維生素D與肝細(xì)胞癌相關(guān)性研究進(jìn)展

李 平(綜述),汪茂榮(審校)

(解放軍第八一醫(yī)院全軍肝病中心，南京210002)

維生素D是一種脂溶性類固醇衍生物，可以維持血液中鈣的動態(tài)平衡、促進(jìn)骨骼礦物化。近年來，國內(nèi)外多項研究發(fā)現(xiàn)維生素D在炎癥感染、脂質(zhì)代謝、血管病變和抑制腫瘤等方面發(fā)揮了重要作用。肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是常見惡性腫瘤之一，每年有69.5萬患者因HCC死亡，在全球惡性腫瘤病死率中居第3位[1]。盡管流行病學(xué)調(diào)查并未證實(shí)維生素D和HCC之間的關(guān)系，但國內(nèi)外多項基礎(chǔ)和臨床研究已證實(shí)了維生素D對HCC有抑制作用。現(xiàn)將近年維生素D與HCC相關(guān)的研究予以綜述。

1 維生素D的概述

維生素D主要有兩種形式，維生素D2(麥角鈣化醇)主要來源于植物性食物；維生素D3(膽鈣化醇)主要來源于動物性食物和皮膚中經(jīng)紫外線作用7-脫氫膽固醇的轉(zhuǎn)化。因此，對于大多數(shù)人來說，只要進(jìn)行戶外活動接受足夠的日光，體內(nèi)就可合成90%以上的維生素D[2]。當(dāng)維生素D吸收入血后，轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟后在微粒體中經(jīng)25-羥化酶(Vitamin D-25-hydroxylase，25-OHase)轉(zhuǎn)化生成25-羥基維生素D3，即25-(OH)D3。血液中25-(OH)D3與維生素D結(jié)合蛋白相結(jié)合，是維生素D在機(jī)體的儲存形式。25-(OH)D3進(jìn)入腎臟后，在近端小管上皮細(xì)胞經(jīng)1α-羥化酶(1α-OHase或CYP27B1)催化成具有活性的1α,25(OH)2D3，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。腎臟中另一個關(guān)鍵作用酶是24-羥化酶(24-OHase或CYP24A1)，主要起降解1α,25(OH)2D3的作用，還可在25-(OH)D3過量時，將其轉(zhuǎn)換為24,25(OH)2D3[3]。1α-OHase和24-OHase是維生素D代謝過程中兩個關(guān)鍵的酶，主要存在于腎臟，其他器官和組織中也有少量存在[4]。

維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)是1α,25(OH)2D3發(fā)揮生物學(xué)作用的受體[5]，通過示蹤法檢測發(fā)現(xiàn)VDR廣泛存在于人體的小腸上皮細(xì)胞、甲狀旁腺細(xì)胞、腎臟細(xì)胞和骨細(xì)胞等組織器官中。1α,25(OH)2D3發(fā)揮生物學(xué)作用首先與VDR結(jié)合，再作用于細(xì)胞核染色體，啟動RNA的轉(zhuǎn)錄，合成蛋白信號肽，參與調(diào)控組織細(xì)胞中特異性基因的表達(dá)[6]。

2 維生素D和HCC關(guān)系的實(shí)驗研究

在各種肝癌細(xì)胞系中，維生素D均能夠表現(xiàn)出抗HCC的作用。2000年澳大利亞學(xué)者在Hep-3B(人肝癌細(xì)胞)、PLC/PRF/5(人肝癌亞力山大細(xì)胞)、SKHEP-1(人肝腹水腺癌細(xì)胞)、HTC(大鼠肝癌細(xì)胞)和Novikoff(小鼠肝癌細(xì)胞)等5種肝癌細(xì)胞中加入1α,25(OH)2D3，他們發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞的增殖能夠被明顯抑制[7]。而這種抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用主要由1α,25(OH)2D3作用于p21和p27蛋白，調(diào)控細(xì)胞周期蛋白(cyclin)的表達(dá)，減少S期的細(xì)胞，最終使細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期[8-10]。由于1α,25(OH)2D3可導(dǎo)致機(jī)體高鈣血癥，故其不適合直接用于腫瘤的治療，為了減少這種不良反應(yīng)，隨后研制出多種維生素D的衍生物。EB1089和CB1093是維生素D的兩種衍生物，體外研究顯示這兩種衍生物同樣能夠抑制肝癌細(xì)胞HepG2的增殖[11-12]。Chiang等[4]合成了一種新的維生素D衍生物(MART-10)，細(xì)胞實(shí)驗結(jié)果顯示MART-10抑制HepG2細(xì)胞增殖效果可到達(dá)1α,25(OH)2D3的100倍。維生素D除了能夠抑制腫瘤增殖外，還具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用[13]。國內(nèi)學(xué)者利用EB1089處理肝癌細(xì)胞株HepG2后發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞不僅增殖受到抑制，且細(xì)胞的凋亡比例也明顯上升[14]。另一項在肝癌細(xì)胞MHCC97H中的研究顯示，EB1089可以抑制肝癌細(xì)胞株的增殖，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，并可抑制肝癌細(xì)胞的侵襲遷移[15]。

