-Y缺氧诱导因子与肿瘤的关系

浙江医学２００７年第２９卷第９期［７］ＧｒｉｓｈｏｋＡ，ＰａｓｑｕｉｎｅｌｌｉＡＥ，ＣｏｎｔｅＤ，ｅｔａｌ．ＧｅｎｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｒｅｌａｔｅｄｔｏＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｒｅｇｕｌａｔｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｔｅｍｐｏｒａｌＲＮＡｓｔｈａｔｃｏｎｔｒｏｌＣ．ｅｌｅｇａｎｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｔｉｍｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｅｌｌ，２００１，１０６：２３．［８］ＮｉｅｔｈＣ，ＰｒｉｅｂｓｃｈＡ，ＳｔｅｇｅＡ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｍｕｌ－ｔｉｄｒｕｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ＭＤＲ）ｐｈｅｎｏｔｙｐｅｂｙＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＲＮＡｉ）［Ｊ］．ＦＥＢＳＬｅｔｔ，２００３，５４５（２－３）：１４４－１５０．［９］ＪｉｎａｗａｔｈＷ，ＦｕｒｕｋａｗａＹ，ＮａｋａｍｕｒａＹ．ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＮＯＬ８，ａｎｕｃｌｅｏｌａｒｐｒｏｔｅｉｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇａｎＲＮＡｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｍｏｔｉｆ（ＲＲＭ），ｗｈｉｃｈｗａｓｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｅｄｉｎｄｉｆｆｕｓｅ－ｔｙｐｅｇａｓｔｒｉｃｃａｎｃｅｒ［Ｊ］．ＣａｎｃｅｒＳｃｉ，２００４，９５（５）：４３０－４３５．［１０］ＤｕＹＬ，ＹｉｎＦ，ＹａｎｇＧＴ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｕｋａｒｙｏｔｉｃｅｘｐｒｅｓ－ｓｉｏｎｖｅｃｔｏｒｏｆｓｉＲＮＡｓｐｅｃｉｆｉｃｆｏｒＭＡＤ２ａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｇａｓｔｒｉｃｃｅｌｌｌｉｎｅＳＧＣ７９０１［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｌｌｕｌａｒａｎｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＩｍｍｕｎｏｌｏｇｙ，２００６，２２（３）：２９０－２９２．［１１］ＤｕＹＬ，ＹｉｎＦ，ＬｉｕＣ，ｅｔａｌ．ＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＭＡＤ２ｉｎｈｉｂｉｔｓａｐｏｐｔｏｓｉｓｏｆｇａｓｔｒｉｃｃａｎｃｅｒｃｅｌｌｓｂｙｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｎｇＢｃｌ－２ａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇｍｉｔｏ－ｃｈｏｎｄｒｉｏｎｐａｔｈｗａｙ［Ｊ］．ＢｉｏｃｈｅｍＢｉｏｐｈｙｓＲｅｓＣｏｍｍｕｎ，２００６，３４５（３）：１０９２－１０９８．［１２］ＮａＬ，ＦｅｎｇＢ，ＹａｎｇｌｉｎＰ，ｅｔａｌ．ＲｅｖｅｒｓａｌｏｆｔｈｅＭａｌｉｇｎａｎｔＰｈｅｎｏｔｙｐｅｏｆＧａｓｔｒｉｃＣａｎｃｅｒＣｅｌｌｓｂｙＩｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆＲｈｏＡＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄＡｃ－ｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＣｌｉｎｉｃａｌＣａｎｃｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，２００４，１０：６２３９－６２４７．［１３］ＭｅｎｇＦ，ＤｉｎｇＪ，ＬｉｕＮ，ｅｔａｌ．Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｒｉｃｃａｎｃｅｒａｎｇｉｏｇｅｎｅ－ｓｉｓｂｙｖｅｃｔｏｒ－ｂａｓｅｄＲＮＡｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒＲａｆ－１［Ｊ］．ＣａｎｃｅｒＢｉｏｌＴｈｅｒ，２００５，４（１）：１１３－１１７．［１４］ＨｏｎｇＬ，ＮｉｎｇＸ，ＳｈｉＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｅｒｓａｌｏｆｍｕｌｔｉｄｒｕｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｇａｓｔｒｉｃｃａｎｃｅｒｃｅｌｌｓｂｙｄｏｗｎ－ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＺＮＲＤ１ｗｉｔｈＺＮＲＤ１ｓｉＲＮＡ［Ｊ］．ＢｒＪＢｉｏｍｅｄＳｃｉ，２００４，６１（４）：２０６－２１０．［１５］ＰａｒｄｒｉｄｇｅＷＭ．Ｉｎｔｒａｖｅｎｏｕｓ，ｎｏｎ－ｖｉｒａｌＲＮＡｉｇｅｎｅｔｈｅｒａｐｙｏｆｂｒａｉｎｃａｎｃｅｒ［Ｊ］．ＥｘｐｅｒｔＯｐｉｎＢｉｏｌＴｈｅｒ，２００４，４（７）：１１０３－１１１３．（收稿日期：２００６－０９－２２）缺氧诱导因子与肿瘤的关系胡甜甜陈卫星作者单位：３１０００３杭州，浙江大学医学院附属第一医院消化内科缺氧诱导因子（ｈｙｐｏｘｉａ－ｉｎｄｕｃｉｂｌｅｆａｃｔｏｒ１，ＨＩＦ－１）是细胞及组织缺氧情况下产生的一种氧依赖的转录激活因子，广泛存在于哺乳动物体内，能诱导多种缺氧反应性表达，使细胞及组织产生一系列反应以适应缺氧环境。

