ω-3 PUFA/GPR120在惡性腫瘤中的侵襲轉(zhuǎn)移作用研究進展

姚益，李季，周家田，于洋，張凌中，賈維坤

(1.內(nèi)江市第一人民醫(yī)院胸心外科，四川 內(nèi)江 541000； 2.成都醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院胸心外科，成都 610500)

腫瘤嚴重威脅著人類健康，2018年全球約有1 810 萬例新增癌癥病例，960萬例癌癥死亡病例[1]。G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors，GPCRs)作為最大的一類細胞膜蛋白家族，不管在正常細胞膜還是腫瘤細胞膜中均廣泛分布，它們可將細胞外的信號刺激通過膜上的受體傳遞入細胞，因此GPCRs與機體一系列病理生理密切相關(guān)，是各種生理穩(wěn)態(tài)機制中的關(guān)鍵參與者，也成為約一半藥物發(fā)揮作用的靶點[2]。新發(fā)現(xiàn)的GPR120是GPCRs“孤兒”受體中最神秘的一種[3]，它能被飲食中的中鏈和長鏈脂肪酸[主要為ω-3多不飽和脂肪酸(omega-3 polyunsaturated fatty acid，ω-3 PUFA)家族]激活而參與細胞內(nèi)的一系列代謝過程，如抗炎、激素分泌調(diào)節(jié)、糖脂代謝反應(yīng)等[2，4]。然而，GPR120受體分布模式提示GPR120在對機體代謝調(diào)節(jié)的同時可能會影響癌癥進程，故使研究者對GPR120的研究逐漸轉(zhuǎn)向腫瘤方面，這對于代謝調(diào)節(jié)藥物研發(fā)以及腫瘤治療靶點探究具有重要意義。目前，已有部分研究闡明了ω-3 PUFA/GPR120在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中扮演的重要角色，GPR120可能成為新的腫瘤治療靶點?，F(xiàn)就ω-3 PUFA/GPR120在惡性腫瘤中的侵襲轉(zhuǎn)移作用研究進展予以綜述，以更好地了解腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制，為進一步研究針對脂肪酸及GPR120靶點開展腫瘤生物治療奠定基礎(chǔ)。

1 GPR120的概述

1.1GPR120的分布及結(jié)構(gòu)特點 GPCRs(也稱為七跨膜結(jié)構(gòu)域受體)家族是人類基因組中最大的蛋白質(zhì)家族，其作為轉(zhuǎn)錄和基因表達的調(diào)節(jié)劑以及細胞內(nèi)信號級聯(lián)的傳送點，將細胞外的信號傳遞入細胞，對人體具有重要作用。因此，GPCRs涉及許多疾病，且成為約一半常規(guī)藥物的目標靶點[2]。其中，GPR120廣泛定位于肺、胃腸道、舌、脂肪、骨骼肌、肝臟、骨骼和巨噬細胞[4]。前期研究已表明，GPR120在多種內(nèi)分泌細胞中快速磷酸化并可與調(diào)節(jié)各種重要脂肪酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的中樞關(guān)鍵蛋白β抑制蛋白2相互作用，這證明GPR120對脂肪酸調(diào)節(jié)糖脂代謝的穩(wěn)態(tài)機制至關(guān)重要[2]。GPCRs的特點為其立體結(jié)構(gòu)均包含由α螺旋組成的7個跨膜結(jié)構(gòu)域(圖1)，這些結(jié)構(gòu)域?qū)⑹荏w分割為膜外N端、膜內(nèi)C端以及3個膜外環(huán)和3個膜內(nèi)環(huán)，其第7跨膜螺旋存在視紫紅質(zhì)樣受體典型的 NSxxNPxxY基序，而其第3跨膜螺旋的胞內(nèi)側(cè)則以ERM基序代替視紫紅質(zhì)樣受體特征性的DRY基序，因此GPCRs屬于進化保守的視紫紅質(zhì)樣受體家族[5]。其中，膜內(nèi)C端和連接第5和第6跨膜螺旋的第3膜內(nèi)環(huán)為G蛋白的結(jié)合位點。GPR120基因位于第10號染色體長臂 10q23.33上，全長23.408 kb，由3個內(nèi)含子和4個外顯子組成[6]。人GPR120基因外顯子3剪接產(chǎn)生一種含有361個氨基酸的長同種型蛋白異構(gòu)體和含有另外16個氨基酸的短同種型蛋白異構(gòu)體。

