阿片生長因子及其受體與腫瘤治療研究進(jìn)展*

胡建功 邢恩鴻 張祥宏

1975年，Hughes[1]首次報(bào)道了內(nèi)源性類阿片肽，人們逐漸認(rèn)識(shí)到其除具有信號(hào)傳導(dǎo)與神經(jīng)調(diào)節(jié)作用外，還有生長調(diào)節(jié)作用。蛋氨酸腦啡肽（methionine5－enkephalin，Met5－enk）作為一種內(nèi)源性類阿片肽，通過ζ受體發(fā)揮其對生長的強(qiáng)效抑制作用，兩者分別被命名為阿片生長因子（opioid growth factor，OGF）及阿片生長因子受體（opioid growth factor receptor，OGFr）。近年來，已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道它們的相互作用對腫瘤細(xì)胞的生長起抑制作用，而且它們對腫瘤的治療作用也越來越受到關(guān)注。但對它們的生物學(xué)特征尚缺乏清晰了解。為此，筆者對阿片生長因子及其受體與腫瘤治療的研究進(jìn)展綜述如下。

1 阿片生長因子及其受體的發(fā)現(xiàn)和命名

最早被發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源性類阿片肽即腦啡肽，由5個(gè)氨基酸殘基組成，第5位氨基酸殘基有2種不同形式（分別為蛋氨酸和亮氨酸），第5位為蛋氨酸者命名為Met5-enk。前腦啡肽原A由前腦啡肽原基因編碼，含有263或267個(gè)氨基酸殘基，可酶切加工出不同的腦啡肽[2]。研究發(fā)現(xiàn)，Met5-enk除具有鎮(zhèn)痛、免疫調(diào)節(jié)等作用外，還是一種強(qiáng)效的生長抑制因子，在機(jī)體的生長發(fā)育、細(xì)胞更新、腫瘤形成、傷口愈合和血管發(fā)生過程中對DNA合成、細(xì)胞遷移、組織形成起著重要的調(diào)節(jié)作用[3]。基于上述與生長相關(guān)的特點(diǎn)，Met5-enk被命名為OGF。

OGF是一種自分泌肽，沒有細(xì)胞、組織與器官的特異性，在生理濃度發(fā)揮生物學(xué)活性，不會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生依賴性、耐受性和撤藥反應(yīng)。在原核和真核生物的細(xì)胞培養(yǎng)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)OGF對細(xì)胞生長具有作用直接、迅速、作用時(shí)間長、立體特異、受體介導(dǎo)、無細(xì)胞毒性及可逆性的影響[4]。

經(jīng)典的類阿片受體有μ、κ、δ受體，均屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族及視紫紅質(zhì)受體亞家族成員，具有調(diào)節(jié)第二信使的功能，激活這些受體能夠抑制腺苷酸環(huán)化酶活性和L型、N型Ca2+通道，進(jìn)而發(fā)揮信號(hào)傳導(dǎo)與神經(jīng)調(diào)節(jié)作用[3]。

研究表明，OGF抑制生長的活性由特異性受體介導(dǎo)，兩者呈特異性、飽和性和單一位點(diǎn)結(jié)合模式。其受體在功能、組織分布、亞細(xì)胞定位、個(gè)體發(fā)育中的作用、配體特異性以及競爭性抑制等方面有其獨(dú)特性[3]?；谒c類阿片肽的結(jié)合特性、立體特異性和與阿片拮抗劑納絡(luò)酮（naloxone）可逆性結(jié)合等藥理學(xué)特點(diǎn)，被命名為ζ類阿片受體。ζ類阿片受體與經(jīng)典的類阿片受體有一些相似的藥理學(xué)特征，但分子特征與μ、κ、δ受體沒有結(jié)構(gòu)上的同源性[5]，且不存在G蛋白偶聯(lián)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞外N′末端區(qū)域的共同結(jié)構(gòu)、7個(gè)跨膜區(qū)域以及羧基末端加尾等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其他阿片受體及受體激動(dòng)劑則不會(huì)對細(xì)胞生長產(chǎn)生影響。故ζ類阿片受體被命名為OGFr。

