SAHA、TRAIL与乳腺癌细胞凋亡

李静，周伟强

（1.沈阳医学院基础医学院2014级研究生1班，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳医学院基础医学院；辽宁省环境污染与微生态重点实验室）

SAHA、TRAIL与乳腺癌细胞凋亡

李静1，周伟强2∗

（1.沈阳医学院基础医学院2014级研究生1班，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳医学院基础医学院；辽宁省环境污染与微生态重点实验室）

乳腺癌是影响女性身心健康的最常见恶性肿瘤之一。研究表明，组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）能够诱导乳腺癌细胞凋亡，并且SAHA和TRAIL的联合应用具有协同作用，SAHA可明显增强乳腺癌细胞对TRAIL作用的敏感性，因此SAHA和TRAIL的联合应用已成为治疗乳腺癌一种可喜的、有前景的治疗方法。

SAHA；TRAIL；乳腺癌；细胞凋亡

［Abstract］Breast cancer is becoming as the most common malignant tumor that affects women's health in the world.Numerous studies have shown that histone deacetylase inhibitor SAHA and tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand（TRAIL）can induce apoptosis in breast cancer cells，and the combination of TRAIL and SAHA has a synergistic effect，it can significantly enhance the breast cancer cells sensitivity to TRAIL treatment，so the strategy of SAHA and TRAIL treatment on breast cancer has become a welcome and promising method of clinical therapy.

［Key words］SAHA；TRAIL；breast cancer；apoptosis

乳腺癌是一种严重影响女性身心健康、甚至危及生命的最常见恶性肿瘤之一。每年全球新发女性乳腺癌病例达115万，占全球女性恶性肿瘤新发病例的22.7%；死亡41万，占所有女性恶性肿瘤死亡的14.1%，占所有女性死亡的1.6%［1］。在我国，乳腺癌发病率逐年上升，已占女性新发恶性肿瘤的7%～10%，仅次于子宫颈癌，并呈年轻化趋势［2-3］。因此寻找更好的预防和治疗方法成为乳腺癌诊治过程中亟待解决的问题之一。

细胞凋亡作为一种维持机体内环境稳定的细胞自主性死亡，是一个由特定基因控制的有序化死亡过程［4］。在哺乳动物细胞中主要有2条信号转导通路负责启动细胞凋亡。一条是细胞外途径，涉及到通过配体（属于肿瘤坏死因子超家族）与细胞表面死亡受体结合，导致caspase-8激活［5］；另一条途径是细胞内途径，通过促凋亡因子Bcl-2介导的线粒体分裂、细胞色素C释放，从而激活caspase-9［6］。这2条细胞凋亡途径都能引起细胞内蛋白水解、DNA片段化而导致细胞有序死亡。

辛二酰苯胺异羟肟酸（suberoylanilide hydroxamic acid，SAHA）作为继六亚甲基二乙酰胺（hexamethy lenebisacetamide，HMBA）之后的第2代羟肟酸类的组蛋白去乙酰化酶抑制剂（histone deacetylases-inhibitor，HDACi），用于治疗持续恶化或复发的T细胞淋巴瘤，商品名为 Zolinza［7］。研究发现SAHA具有良好的抑瘤性，其可结合组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）1的催化位点，并抑制其活性以促进乙酰化组蛋白增加，造成癌细胞转录过程异常，诱导癌细胞分化，阻滞癌细胞周期进程和促进癌细胞凋亡的发生［8］。在其它实验中也发现，SAHA可抑制MCF-7、MDA-MB-231、MDA-MB-435、SKBr-3等乳腺癌细胞中CyclinD1的表达，激活p21WAF1/CIP1的功能，导致乳腺癌细胞增殖周期停滞并诱导凋亡的产生［9-10］。

肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（tumor nec-rosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）是肿瘤坏死因子家族的成员之一，在多种人类肿瘤细胞里，TRAIL能通过结合特异性细胞表面的受体而激活细胞凋亡［11］。由于TRAIL只针对肿瘤细胞具有诱导细胞凋亡作用，对正常细胞无影响，因此它成为一种非常有应用前景的抗肿瘤药物。

本文仅就SAHA、TRAIL与乳腺癌细胞凋亡诱导作用的有关研究作一介绍。

1　组蛋白去乙酰化作用和HDACi

1.1组蛋白去乙酰化作用 真核生物体内，核小体是染色体的基本单位，其核心由 H2A、H2B、H3、H4 4种组蛋白形成八聚体，外包约1.75圈长146 bp的DNA分子。现已发现参与组蛋白修饰有甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等多种方式［12］。其中乙酰化与去乙酰化是组蛋白活性转录与抑制的标志，且两者在调节过程中的作用是相互拮抗的［13］。组蛋白乙酰化、去乙酰化过程由组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase，HAT）和HDAC 2种蛋白酶来完成的。HAT将疏水乙酰基转移到组蛋白的N-端赖氨酸残基，中和掉1个正电荷，使DNA与组蛋白之间的静电力减小，两者之间的相互作用减弱，染色质重塑为转录活性结构，DNA易于解聚、舒展，有利于转录因子、调节因子复合物和RNA合成酶与DNA模板相结合，基因转录被激活。相反，HDAC的功能与HAT功能相反，它可以抑制基因的转录。其作为多亚基蛋白质抑制物复合体的一部分，能使组蛋白去乙酰化。由于去乙酰基的组蛋白氨基末端赖氨酸残基的正电荷增加，使组蛋白与DNA的接触紧密，产生致密卷曲封闭的染色质环境，从而抑制某些特定基因的转录［14］。

