非神經(jīng)性煙堿型乙酰膽堿受體對腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡影響研究進(jìn)展

楊方武,朱靜,孫義峰,李坤,張炳遠(yuǎn)

(1 棗莊礦業(yè)集團(tuán)中心醫(yī)院肛腸小兒外科,山東棗莊 277000; 2 青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院普外二科)

·綜述·

非神經(jīng)性煙堿型乙酰膽堿受體對腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡影響研究進(jìn)展

楊方武1,朱靜1,孫義峰1,李坤2,張炳遠(yuǎn)2

(1 棗莊礦業(yè)集團(tuán)中心醫(yī)院肛腸小兒外科,山東棗莊 277000; 2 青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院普外二科)

嗜神經(jīng)侵襲轉(zhuǎn)移是非神經(jīng)性惡性腫瘤較為特殊的臨床表現(xiàn)。非神經(jīng)性煙堿型乙酰膽堿受體在腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡、侵襲神經(jīng)的過程中所起的作用不容忽視。本文就非神經(jīng)性煙堿型乙酰膽堿受體對腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移以及新血管生成等方面的影響進(jìn)行綜述。

受體,煙堿;腫瘤轉(zhuǎn)移;細(xì)胞增殖;細(xì)胞凋亡;綜述

非神經(jīng)性乙酰膽堿受體由非神經(jīng)性細(xì)胞和組織如免疫細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、上皮細(xì)胞、角質(zhì)化細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、膀胱、生殖組織等合成釋放,通過自分泌或旁分泌途徑發(fā)揮作用。非神經(jīng)性煙堿型乙酰膽堿受體(n ACh Rs)是介導(dǎo)突觸間快速信號傳遞的配體門控的離子通道蛋白。n ACh Rs的激動(dòng)劑尼古丁是煙草的主要成分之一。研究表明,吸煙是肺癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、胃癌和膀胱癌致病的主要危險(xiǎn)因素[1-2]。n AChRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對癌癥有相當(dāng)大的影響。最近研究表明,腫瘤微環(huán)境中的神經(jīng)遞質(zhì)以及受體在腫瘤的嗜神經(jīng)性上可能起重要作用[1]。已有文獻(xiàn)報(bào)道,先后在肺腫瘤細(xì)胞系和人小細(xì)胞肺癌(SCLC)等腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了n ACh Rs的表達(dá)[3]。這提示尼古丁可能通過與n ACh Rs特異性結(jié)合,在這些腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。最近的研究表明,α7為n ACh Rs的主要亞單位,它在腫瘤的細(xì)胞增殖與凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移、新血管生成等過程中發(fā)揮重要作用。本文就n ACh Rs對腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移以及新血管生成等方面的影響進(jìn)行綜述。

1 nAChRs對細(xì)胞增殖的影響

作為煙草中的主要活性成分,尼古丁可刺激腫瘤細(xì)胞增殖。研究顯示,尼古丁以依賴n ACh Rs途徑,刺激SCLC、胃癌、結(jié)腸癌等腫瘤細(xì)胞的增殖作用[4-6]。而n ACh Rs拮抗劑可阻滯尼古丁的促增殖作用,進(jìn)一步的研究顯示,α7n ACh Rs的拮抗劑α-銀環(huán)蛇毒素等能夠降低尼古丁對腫瘤的促增殖作用[7-8]。這證明α7n AChRs是調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖的主要膽堿能受體亞型。在胃癌、間皮瘤等其他腫瘤細(xì)胞系中也發(fā)現(xiàn)了尼古丁通過α7n AChRs促進(jìn)細(xì)胞增殖的現(xiàn)象。這些研究提示了n ACh Rs作為治療腫瘤新靶點(diǎn)的可能性。n ACh Rs對腫瘤細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)作用涉及多條信號通路和多種信號分子。研究表明,尼古丁可升高多種生長因子和生長因子受體水平,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[9]。尼古丁通過n ACh Rs促進(jìn)Ca2＋內(nèi)流,增加細(xì)胞內(nèi)Ca2＋濃度,并增加L型電壓門控離子通道誘導(dǎo)表皮生長因子受體(EGFR)轉(zhuǎn)導(dǎo)。目前,關(guān)于Ca2＋依賴性的EGFR的轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制尚不明確。有人認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)Ca2＋濃度上升,引起胞漿激酶激活,進(jìn)一步磷酸化EGFR。對胃癌的研究發(fā)現(xiàn),尼古丁可通過n ACh Rs刺激環(huán)氧合酶-2的表達(dá),上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)[10]。