ω-3 PUFA:ω-3多不飽和脂肪酸；GPR120：G蛋白偶聯(lián)受體120

1.2GPR120的配體 GPR120的配體可分為天然配體和藥理學配體兩種。其天然配體是不飽和長鏈脂肪酸，Hirasawa等[5]通過篩選1 000種化合物證實，GPR120的可能配體為C16-C22長鏈不飽和脂肪酸和C14-C18長鏈飽和脂肪酸，其中結(jié)合效力最高的為ω-3 PUFA，又稱ω-3 PUFA受體。后續(xù)研究亦證明，GPR120是ω-6、ω-9單不飽和長鏈脂肪酸和一些飽和長鏈脂肪酸的受體[5,7-8]。由于GPR120參與了廣泛的生理過程，研究者已開發(fā)多種GPR120藥理學配體來激動或拮抗GPR120的表達[6,9]。其中，激動配體包括非特異性激動劑NCG21、GW9508、TUG-891，特異性激動劑TUG-1197、cpdA、GSK137647A；拮抗配體包括AH-7614。這些天然和藥理學配體的發(fā)現(xiàn)推進了GPR120在基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究。

2 ω-3 PUFA/GPR120與惡性腫瘤

目前，對于ω-3 PUFA/GPR120在脂代謝、糖代謝以及炎癥反應(yīng)等方面已有較多研究，并且研制出了部分GPR120特異性激動劑及拮抗劑。而對ω-3 PUFA/GPR120在腫瘤方面的研究尚處于起步階段，自2013年首次報道GPR120在人類癌癥中的功能以來，研究者發(fā)現(xiàn)其在直腸癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、骨肉瘤、黑色素瘤中表達異常，GPR120主要通過調(diào)控腫瘤細胞的生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移和化療耐藥等在腫瘤細胞的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用。其在不同腫瘤中的作用有所差異，現(xiàn)按系統(tǒng)分類介紹如下。

2.1ω-3 PUFA/GPR120與消化系統(tǒng)腫瘤 GPR120的主要配體是食物中的ω-3 PUFA，GPR120在腫瘤中關(guān)系的初始探究亦是從研究消化系統(tǒng)腫瘤的結(jié)直腸癌開始。目前有關(guān)GPR120在結(jié)直腸癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌等消化系統(tǒng)腫瘤中的作用已有部分報道。

腫瘤細胞無限量增殖、主動凋亡過程發(fā)生異常、侵襲轉(zhuǎn)移能力增強均是腫瘤細胞有別于正常細胞的顯著特點。GPR120在多種消化系統(tǒng)腫瘤中具有抑制或促進腫瘤細胞的生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移和耐藥等作用。研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，GPR120在結(jié)直腸癌、食管癌等腫瘤組織中呈高表達，且與病理低分化、臨床分期晚及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移數(shù)量增加呈正相關(guān)[10-11]。進一步在結(jié)直腸癌、肝癌、食管癌、胰腺癌細胞系中的實驗亦證明，GPR120在配體ω-3 PUFA激動后表達上調(diào)，通過上調(diào)GPR120促進了腫瘤細胞的運動活性、腫瘤細胞增殖及侵襲轉(zhuǎn)移能力，而敲除GPR120基因可有效抑制以上作用，起到類似抑癌基因的作用，且明確了部分參與的通路[10-16]。Fujii等[12]研究發(fā)現(xiàn)，反式脂肪酸與GPR120受體結(jié)合誘導(dǎo)了結(jié)腸癌CT26細胞酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的表皮生長因子受體反式激活及胞外信號調(diào)節(jié)激酶的磷酸化，以上兩種酶的激活增強了CT26小鼠結(jié)直腸癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力。Ishii等[13-14]評估了GPR120在大鼠肝上皮WB-F344細胞中用12-氧十四烷基佛波醇-13-乙酸酯或乙硫氨酸等脂肪酸處理的細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著GPR120表達的增加細胞運動活性顯著升高，GPR120敲低后誘導(dǎo)的細胞運動活性顯著受到抑制。Fukushima等[15]在胰腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，人胰腺癌腫瘤細胞隨著GPR120基因敲除，細胞運動能力、基質(zhì)金屬蛋白酶2活性顯著降低，從而抑制了胰腺癌細胞的運動性、侵襲性和致瘤性等惡性特征，而敲除GPR40產(chǎn)生的結(jié)果與敲除GPR120相反。進一步探究機制發(fā)現(xiàn)，其與Wif1基因表達顯著相關(guān)[16]。腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的特征離不開血管生成，在結(jié)直腸癌及食管癌癥中的研究中也發(fā)現(xiàn)了GPR120表達增加并通過磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B途徑發(fā)出信號上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子、白細胞介素-8和前列腺素E2，增強了腫瘤血管生成、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化能力，從而促進了腫瘤的發(fā)生發(fā)展[10-11]。

