嗎啡對腫瘤生長的影響

曹軍皓 黃前川綜述 閻有功審校

嗎啡是目前臨床用于治療嚴(yán)重癌性疼痛的最有效藥物，但除了作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)減輕疼痛外，還會(huì)導(dǎo)致成癮性、呼吸抑制和便秘等副作用。近年來嗎啡與腫瘤生長的相關(guān)性日益受到重視，越來越多的研究表明嗎啡與腫瘤的細(xì)胞增殖、遷移與侵襲、血管形成及凋亡等相關(guān)；同時(shí)嗎啡還可調(diào)控免疫系統(tǒng)，通過對NK細(xì)胞的活性、T細(xì)胞的增殖活化、IL-2及TNF表達(dá)的影響，間接影響腫瘤的生長。

1 嗎啡對腫瘤細(xì)胞凋亡的影響

凋亡是保持組織穩(wěn)態(tài)的重要生理過程，凋亡方式主要包括線粒體途徑和死亡受體介導(dǎo)的途徑，凋亡蛋白酶Caspase-3活化是這兩種途徑中的共同通路[1]。嗎啡可通過NO(nitric oxide,NO)和活性氧ROS(reactive oxygen species,ROS)激活線粒體凋亡途徑[2]，高濃度(10-3～10-6mol/L)嗎啡可誘導(dǎo)人腫瘤細(xì)胞系的凋亡，但也有報(bào)道臨床藥物濃度(10-8mol/L)的嗎啡就可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞系的凋亡，這可能與不同腫瘤細(xì)胞系對嗎啡的反應(yīng)性差異有關(guān)，比如嗎啡對乳腺癌細(xì)胞MCF-7的凋亡作用就顯著高于A549肺癌細(xì)胞[3]。長期性高劑量的嗎啡治療是通過JNK (c-Jan N-terminal kinase,JNK)激酶信號通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡，嗎啡首先以非受體依賴的方式激活JNK激酶，JNK激酶在線粒體通透轉(zhuǎn)變孔道復(fù)合體的參與下產(chǎn)生ROS,ROS信號對JNK的活化產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔?，使凋亡蛋白Bim的表達(dá)上調(diào)，抗凋亡蛋白Bcl-2的合成被抑制，繼而引起細(xì)胞色素C的釋放和凋亡蛋白酶Caspase-3活化，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。嗎啡的所有這些生物效應(yīng)都可以被JNK抑制劑所抑制；Lin 等利用RNAi抑制JNK的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)嗎啡的促凋亡效應(yīng)顯著降低，進(jìn)一步證實(shí)了JNK信號通路在嗎啡誘導(dǎo)的線粒體凋亡途徑中的重要作用[4]。除了線粒體凋亡途徑外，Crawford 等認(rèn)為嗎啡還可通過sigma-2受體介導(dǎo)腫瘤的凋亡[5]。

另有學(xué)者對嗎啡在腫瘤細(xì)胞凋亡中的作用持相反的觀點(diǎn)，他們通過對神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH-SY5Y的研究發(fā)現(xiàn)，嗎啡可以通過抑制ROS信號分子和線粒體細(xì)胞色素C的釋放對抗抗腫瘤治療藥物阿霉素的促凋亡作用，這種作用不能被嗎啡受體拮抗劑納洛酮所逆轉(zhuǎn)，說明嗎啡的這種抗凋亡作用是非受體依賴性的[6]；而Iglesias 等證實(shí)嗎啡激活PI3K/Akt抗凋亡信號對神經(jīng)元細(xì)胞產(chǎn)生凋亡抑制[7]；這表明嗎啡的抗細(xì)胞凋亡作用與其抑制促凋亡因子的釋放和激活抗凋亡通路有關(guān)。

