維生素D干預(yù)腫瘤微環(huán)境的研究進(jìn)展

李玉華 劉微 劉晴 郭健 張磊 孫美艷

[摘要] 維生素D作為一種多功能激素，參與調(diào)節(jié)機(jī)體的基本生理功能。大量流行病學(xué)和Meta分析結(jié)果表明，維生素D缺乏與腫瘤的高發(fā)病率和不良預(yù)后相關(guān)。腫瘤并不是獨(dú)立的存在，它的發(fā)生、生長及轉(zhuǎn)移與腫瘤微環(huán)境密切相關(guān)，因此了解腫瘤微環(huán)境中不同成分在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用對腫瘤的預(yù)防和治療至關(guān)重要。最新研究表明，維生素D可通過干預(yù)腫瘤微環(huán)境中某些成分（如細(xì)胞因子、前列腺素、NF-κB信號通路等）從而抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。該文將對維生素D通過干預(yù)腫瘤微環(huán)境從而抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，為維生素D及其類似物作為未來候選抗腫瘤藥物的研究提供參考。

[關(guān)鍵詞] 維生素D;腫瘤;細(xì)胞因子;血管;脂肪細(xì)胞

[中圖分類號] R4? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1674-0742（2020）10（b）-0195-04

[Abstract] Vitamin D， as a multifunctional hormone， participates in regulating the basic physiological functions of the body. A large number of epidemiological and meta-analysis results show that vitamin D deficiency is related to the high incidence of tumors and poor prognosis. Tumors do not exist independently. Its occurrence， growth and metastasis are closely related to the tumor microenvironment. Therefore， understanding the role of different components in the tumor microenvironment in tumor invasion and metastasis is very important for tumor prevention and treatment. The latest research shows that vitamin D can inhibit the occurrence and development of tumors by interfering with certain components in the tumor microenvironment （such as cytokines， prostaglandins， NF-κB signaling pathways， etc.）. This article will review the mechanism of vitamin D inhibiting the occurrence and development of tumors by intervening in the tumor microenvironment， and provide references for future research on vitamin D and its analogues as candidate anti-tumor drugs.

[Key words] Vitamin D; Tumor; Cytokine; Blood vessel; Adipocyte

維生素D是一種脂溶性類固醇衍生物，主要以兩種形式存在：維生素D2和維生素D3。維生素D3在肝臟微粒體中被25-羥化酶轉(zhuǎn)化形成25-羥基維生素D [25（OH）D]，然后在腎臟中被1α-羥化酶催化成1，25（OH）2D3，1，25（OH）2D3作為典型的類固醇激素，參與調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)和骨代謝。流行病學(xué)結(jié)果顯示高血清25（OH）D水平與癌癥的發(fā)病率和不良預(yù)后呈負(fù)相關(guān)[1-3]。Ma等[4]發(fā)現(xiàn)高劑量維生素D攝入和高水平血清25（OH）D可分別使結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)降低12%和33%， Ditsch等人[5]對82例乳腺癌患者的VDR表達(dá)情況與患者總生存期的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高VDR表達(dá)的患者比低VDR表達(dá)患者具有更長的生存期。 Kim等[6]針對13項(xiàng)關(guān)于維生素D攝入量、血清25（OH）D濃度以及乳腺癌發(fā)病率和預(yù)后的Meta分析結(jié)果顯示，維生素D攝入量每增加100 IU/d，乳腺癌的發(fā)病率降低2%。目前，越來越多的研究表明維生素D可以通過抗炎，抑制血管生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡等途徑抑制多種腫瘤的發(fā)生。

最新研究表明，維生素D可通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）來阻止腫瘤進(jìn)程。腫瘤微環(huán)境包括多種細(xì)胞，細(xì)胞外基質(zhì)，血液系統(tǒng)以及氧化自由基等。這些復(fù)雜的組分處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過程中，為腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移提供生長環(huán)境和物質(zhì)條件。其中，細(xì)胞成分包括腫瘤細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等。細(xì)胞外基質(zhì)包括炎性細(xì)胞因子、趨化因子、粘附分子和生長因子等。腫瘤微環(huán)境已成為腫瘤治療的新靶標(biāo)，它為腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移提供適宜的生長環(huán)境及物質(zhì)條件，促進(jìn)其發(fā)生發(fā)展，了解腫瘤微環(huán)境中不同組分在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用對腫瘤的預(yù)防和治療至關(guān)重要[7]。該文將重點(diǎn)對維生素D干預(yù)腫瘤微環(huán)境的腫瘤抑制機(jī)制進(jìn)行全面系統(tǒng)的闡述。

1? 維生素D和細(xì)胞因子

炎癥細(xì)胞通過分泌不同的細(xì)胞因子構(gòu)成腫瘤炎癥環(huán)境，引起腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移[8-9]。研究發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤患者血液中的細(xì)胞因子水平（IL-1β，TNF-α，IL-6和IL-8）明顯高于健康人群。多項(xiàng)研究表明，維生素D可以通過對一些重要的細(xì)胞因子調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答反應(yīng)發(fā)揮腫瘤抑制作用。

