丙泊酚抗腫瘤作用及分子機(jī)制在肺癌中的研究進(jìn)展

吳長(zhǎng)帥 張寶慧 高正蓮 張校望 綜述 王坤 審校

肺癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤，早期肺癌檢出率低，57%肺癌患者確診時(shí)已經(jīng)發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。肺癌治療效果不理想，5年生存率只有19%[1]。目前，手術(shù)切除仍是治療肺癌的主要手段，但許多圍手術(shù)期因素(包括不同麻醉方法，不同麻醉藥物)也可能影響腫瘤預(yù)后[2]。丙泊酚是一種靜脈麻醉藥物，由于其短效和快速蘇醒特性，常用于全麻誘導(dǎo)和維持[3]。值得注意的是，最近研究發(fā)現(xiàn)丙泊酚具有抗癌或致癌的非麻醉作用。大量文獻(xiàn)報(bào)道，丙泊酚可抑制胰腺癌、肝癌和宮頸癌的癌細(xì)胞生物學(xué)活性[4-6]，但也研究表明，丙泊酚可促進(jìn)膽囊癌和乳腺癌的細(xì)胞增殖和侵襲[7-8]。目前，關(guān)于丙泊酚對(duì)腫瘤細(xì)胞活性的影響出現(xiàn)不同結(jié)果，可能是因?yàn)檠芯康哪[瘤細(xì)胞組織類型不同所致。鑒于丙泊酚對(duì)于肺癌預(yù)后影響報(bào)道較少且結(jié)論不統(tǒng)一，本文系統(tǒng)綜述丙泊酚在體外細(xì)胞、體內(nèi)動(dòng)物模型和臨床肺癌患者預(yù)后等方面對(duì)肺癌生物學(xué)特性的影響及相關(guān)機(jī)制，以探索肺癌患者最適麻醉方案。

1 丙泊酚在體外肺癌腫瘤細(xì)胞中的作用

1.1 丙泊酚抗肺癌腫瘤細(xì)胞作用

1.1.1 丙泊酚和微小RNA(miRNA) miRNA是一種小的非編碼RNA，單一的miRNA就可以通過(guò)識(shí)別靶miRNA的UTR 3′末端的互補(bǔ)序列來(lái)調(diào)控?cái)?shù)千個(gè)基因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這些miRNA分子負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)約33%的人類基因。肺癌細(xì)胞不受限制的增殖、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，這與眾多的miRNA的失調(diào)有關(guān)[9-10]。丙泊酚可以通過(guò)下調(diào)或者上調(diào)異常表達(dá)的miRNA進(jìn)而影響下游分子發(fā)揮直接抗腫瘤作用。

最新文獻(xiàn)證實(shí)，丙泊酚可下調(diào)肺癌中某些異常表達(dá)的癌基因來(lái)實(shí)現(xiàn)抗腫瘤作用。研究表明，miR-372在肝癌和結(jié)直腸癌患者中表達(dá)上調(diào)。miR-372的上調(diào)同樣促進(jìn)了肺鱗癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，而miR-372的下調(diào)則抑制了腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[11]。在Sun等[12]研究中，丙泊酚下調(diào)A549細(xì)胞中miR-372表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)丙泊酚處理后A549細(xì)胞中Wnt蛋白、β-連環(huán)蛋白(β-catenin)和雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)表達(dá)均下調(diào)。該研究表明，丙泊酚下調(diào)miR-372表達(dá)使A549細(xì)胞中Wnt/β-catenin和mTOR通路失活發(fā)揮抗腫瘤作用。

Zheng等[13]研究發(fā)現(xiàn)，miR-21/人第10號(hào)染色體的磷酸酶(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)途徑可能也是丙泊酚抑制A549細(xì)胞活性的機(jī)制之一。miR-21被認(rèn)為是一種促癌基因，在許多癌癥中發(fā)現(xiàn)其表達(dá)上調(diào)的證據(jù)[14]。而PTEN是miR-21的靶基因之一，可以磷酸化下游靶基因的蛋白磷酸酶。PTEN負(fù)調(diào)控AKT，PTEN的失活會(huì)導(dǎo)致AKT磷酸化，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，同時(shí)通過(guò)阻斷凋亡途徑，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，使腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚在時(shí)間和劑量上均會(huì)降低A549細(xì)胞中miR-21的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)PTEN蛋白，從而降低AKT促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡的作用，丙泊酚這一作用在裸鼠體內(nèi)也得到證實(shí)，抑制肺癌組織的生長(zhǎng)[13]。

