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Copyright © 2010. This work is published under http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.

Abstract

Note: Reprinted with the permission from the copyright holder© 2010 Landes Bioscience 图 1 作为细胞的“看门人”,p53作为细胞增殖的负性调节因子而发挥作用。P通过靶向作用于与cyclin D1/cdk4复合物结合的p21,p53可使细胞停滞于G期。p53诱导凋亡的其中一种机制便是通过增加Bax的合成;随后Bax阻滞具有抗凋亡作用的Bcl-2(见图2)。p16/Rb通路介导G/S期转化。Cyclin D1/cdk4复合物可磷酸化Rb。当Rb为磷酸化状态时,E2F被激活,可使细胞转化至S期。在S期,cyclinE和cdk2可调控Rb的磷酸化。 注:本图得到版权所有者© 2010 Landes Bioscience复制许可 无受体癌基因 Bcl-2基因。Bcl-2是可以调控细胞死亡以及诸如凋亡、坏死和自噬等机制的蛋白质家族成员之一[21-23]。它位 于线粒体和内质网中[24]。Bcl-2家族由抗凋亡蛋白(bcl-2、 bcl-x和Mcl-x)和促凋亡蛋白(ba x、bak和bad)组成。当 肿瘤坏死因子受体凋亡诱导配体(tumor necrosis factorreceptor apoptosis-inducing ligand, TRAIL)与死亡受体 (DR4或DR5)结合的外源性信号或DNA损伤剂诱导的 内源性信号可引发程序性细胞死亡。促凋亡蛋白和抗凋 亡分子之间的平衡调节细胞色素c从线粒体的释放,由此 调控半胱氨酸蛋白酶激活和细胞死亡的比率[25]。Bcl-2通 过抑制bax及bak的促凋亡作用以促进细胞存活(见图2)。 bcl-2的表达变化可导致人类恶性肿瘤的发病及进 展[26]。抗凋亡bcl-2蛋白在许多恶性肿瘤中过表达,而它 们的表达通常与药物敏感性相关[27,28]。75%-95%的SCLC 中存在Bcl-2的上调[29]。在SCLC细胞系及异种移植物模 型中抑制bcl-2呈现抗肿瘤活性[30-32]。oblimerson为一种 早期临床研发药物,是一种靶向作用于bcl-2的反义寡核苷酸,在癌症和白血病B组(Cancer and Leukemia Group B)实施的一项II期试验中,oblimerson联合足叶乙甙、 卡铂的方案并未改善患者的生存[33]。AT-101、BT263和 X15-070070是新型制剂,通过与活化疏水 袋的结合而 抑制bcl-2和其它家族成员,这些药物均处于SCLC患者的 临床试验中。 Myc基因。Myc基因家族编码核DNA结合蛋白、 c-MYC、N-MYC以及L-MYC,作为转录因子发挥作用从 而调节细胞增殖、凋亡及分化[34-36]。蛋白的过表达与基 因扩增或转录失调所导致的MYC激活较常见[37]。据报道 18%-31%的SCLC中可见MYC的激活 [38],且与生存期的缩 短有关[4]。 Fig 2 Programmed cell death occurs through extrinsic signaling, when TRAIL (tumor necrosis factor apoptosis induced ligand) binds to the death receptors (DR4/5), or through intrinsic signaling induced by DNA-damaging agents. Note: Reprinted with the permission from the copyright holder©2010 Landes Bioscience 图 3 在SCLC中,受体酪氨酸激酶及其配体通常呈过表达状态。缺陷性受体酪氨酸激酶及它们各自的生长因子包括:VEGFR/VEGF, c-Kit/SCF,c-MET/HGF, FGFR/FGF以及IGF-1R/IGF。通过多种通路的激活,包括在SCLC中失调的PI3K/AKT/mTOR通路,在存活、凋亡、细胞周期调节和翻译过程中发挥作用。 