1，25二羥基維生素D3對(duì)肺癌的抑制作用

蔣 普綜述，蔣迎九審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸心外科，重慶 400016）

1，25二羥基維生素D3［1，25（OH）2D3］是維生素D的主要活性物質(zhì)，有著重要的生理生化活性［1］。近年的研究發(fā)現(xiàn)，它除對(duì)鈣磷代謝的有調(diào)節(jié)作用外，還具有調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖和分化、抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)及誘導(dǎo)其凋亡的作用［2］。1，25（OH）2D3的生物學(xué)效應(yīng)是通過(guò)維生素D受體（VDR）介導(dǎo)的，而人體許多的惡性腫瘤細(xì)胞均表達(dá)VDR。臨床研究和實(shí)驗(yàn)室研究已證實(shí)維生素D對(duì)前列腺癌、胃腸癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤都有抑制作用。同樣，對(duì)于1，25（OH）2D3對(duì)肺癌的抑制作用的研究也正在不斷進(jìn)行，本文就1，25（OH）2D3對(duì)肺癌的抑制作用的研究進(jìn)展做一綜述。

1 維生素D的來(lái)源及生化代謝

維生素D為固醇類衍生物，屬脂溶性維生素，可以從食物及藥物中獲取，也可由相應(yīng)的維生素D的前體經(jīng)紫外線激活后轉(zhuǎn)變而來(lái)。區(qū)域紫外線的水平、維生素D的攝取、皮膚色素沉著的情況、暴露于陽(yáng)光下的時(shí)間、肥胖等因素都會(huì)影響人體內(nèi)維生素D的水平。存在于植物中的麥角固醇，經(jīng)紫外線照射后轉(zhuǎn)變?yōu)辂溄枪袒?，即維生素D2；存在于動(dòng)物皮膚組織中的7－脫氫膽固醇，經(jīng)紫外線照射后轉(zhuǎn)變?yōu)槟懝袒?，即維生素D3。這兩種形式的維生素D在人體內(nèi)均無(wú)生物活性，必須經(jīng)過(guò)兩次羥化后才能發(fā)揮生物效應(yīng)。其代謝過(guò)程：首先經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入肝臟中的維生素D3在25－羥化酶作用下生成25－羥膽固化醇［25（OH）D3］，從肝臟釋放入血，是維生素D在人體循環(huán)系統(tǒng)的主要形式；但其僅有微弱的生物學(xué)作用，必須與α－球蛋白結(jié)合轉(zhuǎn)移至腎，經(jīng)腎臟中的25－羥維生素D31－α－羥化酶（屬于細(xì)胞色素P450酶系統(tǒng)）作用，再次羥化變成具有較強(qiáng)生物活性的1，25（OH）2D3，然后被轉(zhuǎn)運(yùn)到相應(yīng)組織中發(fā)揮作用。目前的研究證實(shí)，除了腎臟外，包括肺癌細(xì)胞在內(nèi)的許多組織細(xì)胞中也表達(dá)有類似的細(xì)胞色素P450，故不需轉(zhuǎn)運(yùn)而可以直接在需要時(shí)即將維生素D轉(zhuǎn)化為活性形式。