圖1 丙泊酚抗腫瘤作用機(jī)制

Wu等[15]研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚可以通過(guò)下調(diào)miRNA-21-5p抑制肺癌腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。miR-21-5p是miR-21家族中的一員，可靶向促分裂原活化蛋白激酶10(Mitogen-activated protein kinase 10，MAPK10)的3′-非翻譯區(qū)，發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用。與正常組織比較，非小細(xì)胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)腫瘤細(xì)胞的MAPK10水平顯著降低，而miR-21-5p水平較高。作為NSCLC中重要的癌基因，高表達(dá)的miR-21-5p與NSCLC患者復(fù)發(fā)、腫瘤分期及較差的總生存期密切相關(guān)。MAPK10是重要促凋亡基因[16]。在許多細(xì)胞類型中，應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)MAPK10活化可通過(guò)線粒體凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡。有研究顯示，經(jīng)過(guò)丙泊酚處理過(guò)的NSCLC腫瘤細(xì)胞活力和數(shù)目明顯下降，同時(shí)miR-21-5p表達(dá)也下降，而MAPK10表達(dá)水平升高。這些研究表明丙泊酚通過(guò)下調(diào)miR-21-5p/MAPK10軸來(lái)抑制NSCLC腫瘤細(xì)胞的活力并促進(jìn)其凋亡。

此外，Liu等[17]研究表明，丙泊酚可通過(guò)上調(diào)miR-1284促進(jìn)E-鈣粘蛋白(E-cadherin)表達(dá)，抑制N-鈣粘蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)、Snail蛋白和叉頭盒蛋白質(zhì)M1(Forkhead box protein M1，F(xiàn)OXM1)的表達(dá)來(lái)抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程從而抑制肺癌腫瘤細(xì)胞的活性、降低腫瘤細(xì)胞的遷移與侵襲。這項(xiàng)研究結(jié)果和Yang等[18]研究證明丙泊酚上調(diào)miR-486增加凋亡蛋白表達(dá)抑制肺癌細(xì)胞的結(jié)果一致。因此，可以初步得出結(jié)論，在肺癌中丙泊酚可以通過(guò)上調(diào)miR-1284和miR-486，下調(diào)miR-372和miR-21發(fā)揮抗腫瘤作用。

1.1.2 丙泊酚和環(huán)狀RNA(circRNA) circRNA是一類新的具有共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)的非編碼RNA分子[19]。circRNA可以通過(guò)直接結(jié)合miRNA，形成在蛋白質(zhì)水平上相互作用的miRNA-circRNA的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)從而間接地調(diào)節(jié)基因表達(dá)[20]。同樣circRNA也具有致癌和抑癌作用[21]。circRNA轉(zhuǎn)錄銜接子2A(circTADA2A)是一種新型鑒定的circRNA分子，在NSCLC中過(guò)表達(dá)。circTADA2A可作為NSCLC腫瘤發(fā)生中的癌基因[22]。在肺癌細(xì)胞中，circTADA2A可以充當(dāng)miR-455-3p海綿，而miR-455-3p是FOXM1的靶標(biāo)。circTADA2A通過(guò)與肺癌腫瘤細(xì)胞中的miR-455-3p結(jié)合可以下調(diào)FOXM1表達(dá)。Zhao等[23]研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚通過(guò)circTADA2A/miR-455-3p/FOXM1軸抑制肺癌腫瘤細(xì)胞致癌作用和有氧糖酵解。同時(shí)也觀察到丙泊酚在體內(nèi)也可抑制A549細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。