2 嗎啡對血管生成的影響

腫瘤的生長與多種因素相關(guān)，最重要的是腫瘤細(xì)胞增殖和血管的形成，血管形成是腫瘤轉(zhuǎn)移所必需的。嗎啡對腫瘤血管形成的影響報(bào)道較少，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)臨床藥物劑量的嗎啡可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)，并激活血管內(nèi)皮生長因子受體，促進(jìn)腫瘤新生血管的形成，在動(dòng)物模型中表現(xiàn)為腫瘤的轉(zhuǎn)移增加和生存率降低[8]，嗎啡受體拮抗劑甲基納洛酮可以對抑制嗎啡誘導(dǎo)新生血管的產(chǎn)生[9]。環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)在許多腫瘤組織中高表達(dá),與腫瘤細(xì)胞增殖、抗凋亡和腫瘤血管生成關(guān)系密切[10]，活化后的COX-2酶使前列腺素E2(PGE2)高表達(dá)，PGE2一方面通過DNA甲基化沉默一些腫瘤抑制基因和DNA修復(fù)基因直接促進(jìn)腫瘤的生長，另一方面則通過刺激血管內(nèi)皮生長因子高表達(dá)而促進(jìn)腫瘤新生血管的產(chǎn)生[11,12]。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)arooqui 等對嗎啡與COX2在腫瘤進(jìn)展中的作用進(jìn)行了深入探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組高侵襲性乳腺癌小鼠模型在單獨(dú)給予嗎啡治療2周后，COX-2和PGE2均高表達(dá)，伴有新生血管和腫瘤重量明顯增加，并且小鼠腫瘤的轉(zhuǎn)移率上升而生存率下降，而當(dāng)同時(shí)給予嗎啡和COX-2拮抗劑celecoxib時(shí)，則實(shí)驗(yàn)組小鼠的新生血管形成、腫瘤重量的變化等腫瘤進(jìn)展指標(biāo)均被抑制，進(jìn)一步說明嗎啡上調(diào)COX2和PGE2的表達(dá)是促進(jìn)腫瘤新生血管形成的重要機(jī)制[13]。

但也有學(xué)者不支持上述觀點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)體瘤生長時(shí)，新的腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)離血管供應(yīng)而呈缺氧狀態(tài)，實(shí)體瘤細(xì)胞在低氧刺激下釋放血管內(nèi)皮生長因子促進(jìn)新的血管形成，以維持腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的需要。他們發(fā)現(xiàn)低氧時(shí)嗎啡抑制小鼠心肌細(xì)胞和人臍靜脈釋放血管內(nèi)皮生長因子，阻止新生的血管形成。這些現(xiàn)象同樣發(fā)生在小鼠Lewis 肺癌模型中，低濃度的嗎啡能夠顯著降低腫瘤的血管形成和生長，而且嗎啡的濃度越高這種抑制效應(yīng)越明顯，其機(jī)制是嗎啡抑制了低氧誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子HIF-1а (Hypoxia-inducible transcription factor 1alpha)的細(xì)胞核定位，使腫瘤細(xì)胞表達(dá)和分泌血管內(nèi)皮生長因子降低，從而阻止新生血管的形成[14,15]。

3 嗎啡對腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲性的影響

腫瘤細(xì)胞的重要特征是遷移性，也是腫瘤復(fù)發(fā)和導(dǎo)致患者死亡的主要原因[16]。腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)鍵的一步是腫瘤細(xì)胞突破細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，這個(gè)過程中纖溶酶原激活劑及其受體等的激活必不可少，大部分腫瘤的纖溶酶原激活劑、纖溶酶原激活劑受體水平都升高；腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是癌細(xì)胞與宿主間質(zhì)微環(huán)境相互作用的結(jié)果，不僅與癌細(xì)胞黏附力、移動(dòng)侵襲力有關(guān)，還與腫瘤金屬基質(zhì)蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的表達(dá)等密切相關(guān)。

嗎啡對上述腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲的因素都有影響，但對腫瘤產(chǎn)生不同的效應(yīng)；一方面，嗎啡可以抑制腫瘤細(xì)胞黏附至ECM，顯著降低肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性和結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲性，利于腫瘤的治療；另一方面，嗎啡使乳腺癌細(xì)胞MCF-7的纖溶酶原激活劑和纖溶酶原激活劑受體的分泌明顯增加，促使腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移[17,18]。MMPs是一組鋅依賴的金屬蛋白內(nèi)切酶家族，主要功能是重構(gòu)細(xì)胞外基質(zhì)成分[19],MMPs-2、9對腫瘤細(xì)胞侵襲性有重要作用，因?yàn)樗鼈兛梢越到饣ぷ钪饕某煞帜z原蛋白Ⅳ。MMPs的表達(dá)與乳腺癌和肺癌等腫瘤的分級、侵襲性和轉(zhuǎn)移性呈正相關(guān)[20]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)嗎啡抑制MMPs的功能或表達(dá)，低劑量的嗎啡就可活化小鼠纖維肉瘤細(xì)胞中NO系統(tǒng)而對MMP-2活性產(chǎn)生抑制，從而阻止腫瘤細(xì)胞的遷移[21]；在MCF-7乳腺癌細(xì)胞系，嗎啡以時(shí)間或濃度依賴的方式抑制MMP-2、9表達(dá)和分泌，使得腫瘤細(xì)胞的遷移被遏制，這種作用同樣依賴于嗎啡對NO系統(tǒng)的激活[22]。