研究发现，ＨＩＦ－１与肿瘤的发展、转移及肿瘤细胞的增殖与凋亡有密切联系。

目前，通过抑制ＨＩＦ－１的表达及活性治疗各种肿瘤已成为研究的热点，现笔者就ＨＩＦ－１与肿瘤的关系做一综述。

１ＨＩＦ－１的表达调控ＨＩＦ－１由ＨＩＦ－１α和ＨＩＦ－１β两个亚基构成，β亚基不受Ｏ２调节和影响，在正常细胞和缺氧细胞的细胞核和细胞质中均有表达。

而α亚基受Ｏ２调节，常氧情况下，ＨＩＦ－１α半衰期为５ｍｉｎ。

在缺氧及其他因素的影响下，ＨＩＦ－１α在细胞核中过表达，与进入细胞核的ＨＩＦ－１β结合，形成ＨＩＦ－１异二聚体。

目前研究发现，ＨＩＦ－１α的稳定性主要通过翻译后修饰实现，主要有羟化、乙酰化、磷酸化及一些信号传导途径的作用［１］。

１．１羟化作用在常氧情况下，ＨＩＦ－１α的氧依赖的降解结构区域（ｏｘｙｇｅｎ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｄｏ－ｍａｉｎ，ＯＤＤＤ）的第４０２及５６４位脯氨酸残基被脯氨酸羟化酶（ｐｒｏｌｙｌｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ，ＰＨＤ）羟化，羟化后的ＨＩＦ－１α与ｖｏｎＨｉｐｐｅｌ－Ｌｉｎｄａｕ肿瘤抑制蛋白（ｐＶＨＬ）结合，ｐＶＨＬ募集ｅｌｏｎｇｉｎＣ，ｅｌｏｎｇｉｎＢ，ｃｕｌｌｉｎ－２，和Ｒｂｘ１形成ＶＣＢ－Ｃｕｌ２Ｅ３复合体，该复合体能够特异地催化ＨＩＦ－１α经泛素－蛋白酶复合体途径水解。

