pi3kak通路與腫瘤細胞的耐藥機制

pi3kak通路與腫瘤細胞的耐藥機制

腫瘤化療的主要目的是在腫瘤藥物的作用下防止腫瘤細胞死亡。死亡是化療誘導腫瘤細胞死亡的主要方法，腫瘤細胞對化療藥物的抗劑性是腫瘤化療最重要的障礙之一。腫瘤患者的死亡在不同程度上受藥物使用的影響。因此，腫瘤細胞的抗化療藥物效應已經(jīng)提高，腫瘤藥物的聯(lián)合效應也有所增加。腫瘤細胞耐藥性分為內(nèi)在性和獲得性兩大類,目前研究認為其分子機制涉及癌基因和抑癌基因的表達異常,DNA損傷修復能力改變及多藥耐藥相關(guān)基因表達異常等多個方面。1akt家族在乳組織分類及信號轉(zhuǎn)導中的作用在磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol3-kinase/proteinkinaseB,PI3K/Akt)信號通路中,Akt基因是一個絲/蘇氨酸蛋白激酶,與T細胞淋巴瘤中的逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因v-Akt高度同源,與蛋白激酶A和蛋白激酶C在結(jié)構(gòu)上很相似,因此Akt又被稱為蛋白激酶B。目前在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)至少存在3種Akt家族成員:Akt-1/2/3,它們受3個完全不同的基因編碼調(diào)節(jié),但都具有相似的蛋白結(jié)構(gòu),它們在各種組織中廣泛表達,但在某些組織中具有特異性。Akt主要可分為3個結(jié)構(gòu)域:N端調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域(1~147)、C端調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域(412~480)和位于二者之間的催化結(jié)構(gòu)域(148~411)。其中,N端的PH結(jié)構(gòu)域可介導脂質(zhì)-蛋白質(zhì)或/和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用,PH結(jié)構(gòu)域的配體是PI(3,4)P2與PI(3,4,5)P3。磷脂酰肌醇激酶為一類催化肌醇基團磷酸化的激酶,包括PI3K、PI4K、PI5K,其中PI3K在信號轉(zhuǎn)導中具有重要作用。PI3K由調(diào)節(jié)亞基p85和催化亞基p110構(gòu)成。胰島素和生長因子與細胞膜上相應的受體結(jié)合,被磷酸化激活的酪氨酸殘基與p85亞基上的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合,p110亞基通過與p85亞基結(jié)合聚集在鄰近質(zhì)膜的部位來催化PI(3,4,5)P3的產(chǎn)生。PI(3,4,5)P3可以和Akt的N端PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合,使Akt從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞膜上,并接近3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1,從而被其活化。2pi3k-akt通道與腫瘤化療耐藥性之間的關(guān)系2.1k/akt通路失活的效果胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤,目前治療胃癌的主要方法是手術(shù)治療輔以放化療,但是胃癌細胞對化療藥物的應答率不高,胃癌組織中磷酸化Akt的表達可能可作為預測氟尿嘧啶的化療效果以及預后的指標之一。