刘肖，段勇，张艳亮

cAMP 反应元件结合蛋白（cAMP-response element binding protein,CREB）是一种含有341 个氨基酸残基的基因转录调节蛋白，分子质量为43 ku，属于转录因子bZIP 家族。cAMP 反应元件（cAMPresponse element，CRE）是一段由30 bp 左右的DNA片段构成的cAMP 应答序列，此序列含有高度保守的8 碱基回文结构（5′-TGACGTCA-3′），可存在于基因的启动子和增强子上。CREB的C-末端具有富含大量碱性氨基酸的亮氨酸拉链基序，该基序可形成二聚体结合至CRE 来介导基因转录，故CREB 又被称作转录增强因子。蛋白激酶A（Protein kinase A，PKA）被cAMP 激活后进入细胞核，进而磷酸化CREB中含有多个磷酸化位点的N-末端激酶诱导域（KID），其中第133位的丝氨酸残基（Ser133）作为KID区重要的磷酸化位点之一，对CREB 的转录活性起着重要的调控作用。活化的CREB参与多种信号传导过程，调控细胞的增殖、分化、凋亡及能量代谢，与多种肿瘤的生长及血管形成有关［1-2］。本文就CREB基因的生物学功能及其在肿瘤发生发展中的作用做一综述。

1 上游信号通路对CREB的调节

1.1 cAMP/PKA 通路对CREB 的调节 细胞外信号分子与细胞膜相关G 蛋白偶联受体（G-proteincoupled recptors，GPCR）结合后可激活腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC），AC 促进cAMP 生成进而激活PKA，活化的PKA 进入细胞核催化CREB 的Ser133磷酸化，从而调控下游靶基因的表达。AC抑制剂可通过抑制cAMP 生成，下调磷酸化CREB（phosphorylated CREB，p-CREB）的表达，从而抑制肿瘤生长［3］。

1.2 Ca2+/CaM/CaMKⅡ通路对CREB 的调节 存在于细胞膜上的磷脂酶C 被GPCR 激活后，可促进甘油二酯的产生并激活蛋白激酶C，进而使L型电压门控Ca2+通道磷酸化，Ca2+通道的开放可引起细胞质内Ca2+水平上调，大量的Ca2+与钙调蛋白(Calmodulin，CaM）结合后可活化钙调蛋白激酶Ⅱ/Ⅳ（Calmodulin kinases Ⅱ/Ⅳ，CaMK Ⅱ/Ⅳ），导致CREB 磷酸化从而调控下游靶基因的表达。有研究发现高盐溶液可诱导细胞内Ca2+减少，进而使CaMKⅡ失活并导致CREB中的Ser133去磷酸化［4］。

1.3 MAPK 通路对CREB 的调节 MAPK 信号通路在CREB 的调节中起着十分重要的作用，其所包含的ERK1/2 等通路对CREB 的调节机制已被广泛研究［5-6］。在慢性应激导致的抑郁过程中，ERK/CREB信号通路发生抑制会导致CREB 的磷酸化水平下调，不同的抗抑郁治疗方式都可通过上调ERK 和CREB 水平从而达到理想的治疗效果［5］。多种细胞在接受外界刺激后可产生磷酸化级联反应（Ras/Raf/MEK/ERK）进而激活ERK1/2，活化的ERK1/2 将信号放大并传入细胞核使CREB磷酸化，p-CREB通过与DNA的特定部位结合参与多种基因的转录调节。有研究报道，MAPK/ERK/CREB 信号传导途径还与脑缺血再灌注损伤的发生密切相关［6］。

1.4 PI3K/Akt信号通路对CREB的调节 表皮生长因子受体/PI3K/Akt 通路可阻止肿瘤细胞启动程序性死亡程序，促进肿瘤细胞的增殖。Lim等［7］研究证明，细胞内PI3K/Akt 和MAPK/MSK 途径的联合作用能够增强CREB 的磷酸化水平。在乳腺肿瘤细胞中，PI3K/Akt 信号通路可激活新型雌激素/G 蛋白偶联雌激素受体/cAMP/PKA/CREB 信号轴，从而导致肿瘤细胞对常规临床药物多重耐药［8］。