動物研究中也同樣顯示出維生素D的抗HCC作用。一項利用SKHEP-1肝癌細(xì)胞裸鼠模型進(jìn)行的研究顯示，連續(xù)21 d給予0.5 μg/(kg·d)劑量的1α,25(OH)2D3喂食，能夠明顯抑制裸鼠體內(nèi)的腫瘤生長[7]。他們的另一項研究表明，全身給藥EB1089同樣能夠有效抑制肝癌裸鼠動物模型體內(nèi)的腫瘤，并且不會造成高鈣血癥[16]。Sahpazidou等[17]利用C3H/Sy自發(fā)肝癌小鼠模型研究了EB1089對HCC的預(yù)防作用，結(jié)果表明，在隔日給予0.5 μg/kg EB1089實(shí)驗組小鼠中，2個月HCC發(fā)生率僅為3.9%(2/51)，而對照未給藥組的HCC發(fā)生率達(dá)到36.4%(16/44)。除觀察到維生素D及其衍生物的抑制腫瘤作用外，Chiang等[18]還發(fā)現(xiàn)魚肝油能明顯增強(qiáng)1α,25(OH)2D3對肝癌的抑制增殖效果。

3 VDR單核苷酸多態(tài)性和HCC的關(guān)系

VDR屬于核內(nèi)受體超家族成員，是維生素D發(fā)揮生物學(xué)作用的重要因素之一。VDR基因位于人類染色體上12q13.1區(qū)域[19]，大小約100 kb，能產(chǎn)生多種組織特異性轉(zhuǎn)錄[20]。VDR和腫瘤的關(guān)系密切，尤其是VDR的單核苷酸多態(tài)性可影響惡性腫瘤患者的預(yù)后[21-23]。目前認(rèn)為，VDR上至少存在25個單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，這些多態(tài)性位點(diǎn)可影響1α,25(OH)2D和VDR的結(jié)合活性，從而影響到RNA的轉(zhuǎn)錄活性和蛋白的合成[24]。其中研究比較深入的是Fok1位點(diǎn)，它位于VDR基因的5′末端，其單核苷酸T→C變異后，可引起蛋白翻譯提前一個密碼子開始，這樣翻譯產(chǎn)生的蛋白多了3個額外氨基酸，從而導(dǎo)致VDR的活性下降，目前研究認(rèn)為這種較長的VDR和乳腺癌相關(guān)[25]。

在HCC的相關(guān)VDR單核苷酸多態(tài)性研究中，F(xiàn)alleti等[26]對80例肝癌患者和236例健康志愿者體內(nèi)FokⅠC/T、BsmⅠA/G、ApaⅠT/G和TaqⅠT/C共4個單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，BsmⅠ位點(diǎn)的G/G基因型和TaqⅠ位點(diǎn)的T/T基因型與HCC的發(fā)生密切相關(guān)。Huang等[27]對臺灣地區(qū)250例乙型肝炎病毒感染者研究后發(fā)現(xiàn)，VDR的BsmⅠ、ApaⅠ和TaqⅠ的多態(tài)性和HCC相關(guān)性并不大，而是和他們乙型肝炎病毒的不同臨床表型有關(guān)。國內(nèi)一項入組了436例HCC患者和532例健康對照者的研究也發(fā)現(xiàn)，BsmⅠ、ApaⅠ和TaqⅠ這3個位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)性并沒有表現(xiàn)出HCC的相關(guān)性，但FokⅠT/T基因型和HCC的發(fā)生、TNM分級、淋巴轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[28]。因此，關(guān)于VDR的單核苷酸多態(tài)性與HCC之間的相互關(guān)系尚需要更多的研究來確立。