近年研究顯示,PI3K/Akt通路抑制劑Wortmannin能促進胃癌細胞系BGC-823凋亡,增強抗腫瘤化療藥物足葉乙甙和多柔比星的療效,提示PI3K/Akt通路失活與胃癌化療敏感性有關(guān)。鬼臼乙叉甙能激活Akt和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶通路,通過抑制p53表達和加強c-myc表達,降低SGC7901和BGC823胃癌細胞株的化療敏感性。Bellmann等則發(fā)現(xiàn),c-myc的表達可抑制由cisplatin誘導的Akt的活化,下調(diào)c-myc的表達可下調(diào)PI3K/Akt通路的活性。多柔比星則可能是通過激活胃癌SGC-7901細胞的PI3K/Akt通路,誘導FKHRL1磷酸化,從而影響胃癌細胞的化療耐藥性;抑制劑wortmannin可以阻斷PI3K/Akt/FKHRL1通路而提高胃癌的化療敏感性。Oki等發(fā)現(xiàn),胃癌患者中Akt的磷酸化伴隨PTEN的雜和子丟失,導致對5-氟尿嘧啶、多柔比星、絲裂霉素C和順鉑的耐藥,推測Akt激活的核因子κB是導致胃癌細胞化療耐藥的最重要原因。值得一提的是,腫瘤細胞系中PTEN蛋白的表達缺失可能與Akt過表達有關(guān),Akt的活化與PTEN的缺失有關(guān),若能在缺失PTEN的細胞中重新表達PTEN,則能下調(diào)Akt的磷酸化。PTEN是通過抑制細胞生長和增強對凋亡的感受性來抑制腫瘤的,它在D3位使PIP3去磷酸化,從而負調(diào)控PI3K的信號轉(zhuǎn)導。2.2ly294002對lrcap細胞凋亡促進因子的影響近年研究揭示,PI3K抑制劑LY294002聯(lián)合化療能增強雄激素依賴性前列腺癌LNCaP細胞對化療的敏感性,也可部分增強雄激素非依賴性前列腺癌PC3細胞對化療的敏感性,這提示PI3K/Akt通路的激活與前列腺癌的化療敏感性降低有關(guān)。Fu等研究發(fā)現(xiàn),阻斷PI3K/Akt通路可改變前列腺癌LNCaP細胞對不同細胞凋亡促進因子[如Fas、Trail(tumornecrosisfactor-relatedapoptosis-inducingligand)、AG1024或喜樹堿]的敏感性,它主要是通過抑制PI3K的下游效應子Akt起作用。PI3K抑制劑LY294002作用的分子機制可能為:①LY294002可抑制磷酸化Akt1和Akt2,并改變Bad,胞質(zhì)內(nèi)p27Kip1的表達;②LY294002聯(lián)合AG1024、Fas抗體、Trail或喜樹堿可明顯增加LNCaP細胞凋亡比例,它們之間起著協(xié)同作用,轉(zhuǎn)染myr-Akt于細胞中,可明顯地削弱LY294002增敏效應;③Akt3的轉(zhuǎn)染并不改變LY294002增加LNCaP細胞對Trail的敏感性。Amantana等認為,前列腺癌DU145細胞對順鉑高度耐受的機制可能為:XIAP和磷酸化Akt水平的升高、caspase-3活性的降低,使XIAP不表達對促進腫瘤細胞凋亡和增強化療敏感性都很重要。2.3化療誘導凋亡非小細胞肺癌占肺癌總發(fā)病率的80%,化療是其主要治療手段,然而,腫瘤耐藥性的產(chǎn)生是導致化療失敗的最主要原因之一。研究發(fā)現(xiàn),抑制PI3K/Akt通路能增強小細胞肺癌的化療敏感性。對于高表達Akt的非小細胞肺癌細胞株,LY294002能顯著增強化療誘導的凋亡;而對于低表達Akt的細胞,LY294002并不明顯增加化療誘導的凋亡。非小細胞肺癌癌組織中磷酸化Akt蛋白表達與發(fā)生、發(fā)展有關(guān),可作為預測患者不良預后的獨立危險因素。