缺氧情况下可使ＰＨＤ失活从而增加ＨＩＦ－１的表达。

另外，ＨＩＦ－１α羧基端的转录激活区（Ｃ－ＴＡＤ）上的８０３位天冬氨酸能被ＨＩＦ－１抑制因子（ＦＩＨ－１）羟化，从而阻止ＨＩＦ－１α与辅激活因子ＣＢＰ／Ｐ３００的相互作用。

缺氧状态下，８０３位的天冬氨酸不被羟化，ＨＩＦ－１的Ｃ－ＴＡＤ与ＣＢＰ／Ｐ３００相互作用，激活靶基因的转录［２］。

１．２乙酰转移酶ＡＲＤ１（ａｒｒｅｓｔ－ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ－１）的乙酰化作用ＨＩＦ－１α的ＯＤＤＤ的第５３２位的赖氨酸可被乙酰转移酶ＡＲＤ１乙酰化，乙酰化后可增强ＨＩＦ－１α与ｐＶＨＬ的结合能力，由此引起ＨＩＦ－１α经蛋白酶复合体途径降解，乙酰转移酶活性不受氧的调节，但是在缺氧条件下，ＡＲＤ１的ｍＲＮＡ和蛋白水平可减少，由此引起缺氧情况下的ＨＩＦ－１的乙酰化减少，使ＨＩＦ－１表达增加。

１００９・・浙江医学２００７年第２９卷第９期１．３磷酸化作用及信号传导途径ＨＩＦ－１α是一种磷酸化蛋白，蛋白合成时其磷酸化过程参与ＨＩＦ－１α亚单位表达和／或稳定以及ＨＩＦ－１转录活性的调节。

另外，细胞因子、生长因子、环境刺激以及其他信号分子在低氧条件和相应的酪氨酸激酶受体结合，激活磷脂酰肌醇３－激酶（ＰＩ－３Ｋ），丝氨酸－苏氨酸蛋白激酶ＡＫＴ（蛋白激酶Ｂ），及ＦＲＡＰ（ＦＫＢＰ１２－ｒａｐａｍｙｃｉｎ结合蛋白）信号转导途径，增加ＨＩＦ－１的表达。

２ＨＩＦ－１与肿瘤的发展目前研究发现，ＨＩＦ－１α在多种实体肿瘤中普遍表达，如胃癌、结肠癌、前列腺癌、乳腺癌等，与肿瘤的发展、转移、耐药性及肿瘤细胞的凋亡密切相关。

２．１ＨＩＦ－１与肿瘤的生长与转移肿瘤的生长和转移依赖于血管的生成，实体肿瘤在生长过程中，由于生长速度较快，肿瘤的内部处于缺氧状态，缺氧可使ＨＩＦ－１过表达及活性增加。

研究证实［３］：ＨＩＦ－１α不仅可促进ＶＥＧＦ的转录，而且能增加ＶＥＧＦｍＲＮＡ的稳定性，从而上调ＶＥＧＦ的表达。

ＶＥＧＦ不仅能促进内皮细胞分裂、增殖和血管构建，还能增加新生血管的通透性，协助癌细胞进入血液并转移到其他组织，使肿瘤发生转移。

ＨＩＦ－１还通过促进其他因子的表达或癌基因发生作用。

有研究报道称：ＨＩＦ－１可诱导人内皮细胞环氧合酶－２（ＣＯＸ－２）的表达，而ＣＯＸ－２及其合成产物前列腺素等可通过血小板源性生长因子、表皮生长因子、除ＶＥＧＦ以外的碱性成纤维细胞生长因子等多种途径调节血管生成。

另外，缺氧会诱导与基质代谢和血管成熟有关的基因的生成，如基质金属蛋白酶（ＭＭＰｓ）［４］、胶原辅氨酰羟化酶［５］。

２．２ＨＩＦ－１与肿瘤的能量代谢ＨＩＦ－１α可诱导产生葡萄糖载体１、３（ＧＬＵ－１，ＧＬＵ－３）［６］以及与糖酵解有关的酶［７］，如醛缩酶Ａ、醛缩酶Ｃ、烯醇化酶１、乳酸脱氢酶Ａ、磷酸甘油酸激酶１、丙酮酸激酶Ｍ、己糖激酶１、己糖激酶２等。

