淺論NF-KB在結腸癌組織中的表達及兩者之間的關系

1、淺論NF-KB在結腸癌組織中的表達及兩者之間的關系         【摘要】  NF-KB存在于體內多種細胞中，活化后能與許多基因啟動子區(qū)域的固定核苷酸序列結合而啟動基因轉錄，參與多種疾病的發(fā)病過程，不僅與細胞的增殖、凋亡、生長分化、細胞周期及機體的免疫應答狀態(tài)有關，而且還與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和浸潤轉移有密切關系。 提示NF-KB可以作為腫瘤防治新的靶點。 特異性地對NF-KB的抑制可有效抑制腫瘤的發(fā)展，改善腫瘤的預后。抑制NF-KB的轉錄活性，可抑制結腸癌細胞增殖、促進凋亡及逆轉化療藥物的耐藥性，以NF-K

2、B作為靶點來探索解決腫瘤的耐藥問題已成為研究新熱點。本文綜述了NF-KB在結腸癌中的作用。 【關鍵詞】  NF-KB，細胞增殖，細胞凋亡，腫瘤防治，耐藥性核轉錄因子KB(nuclear factor kappa B，NF-KB)是Sen和Baltimore首先從B淋巴細胞核提取物中檢測到的一種能與免疫球蛋白輕鏈基因增強子KB序列(5GGGACTITCC3)特異結合的核蛋白因子。NF-KB存在于體內多種細胞中，活化后能與許多基因啟動子區(qū)域的固定核苷酸序列結合而啟動基因轉錄，參與多種疾病的發(fā)病過程，不僅與細胞的增殖、凋亡、生長分化、細胞周期及機體的免疫應答狀態(tài)有關，而且還與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

3、和浸潤轉移有密切關系1-3。本文現(xiàn)對NF-KB及其在結腸癌中的作用作一綜述。1 NF-KB及其抑制性蛋白概述NF-KB是一類廣泛存在具有多項調節(jié)功能的核轉錄因子，可以以二聚體或異二聚體的 形式存在，最常見的是以p50/p65異二聚體形式存在于細胞質中，其幾乎存在于體內所有細胞中，而NF-B2所構成的二聚體在體內含量較少，但其對于淋巴器官形成及調節(jié)B細胞功能起著重要作用。大多數(shù)NF-KB蛋白N末端都有一個高度保守、由300個氨基酸組成的Rel同源性結構域(Relhomology domain，RHD)，負責與DNA結合、二聚體化及與NF-KB抑制性蛋白(inhibitor B，IKB-)家族成員

4、相互作用。IKB-是一類基因家族，包括IB、IB、IB、IB、Bcl-3以及NF-B1、NF-B2的前體P105、P100，其功能主要是抑制NF-KB的活化。IB具有特征性的多個錨蛋白重復結構，靜息狀態(tài)下IB可通過錨蛋白重復結構與NF-KB的RHD結合，使NF-KB處于失活狀態(tài)。正常狀態(tài)下，NF-KB與其調節(jié)蛋白IKB- 結合后以非活性形式存在于細胞質中，在IKB激酶(IKK)作用下，IKB- 可發(fā)生32、36位絲氨酸磷酸化而降解，并與NF-KB分離，此時NF-KB可以轉位進入細胞核內與靶基因啟動子結合，迅速誘導靶基因mRNA的合成，參與感染、炎癥、免疫反應的調節(jié) 。2 結腸癌結腸癌是危害人類

5、健康的主要惡性腫瘤之一，病因和發(fā)病機制目前不完全清楚，其發(fā)生率在消化道腫瘤中僅次于胃癌和食管癌，近二十年來由于飲食結構的變化，其發(fā)病率在逐漸增加，同時發(fā)病趨向年輕化，因此對于結腸腫瘤的發(fā)生、發(fā)展的研究引起眾多學者的興趣。3 NF-KB與結腸癌之間的關系研究認為，NF-KB參與了多種調控凋亡基因和增生相關基因的轉錄，調控著腫瘤的發(fā)生發(fā)展。3.1 NF-KB表達與結腸癌 NF-KB是由p50和p65形成的異二聚體，靜息狀態(tài)時與抑制蛋白IKB-結合形成三聚體，以無活性方式存在于胞質中。當細胞受到外界信號(如LPS、TNF-a等)刺激時，IKB-發(fā)生磷酸化并降解，NF-KB被激活，移位進入細胞核內;其