IL-6是一種促炎細(xì)胞因子，是前列腺癌和結(jié)直腸癌進(jìn)展中的關(guān)鍵因子。例如，IL-6通過p38-MAPK和JAK-STAT通路上調(diào)Mcl-1基因轉(zhuǎn)錄，抑制TRAIL誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡。IL-6也可刺激基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）的表達(dá)促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲。有研究表明[10]，維生素D可能抑制p38-MAPK的合成達(dá)到降低IL-6的水平，表明其在癌細(xì)胞中具有顯著的抗炎作用。

IL-8是重要的血管生成因子，其通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和MMP-2、MMP-9的表達(dá)，增加膠原酶活性，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，遷移和侵襲。Bao等[11]發(fā)現(xiàn)前列腺癌細(xì)胞IL-8的分泌通過NF-κB通路被抑制，從而減少血管生成。另外，在結(jié)腸癌細(xì)胞中的研究表明，1，25（OH）2D3與其類似物同樣降低了IL-8的產(chǎn)生。

TGF-β和IL-10作為炎癥負(fù)調(diào)控因子具有抑制免疫監(jiān)視和募集炎性細(xì)胞的功能。 IL-10可以通過抑制T淋巴細(xì)胞和抗原遞呈細(xì)胞作用促進(jìn)肺癌生長，TGF-β通過刺激上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增加腫瘤細(xì)胞侵襲力和促進(jìn)血管生成[12]。研究表明，1，25（OH）2D3可通過抑制MAP途徑刺激分泌IL-10和TGF-β以減輕過度炎癥反應(yīng)從而抑制腫瘤的發(fā)生。

2? 維生素D和前列腺素（PGs）

PGs是促進(jìn)腫瘤發(fā)生、生長的促炎性分子，其中，PGE2是其主要活性成分。在不同的惡性腫瘤如結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌和前列腺癌中均觀察到PGE2水平增加[13]。PGs與特定受體結(jié)合，在介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化和凋亡等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。PGs、PGs相關(guān)代謝酶和PGs受體（EP）的升高均與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。

PGE2與EP2之間的相互作用可產(chǎn)生正反饋信號，上調(diào)TNF-α，IL-6，CXCL1和COX-2水平，從而通過增加炎癥反應(yīng)促進(jìn)腫瘤發(fā)生[14]。EP2和EP4也可調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞中的負(fù)責(zé)催化雌激素合成的芳香化酶的表達(dá)。COX是PGs合成的關(guān)鍵酶，它具有兩種異構(gòu)體，COX-1和COX-2。COX-2在炎癥和腫瘤發(fā)生過程中起重要作用。COX-2可促進(jìn)腫瘤微血管的形成并參與腫瘤發(fā)展過程。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，COX-2在肺腺癌細(xì)胞中的高表達(dá)激活TK受體活性并誘導(dǎo)VEGF-C基因的過量表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤血管生成。另一方面，COX-2的過度表達(dá)對腫瘤細(xì)胞的凋亡具有顯著的抑制作用。COX-2可以通過激活Bcl-2基因途徑來抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡。15-羥基前列腺素脫氫酶（15-PGDH）是COX-2的拮抗劑，對癌癥的發(fā)展有強(qiáng)烈的抑制作用。有學(xué)者在正常結(jié)腸和結(jié)腸癌組織中檢測15-PGDH的表達(dá)情況，結(jié)果顯示15-PGDH的表達(dá)在結(jié)腸癌組織中顯著降低?？傊?，維生素D通過3種機(jī)制抑制PGs的合成：降低PGs受體和COX-2的表達(dá)，增加15-PGDH表達(dá)。

3? 維生素D和 MKP5

絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶5（MKP5） 是一類選擇性地使MAP激酶中關(guān)鍵性的絲/蘇氨酸和酪氨酸殘基雙重底物特異性脫磷酸的磷酸酶，MKP5可抑制p38活性，而p38的激活可刺激促炎細(xì)胞因子的增加，促進(jìn)炎癥反應(yīng)。1，25（OH）2D3可通過干擾炎性細(xì)胞因子如TNF-α的信號上調(diào)MKP5的表達(dá)，起到預(yù)防或治療早期前列腺癌的效果。

4? 維生素D和 NF-κB信號通路

NF-κB是一種真核轉(zhuǎn)錄因子，它是由p50和Rel A組成的異二聚體（p65）。NF-κB在炎癥反應(yīng)和促進(jìn)惡性腫瘤中起主要作用，它通過激活NF-κB下游基因（包括G1/S-Cyclin-D1和c-myc）刺激細(xì)胞生長，從而導(dǎo)致細(xì)胞增殖[15]。NF-κB還可以誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子VEGF和細(xì)胞因子的表達(dá)，主要是IL-8通過結(jié)合腫瘤或腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞的CXCR-2受體促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。