在正常生理状态下，HAT和HDAC这两类酶对组蛋白乙酰化作用的调节处于平衡状态。然而当细胞发生转化时，HDAC的活性明显增强，打破了原有基因表达的平衡状态，引起一些负责调控细胞周期的分子表达失衡，进而导致细胞癌变。现已确定组蛋白去乙酰化调控和乳腺癌发生密切相关。Gayther等［15］通过杂合性缺失分析发现HAT p300缺失（去乙酰化状态）的小鼠乳腺癌发病率明显增高。Pasqualini等［16］证实雌激素作为可诱导乳腺癌细胞生长的促进剂能抑制细胞核组蛋白的乙酰化，也就是说当细胞核组蛋白在去乙酰化状态时，乳腺癌细胞生长迅速。

1.2HDAC及HDACi HDAC家族很庞大，依据氨基酸序列分为3类：第1类是Ⅰ型HDAC（HDACⅠ），包括 HDAC-1、2、3、8和 11。HDACⅠ广泛存在于人体的各个组织器官的细胞核内，其相对分子量为42～55 kDa。第2类是Ⅱ型HDAC（HDACⅡ），包括HDAC-4、5、6、7、9、10。HDACⅡ具有组织特异性，大部分分布在骨骼肌和心脏的细胞质中，并可在细胞质和细胞核之间穿梭，其相对分子量为120～130 kDa。第3类是Ⅲ型HDAC（HDACⅢ），其与酵母SIR2家族具有同源性，且对Ⅰ、Ⅱ型HDACi不敏感，更倾向于催化非组蛋白的去乙酰化反应。

HDACi被分为6类：（1）异羟肟酸类（包括曲古抑菌素A和SAHA及其衍生物，CBHA和MM232等），是研究最为广泛的一类HDACi；（2）短链脂肪酸类（包括丁酸钠和苯基丁酸），该类化合物在金属结合区是一个羧酸，由于其HDAC抑制活性低，使其构效关系的研究受限；（3）苯甲酰胺类（MS-275、CI-994和CS055），该类化合物比羟胺酸类和环肽类活性低；（4）包含环氧酮基的环四肽结构（trapoxinA）；（5）不含环氧酮基的环四肽结构（FK228）；（6）其他类化合物（miscellaneous），包括CHAP和depudecin等［17-18］。

2　TRAIL与TRAIL受体

2.1TRAIL的结构 TRAIL又称 Apo-2配体（Apo-2L），是一种与FasL（Apo-1L）高度同源的肿瘤坏死因子超家族成员之一，由Wiley等［19］在1995年从心肌 cDNA文库中克隆得到并命名。TRAIL基因位于人染色体3q26，编码281个氨基酸，分子量为32.5 kDa。TRAIL是一种Ⅱ型跨膜蛋白，分为胞浆区（14 aa）、跨膜区（26 aa）和胞膜外区（241 aa）3部分。TRAIL胞膜外区有一个蛋白酶作用位点，可以从膜上被剪切下来形成可溶性分子。TRAIL广泛表达于人体各种组织中［20］。

2.2TRAIL受体的分类 TRAIL只有通过与靶细胞表面上的特异受体即死亡受体（death receptor，DR）和诱饵受体（decoy receptor，DcR）结合才能发挥作用，研究发现 TRAIL有 5个受体：TRAIL-R1/DR4、TRAIL-R2/DR5、TRAIL-R3/ DcR1、TRAIL-R4/DcR2和骨保护素（osteoprotegerin，OPG）［21］。按其功能和结构分为3类：（1）功能受体：DR4和DR5。它们都有完整的胞内死亡结构域，与配体结合后通过胞内信号传导通路激活Caspase蛋白酶解级联反应，诱导细胞死亡。（2）诱饵受体：DcR1和DcR2。它们的胞内死亡结构域不完整或者丢失，与配体结合后，不仅不能引起凋亡，反而能通过与DR4和DR5竞争性结合TRAIL而使细胞逃逸TRAIL诱导的凋亡［22-23］。（3）可溶性受体：OPG。是一种与骨密度调节有关的受体，能够和TRAIL结合，但是只有很低的亲和力［24］。