2 1，25（OH）2D3 的抗腫瘤作用

2.1 VDR的生物學(xué)特性 VDR是類固醇激素/甲狀腺激素受體超家族成員，是1，25（OH）2D3發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的受體，分膜受體和核受體兩種。作為膜受體主要參與維持鈣磷的平衡，核受體則通過(guò)影響基因的表達(dá)調(diào)控相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成，即VDR作為核轉(zhuǎn)錄因子在維生素D反應(yīng)性細(xì)胞中調(diào)節(jié)基因表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控相應(yīng)蛋白的合成。VDR可分為多個(gè)功能區(qū)，有2個(gè)主要功能區(qū)，DNA結(jié)合區(qū)（DNA－binding domain，DBD）和配體結(jié)合區(qū)（1igand－binding domain，LBD）。DBD是 VDR發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子作用所必需的，定位于VDR的N－末端，主要功能為參與DNA順序識(shí)別，也部分參與二聚體的形成，具有高度保守性；LBD定位于VDR的C－末端，其功能較多，主要在維持1，25（OH）2D3強(qiáng)大的親和力及促進(jìn)二聚體的形成中發(fā)揮重要作用，此區(qū)與1，25（OH）2D3相結(jié)合，并與維甲酸X受體（RXR）發(fā)生異二聚作用，形成的二聚體VDR－RXR能增強(qiáng)受體與靶基因上反應(yīng)元件（VDRE）的結(jié)合力。VDR基因長(zhǎng)約75×103bp，由9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子組成。與疾病相關(guān)的VDR基因多態(tài)性位于多個(gè)酶切位點(diǎn)，現(xiàn)在已確證有功能的VDR多態(tài)基因包括：Cdx－2、Fok I、Bsm I、Apa I和Taq I等。

2.2 1，25（OH）2D3的調(diào)節(jié)機(jī)制 1，25（OH）2D3被發(fā)現(xiàn)是一種在細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂、分化、凋亡和免疫調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用的固醇類激素，其通過(guò)VDR的介導(dǎo)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和分化，細(xì)胞附著、轉(zhuǎn)移和凋亡起作用。VDR作為一種核受體時(shí)存在于大部分組織中，包括心臟、肺、肌肉、乳腺、消化道、前列腺、腦、腎臟、骨骼和免疫細(xì)胞等多種組織細(xì)胞中［3－5］。1，25（OH）2D3的調(diào)節(jié)機(jī)制是通過(guò)在胞質(zhì)中與VDR結(jié)合，再與維甲酸X受體（RXR）形成具有活性的絡(luò)合物（1，25（OH）2D3＊VDR＊RXR異二聚體）。有活性的絡(luò)合物轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中再與維生素D反應(yīng)靶基因啟動(dòng)子區(qū)的維生素D反應(yīng)元件相連接，通過(guò)在相應(yīng)啟動(dòng)子中的活動(dòng)來(lái)誘發(fā)或抑制不同組織細(xì)胞中的基因表達(dá)，從而通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分化發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。

2.3 1，25（OH）2D3抗腫瘤作用的機(jī)制 現(xiàn)已證實(shí)，1，25（OH）2D3幾乎對(duì)所有類型的腫瘤均有抑制作用，從而能抑制、治療或預(yù)防體內(nèi)多種腫瘤。其抗腫瘤作用的機(jī)制是：（1）1，25（OH）2D3的抗腫瘤效應(yīng)主要表現(xiàn)在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分化和成熟［6］。其機(jī)制是通過(guò)上調(diào)周期素依賴性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK復(fù)合物的活性使視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化減少，抑制E2F的轉(zhuǎn)錄活性，阻止腫瘤細(xì)胞進(jìn)入S期，從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和分化。（2）1，25（OH）2D3通過(guò)增加胰島素樣生長(zhǎng)因子β（IGF－β）的生成，改變細(xì)胞對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體（EG－FR）的敏感性，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)；而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)還涉及癌基因c－myc和e－jun表達(dá)下調(diào)，前列腺素和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子B2（TGFβ2）表達(dá)上調(diào)等。（3）動(dòng)物模型中顯示，1，25（OH）2D3可以使腫瘤細(xì)胞數(shù)量減少，瘤體積縮小，提示1，25（OH）2D3可以通過(guò)介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡而對(duì)腫瘤有一定的治療作用［7］。其機(jī)制是通過(guò)上調(diào)胰島素生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白（IGFBP）的表達(dá)，降低胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）的活性，阻斷IGF－1的有絲分裂作用，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［8］。（4）1，25（OH）2D3還通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞黏附分子上皮細(xì)胞鈣黏蛋白的表達(dá)來(lái)改變癌細(xì)胞的形態(tài)，使其更具有黏合性，更接近于正常細(xì)胞的表現(xiàn)型，從而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移；（5）1，25（OH）2D3是腫瘤血管形成強(qiáng)有力的抑制劑，其機(jī)制是通過(guò)降低腫瘤細(xì)胞的金屬蛋白酶（MMP）－2和MMP－9、血管上皮生長(zhǎng)因子和甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白的表達(dá)及抑制纖維生長(zhǎng)因子對(duì)血管形成的誘導(dǎo)作用，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)；（6）1，25（OH）2D3還能降低絲氨酸蛋白激酶和金屬硫蛋白表達(dá)，并抑制其活性，從而減少癌細(xì)胞浸潤(rùn)所需要的蛋白水解酶；同時(shí)減少癌細(xì)胞層黏連蛋白受體和膠原酶的表達(dá)，減弱其侵襲性［9］。

