膠質(zhì)瘤放射敏感性的分子機(jī)制研究進(jìn)展

1、膠質(zhì)瘤放射敏感性的分子機(jī)制研究進(jìn)展            【關(guān)鍵詞】  膠質(zhì)瘤 放療 放療敏感性 ATM基因    0  引言     對放療敏感性分子機(jī)制方面的研究，可使我們不斷發(fā)現(xiàn)新的靶基因，通過相應(yīng)的干預(yù)措施，在增強(qiáng)放療對腫瘤細(xì)胞殺傷作用的同時(shí)，減少正常組織的放射損傷，從而更有效的控制腫瘤。這方面的研究內(nèi)容主要是尋找與放射誘導(dǎo)的DNA修復(fù)、放射性細(xì)胞凋亡相關(guān)的調(diào)控基因。近

2、年來發(fā)現(xiàn)的與放療敏感性密切相關(guān)的蛋白或分子，如細(xì)胞膜上的生長因子受體以及與信號傳導(dǎo)、細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的蛋白或基因，加上一些與放療反應(yīng)相關(guān)的胞外或組織因素如缺氧和血管生成情況等，為更好地發(fā)揮放療在腫瘤綜合治療中的作用提供了實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)1,現(xiàn)將目前研究較多的相關(guān)基因綜述如下:  1  ATM(Ataxiatelangiectasia Mutated)基因     ATM基因的命名取意于“在共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥中發(fā)生突變的基因”。共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥（AT）是一種少見的基因突變性疾病，主要癥狀表現(xiàn)為由于神經(jīng)變性引起的小腦共濟(jì)失調(diào)、眼球和

3、面部的血管擴(kuò)張以及 由于細(xì)胞、體液免疫缺陷引起的反復(fù)感染。除此之外，人們還發(fā)現(xiàn)本病患者的細(xì)胞對放射線高度敏感，且易于發(fā)生腫瘤。通過研究證實(shí)此病的發(fā)生是由于病人染色體11q2223上的一個(gè)基因突變所致，此基因遂被命名為ATM2。     ATM基因的產(chǎn)物是一分子量為350Kda的蛋白，屬于磷脂酰肌醇3激酶超家族中的成員，參與細(xì)胞周期中各個(gè)調(diào)控點(diǎn)的調(diào)節(jié)，并在減數(shù)分裂過程中具有調(diào)節(jié)監(jiān)控作用；當(dāng)細(xì)胞受到放射線或其他細(xì)胞毒性物質(zhì)的作用發(fā)生DNA雙鏈的破壞和損傷時(shí)，ATM蛋白被激活，通過下游的多個(gè)信號途徑，最終發(fā)揮其促進(jìn)DNA修復(fù)和細(xì)胞存活的作用。此外，ATM蛋白在

4、細(xì)胞核以及其他細(xì)胞器中的廣泛定位提示其參與多種細(xì)胞活動(dòng)過程3。     在細(xì)胞水平，ATM影響細(xì)胞的生長、細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞的克隆形成能力；在分子水平上和DNA雙鏈斷裂的修復(fù)密切相關(guān)。AT細(xì)胞或ATM的鼠成纖維細(xì)胞對放射線高度敏感，在細(xì)胞周期各個(gè)調(diào)控點(diǎn)均存在缺陷，對放射線或其他細(xì)胞毒性物質(zhì)引起的DNA損傷的修復(fù)能力不足。在細(xì)胞的G1/S期，ATM對于放療后抑癌基因p53的激活起著關(guān)鍵作用，當(dāng)出現(xiàn)DNA鏈的斷裂時(shí)，ATM通過對p53 N末端第15位絲氨酸的磷酸化，結(jié)合并激活p53，p53進(jìn)而通過p21/WAF1及其效應(yīng)蛋白，最終抑制細(xì)胞周期蛋白依賴激酶的