6、亞基與靶基因特定部位結合，啟動相關基因的轉錄，高效誘導多種細胞因子、黏附分子和急性期反應蛋白的表達，后者又進一步活化NF-KB，并形成反饋調節(jié)，使炎癥不斷放大。大量的研究提示NF-KB和COX-2有密切聯(lián)系。COX是催化花生四烯酸產(chǎn)生前列腺素(prosta.glandins，PGs)的限速酶，在人體內主要存在COX-1(結構型)和COX-2(誘導型)2種亞型。COX-2呈誘導性表達，正常生理狀態(tài)下多數(shù)組織內檢測不到，在生長因子、細胞因子、炎性介質、細菌內毒素和激素等刺激因素作用下表達迅速上調，只發(fā)現(xiàn)于某些細胞中(如胃上皮細胞、腸黏膜細胞、血管內皮細胞等)，其催化產(chǎn)生的PCs在炎癥反應中發(fā)揮重要

7、作用。Buskens等 用免疫組化法檢測結腸癌和正常結腸組織中COX-2的表達情況，其結果顯示結腸癌組織中COX-2過度表達，而正常結腸組織中COX-2全部表達陰性。NF-KB持續(xù)表達則可能導致COX-2過度表達，引起腸黏膜細胞過度增生，成為結腸癌形成的早期事件并在結腸癌的浸潤和轉移中起到重要作用。此外，基礎和臨床研究均表明，腫瘤生長依賴于腫瘤血管生成，腫瘤血管的生成是腫瘤生長和轉移的基礎。有研究表明NF-KB在腫瘤血管生成過程中可能具有核心的調節(jié)作用，同時誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的活性亦與腫瘤的血管生成具有密切關系。眾多學

8、者的研究結果顯示，NF-KB除了調節(jié)iNOS繼之調節(jié)VEGF外，其他血管生成因子如TGF-B、TNF-、IL-12ct、IL-8均含有NF-KB的特異性結合位點，其表達受NF-KB的調控，用NF-KB反義核苷酸能夠抑制TNF-誘導的血管生成。所以，NF-KB對血管形成乃至腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有核心的調節(jié)作用。3.2 抑制NF-KB與細胞凋亡 許多研究己證實NF-KB是多種信號轉導途徑的匯聚點6，7 。由于NF-KB能特異性識別并結合目的基因上的KB序列，利用這個特性，可合成包含KB序列的雙鏈ODNs，將其轉入靶細胞核，可競爭性結合核內激活的NF-KB，使NF-KB不能發(fā)揮作用，這一策略也被稱為de

9、coy。NF-KB decoy ODNs已經(jīng)在心血管疾病、炎癥性疾病、器官移植和腫瘤8，9的治療研究中都取得了令人滿意的結果。Toll樣受體4(TLR4)蛋白是新近發(fā)現(xiàn)的天然免疫系統(tǒng)中的細胞跨膜受體，是聯(lián)系先天免疫與后天免疫的橋梁。TLR4能介導腸上皮細胞對細菌胞壁成分LPS的高反應性，在輔助因子MD-2、CD 參與下與革蘭陰性細菌內毒素(ET)的主要成分LPS結合，激活下游信號轉導分子，導致NF-KB被激活。所以TLR4是將LPS信號由胞外轉向胞內的關鍵信號分子。腸上皮細胞受到刺激后能分泌IL-8，IL-8是一種重要的炎癥趨化因子，能趨化腸黏膜固有層炎性細胞，放大免疫反應。徐曉云等10，11

10、的研究證實，NF-KB decoy ODNs在體外能明顯抑制SW480細胞TLR4 mRNA及IL-8的表達。脂磷壁酸(1ipoteichoic acid，LTA)是由1，3磷酸二酯鍵連接的線性磷酸甘油多聚體，為雙歧桿菌(Bifidobacterium)的重要表面分子，具有抗腫瘤，誘導腫瘤細胞凋亡的作用。TLR是LTA 的天然配體，為一種能誘導NF-KB信號途徑的啟動受體，其可提高NF-KB的表達，進而刺激產(chǎn)生大量細胞因子發(fā)揮天然免疫的效應12。也有報道認為，TLR在誘導機體細胞的凋亡中也發(fā)揮著重要的作用。通過實驗發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌LTA可通過信號轉導途徑下調NF-KB的表達。推測可能是由于抑制了