3 1，25（OH）2D3 對(duì)肺癌的抑制作用

3.1 臨床研究 臨床研究發(fā)現(xiàn)能促進(jìn)維持維生素D高水平的因素及提高VDR活性的多態(tài)性基因型有益于肺癌患者預(yù)后的改善和健康人患肺癌風(fēng)險(xiǎn)的降低。

Heist等［10］通過(guò)研究456例早期非小細(xì)胞肺癌患者手術(shù)季節(jié)和維生素D攝入量與患者無(wú)復(fù)發(fā)生存率和總生存率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在夏季接受手術(shù)并且通過(guò)食物及藥物維生素D攝入量高的患者比在冬季接受手術(shù)且維生素D攝入量低的患者有更高的生存率，并推斷足夠的維生素D可能對(duì)早期肺癌患者的預(yù)后改善有益。Mohr等［11］對(duì)111個(gè)國(guó)家的肺癌年齡調(diào)整后發(fā)病率及美國(guó)國(guó)家航空及太空總署對(duì)相應(yīng)國(guó)家的實(shí)測(cè)B型紫外線（UVB）數(shù)值的研究，在排除吸煙、肥胖等其他影響因素后，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)紫外線照射量與肺癌的發(fā)病率有關(guān)，即更低水平的UVB與更高的肺癌發(fā)病率有獨(dú)立的聯(lián)系。來(lái)自芬蘭的研究顯示，女性和青年人血清維生素D含量較高，而這兩類人群患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低［12］。

Heist等［13］對(duì)VDR基因多態(tài)性與肺癌的發(fā)生及預(yù)后之間的關(guān)系進(jìn)行分析，他們就Cdx－2、Fok I、Bsm I這3個(gè)多態(tài)性基因與294例進(jìn)展期肺癌患者（TNMⅢ－IV）的生存率之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)能提高VDR活性的Fok I的C/C基因型進(jìn)展期肺癌患者有更高的生存率，而會(huì)降低VDR活性的G－TC（Cdx－2－Fok I－Bsm I）單倍型與更差的預(yù)后有關(guān)。且 Zhou等［14］也曾就上述3個(gè)多態(tài)性基因在373例早期非小細(xì)胞肺癌患者（TNMⅠ～Ⅱ）總生存率與無(wú)復(fù)發(fā)生存率的區(qū)別進(jìn)行了研究，研究證實(shí)VDR多態(tài)性基因型對(duì)早期肺鱗癌患者生存率的改善有關(guān)。Dogan等［15］也對(duì)VDR的TaqⅠ、BsmⅠ和ApaⅠ這3個(gè)多態(tài)性基因與肺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)會(huì)降低VDR活性的TaqⅠ多態(tài)性基因可能是患肺癌的危險(xiǎn)因素之一，而年齡、性別、吸煙可能加重這一因素的影響。

