β-肾上腺素能受体与前列腺癌的研究进展

张巧英综述 李本义审校

1. 绍兴文理学院医学院病理学教研室（浙江 312000）； 2. 广东医学院附属医院泌尿外科

β-肾上腺素能受体与前列腺癌的研究进展

张巧英1综述 李本义2审校

1. 绍兴文理学院医学院病理学教研室（浙江 312000）； 2. 广东医学院附属医院泌尿外科

前列腺癌是威胁中老年男性健康的常见肿瘤。随着人民生活水平的提高和人均寿命的延长，我国前列腺癌的发病率和死亡率有逐年上升的趋势。在前列腺癌的早期，去势或抗雄激素治疗有效，约18个月后，前列腺癌会进展成为去势阻抗型，目前没有治愈的疗法［1］。近年的研究表明，儿茶酚胺类激素激活肾上腺素能受体（AdR），通过多种信号传导方式和机制在前列腺癌的发生与发展过程中起作用［2-5］。服用β-肾上腺素能受体阻滞剂的高血压患者前列腺癌发生率、复发率和死亡率显著低于未服用人群［6，7］，因此β-肾上腺素能受体阻滞剂有可能起到辅助治疗前列腺癌的作用［8］。本文将就β-肾上腺素能受体在前列腺癌发生发展中的作用及机制研究现状做一简要综述。

一、前列腺的神经源性调控

前列腺接受来自下腹神经的交感神经支配和来自盆神经的副交感神经支配，交感神经主要分布于前列腺包膜和间质的平滑肌部分，副交感神经主要分布于前列腺上皮组织。大多数交感神经节后纤维释放的递质（肾上腺素、去甲肾上腺素）作用于肾上腺素能受体，而副交感神经节后纤维释放的递质（乙酰胆碱）作用于胆碱能受体。健全的神经支配与前列腺平滑肌收缩功能共同维持前列腺的正常生理功能。

肾上腺素能受体是鸟苷酸结合蛋白（G 蛋白）偶联受体的超家族成员，分为α和β两类，目前已知α受体包括α1（α1A、α1B、α1D）和α2（α2A、α2B、α2D）两种亚型，β受体包括β1、β2和β3三种亚型。α1和β2受体调节平滑肌张力，α1受体介导前列腺平滑肌收缩，β2受体则介导其松弛［3，9］。去甲肾上腺素激活G蛋白偶联的α1受体，升高细胞内钙浓度，激活蛋白激酶C（PKC）和Rho激酶从而引起前列腺平滑肌细胞的收缩。β2受体引起平滑肌松弛的作用则主要通过腺苷酸环化酶活化后产生环磷酸腺苷（cAMP），激活蛋白激酶A（PKA）而引起［3］。以前的研究认为α1受体与β2受体是独立作用的，但最近有研究表明，刺激α1受体也可以通过G蛋白偶联受体激酶-2/3（GRK2/3）导致β2受体磷酸化，降低其敏感性，使其介导平滑肌松弛的作用下降，加强α1受体调节的收缩反应［3］。在人工培养的前列腺基质细胞中，β2受体通过升高cAMP及激活K+通道而抑制β1受体激动剂引起的细胞内钙离子浓度升高，从而使前列腺平滑肌松弛［5］。因此，α1和β2受体在人类前列腺中是相互作用的［3］。除α1和β2受体之外，α2受体也可以通过触突前抑制的方式抑制神经性去甲肾上腺素的释放，下调前列腺的神经性收缩，而β1和β3受体可能也有调节平滑肌松弛的作用［5，9］。

胆碱能受体分为毒蕈碱型（M型）和烟碱型（N型）两类，烟碱型受体与前列腺收缩无关，毒蕈碱受体有多种亚型，在不同物种有所不同。在人类，M1受体位于上皮细胞上，M2受体位于基质，M1和M3受体位于前列腺癌症细胞系。最近的一些研究表明，毒蕈碱的受体可以调节正常的、良性的和恶性的前列腺增长。一氧化氮、血管活性肠多肽和（或）神经肽Y在某些前列腺传入神经纤维中与胆碱酯酶和（或）乙酰胆碱共存，在前列腺分泌中发挥调节作用［10］。