11、凋亡抑制蛋白(Inhibito-ry Apoptosis Protein，lAP)的表達，使Caspases激活而誘導細胞凋亡的發(fā)生。近年來，流行病學資料表明，長期服用非甾體類抗炎藥的人群，其結腸癌的患病率大為降低。SC58125就是其中的藥物之一，它是COX-2的特異性阻斷劑，具有抗炎止痛的功效。Kawamori等報道認為SC58125降低了氧化偶氮甲烷誘發(fā)的大鼠結腸癌的發(fā)病率。其抗癌作用可能與抑制核因子一KB(NF-KB)的活性有關13,然而其具體機制仍未清楚。TNF-a 是一種新型的細胞因子抗癌藥物，其生物學活性是通過結合到其特異性受體而發(fā)揮作用。細胞的生長、增殖及死亡之間的協(xié)調維持著組

12、織的平衡狀態(tài)，而平衡的打破促進了腫瘤的發(fā)生，內源性生長調節(jié)因子TNF-a在此過程中起著重要作用。在鐘雪云等14的實驗中，TNF-a引起了細胞生長抑制，其效應因加入SC58125而放大。Hoechst33342染色實驗、DNA電泳證實了這種生長抑制作用是由于細胞凋亡的作用。而且，與Giardina等15 的實驗結果相同的是：較低劑量SC58125(25-100 laxno·L )就能協(xié)同TNF-a產(chǎn)生效應并持續(xù)較長時間(2472 h)。說明在SC58125/TNF-a 協(xié)同作用下，誘導HT-29細胞凋亡了，主要機制在于阻止了IKBa的活化，但目前還不能排除SC58125對HT-29細胞

13、的其它機制，有待下一步研究。3.3 NF-KB與結腸癌耐藥 結腸癌目前呈高發(fā)趨勢，而腫瘤耐藥是導致結腸癌治療失敗的主要原因之一。因此，研究結腸癌耐藥的相關分子生物學機制，了解結腸癌化療耐藥的成因，尋找逆轉結腸癌化療耐藥的新方法，已經(jīng)成為目前結腸癌治療領域的研究重點之一。在腫瘤耐藥方面，目前的研究資料認為，NF-KB活化后可上調腫瘤細胞存活基因的轉錄，使腫瘤細胞逃避化療藥物所引起的死亡效應，從而誘導腫瘤耐藥 。NF-KB活性升高是導致結腸癌HT-29細胞多細胞耐藥的重要原因之一，李建軍等16的實驗結果提示其機制可能與凋亡相關蛋白的表達調控有關。PIDD(p53-induced protein w

14、ith a death domain)是近年發(fā)現(xiàn)的一個蛋白分子，主要存在于細胞質內，最初認為其表達依賴于P53基因。使用化學合成法合成siRNA(針對PIDD基因的特異小于擾RNA(small interfering RNA)在蛋白質水平明顯降低了PIDD的表達，在給予化療藥物后，PIDD會自動從細胞質遷移到細胞核中，形成胞核復合物。進一步予RNA干擾后，無論是否用5-FU刺激處理，PIDD在細胞質及細胞核的表達均低于未干擾前。HT一29細胞轉染了PIDD siRNA后其對5-FU的耐藥性較未轉染的HT-29細胞明顯下降。在應激條件下，PIDD主要進入細胞核形成復合體(PIDD/NEMO/RI

15、P)，激活NF-KB啟動存活基因的轉錄，通過受體途徑發(fā)揮抗凋亡效應。彭晶晶等17的實驗結果提示結腸癌耐藥與“細胞PIDD復合體”的線粒體促凋亡途徑被抑制，以及“細胞核PIDD復合體”-NF-KB信號通路抗凋亡途徑被激活有關。申鳳乾等18的研究顯示，沙利度胺對結腸癌HCT-8細胞增殖抑制作用呈濃度和時間依賴性。Sunami等19對HT29結腸癌細胞株及沈丹等20 對結腸癌SW480細胞的研究表明，PPA 激動劑不僅能抑制增殖，還能通過抑制結腸癌MMP-7的合成，阻抑結腸癌的侵襲和轉移，PPARr被過氧化物酶體增殖物激活后，通過抑制C-myc、bcl-2促進p53及Caspase-3的表達，調節(jié)c