3.2 實(shí)驗(yàn)室研究 體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均充分證實(shí)，1，25（OH）2D3可抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和轉(zhuǎn)移，并促進(jìn)其分化、凋亡。Güzey等［16］是最早研究維生素D對(duì)小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系體外抑制實(shí)驗(yàn)的，通過(guò)比較高濃度維生素D條件下與普通條件下2種小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系生長(zhǎng)和增殖的區(qū)別，提示維生素D對(duì)這2種細(xì)胞系具有明顯的抑制作用。

Sato等［17］進(jìn)行維生素D對(duì)肺癌的體內(nèi)抑制實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，維生素D對(duì)于肺癌轉(zhuǎn)移的抑制作用。但隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，Nakagawa等［18］通過(guò) VDR基因敲除（VDR－/－）的小鼠模型進(jìn)一步證實(shí)，維生素D對(duì)肺癌生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移的抑制作用，其優(yōu)勢(shì)在于該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了能表達(dá)綠色熒光蛋白的Lewis肺癌細(xì)胞系（LLC－GFP）。它是Lewis肺癌細(xì)胞系（LLC）與水母的綠色熒光蛋白（GFP）基因相結(jié)合形成的，只要測(cè)定GFP mRNA在小鼠肺中的表達(dá)的多寡就能了解其轉(zhuǎn)移程度，且這種動(dòng)物模型充分排除了維生素D對(duì)宿主血鈣和其他代謝凋節(jié)間接引起腫瘤抑制作用的可能。同時(shí)Nakagawa等［19］證實(shí)維生素D除對(duì)肺癌轉(zhuǎn)移的抑制作用外，還通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)1，25（OH）2D3和22－Oxa－l，25（OH）2D3通過(guò)降低基質(zhì)中 LLCGFP細(xì)胞的金屬蛋白酶MMP－2和MMP－9、血管上皮生長(zhǎng)因子和甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白的表達(dá)，使肺癌的血管形成受到抑制，抑制肺癌的生長(zhǎng)。

姜淑娟等［20］研究證實(shí)1，25（OH）2D3對(duì)肺腺癌A549細(xì)胞株有較明顯的促進(jìn)其分化、凋亡的作用。其機(jī)制是通過(guò)上調(diào)周期素依賴性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK復(fù)合物的活性使視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化減少，抑制E2F的轉(zhuǎn)錄活性，阻止腫瘤細(xì)胞進(jìn)入S期，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分化和成熟。另外1，25（OH）2D3還可通過(guò)上調(diào)胰島素生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白（IGFBP）的表達(dá)，降低胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）的活性，阻斷IGF－1的有絲分裂作用，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡或是通過(guò)下調(diào)抗凋亡基因bc1－2的表達(dá)，解除bcl－2抑制細(xì)胞凋亡的作用，增加腫瘤細(xì)胞的凋亡。

4 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)在已從臨床研究及實(shí)驗(yàn)室研究等許多方面證實(shí)了1，25（OH）2D3對(duì)肺癌的抑制作用，但由于1，25（OH）2D3所引起的高鈣血癥以及大劑量時(shí)的心臟毒性、腎結(jié)石等不良反應(yīng)限制了它在抗腫瘤中的應(yīng)用，而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室研究還未提出既能有效抑制肺癌又有較少不良反應(yīng)的1，25（OH）2D3濃度水平；而且1，25（OH）2D3濃度水平對(duì)于不同病理類型肺癌作用的區(qū)別一直未予闡釋。因此，未來(lái)的研究重點(diǎn)在于通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)室研究找到合適的抑制肺癌的1，25（OH）2D3濃度水平或是進(jìn)一步尋找一種高活性、低不良反應(yīng)的1，25（OH）2D3類似物來(lái)作為新的抗癌藥物，以及通過(guò)進(jìn)一步的臨床研究以期找到更多直接、充分、恒定的證據(jù)來(lái)證實(shí)1，25（OH）2D3對(duì)不同病理類型肺癌抑制作用的區(qū)別。

［1］ Hector FD，Margherlta TD.Its role and uses in immmaolosy［J］.FASEB，2001，15（12）：2579－2585.

