非神经性烟碱型乙酰胆碱受体对肿瘤细胞增殖与凋亡影响研究进展

杨方武,朱静,孙义峰,李坤,张炳远

(1 枣庄矿业集团中心医院肛肠小儿外科,山东枣庄 277000; 2 青岛大学医学院附属医院普外二科)

·综述·

非神经性烟碱型乙酰胆碱受体对肿瘤细胞增殖与凋亡影响研究进展

杨方武1,朱静1,孙义峰1,李坤2,张炳远2

(1 枣庄矿业集团中心医院肛肠小儿外科,山东枣庄 277000; 2 青岛大学医学院附属医院普外二科)

嗜神经侵袭转移是非神经性恶性肿瘤较为特殊的临床表现。非神经性烟碱型乙酰胆碱受体在肿瘤细胞增殖与凋亡、侵袭神经的过程中所起的作用不容忽视。本文就非神经性烟碱型乙酰胆碱受体对肿瘤细胞增殖与凋亡、侵袭和转移以及新血管生成等方面的影响进行综述。

受体,烟碱;肿瘤转移;细胞增殖;细胞凋亡;综述

非神经性乙酰胆碱受体由非神经性细胞和组织如免疫细胞、胚胎干细胞、上皮细胞、角质化细胞、血管内皮细胞、肿瘤细胞、膀胱、生殖组织等合成释放,通过自分泌或旁分泌途径发挥作用。非神经性烟碱型乙酰胆碱受体(n ACh Rs)是介导突触间快速信号传递的配体门控的离子通道蛋白。n ACh Rs的激动剂尼古丁是烟草的主要成分之一。研究表明,吸烟是肺癌、胰腺癌、结肠癌、胃癌和膀胱癌致病的主要危险因素[1-2]。n AChRs信号转导通路对癌症有相当大的影响。最近研究表明,肿瘤微环境中的神经递质以及受体在肿瘤的嗜神经性上可能起重要作用[1]。已有文献报道,先后在肺肿瘤细胞系和人小细胞肺癌(SCLC)等肿瘤细胞中发现了n ACh Rs的表达[3]。这提示尼古丁可能通过与n ACh Rs特异性结合,在这些肿瘤的发生、发展中起重要作用。最近的研究表明,α7为n ACh Rs的主要亚单位,它在肿瘤的细胞增殖与凋亡、侵袭和转移、新血管生成等过程中发挥重要作用。本文就n ACh Rs对肿瘤细胞增殖与凋亡、侵袭和转移以及新血管生成等方面的影响进行综述。

1 nAChRs对细胞增殖的影响

作为烟草中的主要活性成分,尼古丁可刺激肿瘤细胞增殖。研究显示,尼古丁以依赖n ACh Rs途径,刺激SCLC、胃癌、结肠癌等肿瘤细胞的增殖作用[4-6]。而n ACh Rs拮抗剂可阻滞尼古丁的促增殖作用,进一步的研究显示,α7n ACh Rs的拮抗剂α-银环蛇毒素等能够降低尼古丁对肿瘤的促增殖作用[7-8]。这证明α7n AChRs是调节肿瘤细胞增殖的主要胆碱能受体亚型。在胃癌、间皮瘤等其他肿瘤细胞系中也发现了尼古丁通过α7n AChRs促进细胞增殖的现象。这些研究提示了n ACh Rs作为治疗肿瘤新靶点的可能性。n ACh Rs对肿瘤细胞增殖的调节作用涉及多条信号通路和多种信号分子。研究表明,尼古丁可升高多种生长因子和生长因子受体水平,促进肿瘤细胞增殖[9]。尼古丁通过n ACh Rs促进Ca2＋内流,增加细胞内Ca2＋浓度,并增加L型电压门控离子通道诱导表皮生长因子受体(EGFR)转导。目前,关于Ca2＋依赖性的EGFR的转导机制尚不明确。有人认为细胞内Ca2＋浓度上升,引起胞浆激酶激活,进一步磷酸化EGFR。对胃癌的研究发现,尼古丁可通过n ACh Rs刺激环氧合酶-2的表达,上调血管内皮生长因子受体(VEGFR)[10]。

尼古丁处理非小细胞肺癌(NSCLC)A549细胞后,可以抑制蛋白磷酸化(PPI),PPI的功能失活降低细胞周期依赖性激酶抑制剂p27的活性,从而引起细胞周期进程的加快;尼古丁可引起Rb和Raf-1相互作用,从而调节细胞的增殖;尼古丁与n AChRs结合后,β-arrestin-1蛋白连接到Scr引起Scr信号通路激活,这在n ACh Rs介导的细胞增殖中起关键作用。另外,尼古丁通过α7n AChRs途径,诱导纤维结合素和α5β1结合素表达,促进肿瘤细胞的增殖。尼古丁处理间质瘤后,Ca2＋通道开放,引起Ca2＋内流,激活分裂素原活化蛋白酶激酶(MEKK-1)、细胞外信号调节激酶(ERK1/2)和核糖体S6蛋白激酶p90RSK,MEKK-1激活NF-κB,从而促进细胞进入S期[11-12]。另外,烟草中的其他主要成分,如4-N-甲基亚硝胺基-1-3-吡啶基-1-丁酮(NNK)、二-乙基亚硝胺(DEN)、N-亚硝基降烟碱(NNN)与n ACh Rs具有高度亲和力,其中NNK与α7n AChRs有高度亲和力。研究表明, NNK通过促进Ca2＋内流、5羟色胺的释放和蛋白激酶C与MAP的激活,促进NSCLC的细胞增殖。

