阻塞性睡眠呼吸暫停與肺癌研究進展

何芳 吳娜 楊婷 艾麗 李永霞

阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)是一種因睡眠過程中上氣道反復塌陷，以反復發(fā)作的夜間呼吸暫停、間歇性缺氧(Intermittent hypoxia，IH)、睡眠片段化(sleep fragmentation，SF)等為特征的疾病，已有研究表明，嚴重OSA罹患癌癥的危險增加15%[1]，合并OSA的癌癥患者死亡率也有增加。據最新全球癌癥統(tǒng)計資料顯示[2]，肺癌仍是導致癌癥死亡的主要原因(發(fā)病率11.4%，預估死亡率18%)。目前，許多研究發(fā)現OSA與肺癌發(fā)生密切相關，明確OSA與肺癌發(fā)生發(fā)展的相關性，為肺癌治療及預防提供新的視角。本文綜述了OSA與肺癌相關的研究現況、潛在致病機制及治療方向。

OSA與肺癌的關系

近年來的動物和臨床研究均表明，OSA可能是肺癌發(fā)生和進展的一個促成因素[3-4]。睡眠障礙與癌癥死亡率增加有關，且其中肺癌居首位[5]。Seijo L.M.等[6]研究發(fā)現，OSA相關間歇性缺氧與肺癌患病率升高有關。一項大型多中心隊列研究，在納入的8748名OSA患者中，肺癌為最常見新診斷癌癥之一，就肺癌發(fā)病的相關危險因素而言，經過調整包括吸煙、飲酒、共患疾病等多個變量后，夜間低氧血癥與肺癌發(fā)病的相關性最為顯著[7]。在肺癌分期及OSA分層中，重度OSA與Ⅲ～Ⅳ期肺癌患者的癌癥死亡風險增加相關[8]。此外，多項研究指出，OSA與肺癌可能存在雙向關系，不僅患有OSA的肺癌患者惡性事件增加，與對照組相比，肺癌患者睡眠障礙發(fā)病率增加，更容易出現夜間IH、低氧血癥、呼吸暫停、白天嗜睡等癥狀[9-10]。

OSA影響肺癌的可能機制

一、IH引起腫瘤微環(huán)境(Tumor Microenvironment，TME)的改變

1.TME中的外泌體。腫瘤的發(fā)生及轉移增殖涉及腫瘤細胞和TME之間異常復雜的聯(lián)系，TME包括周圍的免疫細胞、微血管、炎癥細胞和信號分子等。腫瘤外泌體作為腫瘤與微環(huán)境之間有效信息交換的重要媒介，在調節(jié)腫瘤進展過程中具有重要作用，如血管生成、免疫調節(jié)和轉移。Almendros I.研究[11]顯示IH促進外泌體釋放，從IH小鼠或OSA患者中獲得的循環(huán)血漿外泌體在體外增加了TC1肺腫瘤細胞的增殖和遷移，且可破壞內皮屏障，促進轉移。此外，這種促腫瘤效應在SF肺癌小鼠血漿外泌中也得到了驗證[12]。

2.TME中巨噬細胞極化。腫瘤細胞和基質細胞之間的相互作用對于腫瘤的生長和侵襲必不可少。在巨噬細胞兩種活化表型中，M1型具有抗腫瘤功能，而M2型細胞具有促進組織再生特性，支持腫瘤增殖和侵襲。Almendros I.等[13]的研究表明在移植的肺上皮腫瘤中，IH不僅能促使腫瘤生長加快，對鄰近組織侵襲性也增強，這與M2極性的腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages,TAMs)的募集有關。惡性細胞能夠修飾其微環(huán)境并影響包括脂肪組織(adipose tissue，AT)在內的相鄰組織，以確保其存活和持續(xù)的增殖。一項基于肺腫瘤小鼠模型研究[14]顯示，與空氣組(room air，RA)相比，IH能調節(jié)腫瘤-AT的相互作用，形成脂肪組織巨噬細胞，遷移到腫瘤中，并在腫瘤中經歷從M1到M2表型的極性轉變，加速腫瘤的生長和侵襲。

5.血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)表達增加。VEGF是HIF-1α的下游基因，IH通過激活HIF-1a/VEGF通道，促進VEGF表達，誘導腫瘤血管生成。Liu 等研究[18]證明非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)合并OSA患者的VEGF水平升高與短期生存期較差密切相關。IH暴露加重Lewis肺癌小鼠腫瘤生長，促進組織血管生成，同時在小鼠血清及腫瘤組織中VEGF水平均有升高[19]。Carolina等[20]研究表明IH下的單核細胞，無論是OSA患者還是IH體外模型，都以HIF-1 α依賴的方式產生VEGF，并誘導腫瘤進展增強。