GPR120在一些消化系統(tǒng)腫瘤細胞中明顯低表達發(fā)揮類似抑癌基因的作用，抑制腫瘤細胞的運動能力、增殖及侵襲轉(zhuǎn)移。Zhang等[17]在結(jié)直腸癌中的研究表明，GPR120及GPR40通過大腫瘤抑制基因1促進Yes相關(guān)蛋白磷酸化，它們一起在抑制結(jié)直腸癌細胞增殖和促進結(jié)直腸癌細胞凋亡中發(fā)揮作用，并確定了新的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制。

目前化療仍是腫瘤治療的重要手段，但各種因素引起的腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性使得腫瘤細胞不能完全被殺滅，這也是導(dǎo)致腫瘤化療失敗的主要原因之一?？梢姡熕幬锩舾行詥栴}是腫瘤化療過程中亟須解決的關(guān)鍵性問題。實驗研究表明，攝入高水平ω-3 PUFA不僅會減緩結(jié)直腸癌的生長，還會增加對化療的敏感性[18]。在晚期胃癌化療耐藥的研究中，Shin等[19]發(fā)現(xiàn)二十二碳六烯酸可刺激GPR120在SNU-601/cis2細胞中的表達，并通過肌醇1,4,5-三磷酸受體、活性氧類及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)細胞凋亡，證明GPR120是順鉑耐藥的有效化學治療靶標。

然而，在消化系統(tǒng)不同腫瘤中或同種腫瘤不同細胞系中出現(xiàn)了不一致結(jié)果，后期研究特定腫瘤細胞中GPR120通過特定信號轉(zhuǎn)導(dǎo)所涉及的病理生理功能，需運用特異性拮抗劑甚至基因敲除進一步研究證明。雖然對于GPR120在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用存在一定爭議，但亦取得了一些關(guān)鍵成果，Chinthakunta等[20]使用同源建模技術(shù)構(gòu)建GPR120的三維結(jié)構(gòu)模型并篩選出水飛薊賓、檸檬烯等4種與模型良好對接的天然化合物正在進行臨床試驗，有望用于治療結(jié)直腸癌。

2.2ω-3 PUFA/GPR120與呼吸系統(tǒng)腫瘤 肺癌是我國最常見的呼吸系統(tǒng)惡性腫瘤。2018年全球約有肺癌新發(fā)病例210萬，占總數(shù)的11.6%，肺癌亦是死亡率最高的癌癥，數(shù)量達180萬，占18.4%[1]。大多數(shù)患者具有臨床癥狀就診時腫瘤已發(fā)展到中晚期，大部分患者在手術(shù)治療后仍會出現(xiàn)浸潤、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)，且化療耐藥及不良反應(yīng)使得化療效果受到限制，故致使我國肺癌的5年生存率較低。因此，探究肺癌侵襲轉(zhuǎn)移機制靶點對肺癌預(yù)防、治療具有重要意義。

隨著研究的進展，研究者開始探究ω-3 PUFA及其受體GPR120在肺癌中的作用。初始研究發(fā)現(xiàn)，GPR120轉(zhuǎn)錄物的最大表達定位于人和嚙齒動物的肺部[4]，但其在正常肺組織及肺癌中的作用研究尚不充分。前期對肺癌血清非酯化脂肪酸的研究表明，肺腺癌患者血清非酯化脂肪酸及其代謝產(chǎn)物的水平顯著高于未患癌癥患者[21]。Mouradian等[22]研究發(fā)現(xiàn)，亞油酸的富集增加了細胞生長的關(guān)鍵因子環(huán)加氧酶的活性，并依次升高前列腺素E2、基質(zhì)金屬蛋白酶和轉(zhuǎn)化生長因子-α水平。同時，在A549肺癌細胞株中補充亞油酸大大增加了支架蛋白GRB2相關(guān)結(jié)合蛋白1和表皮生長因子受體之間的關(guān)聯(lián)，并上調(diào)磷脂酰肌醇-3-激酶/磷酸化蛋白激酶B促進腫瘤細胞存活、增殖，但亞油酸是否通過GPR120發(fā)揮作用需進一步驗證。

