5-羥色胺與消化道惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展

萬(wàn)林 李亞軍 喻皇飛

遵義市第一人民醫(yī)院/遵義醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)腫瘤科（貴州遵義563000）

5 羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT），又名血清素，為一類具有生物活性的單胺類物質(zhì)，是廣泛存在于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的一類神經(jīng)遞質(zhì)。同時(shí)，5-HT 也是機(jī)體內(nèi)重要的活性介質(zhì)和血管活性物質(zhì)，在胃腸道功能、血管緊張性及血壓調(diào)節(jié)、止凝血過(guò)程及機(jī)體免疫等一系列生理活動(dòng)中起重要作用［1-2］。此外，5-HT 還被視為一種有絲分裂原，促進(jìn)正常肝細(xì)胞、腸粘膜上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖［3-5］。更有大量研究顯示，在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中5-HT 亦扮演著非常重要的作用，5-HT 參與腫瘤的惡性增殖與進(jìn)展，在多種組織類型腫瘤細(xì)胞中存在5-HT 的合成代謝障礙［6］。本文就5-HT合成、代謝及轉(zhuǎn)運(yùn)和其在消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生進(jìn)展中的作用和所涉及的異常信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑作一綜述，為深入了解5-HT在消化道惡性腫瘤演變過(guò)程中所扮演的角色提供一定的認(rèn)識(shí)。

1 5-HT 代謝

1.1 5-HT 的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)在正常人機(jī)體內(nèi)，除極少量5-HT 由中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）內(nèi)5-HT 能神經(jīng)元合成外，95%左右的5-HT來(lái)源于胃腸道，由位于胃腸道黏膜的嗜鉻細(xì)胞（enterochromaffin cell，EC）合成。在色氨酸羥化酶（tryptophan hydroxylases，Tph）的作用下，通過(guò)催化必需氨基酸——色氨酸（tryptophan）形成5-羥色氨酸（5-hydroxytryptophan，5-HTP），進(jìn)一步在5-HTP 脫羧酶的作用下脫去羧基形成5-HT［7］。在外周組織中，同時(shí)存在神經(jīng)源性和黏膜源性5-HT，其中神經(jīng)源性主要由胃腸道內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元胞體在Tph2 的作用下合成，占外周5-HT 含量的5%左右，這部分5-HT 控制著內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)胃腸道蠕動(dòng)的調(diào)控具有重要作用。而黏膜源性5-HT 則是在EC 細(xì)胞中經(jīng)Tph1 的催化下所產(chǎn)生，其合成分泌量約占外周5-HT 的95%［8］。5-HT 合成后，除部分被儲(chǔ)存于EC 外，絕大部分被釋放入血進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，參與機(jī)體各系統(tǒng)生理功能調(diào)節(jié)。循環(huán)系統(tǒng)中游離的5-HT 則被血小板攝取并儲(chǔ)存于血小板致密顆粒中，這部分5-HT 的釋放對(duì)人機(jī)體的正常凝血和傷口的恢復(fù)起重要作用［9］。

1.2 5-HT 受體與血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白5-HT 受體（5-HT receptor，5-HTR）作為主要接受5-HT 信號(hào)刺激的跨膜受體之一，負(fù)責(zé)將5-HT 胞外信息轉(zhuǎn)導(dǎo)入胞內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。在嚙齒類動(dòng)物和人體內(nèi)，5-HTR 均有5-HT1R～5-HT7R 七個(gè)家族成員，分別擁有14 種和13 種亞型［10］。同時(shí)，由于分子結(jié)構(gòu)的不同，部分5-HTR 亞型還具有多種亞類，如5-HT1R 含有5-HT1A/1B 和5-HT1D～F 共5 個(gè)亞類，5-HT2R 含有5-HT2A～CR 共3 個(gè)亞型等。在所有5-HTR 中，除5HT3R 為Na+/K+ATP 酶依賴性配體門控型離子通道受體外［11］，其余的5-HTR 均屬于GPCR 家族，其中5-HTR1A～F，5-HTR5A/5B為Gi/o 蛋白，與腺苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)，可下調(diào)cAMP濃度；5-HTR2A-C 為Gq/11 蛋白，與磷脂酶C 偶聯(lián)，通常致使Ca2+流釋放；5-HTR4/6/7 為Gs 蛋白，其下游同樣與腺苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)，上調(diào)cAMP 濃度。因?yàn)椴煌荏w所介導(dǎo)的胞內(nèi)信號(hào)和不同信號(hào)間彼此間的交叉對(duì)話，5-HT 可與不同的受體結(jié)合引發(fā)出復(fù)雜的生理效應(yīng)。