5、活性，使細(xì)胞停滯于G1期。目前尚不明確何種性質(zhì)的DNA損傷能夠被ATM識別，但已發(fā)現(xiàn)在AT細(xì)胞中存在少數(shù)不能被修復(fù)的DNA鏈斷裂(DNA doublesrand break,DNA DSB)，可能是細(xì)胞對放射線敏感的原因3。     Tribius等在原代培養(yǎng)的膠質(zhì)母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)ATM的表達(dá)水平不同，和細(xì)胞的放療敏感性高度相關(guān)，而在膠質(zhì)母細(xì)胞系中ATM表達(dá)很低且與細(xì)胞的放療敏感性無關(guān)4。有試驗(yàn)在膠質(zhì)母細(xì)胞中導(dǎo)入ATM反義RNA，當(dāng)ATM蛋白表達(dá)受抑制后，細(xì)胞的放療敏感性增加，認(rèn)為反義ATM聯(lián)合放療是一種有希望的治療方案5。2  NFkB 

6、;    NF-kB是一種核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，可被包括致炎因子和DNA損傷在內(nèi)的多種信號激活，廣泛參與各種細(xì)胞活動(dòng)，如細(xì)胞因子的表達(dá)、細(xì)胞粘附、細(xì)胞周期的激活、凋亡以及腫瘤發(fā)生等。在多腫瘤中均有NFkB的激活，與腫瘤細(xì)胞存活相關(guān)。     非激活狀態(tài)下的NFkB與其相應(yīng)的抑制因子IkB緊密結(jié)合，存在于細(xì)胞漿中。當(dāng)接受細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體配體結(jié)合信號，或者在放射線照射以及接觸細(xì)胞毒性物質(zhì)發(fā)生DNA雙鏈損傷后，IkB的氨基末端上的絲氨酸殘基被磷酸化發(fā)生降解，NFkB遂被激活，由胞漿轉(zhuǎn)移至胞核而引起靶基因的表達(dá)，在保護(hù)細(xì)胞免遭致炎因子

7、或DNA雙鏈斷裂等因素的損害中，發(fā)揮重要作用6。     在NFkB與膠質(zhì)瘤放射敏感性的研究中發(fā)現(xiàn)，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的方法在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中過表達(dá)NFkB的抑制因子IkB，照射后NFkB的DNA結(jié)合活性明顯降低，同時(shí)細(xì)胞對放射的敏感性增強(qiáng)；相反，低表達(dá)IkB的細(xì)胞接受照射后NFkB的活性顯著增高，表現(xiàn)出放射抵抗7。Miyakoshi等則發(fā)現(xiàn)，通過抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞中IkB蛋白絲氨酸或酪氨酸的磷酸化，細(xì)胞對X線照射的敏感性增加，提示NFkB在細(xì)胞放射性DNA損傷中的修復(fù)作用，通過抑制其抑制因子IkB的磷酸化降解而增強(qiáng)與NFkB的結(jié)合，降低NFkB的活性，可提高膠質(zhì)瘤對

8、放療的敏感8。     關(guān)于NFkB在放射激活過程中的上游和下游事件，有研究表明，ATM通過IkB激酶（IKK）對IkB的調(diào)節(jié)，激活NFkB9。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤內(nèi)，NFkB通過上調(diào)谷氨酰半胱氨酸合成酶的活性，使細(xì)胞內(nèi)谷光甘肽的濃度升高，增多的谷光甘肽又可反過來抑制NFkB的DNA結(jié)合活性10。3  p53基因     位于染色體17q13.1，編碼核蛋白p53，在人類許多腫瘤尤其惡性腫瘤中存在p53基因的變異和/或缺失。在超過50的人體腫瘤中，均存在抑癌基因p53的突變，而p53基因的突變在放療敏感性中的意