Poirier等[23]以11 463例單純肺癌病例為試驗組和12 206例一級親屬同患肺癌的具有肺癌家族史的肺癌病例為對照組，進行全基因組關(guān)聯(lián)研究確定了30個基因變異，其中編碼GPR120的基因變異與肺癌家族史、肺癌風險增加密切相關(guān)，GPR120的多態(tài)性可能會增加肺癌的患病風險。Kita等[24]通過單獨使用GPR120、GPR40共同激動劑GW9508或在應(yīng)用GW9508的基礎(chǔ)上加用GPR40特異性抑制劑GW1100處理肺癌A549細胞發(fā)現(xiàn)，GPR120可抑制肺癌A549細胞遷移率，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶2活性及內(nèi)皮細胞管形成能力，而GPR40表現(xiàn)出相反的作用。Kita等[24]還進一步評估了GPR120和GPR40對抗癌藥物誘導(dǎo)的細胞功能的影響發(fā)現(xiàn)，肺癌細胞的化療耐藥可能與GPR120和GPR40表達減少有關(guān)，且GPR120在A549細胞中的這種作用可能強于GPR40。以上結(jié)果表明，GPR120表達減少和GPR40表達上調(diào)與進展期間的肺癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移存在潛在關(guān)系，但具體機制尚不清楚。

2.3ω-3 PUFA/GPR120與生殖泌尿系統(tǒng)腫瘤 目前對于GPR120在生殖泌尿系統(tǒng)中的研究主要集中在發(fā)病率較高和危害較大的乳腺癌和前列腺癌這兩種疾病上。

乳腺癌在當代女性人群中的發(fā)病率較高。由于乳腺癌早期臨床癥狀缺乏特異性，即使早期乳腺癌通過手術(shù)或輔助治療等綜合治療仍有20%～30%的女性患者腫瘤復(fù)發(fā)，給患者的生命健康帶來嚴重影響[25]。膳食脂肪酸攝入量與乳腺癌發(fā)展的風險密切相關(guān)，故人們越來越關(guān)注ω-3 PUFA、ω-6 PUFA等天然化合物在乳腺癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌等惡性腫瘤中的作用[26]。非酯化脂肪酸受體GPR120參與乳腺癌發(fā)生發(fā)展作用的結(jié)果有所差異。有研究表明，GPR120促進了乳腺癌的發(fā)生發(fā)展[27-30]。郭文靜[27]對腫瘤患者的手術(shù)標本進行研究發(fā)現(xiàn)，GPR120蛋白在乳腺癌組織中的陽性表達率明顯高于癌旁正常組織。同時，腫瘤標志物Ki-67呈高表達的乳腺癌組織中GPR120表達率明顯高于Ki-67低表達的乳腺癌組織，雌激素受體陰性表達的乳腺癌組織中GPR120表達率明顯高于雌激素受體陽性表達組織，且在不同病理類型的乳腺癌組織中表達率差異有統(tǒng)計學意義。免疫組織化學證明，GPR120與乳腺癌的惡性特征相關(guān)，在人乳腺癌細胞MCF-7、MDA-MB-231中，ω-3 PUFA可以激活GPR120通過GPR120/表皮生長因子受體/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路促進細胞增殖、血管生成、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而促進乳腺癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移[28-30]。有研究表明，ω-3 PUFA或GPR120在促進乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中無明顯作用甚至有抑制腫瘤細胞生長的作用[31-33]?；熌退幵谌橄侔┑闹委熤型瑯映Ｒ?，Wang等[34]探究GPR120參與乳腺癌化療耐藥發(fā)現(xiàn)，上調(diào)的GPR120通過蛋白激酶B信號通路可減少化療藥物表柔比星在腫瘤細胞內(nèi)的積累，使腫瘤細胞對化療藥誘導(dǎo)的細胞死亡具有抗性，抑制GPR120信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能顯著抑制這種化療抗藥性。因此，以GPR120為靶點有望成為減少化療耐藥的新方法。

