内质网应激对黑色素瘤细胞凋亡影响的研究进展
向志宇 赵红琼 史慧君 戴小华 王金泉 刘来珍 耿健 姚刚
摘要：黑色素瘤是一种恶性的皮肤肿瘤，具有发病率高、易转移、预后差等特点，对人类及动物造成极大的影响。内质网应激介导的黑色素瘤细胞凋亡可能成为治疗黑色素瘤新的靶点，但具体机制还不明确。主要探讨了其研究机制，为黑色素瘤今后的研究方向提供理论依据。
关键词：内质网应激；黑色素瘤；凋亡；未折叠蛋白反应
中图分类号：S857.4 文献标识码：A 文章编号：1007-273X（2018）09-0017-02
黑色素瘤是一类临床上比较常见的皮肤性恶性肿瘤，无论是人还是动物都会发生，其发病率呈逐年上升趋势。有报道显示，每年全球被确诊为黑色素瘤的新增患者数目高达80 000例，且每年的增长率达3%～5%[1]。西部地区由于高原、气候干燥、较多晴天、强烈紫外线照射等诸多因素的影响，发病率会更高。李一平等[2]調查研究发现，甘肃等地区马肿瘤的平均发病率为35.25%，而马黑色素瘤占马肿瘤所有类型的19.23%。黑色素瘤具有高侵袭、高转移、预后差等特点，其发生原因尚不明确，影响的因素较多，例如内分泌失调/紊乱、长期摩擦、日光照射、紫外线损伤等。在皮肤恶性肿瘤中，其死亡率首屈一指，是威胁人类及宠物生命安全及损害畜牧业发展的重要疾病。
黑色素瘤由于其发展进程不同、黑色素沉积不同显示出大小及颜色的差异，其数量级从几毫米到几厘米不等，通常呈不规则状。黑色素沉积较多的呈黑色，较少的呈棕色、灰色等。随着病程的进展，黑色素瘤很可能扩大、转移，导致高的死亡率，因此要及早治疗。黑色素瘤的治疗包括手术疗法、放射疗法、化学疗法、联合治疗法及免疫疗法等，但治疗效果仍不理想。因此，对其机制的研究成为各位学者研究的热点。有研究表明，内质网应激介导的黑色素瘤细胞凋亡可能会成为治疗黑色素瘤细胞的新靶点。
1 内质网应激
内质网是哺乳动物重要的细胞器，具有折叠肽链，调节细胞内蛋白合成及调节细胞内钙离子水平等功能。内质网对细胞内钙离子浓度及细胞内环境调节敏感度高，当钙离子代谢紊乱、蛋白糖基化被抑制、细胞受到化学毒性物质刺激、发生氧化应激或大量非折叠蛋白质堆积时，其生理功能受到损伤，这种现象被称为内质网应激（ERS），即多种原因导致未折叠或错误折叠蛋白在内质网内堆积，打破内质网稳态[3]。为了缓解ERS，帮助机体度过难关，未折叠或错误折叠的蛋白会发出信号，使机体启动相应的反应，称为折叠蛋白反应（UPR）。UPR有助于内质网的动态平衡重新建立，以保证细胞维持正常的功能。但持续、严重的应激，导致大量的蛋白未折叠或错误折叠，致使UPR反应诱导细胞凋亡。
2 未折叠蛋白反应
机体内UPR反应的发生由3种跨膜激酶介导，它们分别介导不同的信号通路并相互配合，联络成信号网，最终实现对细胞功能的保护。3种跨膜激酶分别是肌醇蛋白1（IRE1）、双链RNA活化蛋白激酶PKR样内质网激酶（PERK）和活化转录因子（ATF6）。葡萄糖调节蛋白78（GRP78）又被称作内质网分子伴侣免疫球蛋白重链结合蛋白（Bip），是UPR反应的中央调节器。正常生理条件下，3种跨膜蛋白分别与GRP78结合，处于无活性状态。当ERS时，3种跨膜蛋白分别与GRP78分离而具有活性，通过各自的信号通路启动UPR，缓解ERS。当3种跨膜激酶活化后，它们分别形成不同的信号通路。IRE1与XBP1结合，使内质网表面积增加，进而增强内质网处理未折叠蛋白或错误折叠蛋白的能力，缓解ERS。PERK在腺体中表达量很高。当ERS时，活化的PERK使eIF2α磷酸化，并与之结合，进而起到蛋白的调节作用。ATF6是另一条UPR的途径。ATF6活化后可通过促进IRE1-XBP1、PERK-eIF2α信号通路的方式缓解ERS。
3 内质网应激介导的细胞凋亡
在持续的ERS下，IRE1、PERK和ATF6途径无法使应激得到足够的缓解，这时它们会通过各自的信号通路启动下游信号使细胞发生凋亡，这涉及到细胞凋亡因子GHOP、JNK及Caspase-12等促凋亡因子。