在細(xì)胞膜上，除5-HTR 外，還有一類轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白——血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白（serotonin transporter，SERT）同樣參與5-HT 活性調(diào)控和胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。通常情況下，SERT 負(fù)責(zé)將軸突或細(xì)胞間隙過(guò)多的游離5-HT 重吸收轉(zhuǎn)運(yùn)至胞內(nèi)。SERT 由位于人17號(hào)染色體上SLC4A6 基因編碼而來(lái)，為溶質(zhì)載體蛋白家族（solute carrier family，SLC）成員之一，是一類Na+/Cl-依賴型轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白，具有12 次跨膜結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸將5-HT 轉(zhuǎn)運(yùn)至胞內(nèi)儲(chǔ)存/再釋放或進(jìn)一步代謝滅活，以達(dá)到快速清除胞外5-HT生物學(xué)活性的目的［12］。單胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）是外周5-HT 降解的主要酶類，能夠?qū)?-HT 氧化生成5 羥吲哚乙醛，進(jìn)而在醛脫氫酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)? 羥吲哚乙酸排出體外［13］。近年來(lái)的研究［14-15］發(fā)現(xiàn)，SERT 通過(guò)將5-HT 轉(zhuǎn)運(yùn)重吸收至胞內(nèi)參與胞內(nèi)某些蛋白質(zhì)的翻譯后修飾過(guò)程，從而參與血小板激活、胰島素釋放、肺動(dòng)脈高壓等多種病理生理過(guò)程。

2 5-HT與消化道腫瘤細(xì)胞惡性增殖的關(guān)系

胃腸道黏膜作為外周5-HT 的主要合成場(chǎng)所，5-HT 是維持胃腸黏膜結(jié)構(gòu)和功能的重要物質(zhì)，其表達(dá)和含量異常在消化系統(tǒng)的功能代謝和有關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中均扮演著非常重要的角色。大量的研究提示5-HT 合成、代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)異常在結(jié)直腸癌、肝癌、膽管癌、胰腺癌等多種消化道惡性腫瘤的發(fā)展進(jìn)展中起著十分重要的作用。

2.1 結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）CRC 是導(dǎo)致世界范圍內(nèi)癌相關(guān)死亡率的主要因素之一，超90%的CRC 為發(fā)生于黏膜上皮的腺癌。5-HT 本身產(chǎn)自腸黏膜上皮，參與胃腸黏膜的慢性炎癥和惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程［16］，5-HT 能夠招募炎性細(xì)胞釋放炎性因子，加劇腸道炎癥［17］。早在上世紀(jì)80年代，TUTTON 等［18］就發(fā)現(xiàn)10 μg/kg 劑量5-HT 腹腔注射可顯著增加DMM 誘導(dǎo)的大鼠腸癌黏膜組織細(xì)胞的有絲分裂率。5-HTR 作為介導(dǎo)5-HT 效應(yīng)的重要受體，包含5-HT1R-5HT7R 7 個(gè)家族成員，共14 個(gè)亞型，究竟是何種亞型介導(dǎo)5-HT 在腸癌細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)卻富有爭(zhēng)議。研究顯示，在不同瘤株中所發(fā)揮作用的亞型不同，即使是在同一瘤株中，所得的結(jié)論亦有所差異。ATAEE 等［19］研究顯示，12.5×106mol/L 5-HT 可通過(guò)5-HT3R，5-HT4R 促進(jìn)腸癌瘤株HT29 細(xì)胞增殖，利用5-HT3R 拮抗劑Y25130 能夠拮抗5-HT 誘導(dǎo)的增殖效應(yīng)并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。而同樣是該研究組的結(jié)果揭示5-HT1A、5-HT1B 參與HT29 細(xì)胞的增殖，只有NAN-190（5-HT1B）能夠誘導(dǎo)HT29 細(xì)胞發(fā)生G2/M 期阻滯，5-HT1A 抑制劑卻幾乎對(duì)癌細(xì)胞沒(méi)有作用［20］。

事實(shí)上，5-HTR 所介導(dǎo)的5-HT 信號(hào)在腸癌發(fā)生中的作用較為復(fù)雜。目前普遍認(rèn)為，5-HT 與相應(yīng)受體結(jié)合后對(duì)腸癌的生長(zhǎng)進(jìn)展有積極作用。5-HTR 信號(hào)甚至可與腸癌細(xì)胞中某些經(jīng)典的癌信號(hào)通路如Wnt/β-catenin 通路之間發(fā)生交互作用。SUI 等［21］的研究發(fā)現(xiàn)，人結(jié)直腸癌病理組織中過(guò)表達(dá)5-HT1D 受體，其可通過(guò)激活A(yù)xin1/β-catenin/MMP-7 途徑參與癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移，利用5-HT1DR 拮抗劑GR127935 可以通過(guò)靶向Axin1 有效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。然而，最近也有研究揭示，5-HT 具有合成保護(hù)作用，在結(jié)直腸癌發(fā)生的早期階段，5-HT 促進(jìn)了脫氧核糖核酸的修復(fù)活性，使小鼠結(jié)腸隱窩細(xì)胞免受DNA 損傷并預(yù)防了結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生［22］。作為5-HT4R 激動(dòng)劑的Zelnorm 更是可通過(guò)抑制JAK/STAT3 活性發(fā)揮抗腫瘤活性［23］。