目前對于ω-3 PUFA/GPR120與前列腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，ω-3 PUFA/GPR120在前列腺癌中主要體現(xiàn)為抑癌基因的效能[35-38]。喂食富含ω-3 PUFA的小鼠表現(xiàn)出前列腺細胞凋亡增加和前列腺增殖減少[35]。Liu等[36]研究證實，長鏈ω-3脂肪酸二十碳五烯酸激活GPR120可以抑制溶血磷脂酸磷酸化及其誘導(dǎo)的胞外信號調(diào)節(jié)激酶、局部黏著斑激酶和P70核糖體56蛋白激酶的激活，進而抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移作用。但這種抑制作用時間不長，需要在持續(xù)穩(wěn)定的GPR120激動劑刺激下才能發(fā)揮效果。Hopkins等[37]進一步對其機制進行探究發(fā)現(xiàn)，GPR120、溶血磷脂酸1受體和表皮生長因子受體之間存在相互作用，激動GPR120抑制了溶血磷脂酸1受體的表達，影響表皮生長因子受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而激動GPR120抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移。Liang等[38]在動物實驗中表明，GPR120在進食富含ω-3 PUFA膳食小鼠體現(xiàn)出的抗癌功能中起核心作用，可能通過減少M2樣腫瘤相關(guān)巨噬細胞的數(shù)量和功能實現(xiàn)。分析臨床病理組織發(fā)現(xiàn)，GPR120表達與前列腺癌死亡風險相關(guān)評分、Ki-67指數(shù)呈負相關(guān)，GPR120表達水平較高的患者可能對外源性補充ω-3 PUFA干預(yù)措施有更好的效果，但須進一步試驗證實。

后期還需探究M2樣腫瘤相關(guān)巨噬細胞通過血管生成、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化等免疫機制以外的其他促進癌癥進展的機制。同時，巨噬細胞其他亞群的作用也是探究的重點[39]。雖然前列腺癌與雄激素、前列腺特異抗原關(guān)系密切，但目前有關(guān)GPR120在雄激素依賴性前列腺癌中的特定作用、GPR120對雄激素受體及其受體下游靶點的影響以及GPR120影響睪酮轉(zhuǎn)化為二氫睪酮的機制、GPR120與前列腺特異抗原的關(guān)系研究較少，未來需進一步研究。

2.4ω-3 PUFA/GPR120與其他惡性腫瘤 GPR120在其他惡性腫瘤中的研究較少，目前僅有骨肉瘤和黑色素瘤的報道，但GPR120在兩者中呈現(xiàn)出相反的作用。Takahashi等[40]通過在骨肉瘤MG-63細胞中建立高遷移骨肉瘤細胞(MG63-R7)發(fā)現(xiàn)，隨著GPR120表達上調(diào)MG63-R7細胞的運動活性較MG-63細胞上調(diào)約200倍。這表明，GPR120提高了骨肉瘤細胞的運動活性，而GPR40抑制高遷移骨肉瘤細胞的運動活性。Fukushima等[41]研究證明，GRP120和GPR40共同參與了12-氧-四氫癸?；鸩ù?13-乙酸鹽誘導(dǎo)黑色素瘤細胞系A(chǔ)375和G361運動活性的調(diào)節(jié)，其中GPR120負向調(diào)節(jié)黑色素瘤細胞運動活性，GPR40正向調(diào)節(jié)黑色素瘤細胞運動活性。

3 小 結(jié)

GPR120涉及的生理作用廣泛，其在參與代謝及炎癥調(diào)節(jié)的過程中亦參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，無論是對代謝治療、代謝藥物開發(fā)還是對腫瘤靶向治療靶點的選擇均具有指導(dǎo)作用。GPR120在各系統(tǒng)腫瘤中具有抑制或促進腫瘤細胞生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移和化療耐藥等作用，在腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。但目前進行的關(guān)于GPR120與腫瘤相關(guān)性的研究仍不全面，GPR120在各種惡性腫瘤類型，甚至一種腫瘤的各種細胞系中的作用不同，其原因可能是前期缺乏GPR120特異性激動劑或拮抗劑造成GPR40與GPR120作用混淆，或在各種腫瘤細胞系中GPR120參與的機制不同。所以，研究TUG-1197這類GPR120特異性藥理學配體對GPR120、GPR40的關(guān)系十分重要。隨著研究的深入，人們將逐漸完善GPR120在腫瘤中作用涉及的通路，以GPR120為靶點的生物靶向治療將成為腫瘤治療的新熱點，在腫瘤預(yù)防、治療、預(yù)后評估中具有重要的應(yīng)用價值。