注:本图得到版权所有者© 2010 Landes Bioscience复制许可 细胞内分子伴侣 热休克蛋白90。热休克蛋白(HSP)-90是高度保守的分子伴侣家族成员之一,在新生肽链合成过程中行使 新生蛋白(“宿主”)折叠的功能[79]。分子伴侣参与蛋白 质构象成熟、蛋白质跨膜转位、内质网中蛋白质的质量 控制以及正常的蛋白质循环[80]。分子伴侣在信号分子的 翻译后调节、转录复合物的组合和分解[81,82]以及免疫原 性肽的加工处理中[83,84]发挥作用。 Hsp90是一个组成性表达的细胞蛋白,在肿瘤细 胞高应激状态下有所升高,这种高应激状态可由存在 突变和失调蛋白、氧化损伤、缺氧或营养不良环境所 引起[85,86]。Hsp90的宿主蛋白包括许多癌基因蛋白,如 AKT、MET、bcl-2、端粒酶、survivin和Apaf-1,通过持 续的蛋白翻译和细胞增殖从而促进肿瘤细胞的生存、生 长以及转移[19,86]。因此,在恶性、转化细胞中[85],抑制 Hsp90通过降解癌基因并破坏多种信号途径可优先靶向 作用于分子伴侣功能。 在SCLC中,存在抗凋亡蛋白的过表达及促凋亡分 子的表达减少,从而破坏凋亡。在SCLC中Hsp90是主要 的凋亡抑制因子[19],这与其它的细胞系统不同。临床前 试验数据表明在SCLC中抑制Hsp90可引起Apaf-1的释放 并形成Apaf-1-caspase-9凋亡诱导复合物。只有被线粒体释 放的细胞色素c激活后该复合物才能引起明显的凋亡, 而细胞色素c的释放是由AKT失活和Hsp90抑制共同触发 (图2)。一旦AKT被降解,Bad将去磷酸化。Bad随即与 抗凋亡Bcl-2家族成员形成异二聚体或激活促凋亡蛋白Bax 和Bak,从而导致线粒体的去极化[19,87]。因此,通过调控 PI(3)K-AKT生存通路Hsp90作为Apaf-1的负性调控因子而 调节凋亡[19]。 Hsp90抑制剂可引起Rb依赖的G1期停滞[88]。来自本 研究机构的最新临床前期实验显示在含或不含Rb的细胞 系中调控凋亡的机制存在一个有趣的差别。应用Hsp90抑 制剂17-AAG处理后,大部分肿瘤细胞发生G1期阻滞,其 原因可能是由于Rb介导的调控。然而,当缺乏Rb的细胞 经17-AAG处理后,他们经过了G1期而停滞于M期,并在 M期发生即时凋亡[89]。 许多Hsp90抑制剂已进入临床试验。首先研究的 是格尔德霉素类似物、17-AAG和17-DMAG以及17-AAG 删减后的衍生物IPI-504[90,91]。正在早期试验阶段被评 估的Hsp-90抑制剂的其它种类包括小分子嘌呤支架抑 制剂[90,91](如CNF2024)、diarylpyrazole复合物(如3,4 diarylisoxazole NVP-AUY922/VER-52296)以及有新的支架 发展而来的SNX5422。 细胞表面标志物 CD56(NCAM)。神经细胞粘附分子(neural cell adhension molecular, NCAM)与免疫球蛋白家族相关,可 调节神经内分泌细胞的生长、迁移和分化[92]。CD56是 由NCAM基因编码的一个亚型。 在几乎100%的SCLC中 可见NCAM[92]。尽管其亦表达于自然杀伤细胞、神经内 分泌腺体、中枢及周围神经系统以及心肌细胞中,它仍 被作为抗癌治疗的一种靶点来进行研究[92]。恶性细胞受 NCAM信号影响;NCAM的配体或抗体可发挥肿瘤进展 抑制剂的作用[92]。BB10901是人源化鼠单克隆抗体N901 通过二硫键与细胞毒性药物DM-1结合的免疫交联物,对 CD56细胞系具有较强的选择性[93]。一项有关BB10901在 复发性SCLC和CD56阳性小细胞癌患者中疗效的I/II期临 床试验已经开展,且试验表明3/10的患者可观察到临床 疗效且是安全的[94]。这项试验已接近于临床获益,但最 终的结果仍悬而未决。 神经节苷脂。神经节苷脂是细胞膜组成成分的一种 糖脂亚群,其在所有的真核细胞中尤其是在中枢神经系 统中均可见[95]。据报道他们可作用于细胞膜受体和粘附 分子[95]。在SCLC中可见这些抗原的表达增加[95]。Fucosyl GM-1可见于75%的SCLC标本中,而在正常组织或NSCLC 及其它肿瘤中很少出现[96]。多聚涎酸为胚胎NCAM的一 个组分,是一个超过20个负电荷通过alpha2-8连接的涎酸 残基聚合物,其参与了细胞的运动和发育。