尼古丁處理非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)A549細(xì)胞后,可以抑制蛋白磷酸化(PPI),PPI的功能失活降低細(xì)胞周期依賴性激酶抑制劑p27的活性,從而引起細(xì)胞周期進(jìn)程的加快;尼古丁可引起Rb和Raf-1相互作用,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖;尼古丁與n AChRs結(jié)合后,β-arrestin-1蛋白連接到Scr引起Scr信號通路激活,這在n ACh Rs介導(dǎo)的細(xì)胞增殖中起關(guān)鍵作用。另外,尼古丁通過α7n AChRs途徑,誘導(dǎo)纖維結(jié)合素和α5β1結(jié)合素表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。尼古丁處理間質(zhì)瘤后,Ca2＋通道開放,引起Ca2＋內(nèi)流,激活分裂素原活化蛋白酶激酶(MEKK-1)、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)和核糖體S6蛋白激酶p90RSK,MEKK-1激活NF-κB,從而促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入S期[11-12]。另外,煙草中的其他主要成分,如4-N-甲基亞硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)、二-乙基亞硝胺(DEN)、N-亞硝基降煙堿(NNN)與n ACh Rs具有高度親和力,其中NNK與α7n AChRs有高度親和力。研究表明, NNK通過促進(jìn)Ca2＋內(nèi)流、5羥色胺的釋放和蛋白激酶C與MAP的激活,促進(jìn)NSCLC的細(xì)胞增殖。

2 nAChRs對細(xì)胞凋亡的影響

尼古丁不僅對內(nèi)皮細(xì)胞、支氣管上皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等多種正常細(xì)胞有抗凋亡的作用,也可以抑制化療藥物引起的SCLC、NSCLC、乳癌、口腔癌等腫瘤細(xì)胞的凋亡。尼古丁可以誘導(dǎo)bcl-2磷酸化,促進(jìn)磷酸酯酶C活化,從而抑制順鉑引起的細(xì)胞凋亡[13]。另一項(xiàng)研究表明,尼古丁通過α3、α4型n ACh Rs途徑,激活A(yù)kt通路,從而起到抗細(xì)胞凋亡的作用[12]。在A549細(xì)胞系中,尼古丁還可以上調(diào)凋亡抑制蛋白,抑制細(xì)胞死亡[12]。另外,尼古丁還可以通過腎上腺素受體途徑,導(dǎo)致凋亡蛋白Bad的磷酸化和失活,抑制細(xì)胞凋亡[13]?？傊?尼古丁及n AChRs在細(xì)胞凋亡中的作用機(jī)制暫不明確,尚需進(jìn)一步的研究來解釋這種作用。

3 n ACh Rs對腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的影響

腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過程。其中基底膜是腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的天然屏障。研究表明,在胃癌細(xì)胞中尼古丁通過n ACh Rs途徑,促進(jìn)環(huán)氧合酶-2的表達(dá),上調(diào)VEGFR,并誘導(dǎo)VEGFR-2的激活[1]。VEGFR-2的激活可增加基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP-9的活性。而MMP-2和MMP-9作為Ⅳ型膠原酶,對降解基底膜起重要作用,其活性是影響腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的重要因素之一。

上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化,是腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的標(biāo)志之一。研究顯示,尼古丁可降低上皮細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),如E-鈣黏蛋白、β-連環(huán)蛋白及緊密連接蛋白;同時(shí)上調(diào)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),如纖連蛋白和波形蛋白[12]。研究顯示,副交感神經(jīng)系統(tǒng)分泌的主要神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿,其對正常體細(xì)胞的增生、分化、轉(zhuǎn)化以及腫瘤發(fā)生等亦可能具有重要的作用[14]。另外,尼古丁還可以誘導(dǎo)μ-鈣激活酶和m-鈣激活酶的磷酸化,從而促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移[11]。然而,α-BTX可阻斷尼古丁的這種作用,說明α7n ACh Rs在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。通過RNA干擾技術(shù)沉默PKC系統(tǒng),可抑制尼古丁誘導(dǎo)的μ-鈣激活酶和m-鈣激活酶的磷酸化作用,抑制細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,說明PKC在尼古丁促細(xì)胞轉(zhuǎn)移的過程中起重要作用。尼古丁還可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分泌μ-鈣激活酶和m-鈣激活酶,這可能導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)中底物的降解。

4 nAChRs對新血管生成的影響

新血管的生成在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。在炎癥、缺血、腫瘤和動(dòng)脈粥樣硬化等疾病中,尼古丁都可以促進(jìn)血管的新生。VILLABLANCA等[15]研究證明,在體外尼古丁可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的生長。尼古丁可以增加血管內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量,抑制其凋亡,并促進(jìn)血管網(wǎng)的生成。HEESCHEN等[16]的研究表明,尼古丁還可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。尼古丁對血管內(nèi)皮的促增殖和抑制凋亡作用可以被n ACh Rs拮抗劑特異性阻斷。由此可知,尼古丁促血管生成的作用是通過n ACh Rs調(diào)節(jié)的。血管內(nèi)皮細(xì)胞具有非神經(jīng)性乙酰膽堿系統(tǒng)。乙酰膽堿在內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)合成和釋放,并通過自分泌和旁分泌作用對自身和周圍細(xì)胞產(chǎn)生上述生理效應(yīng)。HEESCHEN等[16]研究顯示,NO在尼古丁的促血管生成中起重要作用,NOS抑制劑可阻斷n ACh Rs對血管生長的調(diào)節(jié)。體外研究顯示,尼古丁可以促進(jìn)NO的生成,并增加NO活性[12]。尼古丁還可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞前列腺素的釋放和VEGF的表達(dá),而前列腺素和VEGF在血管生成中起重要作用。另外,尼古丁可以增加MMP的活性[12]。MMP可以降解細(xì)胞外基質(zhì),而細(xì)胞外基質(zhì)的降解是內(nèi)皮細(xì)胞遷移的重要條件。值得關(guān)注的是,尼古丁通過n ACh Rs介導(dǎo)的血管生成作用,在推進(jìn)疾病發(fā)展進(jìn)程中有重要意義。