2 OGFr的基因定位、結(jié)構(gòu)、功能及作用機(jī)制

OGFr基因定位于染色體22q13.3，長度至少為9 kb，包括7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子，每個(gè)內(nèi)含子均具有規(guī)則的GT-內(nèi)含子-AG結(jié)構(gòu)。人的OGFr cDNA全長為2.4 kb，其開放閱讀框編碼一種由697個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，即OGFr蛋白。8個(gè)含有20個(gè)氨基酸的重復(fù)序列為其突出特點(diǎn)，5個(gè)縫接變構(gòu)體也已經(jīng)被確認(rèn)[3]。小鼠腦組織中的OGFr蛋白為32、30、17、16 ku的多肽和62 ku的蛋白，與OGFr開放閱讀框編碼的蛋白一致。研究發(fā)現(xiàn)，只有62 ku的蛋白顯示出生物學(xué)活性[6]。已發(fā)現(xiàn)人和動(dòng)物的很多正常細(xì)胞、組織以及腫瘤組織存在OGF-OGFr，且兩者可相互作用[1，3]，提示OGF-OGFr在機(jī)體的生長發(fā)育中可能起著重要的調(diào)節(jié)作用，而且與腫瘤的形成也有密切關(guān)系。

研究發(fā)現(xiàn)，人工頸動(dòng)脈內(nèi)膜損傷的小鼠，在OGF的作用下，動(dòng)脈內(nèi)膜和基質(zhì)的DNA合成減少到對照組的16%～78%[7]。OGF能夠抑制大鼠尾部皮膚損傷的修復(fù)。采用OGFr拮抗劑納曲酮（Naltrexone,NTX）干擾OGF-OGFr的相互作用，皮膚基底細(xì)胞的DNA合成增加[8]，提示OGF系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)組織損傷修復(fù)的作用，同時(shí)也表明阿片受體拮抗劑有助于傷口愈合。

OGFr cDNA被轉(zhuǎn)染到成年小鼠角膜周緣上皮后，角膜上皮OGFr染色顯著增強(qiáng)，BrdU標(biāo)記陽性的基底細(xì)胞數(shù)量是對照組的1/3[9]，提示OGF-OGFr在上皮的更新修復(fù)中起著重要的調(diào)節(jié)作用，但對經(jīng)過終末復(fù)制的上皮則不再起作用[3]。這可能是一種生理上的安全防護(hù)機(jī)制，有助于防止過度增生反應(yīng)。

有學(xué)者研究了OGF、OGFr在小鼠舌表面上皮核質(zhì)中的分布，提出了其作用模式：在細(xì)胞外的環(huán)境中，OGF經(jīng)過主動(dòng)或被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，在外層核膜與OGFr相結(jié)合，形成肽-受體復(fù)合物，通過OGFr偶聯(lián)核定位信號(hào)直接與核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，并在Ran等調(diào)控因子的作用下，以能量依賴性的方式通過核孔復(fù)合物主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)到核內(nèi)[10]。之后，在Ran GTP存在的情況下，核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α、β從OGF-OGFr復(fù)合物解離，并游離到細(xì)胞質(zhì)得以循環(huán)利用。OGF-OGFr復(fù)合物則被釋放到核內(nèi)基質(zhì)與異染色質(zhì)周圍，DNA合成即被此肽-受體復(fù)合物抑制。在NTX作用下的細(xì)胞核質(zhì)內(nèi)可以觀察到NTX-OGFr復(fù)合物，提示NTX-OGFr復(fù)合物與OGF-OGFr有著相同的通路。OGF能增加周期素依賴性蛋白激酶抑制劑P16和P21的表達(dá)，表明OGF可通過上調(diào)P16和P21的表達(dá)來抑制細(xì)胞增殖[11]。

3 阿片生長因子及其受體與腫瘤生長的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，在OGF的作用下，胰腺癌BxPC-3細(xì)胞株、大腸癌HT-29細(xì)胞株、頭頸部鱗癌CAL-27細(xì)胞株的DNA合成受阻，有絲分裂受到抑制，細(xì)胞生長減慢，而細(xì)胞倍增時(shí)間延長，其中，G0/G1期細(xì)胞分?jǐn)?shù)增加，S期和G2/M期相應(yīng)減少，G0/G1期時(shí)間延長[5,10]，提示OGF阻斷細(xì)胞周期于G0/G1期。施加OGFr特異性抗體、OGFr拮抗劑或采用反義OGFr RNA干擾OGF-OGFr的相互作用，會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果，導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量顯著增加。這進(jìn)一步證明了OGF可通過與OGFr結(jié)合發(fā)揮對細(xì)胞生長的抑制作用。