CA-Akt1(constitutivelyactiveformofAkt1)的異位表達,導致非小細胞肺癌NCIH460細胞的化療耐藥性增加;CA-Akt1的表達,并非只干擾了一條特定的凋亡通路的起始階段,而是同時調(diào)節(jié)了幾條凋亡通路的起始階段;細胞經(jīng)cisplatin及Mitoxantrone處理后,p53通路的起始階段被延遲;在表達CA-Akt1的NCIH460細胞中,測得抗凋亡Bcl-2家族成員蛋白Bcl-xL的表達水平有所增加。2.4化療藥物與tamoxifen的作用PI3K/Akt通路信號的增強是引起乳腺癌激素治療抵抗的原因之一,此通路中多個分子的抑制劑都能抑制乳腺癌細胞的增長,選擇性地抑制PI3K或Akt活性,則可以增強細胞對于化療藥物的敏感性。Clark等在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn),化療藥物和tamoxifen均能顯著激活PI3K,提高活化的Akt水平,導致細胞對化療藥物和tamoxifen產(chǎn)生拮抗。過表達HER2/neu的人乳腺癌MCF-7細胞p-Akt蛋白含量明顯升高,在加入PI3K特異性抑制劑后,測得p-Akt蛋白含量下降。Knuefermann等的研究證實,由Her2激發(fā)的PI3K/Akt信號通路在乳腺癌細胞的多藥耐藥中也起著重要作用。Knuefermann等將Her2轉(zhuǎn)染至表達Her3的乳腺癌MCF7細胞,引起了PI3K依賴的Akt激活,磷酸化Akt水平升高,導致腫瘤細胞對紫杉醇、多柔比星、氟尿嘧啶、鬼臼乙叉甙、喜樹堿等多種化療藥的耐藥。2.5pi3k和akt抑制劑的耐藥機制卵巢惡性腫瘤是女性生殖系統(tǒng)三大惡性腫瘤之一,外科手術(shù)和以鉑類和紫杉醇為基礎(chǔ)的化療,是當今該病的標準治療方案,但化療耐藥的存在,致使晚期患者的5年生存率僅為30%。目前對卵巢癌的耐藥機制還不完全清楚,Ohta等發(fā)現(xiàn),接種人卵巢癌細胞的裸鼠,經(jīng)PI3K特異性抑制劑處理后,不僅能使順鉑的療效提高,而且能直接使腫瘤細胞凋亡增多,提示PI3K/Akt通路與化療的敏感性有關(guān)。而Akt介導順鉑耐藥性的機制可能為:在凋亡蛋白酶依賴的線粒體死亡通路中,調(diào)節(jié)p53的功能。Yu等研究對順鉑敏感以及耐藥的卵巢癌細胞發(fā)現(xiàn),α-TEA(RRR-α-tocopheroletherlinkedaceticacidanalog)是潛在的凋亡誘導劑,α-TEA可以下調(diào)Akt的水平,CA-Akt2的過表達阻滯α-TEA誘導的凋亡;α-TEA誘導凋亡作用是通過抑制Akt的作用實現(xiàn)的。2.6egfr抑制劑治療肺癌放射治療是鼻咽癌主要治療手段,其5年生存率在50%~60%,同時,鼻咽癌也有高度的化療敏感性,為提高局部晚期鼻咽癌生存率。近年來,有越來越多的學者研究放療合并化療治療鼻咽癌。研究發(fā)現(xiàn),上皮生長因子受體(epidermoidgrowthfactorreceptor,EGFR)在頭頸部大部分腫瘤中都有過表達,包括鼻咽癌,低濃度的EGFR特異性抑制劑能有效地抑制鼻咽癌細胞的生長,此生長抑制作用與抑制了Akt的磷酸化密切相關(guān);EGFR抑制劑還能顯著地增加抗腫瘤藥物多柔比星,順鉑和5-氟尿嘧啶的細胞毒性,提示EGFR抑制劑能增加鼻咽癌細胞的化療敏感性。另外,在鼻咽癌細胞株HNE1-T3中,轉(zhuǎn)錄因子TWIST能通過PI3K/Akt通路調(diào)節(jié)taxol的耐藥性。2.7akt抑制因子pten突變的胰腺細胞對化療的敏感性差目前胰腺癌化療藥物中療效較為肯定的為吉西他濱和5-氟尿嘧啶。研究結(jié)果顯示,PI3K/Akt抑制因子PTEN突變或缺失的胰腺癌細胞對化療敏感性差。耐藥胰腺癌Panc-1細胞高表達XIAP,下調(diào)XIAP的水平,是抗癌藥物