5-HT 還可通過(guò)另一類受體——SERT，介導(dǎo)5-HT 對(duì)腸癌細(xì)胞的作用。利用血清素重吸收抑制劑抑制（serotonin reuptake inhibitors，SSRIs）類藥物抑制SERT 活性、封閉SERT 功能展現(xiàn)出明顯的抗癌活性［24］。作為SSRIs 類藥物的西酞普蘭能夠顯著抑制DMM 誘導(dǎo)的腸癌發(fā)生［25］，另一類SSRI 氟西汀還可通過(guò)非P53 途徑誘導(dǎo)腸癌細(xì)胞凋亡［26］。流行病學(xué)資料更是顯示，持續(xù)數(shù)年服用一定劑量SSRIs 的患者罹患腸癌的風(fēng)險(xiǎn)明顯下降［27-29］，這些數(shù)據(jù)揭示5-HT 信號(hào)通路在抑郁癥與腸癌發(fā)生之間存在某種聯(lián)系，但其間具體的機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步的研究。

2.2 肝癌（hepatocellular carcinoma）肝癌是我國(guó)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其死亡率排癌相關(guān)死亡率第3 位，探尋潛在靶點(diǎn)和行之有效的治療方案具有十分重要的意義。研究顯示，5-HT 在肝癌細(xì)胞增殖生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要作用。5-HT 可作為有絲分裂刺激因子，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。在Huh7、HepG2 和Hep3B 等不同的肝癌細(xì)胞瘤株中有多種5-HT 受體如5-HT1A/1B，5-HT2B，5-HT7 受體的表達(dá)，體外一定濃度（10-4mol/L）5-HT 可刺激Huh7 和HepG2 細(xì)胞增殖［30］。此外，5-HT 可通過(guò)5-HT2B 激活mTOR 以使得血清剝奪的肝癌細(xì)胞受到保護(hù)，避免凋亡發(fā)生［30］，5-HT 還可通過(guò)5-HT7R上調(diào)β-catenin 表達(dá)促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖［31］。在NDEA 誘發(fā)的大鼠肝癌模型中，高水平的5-HT 與5-HT2C 受體結(jié)合維持癌細(xì)胞的增殖，抑制5-HT1B、5-HT2B 不僅對(duì)Huh7 和HepG2 細(xì)胞的生長(zhǎng)有抑制作用，對(duì)小鼠原發(fā)肝癌生長(zhǎng)也有明顯的抑制效應(yīng)。對(duì)176 例臨床肝癌樣本分析發(fā)現(xiàn)5-HT1B/5-HT2B 受體在肝癌組織中高表達(dá)，且與腫瘤增殖指數(shù)，腫瘤大小等指標(biāo)相關(guān)［32］。在肝癌患者血清中5-HT含量高于正常人群，5-HT含量的升高可作為肝癌患者一個(gè)重要的預(yù)后相關(guān)因素［33-34］。CHAN等［35］，對(duì)59 859 例肝癌患者回顧性分析發(fā)現(xiàn)，服用SSRIs 類藥物的患者肝癌的患病發(fā)現(xiàn)明顯降低，提示長(zhǎng)期使用SSRIs 類藥物抑制5-HT 可降低肝癌細(xì)胞發(fā)生。這些研究提示，5-HT 信號(hào)通路在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用，而SSRIs 類藥物最為主要的藥理作用是抑制血清素（即5-HT）胞內(nèi)重吸收，其降低肝癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)是否與細(xì)胞內(nèi)5-HT重吸收減少有關(guān)，需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

2.3 膽管癌（cholangio carcinoma）膽管細(xì)胞癌是發(fā)生于膽道上皮的惡性腫瘤，可發(fā)生于任何部分，但常見(jiàn)于肝外膽管。癌腫發(fā)生后阻塞膽道，預(yù)后極差。5-HT 代謝障礙同樣是膽管癌發(fā)生的因素之一。研究顯示，無(wú)論膽管癌組織還是體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞中均存在TPH1 過(guò)表達(dá)和MAO 低表達(dá)的現(xiàn)象，導(dǎo)致5-HT 的合成增加，降解減少，使得5-HT含量增加，刺激癌細(xì)胞生長(zhǎng)。同時(shí)，膽管癌瘤株H69 細(xì)胞中存在不同類型的5-HTR 的差異表達(dá)，而5-HT1A，5-HT2A/AB，5-HT4/6 的表達(dá)上調(diào)均介導(dǎo)5-HT 對(duì)癌細(xì)胞的增殖作用，抑制膽管癌細(xì)胞中