二、β-肾上腺素能受体的分布及作用

β受体主要分布于心脏、血管与肺组织中，介导交感神经系统儿茶酚胺的生理学效应。在一些良性疾病及恶性肿瘤中也有β受体的表达，包括良性前列腺肥大、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌、胰腺癌和肠易激综合征等［3，11-13］。

β1受体主要存在于脂肪组织中。通过分析34例癌症恶病质组织及对照组织脂肪细胞中相关受体的表达情况，发现β1受体和激素敏感性脂肪酶（HSL）的mRNA表达在恶病质组织都升高了大约50%，而其他受体如β2、β3受体、α2C受体、利钠肽受体和胰岛素受体的mRNA水平在恶病质组织中及对照组织中持平。恶病质组织的β1受体蛋白表达比癌症对照组织增加1.5倍，比良性对照组织增加3倍，免疫荧光检测确认其为脂肪细胞膜蛋白。β1受体表达增加能激活HSL，提高脂肪分解通路的敏感性，高达大约50%的HSL蛋白表达的变化可以用β1受体蛋白表达的变化来解释，而且β1受体蛋白质水平和脂肪分解速率呈正相关。HSL是促进癌症恶病质脂解作用的主要原因，增加β1受体表达可以解释癌症恶病质患者的HSL功能变化，因此，β1受体激活能加强肿瘤恶病质的脂类分解作用［13］。

β2受体是前列腺细胞中最主要的亚型，PC-3和LNCaP细胞中，超过95%的β受体结合活性通过β2受体介导［14］。免疫组织化学染色显示在良性与恶性前列腺组织中β2受体主要存在于上皮中［4，15］，也有报道称β2受体只存在于人类前列腺癌组织中［16］。β2受体是介导儿茶酚胺诱导cAMP变化的主要亚型。在前列腺癌LNCaP细胞中，对儿茶酚胺的效力等级次序是特布他林（3.31nM）＞异丙肾上腺素（8.31nM）＞或=非诺特罗（15nM）=肾上腺素（16.2nM）＞去甲肾上腺素（77.5nM）＞BRL-37344（1000nM）＞多巴酚丁胺（1770nM）＞CGP12177（无效）。选择性β2受体拮抗剂ICI118551比选择性β1受体拮抗剂ICI89406能更强有力地抑制异丙肾上腺素的作用［9］。

β3受体主要表达于脂肪细胞和肠神经元中，其中黏膜下神经元的β3受体阳性率为72%，肌间神经元的β3受体阳性率为3%。在大鼠动物实验中，选择性β3受体激动剂CL316243能减轻芥子油引起的内脏痛，此效应受生长激素抑制素-2（SST-2）受体拮抗剂阻断；而人类选择性β3受体激动剂GW427353能促进脂肪细胞释放SST2来减轻人类游离结肠中电刺激诱发的神经性胆碱能收缩，从而减轻疼痛。据推测β3受体可能是一种很有前途的降低肠神经元过度兴奋的靶点，GW427353可能是肠易激综合征患者的有效治疗药物［12］。

三、β2肾上腺素能受体在前列腺癌中的作用及机制

近年的临床研究报告表明肾上腺素能信号在前列腺癌形成及发展过程中发挥了一定的作用。有报告回顾性分析了43例前列腺癌标本，发现肾上腺素能神经纤维密集分布于肿瘤及肿瘤周围的正常组织中，高风险病人（PSA≥10 ng/mL，Gleason score≥7，stage≥T2b）比低风险病人（PSA＜10 ng/mL，Gleason score＜7， stage T1c or T2a）的分布密度更高，而且密度越高，肿瘤增殖指数越高，且复发及转移的概率越大。在小鼠移植瘤模型中，同时阻断β2和β3受体比单独阻断其中一种受体更显著地抑制肿瘤的进展［8］。在前列腺癌LNCaP细胞中，用β受体激动剂使cAMP浓度升高，能诱导细胞增殖［9］。大多数基因表达谱研究显示β2受体 mRNA在前列腺癌中表达增加［15，17］。众多文献都报道前列腺癌细胞中β2受体的蛋白质表达水平比良性前列腺细胞显著增加［4，15］。另外，前列腺癌患者的雄激素水平与β2受体的活性均明显增高［18］。