二、IH條件下，肺癌細胞中可能被激活的信號通路

1.IH/ALKBH5-m6A-FOXM1信號軸。FOXM1是一種與細胞增殖相關的轉錄因子，根據其在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用，已將其定為致癌狀態(tài)[21]。N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)是真核生物mRNA上最普遍的化學修飾，人AlkB同系物H5(human AlkB homolog H5,ALKBH5)作為主要的m6A脫甲基酶，可通過調節(jié)多種生物過程，在多種癌癥中起雙重作用[22]。Chao Y.H.等[23]研究發(fā)現，IH加速了小鼠肺腺癌腫瘤重量和體積的增長，與RA相比，IH上調肺腺癌細胞中ALKBH5的表達，腫瘤組織中FOXM1蛋白水平明顯升高，m6A水平減少。同時，該研究分別進行了IH條件下ALKBH5、FOXM1敲除和ALKBH5敲除后強制表達FOXM1試驗，發(fā)現ALKBH5通過降低IH條件下的FOXM1 m6A水平來促進FOXM1 mRNA的翻譯，促進FOXM1表達，表明m6A脫甲基酶ALKBH5通過下調m6A對FOXM1基因的修飾和促進FOXM1的表達影響IH下肺腺癌細胞的增殖和侵襲。

2.ESM1/HIF-1α通路調節(jié)。內皮細胞特異性分子-1(Endothelial cell specific molecule-1，ESM 1)是一種受炎癥因子調節(jié)在肺部表達的分子，與內皮功能障礙有關。IH通過ESM1/HIF-1α途徑使上皮間質轉化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)相關的蛋白——N-鈣黏蛋白、Snail蛋白和波形蛋白水平顯著升高，促進細胞的遷移和侵襲[24]，該過程增強了肺癌干細胞(lung cancer stem cells，LCSCs)特性及耐藥性。Gu X.等[25]在NSCLC小鼠研究中發(fā)現，Si-ESM1質粒轉染肺癌細胞后，EMT相關蛋白表達減低，抑制了IH誘導下HIF-1α介導的的細胞增殖、遷移和侵襲，逆轉了IH相關的負面效應。

3.Wnt/β-Catenin通路。Wnt是一類分泌型糖蛋白，Wnt分泌后能與細胞表面特異性受體互相作用，引起β-Catenin積累，游離的β-Catenin可進入細胞核，調節(jié)基因表達。氧化應激激活Nrf2有利于惡性細胞的存活。Kang H.S.等[26]發(fā)現，OSA相關的IH增強了Nrf2和Wnt/β-Catenin相關基因的表達，導致Wnt/β-Catenin信號通路的下游靶基因(即c-Myc、細胞周期蛋白D1、CDK4、p21、VEGF等)的水平增加，而加速肺癌小鼠模型腫瘤發(fā)展。

4.COX-2/PGE2通路。環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)在不同類型的腫瘤中表達上調，與腫瘤不良預后直接相關，其下游代謝物前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)可以誘導免疫監(jiān)視受損和血管生成增加促使腫瘤進展增強。Campillo N.等[27]肺癌小鼠研究中發(fā)現，IH誘導巨噬細胞前列腺素-內過氧化物合成酶2(PTGS2)基因表達和PGE2生成，此效應能被COX-2特異性抑制劑塞來昔布抑制，從而抑制腫瘤生長，此外，該研究還證實了在OSA的肺癌小鼠模型中，TAMs和肺癌細胞均是PGE2的相關來源，表明IH能夠增強腫瘤細胞惡性生物學特點。

5.增強Bach1的表達促進肺癌干細胞樣特性。癌癥干細胞(CSCs)是腫瘤細胞的亞群，具有自我更新、分化和促進腫瘤生長的能力。轉錄因子BTB和CNC同源體1(BTB and CNC homology 1，Bach1)是氧化應激條件應答的關鍵因素，與肺癌患者的不良預后相關。OSA患者反復的缺氧/復氧發(fā)作，促進活性氧(reactive oxygen species，ROS)產生，而在ROS中，特別是線粒體ROS(mitochondrial ROS, mtROS)是OSA相關疾病發(fā)病的核心因素[28]，也是ROS的主要來源。Hao S.Y.等[29]在暴露于IH原發(fā)肺癌小鼠研究中發(fā)現，CD44、CD133、SOX2、Nanog、Oct4和ABGG2作為重要的干細胞轉錄因子，與RA小鼠肺癌組織相比，其肺癌結節(jié)中上述干細胞轉錄因子的表達顯著上調，并且在體外和體內，IH均促進了mtROS的積累和Bach1的表達，Bach1基因敲除減低了IH誘導的mtROS積累和CSCs樣表型，闡明IH通過激活mtROS促進肺癌CSCs樣特性，促進肺癌細胞增殖、克隆多樣性。