CHOP又称生长停滞及DNA损伤诱导基因153（GADD153），正常情况下在内质网内表达水平较低，随着持续的ERS，三条信号通路均能使CHOP的表达量增加，进而改变细胞内钙离子浓度，使Bcl家族表达改变而最终导致细胞凋亡。
c-Jun氨基-末端激酶（JNK）又称应激-活化蛋白激酶（SAPK）。当ERS时，IRE1可通过激活招募肿瘤坏死因子受体相关因子2（TRAF2）、激酶凋亡信号调节激酶（ASK1）并与之形成IRE1-TRAF2-ASK1复合体的形式，进而激活JNK，JNK可进一步通过磷酸化作用激活促凋亡因子BIM和抑制抗凋亡因子Bcl-2，最终诱导细胞凋亡。
此外，Caspase-12也是重要的促凋亡因子，Caspase家族执行细胞的最终凋亡。当持续的ERS时，IRE1-TRAF2、m-Cal-pain及Grp78/Caspase-7均能诱导Caspase-12的活化，进而使Caspase-9被激活，之后激活Caspase-3启动Caspase凋亡途径使细胞裂解死亡。
4 内质网应激与黑色素瘤
哺乳动物肿瘤细胞与正常组织所处的微环境不同，表现为营养供应、pH和氧化作用极度的异质性，由于血液的供给与肿瘤生长速度不匹配，可引起肿瘤细胞缺氧，加速肿瘤细胞的恶化。在肿瘤细胞中能检测到UPR三条信号通路的因子表达。UPR通过使GRP78/Bip和GRP94上调，降解未折叠蛋白或错误折叠蛋白，可缓解肿瘤细胞的缺氧而更易生存。此外UPR反应还与肿瘤细胞的耐药有关。UPR可诱导p38 c-Jun表达，高表达的p38 c-Jun抑制肿瘤的生长而进入休眠状态，由此对大多数化疗药产生耐药。因此，UPR途径也许会成为突破肿瘤治疗的新靶点。
冯献启等[4]研究表明，胡萝卜素在一定浓度范围内可通过改变黑色素瘤细胞中Ca2+的浓度，改变GRP78的表达，诱导黑色素瘤细胞凋亡。李亚平等[5]研究表明，Bcl-2抑制剂S1可通过内质网凋亡途径信号通路诱导黑色素瘤细胞B16发生凋亡。李群[6]研究表明，凋亡抑制因子Srvivin的下调对于内质网应激诱导的黑色素瘤细胞凋亡至关重要，它是通过E2F1-survivin-cell cycle arrest这条信号通路完成的。侯丽丽[7]研究表明，Bim在内质网应激状态下的黑色素瘤细胞中受到异常调控，这可能和转录因子CHOP及OXO1有关，这种异常调控可能是导致黑色素瘤细胞对内质网应激性凋亡耐受的重要原因。
5 小结
近年来，关于内质网应激介导的黑色素瘤细胞凋亡的研究逐渐增多，关于其具体治疗机制还有待于研究。内质网应激与黑色素瘤的进一步研究，有助于为黑色素瘤的治疗开辟新的靶点，进一步为肿瘤治疗的突破提供理论依据。
参考文献：
[1] RIGEL D S，FRIEDMAN R J，KOPF A W. The incidence of malignant melanoma in the United States：Issues as we approach the 21st century[J].J Am Acad Dermatol，1996，34（5）：83947.
[2] 李一平，李晓明.甘肃省马肿瘤的流行病学调查[J].甘肃农业大学学报，2005，40（2）：149-152.
[3] 张锦航，马丽霞，吕欣内.质网应激与胰岛β细胞凋亡的研究进展[J].生命的化学，2015，35（4）：574-578.
[4] 冯献启，肖 娟，聂淑敏，等.黑色素瘤抗原基因3在K562细胞内质网应激反应性凋亡中的表达及意义[J].中国实验血液学杂志，2005（5）：741-745.
[5] 李亚平，钟加滕，张志超，等.Bcl-2抑制剂S1通过内质网途径诱导黑色素瘤B16细胞凋亡的机制[J].中国老年学杂志，2012，32（4）：767-769.
[6] 李 群.Survivin的下调对内质网应激诱导的黑色素瘤细胞凋亡抗性的影响机制研究[D].合肥：安徽医科大学，2012.
[7] 侯丽丽.Bim在黑色素瘤细胞内质网应激状态中的异常调控及作用[D].合肥：安徽医科大学，2011.