4 維生素D和HCC相關(guān)的臨床研究

在前列腺癌的治療中，一項關(guān)于1α,25(OH)2D3前體藥物(1α-羥基D2，商品名Hectorol)的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗結(jié)果顯示：大多數(shù)患者對于Hectorol耐受性良好，30%(7/25)的患者能夠病情穩(wěn)定6個月以上，平均生存時間達(dá)到21個月，遠(yuǎn)高于未治療組17.7個月的平均生存期[29-30]。一項在絕經(jīng)后婦女中的研究提示，維生素D對結(jié)腸腫瘤具有預(yù)防作用[31]。目前已有體外試驗和動物實(shí)驗證實(shí)1α,25(OH)2D3及其衍生物具有抗HCC作用，但迄今為止維生素D的抗HCC臨床效果尚未得到公認(rèn)。Morris等[32]嘗試將1α,25(OH)2D3溶解于5 mL碘油中，通過肝動脈注射使1α,25(OH)2D3到達(dá)腫瘤部位，結(jié)果在8例晚期HCC患者中，有3例患者出現(xiàn)血鈣升高，但不超過Ⅲ級高鈣血癥，且經(jīng)過治療后能夠改善，他們的研究表明這種治療是安全的。但遺憾的是，與對照組相比，這種治療并沒有獲得顯著的療效。Dalhoff等[33]對EB1089治療HCC進(jìn)行了Ⅱ期臨床研究，他們的研究納入了56例不能手術(shù)的HCC患者，在接受EB1089口服治療1年后，大多數(shù)患者耐受良好，其中有2例患者的腫瘤明顯縮小，另有12例患者病情能夠持續(xù)穩(wěn)定，但由于沒有設(shè)置對照組，具體療效也不好判斷。

5 小 結(jié)

維生素D的相關(guān)研究將疾病治療和預(yù)防帶入一個新的領(lǐng)域，包括治療骨性疾病的1α,25(OH)2D3，治療腎臟繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)的帕立骨化醇和度骨化醇，治療銀屑病的鈣泊三醇等。體內(nèi)外的研究證實(shí)，維生素D具有抑制炎癥、抑制腫瘤增殖、促進(jìn)凋亡、抑制分化、抑制腫瘤血管侵犯等作用。初步研究表明，對HCC亦有一定的抑制作用。因此，維生素D制劑的應(yīng)用將給HCC的治療和預(yù)防帶來希望和驚喜。然而，直接使用1α,25(OH)2D3可引起高血鈣。研發(fā)一種既能避免不良反應(yīng)，又能充分發(fā)揮抗腫瘤作用的新型維生素D將是下一步的研究方向，也有望成為HCC治療的新的手段。

[1] Jang ES,Jeong SH,Lee SH,etal.The effect of coffee consumption on the development of hepatocellular carcinoma in hepatitis B virus endemic area[J].Liver Int,2013,33(7):1092-1099.

[2] Szyszka P,Zmijewski MA,Slominski AT.New vitamin D analogs as potential therapeutics in melanoma[J].Expert Rev Anticancer Ther,2012,12(5):585-599.

[3] Schuster I.Cytochromes P450 are essential players in the vitamin D signaling system[J].Biochim Biophys Acta,2011,1814(1):186-199.

[4] Chiang KC,Chen TC.Vitamin D for the prevention and treatment of pancreatic cancer[J].World J Gastroenterol,2009,15(27):3349-3354.

[5] Kongsbak M,Levring TB,Geisler C,etal.The vitamin d receptor and T cell function[J].Front Immunol,2013,4:148.

[6] Norman AW.Minireview:vitamin D receptor:new assignments for an already busy receptor[J].Endocrinology,2006,147(12):5542-5548.

[7] Pourgholami MH,Akhter J,Lu Y,etal.In vitro and in vivo inhibition of liver cancer cells by 1,25-dihydroxyvitamin D3[J].Cancer Lett,2000,151(1):97-102.

[8] Caputo A,Pourgholami MH,Akhter J,etal.1,25-Dihydroxyvitamin D(3) induced cell cycle arrest in the human primary liver cancer cell line HepG2[J].Hepatol Res,2003,26(1):34-39.

[9] Hager G,Formanek M,Gedlicka C,etal.1,25(OH)2 vitamin D3induces elevated expression of the cell cycle-regulating genes P21 and P27 in squamous carcinoma cell lines of the head and neck[J].Acta Otolaryngol,2001,121(1):103-109.

[10] Sundaram S,Sea A,Feldman S,etal.The combination of a potent vitamin D3analog,EB 1089,with ionizing radiation reduces tumor growth and induces apoptosis of MCF-7 breast tumor xenografts in nude mice[J].Clin Cancer Res,2003,9(6):2350-2356.

[11] Luo W,Chen Y,Liu M,etal.EB1089 induces Skp2-dependent p27 accumulation,leading to cell growth inhibition and cell cycle G1 phase arrest in human hepatoma cells[J].Cancer Invest,2009,27(1):29-37.

[12] Akhter J,Lu Y,Finlay I,etal.1alpha,25-Dihydroxyvitamin D3and its analogues,EB1089 and CB1093,profoundly inhibit the in vitro proliferation of the human hepatoblastoma cell line HepG2[J].ANZ J Surg,2001,71(7):414-417.