5-HT 合成明顯降低癌細(xì)胞的生長(zhǎng)［36］。在這過(guò)程中，MAO-A 啟動(dòng)子區(qū)高度甲基化導(dǎo)致MAO-A 表達(dá)失活，失去對(duì)胞內(nèi)5-HT 的代謝能力進(jìn)而使得膽管癌細(xì)胞中5-HT 水平升高是5-HT 促進(jìn)膽管癌細(xì)胞惡性增殖的又一重要因素［37］。血漿中高5-HT 含量更是可作為膽管癌的診斷指標(biāo)之一，同時(shí)也預(yù)示著患者的不良預(yù)后［38］。

2.4 胰腺癌（pancreatic carcinoma）胰腺癌作為全球死亡率最高的惡性腫瘤之一，探索其潛在的治療靶點(diǎn)和有效的治療方法一直是困擾學(xué)術(shù)界的重大難題。利用動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，無(wú)論炎癥損傷、手術(shù)切除或者是遺傳缺陷的小鼠體內(nèi)，5-HT 在誘導(dǎo)胰腺濾泡細(xì)胞去分化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦勺婕?xì)胞的過(guò)程中起重要作用［39］。同時(shí)，胰腺作為人體內(nèi)重要的分泌性器官，5-HT 的合成與釋放在胰腺癌，特別是具有神經(jīng)內(nèi)分泌性質(zhì)的胰腺惡性腫瘤中普遍存在［40］。在PaCa 細(xì)胞中，利用siRNA 干擾5-HT1B 和5-HT1D 受體后，PaCa 細(xì)胞增殖率明顯下降，并且經(jīng)uPAR/MMP-2 信號(hào)和Integrin/Src/Fak 信號(hào)所誘導(dǎo)的癌細(xì)胞侵襲遷移能力明顯下降，抑制5-HT1B 和5-HT1D 受體的表達(dá)還可下調(diào)ZEB1 和Snail 蛋白，降低癌細(xì)胞EMT 能力，說(shuō)明5-HT 同樣參與胰腺癌增殖和侵襲遷移過(guò)程［41］。

2.5 胃癌（gastric carcinoma）盡管5-HT 作為胃腸道神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（neuroendocrine tumor，NET）常見(jiàn)的外泌產(chǎn)物，其與NET 發(fā)生進(jìn)展之間的關(guān)系亦見(jiàn)諸大量報(bào)道［42-43］，但5-HT 及其受體在胃腺癌中作用的研究卻相對(duì)較少。事實(shí)上，除5-HT3R 抑制劑廣泛用于減輕抗腫瘤相關(guān)化療藥物導(dǎo)致的胃腸道反應(yīng)外，也有研究顯示，5-HT 的表達(dá)水平與胃癌的分化程度密切相關(guān)［44］。5-HT 及5-HTR 在胃癌腫瘤進(jìn)展過(guò)程中的作用需要更多深入的研究進(jìn)一步探討。

3 結(jié)語(yǔ)和展望

5-HT 作為人體廣泛存在的重要的神經(jīng)遞質(zhì)，也是調(diào)節(jié)多種機(jī)體功能和生理活動(dòng)的重要介質(zhì)，其合成/轉(zhuǎn)運(yùn)/代謝異常在惡性腫瘤的發(fā)生進(jìn)展中也起著非常重要作用。然而，盡管研究顯示5-HT在幾乎所有的消化道組織類型惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中均起著非常重要的作用，但其影響癌細(xì)胞生物學(xué)行為所涉及的具體機(jī)制卻不是十分清楚。進(jìn)一步明確5-HT 與相應(yīng)受體在不同組織類型腫瘤中的精確調(diào)控機(jī)制無(wú)疑是靶向5-HT 信號(hào)治療的基本前提，深入系統(tǒng)的研究5-HT 在不同組織類型腫瘤中的作用更是臨床基于5-HT 為靶標(biāo)的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。針對(duì)5-HT 不同類型受體抑制劑和SERT 抑制劑的開(kāi)發(fā)和改良，提高藥物與相應(yīng)受體的親和力和特異性，勢(shì)必也將為更好的臨床治療實(shí)踐提供有力的保障。