2 CREB在血管生成中的作用

血管为细胞带来氧气并运走代谢废物，在细胞的新陈代谢中发挥至关重要的作用。在肿瘤中，由于肿瘤细胞快速增殖导致其与间质血管的距离不断增加，造成了肿瘤内部缺氧微环境的形成，不利于肿瘤生长，这时肿瘤细胞可以释放多种血管生成因子和蛋白酶，导致机体正常的血管内皮细胞发生数量和形态学改变，正常毛细血管基底膜和细胞外基质发生降解，血管内皮细胞的异常增殖最终导致肿瘤微血管分化和成型，以供应肿瘤自身生长所需。一种前列腺素选择性竞争受体EP4 的拮抗剂GW627368X 可通过减少PKA 磷酸化进而导致CREB 活化减少，从而控制与肿瘤细胞存活、增殖和血管生成相关的关键基因（EP4、VEGF等）的异常转录［9］。慢性应激反应通过激活交感-肾上腺髓质轴来调控儿茶酚胺的释放，被儿茶酚胺激活的CREB在小鼠异位子宫内膜和前列腺癌中诱导细胞增殖和血管生成，β-肾上腺素能受体阻断剂可通过抑制CREB 活化进而抑制内皮细胞增殖和血管生成，从而完全消除这种慢性应激反应［10-11］。香烟烟雾提取物（cigarette smoke extract，CSE）可激活肺内皮细胞系中的PKA/CREB/IL-13Rα2轴，该信号轴可促进肺内皮细胞的恶性转化，也可促进具有强大血管生成及致癌能力的肿瘤相关内皮细胞的大量产生［1］。此外，研究发现，作为ATF/CREB家族一员的转录激活因子4（Activating transcription factor 4，ATF4）在乳腺癌中过度表达可促进巨噬细胞向肿瘤组织募集，进而间接促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞生长［12］。血管内皮生长因子C（VEGFC）可诱导人视网膜微血管内皮细胞的增殖、迁移和血管形成，这些反应需要CREB 介导相关信号通路的激活［13］。以上研究结果均表明CREB基因在肿瘤血管生成中发挥着重要的作用，可作为新型抗肿瘤血管生成药物研发的候选靶点。

3 CREB在细胞增殖及抗凋亡中的作用

细胞凋亡又称为细胞程序性死亡。某些细胞由于遗传物质变异使得正常的凋亡程序遭到破坏，异常细胞增殖不断加速并获得凋亡抗性，CREB 参与细胞的异常增殖和抗凋亡过程。细胞有氧代谢过程中会产生一系列的活性氧（Reactive oxygen species，ROS），过高水平的ROS会对细胞和基因结构造成损坏，CREB 可通过作用于H2O2酶来减轻ROS 对细胞的毒性损伤作用，从而保持氧化应激环境下的线粒体活性以促进细胞存活，CREB 沉默则可导致氧化应激后细胞凋亡的增加［14］。Pregi 等［15］发现H2O2处理后的CREB 可促进DNA 修复，他们使用cDNA 微阵列分析表明，CREB 能够对参与氧化后损伤的DNA 修复以及与细胞存活有关的多种基因的表达进行调控，以介导细胞增殖并诱导细胞抗凋亡模式形成。先前有研究证实微小核糖核酸-433（MicroRNA-433，miR-433）在人类肿瘤中发挥广泛功能［16］，现有研究表明，miR-433-3p 过表达会抑制人胶质瘤细胞的增殖、侵袭和迁移并诱导细胞凋亡，Sun等［17］利用生物信息学数据并结合萤光素酶报告系统和蛋白质印迹分析证明了CREB 是miR-433-3p 的 直 接 作 用 靶 标。1，2-二 氯 乙 烷（1，2-Dichloroethane，1，2-DCE）是一种氯化有机毒物，其可以抑制CREB 信号级联反应，进而诱导与线粒体功能障碍相关的细胞凋亡过程［18］。阿霉素诱导的足细胞凋亡与PKA/CREB信号通路上调线粒体呼吸链复合物的水平也存在相关性［19］。有研究人员通过磷酸化动力学和染色质免疫沉淀技术分析表明，髓细胞白血病因子-1（myeloid cell leukemia-1，MCL-1）的表达受CREB调节，CREB沉默将导致抗凋亡蛋白MCL-1的表达降低，细胞凋亡水平上升［20］。