[13] 張傳山,劉貴秋,張勤,等.1,25-二羥基維生素D3協(xié)同轉(zhuǎn)染反義端粒酶RNA誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡的實(shí)驗研究[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床,2011,15(1):78-81.

[14] 駱文靜,陳景元,徐文,等.維生素D類似物EB1 089對肝癌細(xì)胞增殖和凋亡的影響[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2004,38(6):415-418.

[15] 盛茂林,許戈良,莢衛(wèi)東,等.維生素D類似物EB1089對肝癌細(xì)胞增殖凋亡侵襲的影響[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2012,47(10):1174-1178.

[16] Ghous Z,Akhter J,Pourgholami MH,etal.Inhibition of hepatocellular cancer by EB1089:in vitro and in vive study[J].Anticancer Res,2008,28(6A):3757-3761.

[17] Sahpazidou D,Stravoravdi P,Toliou T,etal.Significant experimental decrease of the hepatocellular carcinoma incidence in C3H/Sy mice after long-term administration of EB1089,a vitamin D analogue[J].Oncol Res,2003,13(5):261-268.

[18] Chiang KC,Persons KS,Istfan NW,etal.Fish oil enhances the antiproliferative effect of 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3on liver cancer cells[J].Anticancer Res.2009,29(9):3591-3596.

[19] Uitterlinden AG,Fang Y,Van Meurs JB,etal.Genetics and biology of vitamin D receptor polymorphisms[J].Gene,2004,338(2):143-156.

[20] Crofts LA,Hancock MS,Morrison NA,etal.Multiple promoters direct the tissue-specific expression of novel N-terminal variant human vitamin D receptor gene transcripts[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1998,95(18):10529-10534.

[21] Fuhrman BJ,Freedman DM,Bhatti P,etal.Sunlight,polymorphisms of vitamin D-related genes and risk of breast cancer[J].Anticancer Res,2013,33(2):543-551.

[22] Tang C,Chen N,Wu M,etal.Fok1 polymorphism of vitamin D receptor gene contributes to breast cancer susceptibility:a meta-analysis[J].Breast Cancer Res Treat,2009,117(2):391-399.

[23] Kostner K,Denzer N,Muller CS,etal.The relevance of vitamin D receptor(VDR) gene polymorphisms for cancer:a review of the literature[J].Anticancer Res,2009,29(9):3511-3536.

[24] Uitterlinden AG,Fang Y,van Meurs JB,etal.Vitamin D receptor gene polymorphisms in relation to Vitamin D related disease states[J].J Steroid Biochem Mol Biol,2004,89-90(1/5):187-193.

[25] Theppeang K,Schwartz BS,Lee BK,etal.Associations of patella lead with polymorphisms in the vitamin D receptor,delta-aminolevulinic acid dehydratase and endothelial nitric oxide synthase genes[J].J Occup Environ Med,2004,46(6):528-537.

[26] Falleti E,Bitetto D,Fabris C,etal.Vitamin D receptor gene polymorphisms and hepatocellular carcinoma in alcoholic cirrhosis[J].World J Gastroenterol,2010,16(24):3016-3024.

[27] Huang YW,Liao YT,Chen W,etal.Vitamin D receptor gene polymorphisms and distinct clinical phenotypes of hepatitis B carriers in Taiwan[J].Genes Immun,2010,11(1):87-93.

[28] Yao X,Zeng H,Zhang G,etal.The Associated Ion between the VDR Gene Polymorphisms and Susceptibility to Hepatocellular Carcinoma and the Clinicopathological Features in Subjects Infected with HBV[J].Biomed Res Int,2013,2013:953974.

[29] Liu G,Oettel K,Ripple G,etal.Phase I trial of 1alpha-hydroxyvitamin d(2) in patients with hormone refractory prostate cancer[J].Clin Cancer Res,2002,8(9):2820-2827.

[30] Liu G,Wilding G,Staab MJ,etal.Phase Ⅱ study of 1alpha-hydroxyvitamin D(2) in the treatment of advanced androgen-independent prostate cancer[J].Clin Cancer Res,2003,9(11):4077-4083.

[31] Protiva P,Cross HS,Hopkins ME,etal.Chemoprevention of colorectal neoplasia by estrogen:potential role of vitamin D activity[J].Cancer Prev Res(Phila),2009,2(1):43-51.

[32] Morris DL,Jourdan JL,Finlay I,etal.Hepatic intra-arterial injection of 1,25-dihydroxyvitamin D3in lipiodol:Pilot study in patients with hepatocellular carcinoma[J].Int J Oncol,2002,21(4):901-906.

[33] Dalhoff K,Dancey J,Astrup L,etal.A phase Ⅱ study of the vitamin D analogue Seocalcitol in patients with inoperable hepatocellular carcinoma[J].Br J Cancer,2003,89(2):252-257.