1.1.3 丙泊酚和缺氧誘導(dǎo)因子(Hypoxia inducible factor，HIF) 腫瘤缺氧已被認(rèn)為是腫瘤微環(huán)境的特征，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[24]。腫瘤細(xì)胞瘋狂生長(zhǎng)，正常組織受到破壞，淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)而造成組織耗氧量增加，由于腫瘤組織血管異常增殖或者擴(kuò)張的毛細(xì)血管可導(dǎo)致血流緩慢而造成氧氣的輸送與消耗不平衡。最近證據(jù)表明[25]，伴隨低氧炎癥刺激可以在惡性腫瘤中激活HIF。HIF能調(diào)控多種促血管生成因子從而促進(jìn)腫瘤血管生成，調(diào)控與葡萄糖代謝相關(guān)的酶，進(jìn)而提高腫瘤的糖酵解水平，誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)的表達(dá)促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移。Yang等[26]研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)脂多糖處理的NSCLC腫瘤細(xì)胞與正常組織相比，HIF在基因和蛋白水平均上調(diào)，而HIF高表達(dá)的患者預(yù)后較差。丙泊酚可抑制脂多糖刺激引起的NSCLC腫瘤細(xì)胞中HIF表達(dá)上調(diào)，也抑制添加脂多糖后活性氧的產(chǎn)生。在NSCLC腫瘤細(xì)胞中，丙泊酚通過(guò)抑制脂多糖誘導(dǎo)HIF蛋白的活化并抑制巨噬細(xì)胞的葡萄糖代謝，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制侵襲和轉(zhuǎn)移[26]。

1.1.4 丙泊酚和MMPs MMPs是一類鈣鋅依賴性內(nèi)肽酶家族。MMPs可以溶解細(xì)胞外基質(zhì)，破壞血管屏障，誘導(dǎo)血管表面生長(zhǎng)因子釋放，促進(jìn)血管生成，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[27]。其中MMP-2和MMP-9在肺癌腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮主要作用。Wu[28]等研究發(fā)現(xiàn)丙泊酚可降低A549細(xì)胞中MMP-2、MMP-7和MMP-9的形成，從而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。

1.2 丙泊酚提高癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性

化學(xué)療法常用于肺癌術(shù)前和術(shù)后的輔助治療，它不僅減緩肺癌的進(jìn)程，縮小病灶有助于手術(shù)切除，而且還發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，以徹底清除癌細(xì)胞并延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間。順鉑是肺癌、卵巢癌、食管癌化學(xué)療法中最常用的藥物[29]。但化療藥物耐藥性明顯縮短患者的生存時(shí)間。Huang等[30]研究證明，丙泊酚通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制肺癌癌細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性從而發(fā)揮抗癌特性。該研究也驗(yàn)證Sun等[12]研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：丙泊酚通過(guò)下調(diào)miR-372以及Wnt/β-catenin和mTOR通路失活來(lái)抑制A549細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和侵襲。這表明丙泊酚可能是肺癌手術(shù)理想麻醉藥，并可能為肺癌的抗順鉑耐藥性提供新的療法。

2 丙泊酚在體內(nèi)動(dòng)物模型的研究

研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚不僅在體外而且在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮抗癌特性。研究證明，在裸鼠模型中，丙泊酚可抑制異種移植過(guò)來(lái)的肺癌腫瘤的生長(zhǎng)。Zheng[13]和Zhao[23]兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚在裸鼠內(nèi)抑制A549細(xì)胞生長(zhǎng)。Cui等[31]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)丙泊酚治療后的H460小鼠的腫瘤體積和重量明顯小于未治療的H460小鼠和對(duì)照組小鼠。然后檢測(cè)了小鼠的存活率，發(fā)現(xiàn)治療組小鼠的存活率明顯高于未治療組和對(duì)照組，證實(shí)丙泊酚能夠有效地激起H460小鼠的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激分子伴侶葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78/重鏈結(jié)合蛋白(GRP78/BiP)水平的顯著增高，從而抑制體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)。體內(nèi)研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，丙泊酚在肺癌中具有抗腫瘤特性。

3 有關(guān)丙泊酚的臨床研究

3.1 丙泊酚對(duì)肺癌患者免疫功能的影響

外科手術(shù)和麻醉使人體產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)激反應(yīng)，不僅激活交感神經(jīng)系統(tǒng)還刺激下丘腦-垂體-腎上腺軸誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫抑制[2]。丙泊酚不僅可以促進(jìn)T細(xì)胞分化，還抑制促炎因子的表達(dá)和分泌，增強(qiáng)宿主抗腫瘤的免疫反應(yīng)。Ren等[32]研究發(fā)現(xiàn)，30例接受肺癌肺葉切除術(shù)患者分為丙泊酚和異氟烷組，與異氟烷相比，丙泊酚增強(qiáng)外周T輔助細(xì)胞的表達(dá)，促進(jìn)T細(xì)胞分化活化，而且皮質(zhì)醇濃度低于異氟烷組，表明丙泊酚可能有效的降低應(yīng)激反應(yīng)。