9、義及其潛在機(jī)制尚不清楚。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，照射后,具有野生型p53的細(xì)胞中,p53的表達(dá)水平升高了23倍，而在突變的p53細(xì)胞中，p53的水平?jīng)]有變化；p53突變細(xì)胞的放射敏感性較野生型p53細(xì)胞普遍要高。在膠質(zhì)瘤中，大多數(shù)同時(shí)含有野生型和突變型p53的細(xì)胞群體。對分別含野生型和突變型p53的膠質(zhì)瘤細(xì)胞系的研究發(fā)現(xiàn)，野生型p53細(xì)胞的放射敏感性介于突變型p53細(xì)胞和正常對照細(xì)胞之間11；野生型p53細(xì)胞系在轉(zhuǎn)染p53基因后，p53蛋白的表達(dá)水平進(jìn)一步增高，對放射的敏感性也顯著增高；而突變型p53細(xì)胞系在轉(zhuǎn)染p53后，雖然細(xì)胞的存活減少，但對放射線的敏感性沒有改變12。由此可見，由于p53在膠質(zhì)瘤中

10、表達(dá)的異質(zhì)性，與細(xì)胞放射敏感性關(guān)系不同，有待進(jìn)一步研究。4  p21     p21是一種負(fù)性細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因,p21在放射照射后細(xì)胞的DNA修復(fù)和凋亡中的作用尚存在爭議。Kokunai等研究顯示, p21在星形細(xì)胞瘤中有高表達(dá),而在髓母細(xì)胞瘤、生殖細(xì)胞瘤和原發(fā)性惡性淋巴瘤中低表達(dá)；在膠質(zhì)瘤和髓母細(xì)胞瘤中通過轉(zhuǎn)染使p21過表達(dá)后，細(xì)胞對射線的敏感性降低13。而Hsiao等研究卻發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)染p21基因后的膠質(zhì)瘤細(xì)胞的克隆形成能力和增值率降低,載瘤動(dòng)物生存期延長、瘤內(nèi)出現(xiàn)壞死，同時(shí)細(xì)胞對放射線敏感性增高，認(rèn)為p21具有生長抑制和誘導(dǎo)放射敏感的作用14

11、。p21與放療敏感性的關(guān)系有待深入研究。     上述4種與放射敏感相關(guān)的基因之間可能存在相互作用或激活關(guān)系，如前所述的ATM通過對p53 N末端第15位絲氨酸的磷酸化，結(jié)合并激活p53，p53進(jìn)而通過p21/WAF1以及其他效應(yīng)蛋白，最終抑制細(xì)胞周期蛋白依賴激酶的活性，使細(xì)胞停滯于G1期。進(jìn)一步研究每個(gè)基因在膠質(zhì)瘤放療敏感性中的作用機(jī)制和它們之間的作用關(guān)系，具有一定價(jià)值。    5  表皮生長因子     人體癌細(xì)胞在接受放射照射后，胞膜上的表皮生長因子受體（EGFR）被激

12、活，激活后的EGFR調(diào)節(jié)細(xì)胞的保護(hù)反應(yīng)，反過來降低細(xì)胞對放射線的敏感性。EGFRCD533作為EGFR的一種強(qiáng)效抑制物，被廣泛應(yīng)用于鱗癌、乳腺癌、卵巢癌乃至膠質(zhì)瘤的EGFR與放射敏感關(guān)系的研究中。眾多研究表明，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染而過表達(dá)EGFRCD533，可阻斷EGFR以及下游效應(yīng)蛋白的激活，從而阻斷細(xì)胞中EGFR的放射保護(hù)作用，明顯增加上述包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的腫瘤細(xì)胞對放射線的敏感程度15,16。EGFR作為提高膠質(zhì)瘤放射敏感性的靶基因具有重要意義。6  其他     體外轉(zhuǎn)染p16基因并有穩(wěn)定表達(dá)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞系對放射照射的敏感性增強(qiáng)17。體外經(jīng)產(chǎn)生N

13、O的試劑如SNAP或SNP處理后，膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長受到抑制，同時(shí)對放射的敏感性增強(qiáng)18。     RAD51是和DNA雙鏈損傷修復(fù)有關(guān)的一個(gè)基因，體外及在體實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，通過反義核苷酸技術(shù)抑制RAD51基因的表達(dá)，細(xì)胞或腫瘤對放療的敏感性增強(qiáng)19。     【參考文獻(xiàn)】  1 Bourhis J, Lartigau E. Biomodulation and radiotherapyJ. Cancer Radiother,2000, 1(suppl):128s133s.2 Canman CE, Li

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