2 nAChRs对细胞凋亡的影响

尼古丁不仅对内皮细胞、支气管上皮细胞、肾小管上皮细胞等多种正常细胞有抗凋亡的作用,也可以抑制化疗药物引起的SCLC、NSCLC、乳癌、口腔癌等肿瘤细胞的凋亡。尼古丁可以诱导bcl-2磷酸化,促进磷酸酯酶C活化,从而抑制顺铂引起的细胞凋亡[13]。另一项研究表明,尼古丁通过α3、α4型n ACh Rs途径,激活Akt通路,从而起到抗细胞凋亡的作用[12]。在A549细胞系中,尼古丁还可以上调凋亡抑制蛋白,抑制细胞死亡[12]。另外,尼古丁还可以通过肾上腺素受体途径,导致凋亡蛋白Bad的磷酸化和失活,抑制细胞凋亡[13]。总之,尼古丁及n AChRs在细胞凋亡中的作用机制暂不明确,尚需进一步的研究来解释这种作用。

3 n ACh Rs对肿瘤侵袭和转移的影响

肿瘤的侵袭和转移是一个复杂的过程。其中基底膜是肿瘤细胞侵袭和转移的天然屏障。研究表明,在胃癌细胞中尼古丁通过n ACh Rs途径,促进环氧合酶-2的表达,上调VEGFR,并诱导VEGFR-2的激活[1]。VEGFR-2的激活可增加基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-9的活性。而MMP-2和MMP-9作为Ⅳ型胶原酶,对降解基底膜起重要作用,其活性是影响肿瘤侵袭和转移的重要因素之一。

上皮细胞向间质细胞转化,是肿瘤侵袭和转移的标志之一。研究显示,尼古丁可降低上皮细胞标志物的表达,如E-钙黏蛋白、β-连环蛋白及紧密连接蛋白;同时上调间质细胞标志物的表达,如纤连蛋白和波形蛋白[12]。研究显示,副交感神经系统分泌的主要神经递质为乙酰胆碱,其对正常体细胞的增生、分化、转化以及肿瘤发生等亦可能具有重要的作用[14]。另外,尼古丁还可以诱导μ-钙激活酶和m-钙激活酶的磷酸化,从而促进肿瘤的转移[11]。然而,α-BTX可阻断尼古丁的这种作用,说明α7n ACh Rs在肿瘤的侵袭和转移中发挥重要作用。通过RNA干扰技术沉默PKC系统,可抑制尼古丁诱导的μ-钙激活酶和m-钙激活酶的磷酸化作用,抑制细胞的转移,说明PKC在尼古丁促细胞转移的过程中起重要作用。尼古丁还可以诱导肿瘤细胞分泌μ-钙激活酶和m-钙激活酶,这可能导致细胞外基质中底物的降解。

4 nAChRs对新血管生成的影响

新血管的生成在肿瘤生长和转移中发挥重要作用。在炎症、缺血、肿瘤和动脉粥样硬化等疾病中,尼古丁都可以促进血管的新生。VILLABLANCA等[15]研究证明,在体外尼古丁可以促进内皮细胞的生长。尼古丁可以增加血管内皮细胞的数量,抑制其凋亡,并促进血管网的生成。HEESCHEN等[16]的研究表明,尼古丁还可以抑制内皮细胞的凋亡。尼古丁对血管内皮的促增殖和抑制凋亡作用可以被n ACh Rs拮抗剂特异性阻断。由此可知,尼古丁促血管生成的作用是通过n ACh Rs调节的。血管内皮细胞具有非神经性乙酰胆碱系统。乙酰胆碱在内皮细胞内合成和释放,并通过自分泌和旁分泌作用对自身和周围细胞产生上述生理效应。HEESCHEN等[16]研究显示,NO在尼古丁的促血管生成中起重要作用,NOS抑制剂可阻断n ACh Rs对血管生长的调节。体外研究显示,尼古丁可以促进NO的生成,并增加NO活性[12]。尼古丁还可以促进血管内皮细胞前列腺素的释放和VEGF的表达,而前列腺素和VEGF在血管生成中起重要作用。另外,尼古丁可以增加MMP的活性[12]。MMP可以降解细胞外基质,而细胞外基质的降解是内皮细胞迁移的重要条件。值得关注的是,尼古丁通过n ACh Rs介导的血管生成作用,在推进疾病发展进程中有重要意义。

综上所述,n ACh Rs与多种疾病密切相关,n ACh Rs在促肿瘤细胞增殖、抗凋亡和转移、新生血管的生成等方面起重要作用。今后的研究需要进一步明确n ACh Rs的信号通路。相信n AChRs拮抗剂会成为恶性肿瘤治疗的新手段。

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(本文编辑 马伟平)

R730.21

A

1008-0341(2013)04-0375-02

10.11712/qlyx201304032

2012-10-30;

2013-01-10

杨方武(1983-),男,硕士。