研究證明，1，25（OH）2D3通過調(diào)節(jié)NF-κB信號通路抑制炎癥反應(yīng)。用1，25（OH）2D3治療前列腺癌細(xì)胞導(dǎo)致IL-8分泌減少從而抑制血管生成。1，25（OH）2D3還可以通過增加IκB mRNA的穩(wěn)定性，從而減少NF-κB的核轉(zhuǎn)移。1，25（OH）2D3還可以抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞中NF-κB復(fù)合物的p65亞基的活化，從而阻止NF-κB與DNA的結(jié)合。因此，1，25（OH）2D3可以通過抑制NF-κB信號通路作為腫瘤的有效抑制劑。

5? 維生素D和脂肪細(xì)胞

越來越多的研究表明[16]，脂肪組織與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。過量的脂肪堆積導(dǎo)致血液中雌激素水平增加，使微環(huán)境維持低炎狀態(tài)。在慢性炎癥狀態(tài)下，脂肪細(xì)胞可分泌多種不同的細(xì)胞因子、趨化因子、腫瘤壞死因子和血管內(nèi)皮生長因子。肥胖誘發(fā)的炎癥在腫瘤發(fā)生中起重要作用。瘦素由白色脂肪組織產(chǎn)生，可能通過JAK-STAT途徑、NF-κB途徑和WNT途徑促進(jìn)雌激素敏感癌癥的產(chǎn)生。另外，瘦素還可誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。Kaiappan等[17]發(fā)現(xiàn)，1，25（OH）2D3可通過調(diào)節(jié)miR-498降低由瘦素引起的ERα和端粒酶的激活從而抑制雌激素敏感性腫瘤的生長。另外，1，25（OH）2D3還可降低瘦素引發(fā)的炎癥反應(yīng)。

6? 維生素D和血管生成

血管生成是腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的重要步驟。腫瘤血管生成由多種因素調(diào)控，包括VEGF、bFGF、HGF、TNF、IL-8等[18-19]。VEGF可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌多種蛋白酶，它們在血管基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)降解中起到至關(guān)重要的作用。早期研究表明，1，25（OH）2D3是腫瘤細(xì)胞血管生成的有效抑制劑。在人類胰腺癌細(xì)胞中，1，25（OH）2D3降低MMP-9的表達(dá)和活性，同時(shí)增加金屬蛋白酶組織抑制劑1（TIMP-1）的活性，從而降低血管生成和腫瘤侵襲。如上所述，1，25（OH）2D3通過誘導(dǎo)MKP5表達(dá)使p38失活，進(jìn)一步促進(jìn)抗血管生成作用。此外，1，25（OH）2D3及其類似物-DG通過調(diào)節(jié)MMP2和MMP-9來減少腫瘤細(xì)胞的侵襲。

7? 維生素D和氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激指當(dāng)機(jī)體受到應(yīng)激刺激時(shí)，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生高水平活性氧（ROS），從而導(dǎo)致氧化-抗氧化體系失衡。幾乎所有的腫瘤細(xì)胞都會(huì)出現(xiàn)氧化-抗氧化失衡狀態(tài)，不僅會(huì)導(dǎo)致組織損傷，而且會(huì)造成基因突變。在缺氧環(huán)境中，ROS水平升高的惡性腫瘤更可能侵襲和轉(zhuǎn)移。

因此，維持抗氧化防御系統(tǒng)應(yīng)該是防止腫瘤發(fā)展的關(guān)鍵步驟。越來越多的數(shù)據(jù)表明[20-21]，維生素D可以通過促進(jìn)抗氧化作用來保護(hù)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的組織損傷。臨床試驗(yàn)表明，補(bǔ)充維生素D可減少結(jié)直腸上皮隱窩細(xì)胞中氧化損傷標(biāo)志物8-羥基-2'-脫氧鳥苷水平。當(dāng)用1，25（OH）2D3預(yù)處理HUVEC細(xì)胞，檢測到胞質(zhì)NRF2蛋白濃度顯著增加，NRF2是內(nèi)源抗氧化防御系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白，與抗氧化應(yīng)答元件（ARE）結(jié)合，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄后發(fā)揮抗氧化酶和抗氧化保護(hù)作用[22]。維生素D也可降低細(xì)胞ROS水平，導(dǎo)致抑制單核細(xì)胞分泌的促炎細(xì)胞因子MCP-1和IL-8。但是，維生素D是否能夠通過抗氧化作用抑制腫瘤的發(fā)生和侵襲仍需實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，目前，大量流行病學(xué)調(diào)查顯示，維生素D缺乏與多種腫瘤的高發(fā)病率相關(guān)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已證實(shí)維生素D可以通過多種方式抑制腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，其中，對腫瘤微環(huán)境相關(guān)因子和信號通路的干預(yù)機(jī)制越來越引起關(guān)注，腫瘤微環(huán)境在調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用，以腫瘤微環(huán)境中的組分作為新靶點(diǎn)的治療方法能克服許多目前傳統(tǒng)治療方式的限制。維生素D通過影響腫瘤微環(huán)境而抑制腫瘤的作用機(jī)制需要進(jìn)一步探討和研究，維生素D及其類似物作為抗腫瘤藥物的候選仍需要更多的前瞻性干預(yù)實(shí)驗(yàn)提供直接證據(jù)。

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（收稿日期：2020-07-19）