β2受体是前列腺癌中与转录调控相关的两个重要转录因子ERG和EZH2的下游目标基因。ERG和EZH2通过直接调控其启动子活性或通过表观遗传修饰来抑制β2受体的基因转录水平［4］。最近报道在转基因小鼠模型中，ERG显示出抑制前列腺腔和神经内分泌分化的作用［19］，提示ERG可能与癌细胞的去分化相关。这印证了β2受体和ERG与分化表型分别呈正相关和负相关这个假设。EZH2蛋白具有致瘤性质，在前列腺癌及乳腺癌中显著表达，但其潜在机制还不清楚。近来有研究发现EZH2调控β2受体启动子，抑制受体的表达，β2受体超表达则降低EZH2介导的肿瘤形成。组织微阵列分析表明，β2受体在转移性前列腺癌中低表达，在临床上表现为预后不良，因此有人认为β2受体可以作为判断前列腺癌预后及侵袭性的生物学指标［4］。进一步研究分析后发现EZH2通过抑制β2受体从而诱导前列腺上皮至间质细胞的转化（EMT），而EMT是致瘤活动的关键点，有关β2受体作为前列腺癌中EZH2致瘤通路的新型关键作用点尚需进一步研究［20］。

流行病学调查表明使用β-受体阻滞剂能提高抗雄治疗前列腺癌患者的生存期。在655例前列腺癌患者中，有263人接受雄激素去势治疗，β-受体阻滞剂服用组的前列腺癌特异性死亡率明显降低（HR=0.14，95%CI=0.02-0.85，P=0.032），但对总体死亡率无影响，也不影响PSA水平、Gleason评分、临床诊断分期等，结果表明在接受去势治疗的前列腺癌患者中应用β受体阻滞剂有一定的临床价值，但需更大人群样本的研究［7］。

精神心理压力是继饮食后的第二种能影响前列腺癌演进的环境因素，前列腺癌患者压力较大且处于焦虑状态，而服用β-受体阻滞剂的男性则患前列腺癌的机率较低。β2受体是受精神压力诱导的受体之一，有报道认为其表达与恶性肿瘤密切相关。β2受体能通过增加LNCaP和PC3前列腺癌细胞内cAMP水平和ERK1/2活性来提高细胞的增殖性与恶性［18］。通过组织培养模型、小鼠前列腺异植瘤模型及临床研究显示，用肾上腺素刺激、人为施加精神压力或来自手术的压力均能激活交感神经系统，刺激β-受体而促进前列腺癌发生与发展，同时抑制前列腺癌细胞的凋亡和老化，加速前列腺癌的发展，并诱导肿瘤转移，其效应随循环血液中肾上腺素水平的升高而增强。精神压力对Hi-Myc转基因老鼠中肿瘤发展的促进作用能被β2受体拮抗剂、PKA抑制剂或BAD突变分子阻断［1， 2， 6］。

β2受体主要通过G 蛋白转导信号来发挥调节细胞功能的作用。β2受体是胞膜G蛋白的耦合受体，首先通过cAMP信号途径起作用。配体与β2受体结合后刺激腺苷酸环化酶活性，通过Gαs产生cAMP。在许多前列腺癌细胞系中已证实肾上腺素能诱导cAMP［18，21］。大多数cAMP的影响通过cAMP依赖蛋白激酶（PKA）介导，使cAMP响应元素CREB磷酸化，导致诸如特异性神经元烯醇酶/烯醇酶2（ENO2，一种神经内分泌标记）和B细胞/淋巴瘤2（BCL2，编码一个抗凋亡蛋白）［22］的表达。PKA诱导CREB磷酸化可能直接或间接通过p21-活化的蛋白激酶4（PAK4）和（或）细胞外信号调节激酶（ERK）活性实现。精神压力也可能通过BAD（BCL2-associatedagonistof celldeath，BCL2相关性细胞死亡激动剂）发生PKA-依赖性磷酸化而提高抗凋亡能力［23］。此外，PKA可能通过抑制ras同族体成员（RhoA）-Rho-associated PKA（ROCK）途径导致神经突增生［24］。最后，PKA介导肾上腺素能刺激效应，通过PI3K /AKT/ p70S6K / HIF-1α途径上调血管内皮生长因子（VEGF）水平，促进HUVEC毛细管的形成［25］。