4 CREB在尼古丁致癌过程中的作用

吸烟是众多癌症的诱发因素，已有大量研究表明烟草化合物中的尼古丁通过CREB途径在癌症的发生发展过程中发挥重要作用［1,21-23］。CSEs 可通过激活PKA/CREB 信号通路使致瘤性白细胞介素-13受体α2 基因（IL-13Rα2）过表达，IL-13Rα2 的过表达显著增加了细胞的致瘤性、迁移性和血管生成能力［1］。由烟碱乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptor，nAChR）介导的与尼古丁相关的细胞内信号传导途径涉及到非小细胞肺癌（NSCLC）的生长调节，Al-Wadei等［21-22］通过实验观察到，尼古丁处理后的NSCLC 裸鼠血清、血细胞和移植瘤组织中的nAChR 和cAMP 水平与对照组相比均有所上升，尼古丁通过上调nAChR和cAMP信号分子来激活致癌途径中的关键蛋白（CREB、ERK、Akt 等），从而介导癌症的发生，同样有实验观察到在尼古丁处理后的NSCLC 细胞中，nAChR 以及p-CREB 的表达水平随着去甲肾上腺素分泌量的增加而增加，进而导致DNA合成和细胞增殖增加。尼古丁可增强CREB磷酸化，p-CREB 与携带G 等位基因的基质金属蛋白酶（MMP）-7基因启动子特异性结合后可增强MMP-7 的表达水平，MMP-7 在恶性肿瘤的侵袭和转移等一系列肿瘤生物学行为中发挥着重要作用［23］。Fisher等［24］通过实验证明，CREB在大脑海马背侧和腹侧介导的尼古丁成瘾戒断过程中分别扮演着不同的角色，CREB 可通过改变其转录情况来介导尼古丁戒断过程中的焦虑和认知障碍，探索药物与CREB 基因作用的复杂机制将为戒烟药物的研发提供更多的帮助。

5 CREB与肺癌

6例NSCLC患者的肺癌组织与相邻正常组织的蛋白印迹结果显示，肺癌组织中的原癌基因CT45A1和CREB 的表达量显著上调，CT45A1基因被干扰后可通过抑制ERK/CREB信号通路来抑制癌细胞的增殖和转移，表明CREB 与肺癌的发生存在着密切联系［25-26］。Xia 等［27］利用慢病毒载体构建了小细胞肺癌（SCLC）小鼠模型，并假设阻断CREB 通路有助于抑制SCLC的发生，他们通过在同系移植模型中检测载有3-shRNA 载体的SCLC 细胞系在小鼠体内的生长状况来验证该想法，实验结果证实通过抑制PKA/CREB 途径可显著抑制SCLC 的发展，表明CREB 信号通路的抑制确实有助于降低SCLC 的发生。糖原合成酶激酶（GSK）-3 是一种与细胞周期、分化和凋亡有关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其同工酶之一的GSK-3α 受CREB 的调节，GSK-3α 和CREB 的表达水平均与肺癌患者的生存期呈负相关，敲减GSK-3α会降低肿瘤细胞活力和肿瘤生长速度，这些发现提示GSK-3α 是CREB 的关键靶基因，CREB/GSK-3α 信号传导通路可成为肺癌治疗的潜在靶点［28］。AKT/CREB 和AKT/WNK 信号通路在肺癌细胞中可通过促进色氨酸代谢物犬尿氨酸（Kynurenine，Kyn）的生成，来抑制树突状细胞的分化并诱导肿瘤细胞的生长及迁移［29］。以上研究结果均表明，CREB 与肺癌的发生发展存在着密切的相关性，提示CREB及其家族基因可成为未来肺癌研究领域的重要切入点。