在SCLC中大 量表达,而在正常组织中则不表达[97,98]。其它的几种神 经节苷脂,如GM-2和Globo-H,可在多种肿瘤中表达。一种由fucosyl GM1、多聚涎酸、GM2和Globo H抗原所构 成的四联疫苗已经被研发出来[99]。 进化通路 当被异常激活时, 可调节干细胞自我更新的 Hedgehop、Notch和Wnt等进化通路可引发肿瘤性增 生,其意味着肿瘤发生的早期时间[100-102]。SCLC呈现典 型的神经内分泌表型[103],可表达神经内分泌标志物, 如突触素、嗜铬素A和CD-56。在发育中的肺气道上皮 细胞内,神经内分泌细胞是最早被识别的一种已分化的 细胞类型[104]。这种由底层的内胚层分化成神经内分泌 细胞的过程由Notch信号调控,而信号的异常可导致细胞 腔隙的增大。有证据表明SCLC是分化最差的气道上皮肿 瘤,非常接近与早期发育中的肺组织[105]。SCLC依赖变 异的Notch信号以及Hedgehog信号的激活,这均类似于早 期的肺形成过程(见图4)[106]。针对这些通路的靶向治 疗可能会清除SCLC的克隆原细胞,并获得更持久的治疗 效果。 Hedgehog通路。研究表明Hedgehog通路(Hh)在 早期肺的形成和发育过程中非常重要,其可调节上皮-间 质的相互作用[100,107]。在人类中这条通路存在三种已知的 配体:Sonic Hedgehog(SHh)、Indian Hedgehog(Ihh) 以及Desert Hedgehog(DHh)。信号级联的启动是由Hh 与Patched-1受体的结合触发的(Ptch-1),Ptch-1是一种 12跨膜蛋白。在Hh配体缺失的情况下,Ptch-1可结构性 抑制7跨膜Smoothened(Smo),并使通道失活。然而, Hh配体与Ptch-1的结合可使受抑制的Smo被释放,可激 活一种蛋白复合物,而Hh的下游转录因子可靶向作用于 包括Gli-1和Ptch-1在内的胞核。尽管在成人支气管上皮 细胞基底层内呈现较低水平,但活化的Hedgehog信号通 路可在由萘损伤所致的气道再生过程中引起上皮内细胞 群的扩张[107]。上皮内细胞群中,Hedgehog信号通路的活 化恰好在罕见气道神经内分泌细胞的发育之前[107]。在 SCLC中,存在配体依赖的邻分泌形式的Hedgehog通路的 激活,而邻近的细胞表达SHh[100,106,107]。此外,体外及体 内试验表明,SCLC可被甾体类生物碱Hedgehog拮抗剂环 巴胺(cyclopamine)抑制[106,107]。这些数据支持在SCLC 中存在祖细胞,其可维持化疗耐药并依赖可作为靶点的 Hedgehog的进化通路。 Hedgehog抑制剂正处于临床试验阶段。Smo的 直接抑制剂包括一种环巴胺类似物IPI-926(Infinity Pharmaceuticals, Inc.,)以及LDE225(Novartis Oncology), 两者均处于I期实验阶段。GDC-0449,也是一种Smo抑 制剂,目前正处于ECOG 1508评估阶段,ECOG 1508 为一项关于广泛期SCLC患者的随机II期临床试验。另 外两个正在进行I 期临床试验阶段的Hedgehog抑制剂是 XL139(Bristol-Myers Squibb Conpany and Exelixis, Inc. )和 PF-04449913(Pfizer)。 Notch信号通路。在不同背景下Notch信号通路可 调节化、发育和细胞命运[4,108]。更为重要的是,Notch 通路在发育中的及成人组织中具有保护未成型及多潜能 细胞的功能[109,110]。在哺乳动物中,Notch通路具有4种跨膜Notch受体(Notch1-4)[108],它们可被邻接细胞的3 种Notch配体(Delta 1、Jagged 1和Jagged 2)所激活[100]。 Notch通路对于调节气道上皮的发育非常关键,特别是 可决定细胞神经内分泌或非神经内分泌的分化[104]。简单 地说,Notch信号通路可导致转录靶点的激活,如发状 分裂相关增强子-1(hairy enhancer of split 1, Hes1)[111]。 反过来,Hes-1可阻断肺神经内分泌细胞发育所必须的 h-ASH-1[104]。