3　SAHA、TRAIL与乳腺癌细胞凋亡

3.1SAHA对乳腺癌的影响 SAHA作为一种羟肟酸类HDACi，其异羟肟酸基团可与HDAC中具有催化活性的金属离子结合，抑制HDAC的活性，从而提高组蛋白乙酰化的程度［25］。高乙酰化组蛋白可提高特定基因的转录水平，表现出诱导细胞凋亡的产生、阻滞细胞周期的进程、促进细胞分化以及抑制血管生成等生物学效应［26］。朱晓萍［27］发现，SAHA能有效抑制人乳腺癌T47D细胞的增殖作用，并诱导其产生细胞凋亡。此外，SAHA处理后的 T47D细胞中胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TS）转录受到明显抑制，这些都进一步证实了SAHA对于乳腺癌细胞生长的抑制作用。聂建云等［28］在乳腺癌裸鼠动物模型实验中发现，SAHA具有抑瘤效应，在0.10～0.42 mg/kg剂量范围内呈剂量依赖性，0.42 mg/kg效应最明显。另外，SAHA作用后对血清谷氨酸氨基转移酶有一定影响，但对肾功能（尿素氮、肌酐）、血清胆固醇、血细胞的毒副作用较小，与以往的化疗药物相比SAHA具有显著的优势。Sharmila等［9］研究表明，SAHA能够上调裸鼠癌组织中DR4和DR5的水平，并能选择性地诱导促凋亡因子Bax、Noxa、Bim和PUMA的表达，抑制抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xL的表达。因此SAHA有望成为乳腺癌治疗的新手段，具有良好的临床应用前景。

3.2TRAIL对乳腺癌的影响 TRAIL可特异性诱导白血病、淋巴瘤、骨髓瘤、结肠癌、肺癌以及乳腺癌等多种肿瘤细胞产生凋亡，且对大多数正常细胞几乎无损伤［29］。TRAIL的生物学效应主要是通过与细胞膜上相应受体结合而产生的。其与DR4、DR5结合后形成寡聚体（大多为三聚体），激活caspase-3、8和Fas相关死亡域（Fas associated death domain，FADD），通过caspase-8和FADD介导的细胞内和细胞外途径产生细胞凋亡［30］。有研究表明，在乳腺癌组织中TRAIL的表达远低于正常乳腺组织，而DR4和DR5也呈低表达，这提示乳腺癌的发生可能与TRAIL失活有关，也可能与TRAIL受体低表达引起的凋亡信号传递不足，出现凋亡逃逸，从而引起乳腺癌的发生［31］。因此，TRAIL成为乳腺癌治疗的新靶点，为乳腺癌治疗开辟一条新途径。

3.3SAHA和TRAIL联合作用对乳腺癌的影响尽管TRAIL能够诱导乳腺癌细胞产生凋亡，但是研究表明大多数乳腺癌细胞系对TRAIL具有明显的耐药性，这表明单独使用TRAIL治疗乳腺癌有很多问题存在［32］。SAHA作为一种HDACi可以和TRAIL联合应用以提高肿瘤细胞对TRAIL作用的敏感性。SAHA可诱导乳腺癌细胞表面DRs表达以增强有活性TRAIL-DISC（death-inducing signaling complex）的形成，从而促进TRAIL诱导的乳腺癌细胞产生凋亡。SAHA在TRAIL诱导凋亡的过程中通过上调促凋亡因子procaspase-8、Bax和Bak的表达以利于TRAIL诱导的乳腺癌细胞凋亡。SAHA还可以激活仅存在于BH-3的蛋白Bim、PUMA和Noxa的表达，通过与截断的Bid（tBid）协同作用增强乳腺癌细胞凋亡。SAHA还可下调抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xL的表达从而增加tBid、Bim、PUMA和Noxa的浓度，导致线粒体释放大量的促凋亡蛋白有利于TRAIL的诱导作用。SAHA通过下调XIAP和cIAP1的活性，降低它们对caspase-3的抑制而促进细胞凋亡的产生［33］。因此，SAHA和TRAIL联合应用能增强乳腺癌细胞对TRAIL诱导的癌细胞凋亡的敏感性，已成为治疗乳腺癌一种可喜的、有前景的治疗方法。

4　问题和展望

SAHA和TRAIL作为靶向治疗乳腺癌的新型抗肿瘤药物，越来越受到人们的关注。但由于目前对SAHA和TRAIL的认识远未成熟，对有关SAHA诱导乳腺癌细胞凋亡的分子机制还不太明确，因此，以上这些问题还需要我们更加深入从宏观和微观方面加以探讨。

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SAHA，TRAIL and Apoptosis in Breast Cancer

LI Jing1，ZHOU Weiqiang2∗
（1.Postgraduate of Grade 2014，Shenyang Medical College，Shenyang 110034，China；2.Shenyang Medical College；Key Laboratory of Environmental Pollution and Microecology of Liaoning Province）

R737.9

A

1008-2344（2016）03-0183-04

10.16753/j.cnki.1008-2344.2016.03.019

2015-10-29

（文敏 编辑）

国家自然科学基金项目（No.81172509）

周伟强（1970—），男（汉），教授，研究方向：乳腺癌发生与调控.E-mail：zhouwq@hotmail.com