4 嗎啡對免疫系統(tǒng)的影響

Opioid鎮(zhèn)痛劑嗎啡及其衍生物具有免疫抑制作用，免疫系統(tǒng)表達(dá)μ-Opioid受體，比如淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的細(xì)胞膜都有μ-Opioid受體[23]，這在嗎啡與免疫系統(tǒng)的相互作用中非常重要[24]。嗎啡結(jié)合μ-Opioid受體后可以誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡，也可導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞cAMP的顯著升高，從而激活蛋白激酶A和Src激酶，使得白細(xì)胞特異性蛋白絡(luò)氨酸激酶(Leukocyte-specific protein tyrosine kinase,Lck)形成閉合構(gòu)象,阻礙Lck與其底物T細(xì)胞受體復(fù)合物作用。Lck是T細(xì)胞受體信號通路活化的必需因子，閉合構(gòu)象的Lck不能活化T細(xì)胞受體信號通路，限制了下游轉(zhuǎn)錄激活因子1和 NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子的活性，使得IL-2的表達(dá)下降，產(chǎn)生免疫抑制作用[25]。嗎啡除了可導(dǎo)致T細(xì)胞凋亡外，還可對NK細(xì)胞的功能產(chǎn)生抑制。NK細(xì)胞是對抗腫瘤的主要細(xì)胞，識(shí)別并溶解腫瘤細(xì)胞，全麻患者血液循環(huán)中NK細(xì)胞的濃度低于局麻患者，嗎啡對NK細(xì)胞活性抑制是通過神經(jīng)肽YY1 受體介導(dǎo)的，這種效應(yīng)呈劑量依賴性[26,27]；嗎啡的免疫負(fù)向調(diào)控作用還表現(xiàn)在降低免疫細(xì)胞合成炎癥介質(zhì)TNF和IL-6，促進(jìn)抗炎介質(zhì)IL-4的表達(dá)[28,29]。

雖然嗎啡對免疫系統(tǒng)的抑制作用已經(jīng)有大量報(bào)道，但仍然有學(xué)者認(rèn)為證據(jù)還不夠充分，因?yàn)槭中g(shù)或癌性疼痛本身就可以產(chǎn)生免疫抑制，尤其是嗎啡對腫瘤進(jìn)展的影響在體內(nèi)還缺乏足夠的依據(jù)，盡管如此，醫(yī)學(xué)界還是推薦手術(shù)中盡量采用局部麻醉，使嗎啡的免疫抑制降到最低。

綜上所述，嗎啡對腫瘤影響的研究已經(jīng)近20年，目前普遍認(rèn)為嗎啡可以直接通過作用腫瘤細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞影響腫瘤的生長，或者通過調(diào)控免疫系統(tǒng)來影響腫瘤的生長。然而對于嗎啡在腫瘤中的作用機(jī)制還存在分歧：一方面，嗎啡表現(xiàn)為誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞生長，抑制凋亡、促進(jìn)血管形成和腫瘤細(xì)胞遷移；另一方面，嗎啡促凋亡和抗血管形成的特性在相關(guān)研究中被證實(shí)。我們認(rèn)為這些差異與嗎啡受體廣泛分布在體內(nèi)的多種細(xì)胞相關(guān)，嗎啡的濃度、劑量及給藥途徑都會(huì)對細(xì)胞的生物效應(yīng)產(chǎn)生影響，同時(shí)研究過程中各課題組采用的動(dòng)物模型、選擇的腫瘤類型的差異也會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此，嗎啡對腫瘤生長的影響還有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究。值得注意的是，目前所取得的研究成果提醒臨床醫(yī)生在對腫瘤患者應(yīng)用嗎啡類藥物時(shí)，需要考慮到嗎啡的劑量、濃度、給藥途徑以及腫瘤類型等因素對腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的影響。

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