有研究顯示，頭頸部鱗癌（SCCHN）組織中OGFr蛋白比正常上皮少90%[12]。OGFr蛋白在乳腺癌中表達(dá)明顯低于乳腺良性病變[13]。以上提示OGFr數(shù)量減少，與OGF相互作用減弱，可導(dǎo)致對DNA合成的抑制作用減弱，細(xì)胞生長加快，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

SCCHN細(xì)胞株被接種到裸鼠體內(nèi)后，腫瘤OGFr結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量隨著腫瘤體積的增大逐漸減少，OGFr蛋白表達(dá)量隨著腫瘤分化程度的降低逐漸減少。而受體親和力和OGFr mRNA的表達(dá)量在不同體積和分化的腫瘤中沒有變化[14]，表明OGFr在SCCHN中隨著腫瘤的進(jìn)展而減少是在翻譯和翻譯后的水平，而不是在基因的轉(zhuǎn)錄水平。OGFr蛋白表達(dá)減少導(dǎo)致OGF-OGFr平衡細(xì)胞增殖的能力減弱，促進(jìn)了SCCHN的發(fā)生發(fā)展。上述結(jié)果提示，OGF-OGFr與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

4 阿片生長因子及其受體與腫瘤治療

OGF可抑制對數(shù)生長期的COS-7細(xì)胞、鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤N1E-115、S20Y細(xì)胞生長，而其拮抗劑則促進(jìn)細(xì)胞生長。HT-29癌細(xì)胞接種于軟瓊脂并暴露于OGF作用下，細(xì)胞集落比對照組減少57%，集落面積減少25%。OGF抑制體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤、大腸癌、SCCHN細(xì)胞生長。與對照組相比，經(jīng)OGF作用的接種有SCCHN的裸鼠腫瘤出現(xiàn)時(shí)間晚、腫瘤體積小、存活時(shí)間長。荷瘤裸鼠腹腔內(nèi)注射OGF，腫瘤出現(xiàn)時(shí)間延遲，腫瘤體積減小[15]。OGF作用12 h即可抑制體外培養(yǎng)的腎癌細(xì)胞株Caki-2、A498、SN12C和ACHN的生長。OGF抑制體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中的人胰腺癌細(xì)胞的生長[14]。另外，OGF能夠增強(qiáng)化療藥物對胰腺癌及SCCHN細(xì)胞的生長抑制作用[16]。臨床I期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用OGF治療不能手術(shù)切除的晚期胰腺癌患者OGF治療組明顯好于對照組，還確定了靜脈注射和皮下注射的最大給藥劑量，未發(fā)現(xiàn)OGF對于血氧飽和度及心率方面的不利影響[17]。以上表明OGF具有抑制多種腫瘤生長的作用，可嘗試用于治療多種腫瘤。

將OGFr cDNA轉(zhuǎn)染到人胰腺癌PaCa-2細(xì)胞株及頭頸部鱗癌SCC-1細(xì)胞株后，轉(zhuǎn)染組OGFr蛋白表達(dá)顯著增加，而腫瘤細(xì)胞數(shù)量顯著減少，細(xì)胞倍增時(shí)間延長[18]。加入外源性O(shè)GF，細(xì)胞數(shù)量進(jìn)一步減少。OGF-OGFr作用效率取決于兩者的劑量。施加OGF、增加OGFr的表達(dá)可能會(huì)抑制多種正常細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞的生長。這可能為尋找新的腫瘤治療靶點(diǎn)提供線索，為腫瘤的生物治療提供新思路。

目前，對于OGF-OGFr在不同腫瘤中作用的研究尚少，其作用機(jī)制也未闡明。研究OGF-OGFr在多種腫瘤中的作用，可能有助于提高對腫瘤發(fā)生發(fā)展及預(yù)防和治療的認(rèn)識(shí)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用OGF結(jié)合OGFr cDNA轉(zhuǎn)染的生物治療可能會(huì)在腫瘤治療中發(fā)揮重要的作用。

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