16、yclinD1、cdc25等蛋白表達，從而使細胞停滯在G1期，使s期的細胞減少，導致腫瘤細胞發(fā)生凋亡和分化21。體內、外實驗證實PPARr配體可以抑制人類及嚙齒動物大腸腫瘤及結腸癌細胞系的生長，促進其分化及凋亡22 。Konstantinopoulos等23報道，PPAR 被激活后能抑制NF-KB的轉錄活性，進而調節(jié)其下游基因的表達，這種功能形象稱為PPARr/NF-KBon/ofswitches，在結腸腺癌細胞癌變過程中，這種開關功能是常見的分子事件，因此沙利度胺很可能通過調節(jié)PPARr/NF-KBon/ofswitches功能抑制HCT-8結腸癌細胞增殖、促進凋亡及逆轉化療藥物的耐藥性。&

17、#160;        4 展 望NF-KB存在于體內多種細胞中，參與多種疾病的發(fā)病過程，不僅與細胞的增殖、凋亡、生長分化、細胞周期及機體的免疫應答狀態(tài)有關，而且還與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和浸潤轉移有密切關系。高表達的NF-KB與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關，提示NF-KB可以作為腫瘤防治新的靶點。特異性地對NF-KB的抑制可有效抑制腫瘤的發(fā)展，改善腫瘤的預后。抑制NF-KB的轉錄活性，可抑制結腸癌細胞增殖、促進凋亡及逆轉化療藥物的耐藥性，以探索解決腫瘤的耐藥問題。【參考文獻】  1 Karin M.NF-kappa B and

18、 cancer：mechanisms and targetsJ.Mol Carcinog，2006，45(6)：355-361. Aranha MM，Borralho PM，Ravasco P，et al.NF-kappa B and apoptosis in colorectal tumourigenesisJ.Eur J Clin Invest，2007，37(5)：416-424. Karin M，Ben-Neriah Y.Phosphorylation meets ubiquitination：the control of NF-KB activityJ.Annu Rev Immuno

19、l，2000，l8(1)：621-663. Baldwin AS. Series introduction： the transcription factor NF-kappa B and human diseaseJ.J Clin Invest，2001，107(1)：3-6. BusKens CJ：Prognostic significanice of elevatecl cyclooxygenase-2 expression in patient with adenocarcinoma of the esophagusJ.Gastroenterology.2002;l12(7)：1400

20、-1407. 馮俊偉，鄭寶軍，潘立峰，等.核轉錄因子-KB、血管內皮生長因子在大腸腺癌組織中表達的研究J.山東醫(yī)藥，2006，46(27)：62-63. 魯秀敏，王永堂，余 瑛，等.NF-KB與神經(jīng)損傷J.山東醫(yī)藥，2006，46(5)：79-80. 12 Nakashima H，Aoki M，Miyake T，et al.Inhibition of experimental abdominal aortic aneurysm in the rat by use of decoy oligodeoxynucleotides suppressing activity of nuclear fac

21、tor kappa B and ets transcription factorsJ .Circulation，2004，109(I)：132-138. 13 Fichtner FS，F(xiàn)uss IJ，Preiss JC，et al.Treatment of murine Thl-andTh2-mediated inflammatory bowel disease with NF-kappa B decoy oligonucleotides J.J Clin invest，2005，115(11)：3057-3071.10徐曉云,李 彬,蔡建輝,等.NF-KB decoy寡核苷酸對結腸癌SW48

22、0細胞TLR4表達的影響J.山東醫(yī)藥，2008，48(l8)：13-14.11徐曉云,李 彬,蔡建輝,等，NF-KB“誘騙”寡核苷酸對結腸癌SW480細胞IL-8表達的影響J.山東醫(yī)藥，2008,48(3):3-4.12JANSSENS S，BURNS K，TSCHOPP J，et al.Regulation of IL-1 and LPS induced NF-kappa B activation by alternative splicing of MyD88J.Curr Biol，2002，12(6)：467-471.1320 Smith ML，Hawcroft G，Hull MA.Th

23、e effect of nonsteroidal anti-inflammatory drugs on human colorectal cancer cells：evidence of different mechanisms of actionJ.Eur J Cancer，2000，36(5)：664-674.14鐘雪云， 秦艷芳，林琛蒞,等.SC58125通過抑制IKBa的降解調節(jié)TNF一a誘導的人結腸癌HT-29細胞的凋亡J.中國病理生理雜志，2007,23(8)：1499-1502.1523 Giardina C，Bowlares H，Inan MS.NSAIDs and butyrate sensitize a human colorectal cancer cell line to TNF-alpha and Fas ligation：the role of reactive oxygen speciesJ.Biochim Biophys Acta，1999，1448(3)：425-438.16李建軍，潘 鳳，黃海輝，等，NF-KB信號通路介導結腸癌多胞耐藥的作用研究J.解放軍醫(yī)