［2］ Nagpal S，Na S，Rathnachalam R.Noncalcemic actions of vitamin D receptor ligands［J］.Endocr Rev，2005，26（5）：662－687.

［3］ Holick MF.Vitamin D：importance in the prevention of cancers，type 1diabetes，heart disease，and osteoporosis［J］.Am J Clin Nutr，2004，79（3）：362－371.

［4］ Demay MB.Mechanism of vitamin D receptor action［J］.Ann N Y Acad Sci，2006，1068：204－213.

［5］ Holick MF.Evolutionary biology and pathology of vitamin D［Z］，1992.

［6］ Reddy CD，Patti R，Guttapalli A，et al.Anticancer effects of the novel 1alpha，25－dihydroxyvitamin D3hybrid analog QW1624F2－2in human neuroblastoma［J］.J Cell Biochem，2006，97（1）：198－206.

［7］ van den Bemd GJ，Pols HA，van leeuwen JP.Anti－tumor effects of 1，25－dihydroxyvitamin D3and vitamin D analogs［J］.Endocrinology，2000，141（1）：10－17.

［8］ Pirianov G，Colston KW.Interaction of vitamin D analogs with signaling pathways leading to active cell death in breast Cancer cells［J］.Steroids，2001，66（3－5）：309－318.

［9］ Koli K，Keski－Oja J.1alpha，25－dihydroxyvitamin D3and its analogues down－regulate cell invasion－associated proteases in cultured malignant cells［J］.Cell Growth Differ，2000，11（4）：221－229.

［10］ Zhou W，Suk R，Liu G，et al.Vitamin D is associated with improved survival in early－stage non－small cell lung Cancer patients［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2005，14（10）：2303－2309.

［11］ Mohr SB，Garland CF，Gorham ED，et al.Could ultraviolet B irradiance and vitamin D be associated with lower in－cidence rates of lung cancer［J］.J Epidemiol Community Health，2008，62（1）：69－74.

［12］ Kilkkinen A，Knekt P，Helivaara M，et al.Vitamin D status and the risk of lung Cancer：a cohort study in Finland［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2008，17（11）：3274－3278.

［13］ Heist RS，Zhou W，Wang Z，et al.Circulating 25－h(huán)ydroxyvitamin D，VDR polymorphisms，and survival in advanced non－small－cell lung cancer［J］.J Clin Oncol，2008，26（34）：5596－5602.

［14］ Zhou W，Heist RS，Liu G，et al.Polymorphisms of vitamin D receptor and survival in early－stage non－small cell lung Cancer patients［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2006，15（11）：2239－2245.

［15］ Dogan I，Onen HI，Yurdakul AS，et al.Polymorphisms in the vitamin D receptor gene and risk of lung Cancer［Z］，2009：15.

［16］ Güzey M，Sattler C，Deluca HF.Combinational effects of vitamin D3and retinoic acid（all trans and 9cis）on proliferation，differentiation，and programmed cell death in two small cell lung carcinoma cell lines［J］.Biochem Biophys Res Commun，1998，249（3）：735－744.

［17］ Sato T，Takusagawa K，Asoo N，et al.Antitumor effect of 1alpha－h(huán)ydroxyvitamin D3［J］.Tohoku J Exp Med，1982，138（4）：445－446.

［18］ Nakagawa K，Kawaura A，Kato S，et al.Metastatic growth of lung cancer cells is extremely reduced in vitamin D receptor knockout mice［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2004，89－90（1－5）：545－547.

［19］ Nakagawa K，Sasaki Y，Kato S，et al.22－Oxa－1alpha，25－dihydroxyvitamin D3inhibits metastasis and angiogenesis in lung Cancer［J］.Carcinogenesis，2005，26（6）：1044－1054.

［20］ 姜淑娟，王英田，白雪麗，等.1，25－二羥基維生素D3對(duì)肺腺癌細(xì)胞株生長(zhǎng)及凋亡的影響［J］.腫瘤防治雜志，2005，12（20）：1542－1545.