但也有研究表明，β2受体的功能与G蛋白无关，比如在研究β2受体是否参与调节黏着斑重构从而促进肿瘤迁移的实验中发现，β2受体活化后能诱导RhoA的鸟嘌呤核苷酸交换因子p115RhoGEF从细胞质内移到细胞膜上，并与β抑制蛋白-2形成复合体，同时RhoA被活化、黏着斑和张力纤维形成增加，说明β2受体在细胞迁移中发挥重要作用，β抑制蛋白-2可能是G蛋白偶合受体通路之外激活RhoA的关键点［26］。β抑制蛋白-1和-2可以阻断β2受体与G蛋白偶合。β抑制蛋白还能调节活化的β2受体脱敏和胞内化。在稳定地过表达β抑制蛋白-2的LNCaP细胞中发现与β2受体介导的 ERK1/2 活性和细胞增殖性有关。另外，β2受体激活后能引起β抑制蛋白-2/ c-Src复合物的增多，c-Src抑制物则能阻断这种复合物的增多并抑制细胞的增殖，揭示β抑制蛋白-2与精神压力导致前列腺肿瘤的形成有关，提供了一个潜在的肿瘤治疗靶点［18］。另外，有研究发现在多种人类肿瘤细胞中，肿瘤迁移促进蛋白AGAP2能与β抑制蛋白形成复合体，提高β2受体在细胞内的回收利用，β2受体激活后AGAP2出现过表达，并加强细胞内ERK激酶的磷酸化，参与肿瘤的演进与发展［27］。

β受体的作用在不同的肿瘤中不尽相同。去甲肾上腺素通过激活β2受体促进乳腺癌、结肠癌和前列腺癌细胞迁徙活动；与之相反，胰腺癌细胞经去甲肾上腺素治疗却显示为迁徙活动减少，这个矛盾的结果可能与细胞特异性激活通路的差异有关［11］。同样，在前列腺癌中也有不同的结果。尽管β2受体在恶性肿瘤细胞中的表达是增加的，但它的表达水平似乎随着肿瘤的进展而下降，在无瘤生存者中，β2受体与PSA成负相关［4］。在转移性前列腺癌，情况更为复杂，高水平和低水平的β2受体都曾被观察到［4，15］。大部分文献报道前列腺癌β受体活化及表达增加会促进肿瘤的发生发展，促进恶病质的发生等，β受体阻滞剂的使用能降低患癌风险，抑制前列腺癌的发展与转移［2，6，13，26］，但也有部分文献报道得出不同的甚至相反的结论，如有人分析448例前列腺癌，发现β受体阻滞剂的使用与患癌危险性无关［7］；EZH2抑制β2受体的表达，增强细胞迁徙能力，β2受体超表达能阻止肿瘤形成，临床上β2受体表达降低与局部肿瘤的不良预后有关［4］。

四、小结和展望

总之，β受体在前列腺癌的发生发展中发挥了重要的作用，但其作用机制还不完全清楚，有待于进一步的研究。临床证据表明，使用β受体阻滞剂对前列腺癌有一定的抑制作用，而β受体阻滞剂是临床上广泛应用的药物，具有良好的耐受性。因此，β受体阻滞剂很有潜力作为一种新型的辅助药物，降低前列腺癌发生的风险，并抑制前列腺癌进展，提高患者的生存期。

致谢：本课题由国家自然科学基金资助课题（面上项目#8117247）项目资助

受体， 肾上腺素能β； 前列腺肿瘤； 神经

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（2015-05-21收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.09.016

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