三、睡眠片段化對肺癌的影響

1.NADPH氧化酶2(NADPH oxidase type 2，Nox2)活性降低介導了SF誘導肺癌的影響。Zheng J.M.等[30]建立TC1肺癌小鼠及缺乏Nox2活性肺癌小鼠(gp91phox-/Y小鼠)模型研究，發(fā)現與正常睡眠環(huán)境(normal sleep conditions，SC)的荷瘤小鼠相比，暴露于SF的小鼠和暴露于SC或SF的gp91phox-/Y小鼠的腫瘤生長速率、腫瘤重量和侵襲性均持續(xù)增加，轉基因消融Nox2導致TC1細胞腫瘤的致癌特性增強，細胞的增殖、遷移、侵襲均有增加，表明SF可能通過改變Nox2的表達和活性而影響腫瘤惡性特點。

2.SF招募TAMs和上調Toll樣受體4(Toll-like receptor4，TLR4)信號通路。Toll樣受體是一種模式識別受體，在宿主免疫應答中起關鍵作用。在各種已知的TLRs中，TLR4是免疫、某些非免疫和腫瘤細胞表達最廣泛的模式識別受體之一。TLR4在不同腫瘤類型中的表達也可以用作腫瘤增殖、分化、轉移、預后和患者生存的標志。Hakim F.等[31]肺癌小鼠研究發(fā)現，SF誘導腫瘤生長加速、侵襲性增加，促進TAMs極性轉向M2和更高的TLR4的表達，表明TLR4信號介導了SF和SC條件下腫瘤增殖的差異。

OSA相關肺癌的治療

1.內皮抑素可抑制腫瘤內皮細胞增殖和血管生成。Zhang X.B.等[19]在IH條件下研究內皮抑素對Lewis肺癌小鼠的治療效果發(fā)現，內皮抑素治療后可降低血清和組織VEGF水平，從而降低微血管密度，減緩腫瘤的發(fā)展，經內皮抑素治療后可發(fā)現更多的腫瘤壞死區(qū)域，并且荷瘤小鼠在IH條件下，內皮抑素抗腫瘤作用明顯優(yōu)于RA條件下。有Meta分析表明[32]，與鉑類化療相比，聯(lián)合內皮抑素可提高NSCLC化療反應率、疾病控制率和延緩進展時間，且不增加不良事件的發(fā)生率。

2.抗缺氧治療。腫瘤缺氧是癌癥治療失敗的一大原因，依托泊苷、順鉑和阿霉素是包括肺癌在內的各種癌癥中常用的三種化療藥物，在缺氧的情況下，用這些藥物治療癌癥可以顯著增加耐藥性。在NSCLC細胞中，當去除HIF-1α活性和改善缺氧時，可恢復對順鉑和阿霉素的敏感性[33]。使用姜黃素誘導NSCLC中HIF-1α的降解分別增加了細胞凋亡和對順鉑的敏感性[34]。OSA單核細胞表現出TAM表型，降低自然殺傷細胞活性，在體內(OSA患者經CPAP治療后)和體外都進行足夠的氧氣恢復，可使單核細胞逆轉其促腫瘤表型，表明先天免疫系統(tǒng)的可塑性和復氧的意義[20]。

3.PD-1/PD-L1抑制劑。PD-1/PD-L1抑制劑已在多種癌癥中顯示出療效，IH誘導肺癌患者PD-L1/PD-1免疫檢查點過表達，導致腫瘤發(fā)生免疫逃逸。靶向PD-1/PD-L1免疫療法已成為癌癥患者有前景的替代療法。PD-1途徑包括免疫細胞受體PD-1及其配體PD-L1(B7-H1)和PD-L2(B7-DC)，介導腫瘤微環(huán)境中的局部免疫抑制，阻斷PD-1或PD-L1的藥物可抑制腫瘤免疫逃逸[35]。秦澤敏等[36]Meta分析也證明，PD-1/PD-L1的單克隆抗體在NSCLC治療方面的優(yōu)勢及較低的不良反應。

小 結

盡管很多數據表明，OSA患者罹患肺癌及促進肺癌進展風險明顯增加，但OSA引起的慢性間歇性缺氧和睡眠片段化的促癌機制是復雜的，目前關于OSA與肺癌的研究，在臨床中大多基于流行病學、發(fā)病率、死亡率的研究，許多OSA動物模型的機制研究，也不能完全模擬人體環(huán)境。未來需要開展更多的基礎及臨床機制研究，進一步發(fā)現肺癌患者中與OSA致癌相關的基因、細胞因子、蛋白等，為肺癌的防治提供更精準的臨床治療指導。