綜上所述,n ACh Rs與多種疾病密切相關(guān),n ACh Rs在促腫瘤細(xì)胞增殖、抗凋亡和轉(zhuǎn)移、新生血管的生成等方面起重要作用。今后的研究需要進(jìn)一步明確n ACh Rs的信號通路。相信n AChRs拮抗劑會成為惡性腫瘤治療的新手段。

[1]COOKE J P,BITTERMAN H.Nicotine and angiogenesis:a new paradigm for tobacco-related diseaces[J].Ann Med, 2004,36:33-40.

[2]楊方武,張炳遠(yuǎn),孫傳東,等.遠(yuǎn)端胃癌病人不同胃腸吻合術(shù)對2型糖尿病的效果[J].齊魯醫(yī)學(xué)雜志,2012,27(1):17-21.

[3]CATTANEO M G,CODIGNOLA A,VICENTINI L M,et al.Nicotine stimulates a serotonergic autocrine loop in human small-cell lung carcinoma[J].Cancer Res,1993,53:5566-5568.

[4]GOTTI C,CLEMENTI F.Neuronal nicotinic receptors:from structure to pathology[J].Prog Neurobiol,2004,74:363-396.

[5]SHIN V Y,JIN H C,NG E K,et al.Niconine promotes gastuic tumor growth and neovascularization by activating extracellular signal-regrlated kinase and cyclooxygenase-2[J].Carcinogenesis,2004,25:2487-2495.

[6]YE Y N,LIU E S.Nicotine promoted colon cancer growth via epidermal growth factor receptor,c-Src,and 5-lipoxygenasemediated signal pathway[J].J Pharmacol Exp Ther,2004, 308:66-72.

[7]TROMBINO S,CESARIO A,MARGARITORA S,et al.α7-Nicotinic acetylcholine receptors affect growth regulation of human mesothelioma cells:role of mitogenactivated protein kinase pathway[J].Cancer Res,2004,64:135-145.

[8]DASGUPTA P,RASTOGI S,PILLAI S,et al.Nicotine induces cell proliferation byβ-arrestin-mediated activation of Src and Rb-Raf-1 pathways[J].J Clin Invest,2006,116:2208-2217.

[9]CONTI-FINE B M,NAVANEETHAM D.Neuronal nicotinic receptors in non-neuronal cell:new mediators of tobacco toxicity[J]?Eur J Pharmacol,2000,393:279-294.

[10]ZEIDLER R.Nicotine and apoptosis[J].Apoptosis,2007,12: 1927-1943.

[11]ARREDONDO J,ALEXANDER I,CHERNYAVSKY,et al.Receptor-mediated tobacco toxicity:cooperation of the Ras/ Raf-1/MEK1/ERK and JAK-2/STAT-3 pathways downstream ofα7 nicotinic receptor in oral keratinocytes[J].FASEB J,2006,20:2093-2101.

[12]RICHARD D,KATHLEEN C,PIYALI D.Nicotinic acetylcholine receptors in cancer:multiple roles in proliferation and inhibition of apoptosis[J].Trends in Pharmacological Sciences,2008,29(3):151-159.

[13]MAI H,MAY W S,GAO F,et al.A functional role for nicotine in Bcl2 phosphorylation and suppression of apoptosis[J].J Biol Chem,2003,278(3):1886-1891.

[14]馮玉杰,張炳遠(yuǎn),盧云.膽管癌周圍神經(jīng)浸潤轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展[J].國際外科學(xué)雜志,2010,37(7):479-483.

[15]VILLABLANCA A C.Nicotine stimulates DNA synthesis and proliferation in vascular endothelial cells in vitro[J].J Appl Physiol,1998,84:2089-2098.

[16]HEESCHEN C,JANG J J,WEIS M,et al.Nicotine stimulates angiogenesis and promotes tumor growth and atherosclerosis[J].Natl Med,2001,7:833-839.

(本文編輯 馬偉平)

R730.21

A

1008-0341(2013)04-0375-02

10.11712/qlyx201304032

2012-10-30;

2013-01-10

楊方武(1983-),男,碩士。