Hes-1敲除的小鼠的肺中,鼠ash-1表达上 调,神经内分泌细胞增加,克拉拉细胞(Clara cell)相 应减少[112]。在SCLC中,h-ASH-1高表达,而Notch-1则是 失活的[104]。Notch受体的过表达可导致细胞周期停滞及SCLC的生长抑制[103]。因此,激活Notch-1信号通路可能 是一项有效的治疗SCLC的策略。 WNT。Wnt蛋白由包括19个分泌型分子家族组成, 具有不同的表达模式和功能,包括增殖、分化、存活、 凋亡和细胞运动[113]。Wnt信号通过以下三个途径之一 发挥作用。首先是“经典的”信号通路,配体与卷轴受体 (Fz受体)及LDL受体相关蛋白(LRP)相结合,维持 胞浆的稳定以及靶基因表达(Wnt/β-catenin通路)所需 β-catenin的核内转运[114]。第二个信号通路是通过钙调蛋 白激酶II和蛋白激酶C(Wnt/Ca2+通路)的激活完成,可 平衡经典途径[115]。第三,平面细胞极性通路,通过小 GTPases而起作用,如RhoA和Jun激酶(JNK),与细胞 骨架重排和细胞的极性有关[115]。 在肺的形态发生过程中,特定的Wnt信号对于正常的 上皮-间质相互作用是必需的。当Wnt信号通路失调时,有害 事件便会发生[116]。在成人的肺中,Wnt信号通路的所有组分 均维持在可检测水平。支气管肺泡干细胞可共同表达克拉 拉及上皮细胞标记蛋白,可由Wnt信号维持和活化[116]。当支 气管细胞暴露于烟草烟雾中时,Wnt信号通路被激活,从而 导致增殖和肿瘤生长[117]。在NSCLC标本中,Wnt分子差异 表达, Wnt蛋白上调(如,Wnt1和Wnt 2),而Wnt调节因子的 表达减少(如 WIF)[116]。靶向作用于这条通路可能是肿瘤控 制的有效途径。研究表明许多方法在NSCLC中有效,如阻 断卷轴受体、通过siRNA或单克隆抗体抑制Wnt[118]。然而无 一得到临床验证。 Fig 4 SCLC, which exhibits a characteristic neuroendocrine (NE) phenotype, depends on aberrations in Notch signaling and on activation of Hedgehog signaling similar to early lung formation. When cells lack expression of h-ASH-1, they become committed to a differentiated cell line. [...]increased Notch signaling can cause growth inhibition of SCLC. Moore SM, Rintoul RC, Walker TR, Chilvers ER, Haslett C, Sethi T. The presence of a constitutively active phosphoinositide 3-kinase in small cell lung cancer cells mediates anchorage-independent proliferation via a protein kinase B and p70s6k-dependent pathway.

Details

Title
The Molecular Pathogenesis of Small Cell Lung Cancer
Author
Sandra P. D’ANGELO; PIETANZA, M Catherine
Section
Journal Watch
Publication year
2010
Publication date
2010
Publisher
Chinese Anti-Cancer Association Chinese Antituberculosis Association
ISSN
10093419
e-ISSN
19996187
Source type
Scholarly Journal
Language of publication
Chinese
ProQuest document ID
2127289572
Copyright
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