6 与CREB有关的癌症治疗

分子靶向治疗是指在细胞分子水平上，针对已经明确的致癌位点（该位点可以是肿瘤细胞内的一个基因片段，也可以是一个蛋白分子）设计相应的治疗药物，药物进入体内会特异地结合于致癌位点，使肿瘤细胞发生特异性死亡。CREB 在血管新生、细胞增殖与抗凋亡以及尼古丁致癌途径中均扮演着重要的角色，因此靶向CREB 及其信号通路关键分子的治疗方式在癌症领域具有十分广阔的研究前景。姜黄素通过激活P-CREB/BDNF 通路来减少尼古丁诱导的细胞凋亡、氧化应激等不良反应，可能是一种减轻由尼古丁引起的细胞毒性的潜在治疗剂［30］。脂连蛋白可通过剂量和时间依赖性的方式逐渐抑制CREB 磷酸化并改变细胞周期，具有潜在的抗癌作用［25］。长链还原型辅酶Ⅱ氧化酶5（NOX5-L）的适量表达可导致AKT 和ERK 磷酸化从而诱导肿瘤细胞增殖，而过量的NOX5-L则促进肿瘤细胞死亡，顺铂可通过活化CREB 来增加NOX5-L 的表达水平，并通过增强Ca2+等的释放增强NOX5-L 的活性，高浓度的NOX5-L最终可触发ROS诱导的肿瘤细胞死亡［31］。Yu 等［32］指出β-连环蛋白可通过与CREB 结合蛋白的联合作用促进肺癌发生，表明联合靶向β-连环蛋白和CREB结合蛋白可能是治疗肺癌的有效策略。AKT 激酶互作蛋白1（Akt kinase interacting protein 1，AKI1）/CREB 轴在弥漫性恶性间皮瘤中发挥着重要作用，AKI1沉默会降低肿瘤细胞的活力并导致细胞周期阻滞，因此靶向AKI1/CREB 轴可成为胸腔内局部肿瘤治疗的新思路［33］。髓源性抑制细胞（myeloid suppressor cells，MDSC）会影响肿瘤的有效免 疫 治 疗，Tian 等［34］确 定CREB 参 与 调 节microRNA-9（miR-9）在MDSC中的表达，通过CREB降低miR-9的表达可减少MDSC介导的肿瘤免疫抑制。针对CREB信号通路的靶向治疗可选择性地杀灭肿瘤细胞，明显改善治疗效果，是一种延长肿瘤患者生存期的有效治疗方式。

7 展望

肿瘤血管的大量生成为肿瘤生长提供了充足的营养，增强肿瘤远处转移能力的同时也提高了肿瘤的恶性程度，是肿瘤生长、演进过程中的关键，研究已证实CREB 是参与多种肿瘤血管生成的重要蛋白。抑制CREB及其信号通路中关键分子的表达可以减少肿瘤血管生成，切断肿瘤细胞生长所需氧气及其他营养物质从而抑制肿瘤细胞的生长及转移，这将是一种全新的肿瘤靶向治疗策略。随着生命科学的发展，细胞凋亡在肿瘤治疗中的重要性逐渐被发掘，CREB通过修复氧化应激后损伤的DNA，以及通过解除氧化应激副产物ROS的毒性等抗凋亡方式促进肿瘤细胞的存活与增殖，为求最大限度地诱导肿瘤细胞特异性凋亡，CREB 及其信号通路必将成为未来肿瘤促凋亡治疗的有效切入点。香烟烟雾提取物中的尼古丁成分与多种肿瘤（尤其是肺癌）的发生发展存在密切相关性，CREB 及其信号通路也被发现在尼古丁致癌过程中发挥重要作用，除尼古丁以外还有多种因素同样可通过CREB信号通路介导癌症的发生。综上所述，抑制CREB 及其信号通路中关键靶点的分子靶向治疗技术有望成为肿瘤研究领域的重点，CREB 基因家族在未来多种肿瘤（尤其是肺癌）的形成及治疗领域拥有十分广阔的研究前景。