的放療抵抗能力增強(qiáng)。研究表明，p21在DNA損傷反應(yīng)中發(fā)揮作用。SNCG可通過減弱p53信號(hào)傳導(dǎo)并增強(qiáng)p21Waf1/Cip1表達(dá)，從而增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的放射抗性。因此，SNCG可作為生物標(biāo)志物用于預(yù)測(cè)乳腺癌患者的放療效果。

3.3 β1-整合素維持Rad51水平 整合素可介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)結(jié)合，在乳腺癌中過度表達(dá)，與腫瘤細(xì)胞的化療和放療抵抗有關(guān)[20]。Ahmed等[21]報(bào)道，β1-整合素過表達(dá)增加細(xì)胞同源重組(HR)修復(fù)能力，促進(jìn)細(xì)胞存活。β1-整合素低表達(dá)的非惡性乳腺上皮細(xì)胞(S1)比β1-整合素高表達(dá)的衍生乳腺癌細(xì)胞(T4-2)具有更高的S期特異性頻率和IR誘導(dǎo)的染色體畸變率。在HR發(fā)生時(shí)，Rad51是關(guān)鍵組成部分。腫瘤細(xì)胞放射處理后，Rad51水平升高，促進(jìn)T4-2細(xì)胞的放射抗性，導(dǎo)致細(xì)胞HR激活和放療抵抗。β1-整合素可維持Rad51蛋白水平并影響HR介導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂修復(fù)，其可通過RING1介導(dǎo)的蛋白酶體途徑降低Rad51降解來增加乳腺癌細(xì)胞的放射抗性。

4 自噬與乳腺癌放療抵抗

4.1 缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)的表達(dá) HIF-1α是細(xì)胞對(duì)缺氧反應(yīng)的主要效應(yīng)因子，與腫瘤血管生成、能量代謝、侵襲、轉(zhuǎn)移等相關(guān)。Zhong等[22]發(fā)現(xiàn)，在低氧條件下，乳腺癌MCF-7細(xì)胞中HIF-1α高表達(dá)，從而改變MCF-7的活力以增強(qiáng)放射抗性；敲低HIF-1α表達(dá)可抑制放療誘導(dǎo)的自噬，其可通過HIF-1/AKT/mTOR通路增強(qiáng)MCF-7細(xì)胞中放療誘導(dǎo)的自噬作用，從而導(dǎo)致HIF-1α在乳腺癌放射抗性發(fā)揮作用。

4.2 C/EBP同源蛋白(CHOP)和c-Jun NH2-末端激酶(JNK)的激活 輻射誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是細(xì)胞凋亡的主要原因之一，與其激活未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有關(guān)。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)，輻射可以誘導(dǎo)ER應(yīng)激標(biāo)志物蛋白PERK和IRE1表達(dá)，X射線可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并激活UPR(eIF2a-CHOP和IRE1-JNK)兩個(gè)分支，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬，從而促進(jìn)乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生放療抵抗。

5 腫瘤干細(xì)胞(CSC)與乳腺癌放療抵抗

5.1 CSC的數(shù)量變化 CSC在實(shí)體腫瘤中存在，成功的腫瘤治療必須根除CSC。Qi等[24]發(fā)現(xiàn)，CSC較分化的腫瘤細(xì)胞抗輻射性更強(qiáng)，且CSC所占百分比越高，相同輻射條件下細(xì)胞存活越多，抵抗輻射能力越強(qiáng)。Ko等[25]研究乳腺癌細(xì)胞放射抗性與CSC數(shù)量的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在放療抵抗細(xì)胞株RT-R-MCF-7、RT-R-T47D和RT-R-MDA-MB-231中CSC數(shù)量增加，尤其是在高轉(zhuǎn)移性MDA-MB-231細(xì)胞的放療抵抗細(xì)胞株中；同時(shí)其研究顯示，CSC通過內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子促進(jìn)EMT，從而增加乳腺癌細(xì)胞的侵襲性和放療抵抗。

5.2 CSC參與HER2亞型轉(zhuǎn)變 乳腺癌CSC介導(dǎo)HER2亞型轉(zhuǎn)變和HER2陰性乳腺癌細(xì)胞的放射抗性，增強(qiáng)放射抗性和侵襲性[26]。輻射可誘導(dǎo)HER2陰性乳腺癌細(xì)胞的HER2亞型轉(zhuǎn)變，該轉(zhuǎn)變使患者失去HER2靶向治療的機(jī)會(huì)并降低患者存活，參與患者產(chǎn)生放療抵抗性。Kim等[27]研究發(fā)現(xiàn)，HER2和EGFR在CD44H/CD24L(BCSCs標(biāo)志物)富集的HER2陰性乳腺癌細(xì)胞中過表達(dá)，這一過程與放療抵抗的產(chǎn)生有關(guān)；研究同時(shí)顯示,CD44H/CD24L富集的MCF7細(xì)胞具有更強(qiáng)的存活能力和IR誘導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)能力，HER2陰性乳腺癌細(xì)胞的CSC產(chǎn)生增加HER2和EGFR等放射抗性表型，促進(jìn)放療抵抗產(chǎn)生。

綜上所述，乳腺癌的高發(fā)病率、高轉(zhuǎn)移率以及難治愈率，嚴(yán)重威脅女性的健康。在乳腺癌臨床治療中，放療是乳腺癌手術(shù)后的重要治療方式。目前臨床采用低劑量、長時(shí)間的放療手段，具有較好的治療效果。但是放療易導(dǎo)致放療抵抗的產(chǎn)生，特別是腫瘤復(fù)發(fā)的患者，放療效果顯著下降，這是目前乳腺癌治療中面臨的重大挑戰(zhàn)。針對(duì)乳腺癌放療抵抗的產(chǎn)生，研究乳腺癌放療抵抗的分子機(jī)制，如EMT、DNA損傷修復(fù)等，可能為乳腺癌的治療提供新的靶點(diǎn)，在改善患者預(yù)后、治療效果方面提供一定的臨床價(jià)值。