3.1.1 丙泊酚與白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)和白細(xì)胞介素-10(Interleukin-10，IL-10) Tian等[33]研究發(fā)現(xiàn)，接受肺葉切除術(shù)62例肺癌患者隨機(jī)分為丙泊酚組和七氟醚組，兩組分別用丙泊酚和七氟醚維持麻醉，且所有患者均由同一操作者進(jìn)行手術(shù)切除，檢測(cè)圍手術(shù)期不同時(shí)間點(diǎn)患者的炎癥介質(zhì)表達(dá)水平，結(jié)果顯示，丙泊酚顯著降低促炎細(xì)胞因子IL-6表達(dá)水平并提高抗炎細(xì)胞因子IL-10表達(dá)。IL-6在對(duì)損傷和感染的應(yīng)答中起著重要作用，是預(yù)測(cè)NSCLC不良結(jié)局標(biāo)記物[34]。實(shí)驗(yàn)證明，在肺癌切除術(shù)中應(yīng)用丙泊酚麻醉，可以有效減輕圍手術(shù)期的炎癥反應(yīng)，保護(hù)肺功能，縮短麻醉蘇醒時(shí)間并保護(hù)患者的認(rèn)知功能[34]。

3.1.2 丙泊酚與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular permeability factor，VPF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β) Sen等[35]研究發(fā)現(xiàn)，將90例接受胸腔鏡根治性切除的NSCLC患者隨機(jī)分為靜脈組和吸入組。在丙泊酚組中，全身麻醉前用羅哌卡因進(jìn)行胸椎旁神經(jīng)阻滯，丙泊酚靜脈靶控輸注維持麻醉；在吸入組，使用七氟醚維持麻醉，結(jié)果顯示丙泊酚組血清VEGF和TGF-β濃度明顯小于吸入組。VEGF和TGF-β促進(jìn)血管生成，并在NSCLC的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。實(shí)驗(yàn)證明丙泊酚復(fù)合椎旁神經(jīng)阻滯可以降低VEGF和TGF-β濃度發(fā)揮抗腫瘤作用[35]。

3.2 丙泊酚對(duì)肺癌患者預(yù)后的影響

最近國(guó)內(nèi)一項(xiàng)臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于吸入麻醉，基于丙泊酚的全憑靜脈麻醉有助于降低腫瘤微轉(zhuǎn)移指標(biāo)細(xì)胞角蛋白19和肺特異性X蛋白的陽(yáng)性表達(dá)，從而降低圍術(shù)期腫瘤細(xì)胞進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)形成微轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)[36]。這項(xiàng)研究結(jié)果表明，圍術(shù)期應(yīng)用丙泊酚對(duì)于肺癌患者手術(shù)后的預(yù)后可能是有益處的。但目前有關(guān)這方面的研究較少，因此今后需要大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)去驗(yàn)證丙泊酚對(duì)腫瘤生物學(xué)功能的影響。

4 小結(jié)與展望

在體外細(xì)胞、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和和臨床研究中，丙泊酚對(duì)肺癌生物學(xué)特性的影響幾乎一致。體外研究表明，丙泊酚不僅通過(guò)調(diào)控miRNA和circRNA調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化因子HIF，減少M(fèi)MPs生成，發(fā)揮直接抗腫瘤作用；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，丙泊酚可抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移；臨床試驗(yàn)表明，丙泊酚還可增強(qiáng)淋巴細(xì)胞活性減少炎癥介質(zhì)釋放發(fā)揮間接抗癌作用。臨床試驗(yàn)也指出，相對(duì)于揮發(fā)性麻醉藥，丙泊酚可能與肺癌術(shù)后更好的生存結(jié)果相關(guān)。此外丙泊酚在提高對(duì)化療藥物敏感性方面也起著協(xié)同作用。綜上所述，丙泊酚在肺癌中發(fā)揮抗腫瘤特性，這為肺癌手術(shù)麻醉藥物選擇提供新依據(jù)。今后，需要大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)去驗(yàn)證丙泊酚對(duì)腫瘤生物學(xué)功能的影響。