ＧＬＵ－１，ＧＬＵ－３及糖酵解相关酶可增加肿瘤细胞对葡萄糖的摄取，加速糖酵解，使ＡＴＰ产生增加。

此外，有报道称在含氧量正常的情况下糖酵解的代谢产物如乳酸盐和丙酮酸盐，能引起ＨＩＦ－１α的蓄积，能调控缺氧诱导基因的表达，由此建立了一个潜在的正反馈回路［８］。

２．３ＨＩＦ－１与肿瘤细胞增生ＨＩＦ－１能诱导胰岛素样生长因子－２（ＩＧＦ－２）和转化因子－２（ＴＧＦ－２）等因子的生成，这些因子通过与同源受体结合激活ＭＡＫＰ和ＰＩ－３Ｋ途径，不仅引起细胞增生，还能增加ＨＩＦ－１的活性，加速ＨＩＦ－１诱导基因的转录活动，这一活动在肿瘤演变过程中起重要作用［９］。

２．４ＨＩＦ－１与细胞凋亡ＨＩＦ－１在肿瘤细胞的凋亡作用比较复杂。

肿瘤细胞凋亡有ｐ５３依赖性和非ｐ５３依赖性两条途径。

在长时间或者严重缺氧情况下，ＨＩＦ－１与ｐ５３相互作用，ｐ５３通过诱导各种凋亡基因诱导细胞凋亡，Ｃｈｅｎ等［１０］证明了ＨＩＦ－１是通过抑制ＭＤＭ２介导的ｐ５３泛素化和阻断ＭＤＭ２介导的ｐ５３向核外转运而稳定ｐ５３的。

Ｎｉｐ３是凋亡前蛋白，属于ｂｃｌ－２家族的促凋亡成员，ＨＩＦ－１能活化Ｎｉｐ３诱导细胞凋亡［１１］。

也有人认为ＨＩＦ－１有抗细胞凋亡作用，在一般低氧条件下，ＨＩＦ－１能促进一些诱导基因的表达，如ＶＥＧＦ，ＧＬＵＴ－１，ＥＮＯ１，ＥＰＯ，这些诱导基因具有抗细胞凋亡作用［１２］。

研究发现在结肠癌细胞、肝细胞瘤、卵巢上皮细胞、肺和胚胎纤维原细胞中，缺氧条件下促凋亡分子Ｂｉｄ呈ＨＩＦ－１依赖性下调，从而成为细胞存活的原因［１３］。

此外，一些受ＨＩＦ－１调控的分子如ｐ２１，ｉＮＯＳ和ＲＴＰ８０１等既具有促凋亡作用也具有抗凋亡作用［１２］。

目前，ＨＩＦ－１与肿瘤细胞凋亡的联系机制还有待进一步研究。

２．５ＨＩＦ－１与肿瘤的耐药性有报道证实肿瘤缺氧状态能降低放疗和化疗的效果，Ｊｉ等［１４］发现缺氧可使光化学疗法（ＰＤＴ）效果下降，另外，ＨＩＦ－１α蛋白的过表达也可削弱光化学疗法的细胞毒性效应。

当用ｓｉＲＮＡ转染ＨＩＦ－１α高表达的细胞，阻断ＨＩＦ－１α的表达后，细胞经ＰＤＴ后活性下降。

３ＨＩＦ－１与肿瘤的治疗３．１药物治疗ＨＩＦ－１的过表达以及活性增强可以促进肿瘤的发展，故抑制ＨＩＦ－１的活性或减少ＨＩＦ－１的表达可以抑制肿瘤的生长。

目前，酪氨酸激酶抑制物，蛋白酶Ｃ抑制物，ＭＡＰＫ抑制物ＰＤ９８０９５等能阻断ＨＩＦ－１α的功能而降低ＨＩＦ－１α的表达。