肿瘤调控论文：S1P对肿瘤调控的探究

本文作者：张丽志1温克2作者单位：1天津市第一中心医院妇产科2天津医科大学基础医学院药理教研室

s1p对肿瘤细胞生物学行为的影响及信号转导机制

S1P能够调节肿瘤细胞的生长、凋亡，并调节血管的新生，其经由与不同的S1PR结合发挥生物学作用。S1PR1主要与Gi结合，而S1PR2和S1PR3则分别与Gi、Gq和G12/13结合。有研究表明，S1P与S1PR1及S1PR3结合，可促进肿瘤的生长及转移；而与S1PR2结合时则主要表现为抑制肿瘤的生长及转移[4,5]。不同细胞对S1P应答与其受体亚型表达明显相关，其信号转导途径也不尽相同（图1）[6]。

1S1P通过S1PR1/S1PR3促进细胞增殖、迁移及刺激血管生成

S1P参与多种恶性肿瘤的转化，促进多种肿瘤的恶性进程。在一些肿瘤患者中S1P表达水平明显增加，如卵巢癌患者的血浆中S1P浓度增加，而当肿瘤切除后患者血浆中的S1P水平明显降低[7]；Kawamori等[8]研究发现，结肠癌小鼠模型血浆中S1P水平明显高于正常对照小鼠，S1P通过刺激细胞生长和迁移，将促进肿瘤生成和恶性进程。Visentin等[9]研究显示，建立小鼠乳腺癌MDAMB-231和MDAMB-468细胞移植瘤以及卵巢癌SKOV3细胞移植瘤模型后，给小鼠注射抗S1P单克隆抗体，即可明显抑制小鼠各种移植瘤的生长，移植瘤体积明显缩小，甚至使肿瘤完全消失，提示S1P可促进小鼠移植瘤的发展进程。体外实验表明，S1P以浓度依赖模式刺激细胞增殖和迁移。Park等[10]研究显示，S1P在浓度0.01～1μmol/L时以剂量依赖模式促进卵巢癌细胞迁移。Li等[11]研究则显示，S1P的迁移效应最低从1nmol开始，最大影响剂量为100nmol，在浓度达1μmol时反而导致细胞迁移的抑制，表现为钟形曲线。肿瘤组织中，SphK活性增高，S1P裂解酶SPL）活性降低，导致肿瘤组织局部S1P含量增加从而影响肿瘤细胞的生物学行为。研究显示，子宫内膜癌组织中S1P的表达量比正常对照组织中S1P含量增加1.6倍，提示S1P可能在子宫内膜癌的发生中发挥作用[12]。目前研究表明，肿瘤细胞可通过S1PR1信号途径促进肿瘤发展，增加S1PR1表达可促进肿瘤增殖、侵袭及转移。如激活S1PR1启动子可诱导MB49鼠膀胱肿瘤细胞内源性S1PR1的表达，进而促进肿瘤的增殖和侵袭[13]；增加肾癌G401细胞中S1PR1的表达，改变S1PR1/S1PR2表达的平衡，可使原本无转移活性的G401细胞获得转移特性[14]。通过小分子干扰RNA沉默肿瘤内皮细胞中S1PR1的表达，或用抗体拮抗S1PR1的活性，都能抑制肿瘤的生长[15]。Liu等[16]研究显示，沉默S1PR1基因下调移植肿瘤新生血管中S1PR1的表达，即能抑制血管的新生；该研究同时显示，S1PR1基因敲除后，小鼠血管的成熟和建立均受损，提示S1PR1是一种刺激肿瘤血管发生和血管成熟重要的受体。还有报道显示，S1P与S1PR3结合也具有促进肿瘤进展的功能，但目前对S1PR3单一受体的研究较少，多为对S1PR1/S1PR3同时进行的研究。Paik等[17]研究显示，S1P浓度为100nmol/L时可通过S1PR1/S1PR3刺激卵巢癌细胞的迁移和侵袭，S1P浓度的增加可促进主要表达S1PR1/S1PR3内皮细胞的迁移。S1P还能通过S1PR1/S1PR3刺激血管生成，研究显示，在肿瘤移植位点的血管中S1PR1表达上调[18]。S1PR1主要与Gi结合，介导下游通路的激活。Lee等[13]研究显示，膀胱癌MB49细胞中S1PR1表达的增加可诱导Janus激酶2及信号转导和转录激活因子3STAT3）的激活，应用JAK2阻断剂ZAZD1480能够阻断JAK2激酶介导的STAT3激活；应用小分子干扰RNA沉默Gi的表达也可降低JAK2和STAT3的活性，并进一步抑制肿瘤增殖，提示S1PR1-JAK2-STAT3信号通路的存在[19]。S1P1/3与Gi蛋白偶联可激活Ras-细胞外调节蛋白激酶ERK）和磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B途径，刺激恶性肿瘤细胞迁移。VanBrocklyn等[20]研究显示，S1P通过激活ERK和PI3K刺激胶质细胞的增殖。采用S1PR1基因小RNA的干扰和Gi抑制剂百日咳毒素均能减弱S1P诱导的ERK1/2磷酸化。S1PR1特异性激动剂SEW-2871可诱导甲状腺癌ML-1细胞中Akt的磷酸化。研究表明，S1P还能上调抗凋亡蛋白Bcl-2并下调前凋亡蛋白Bad的表达，从而抵抗细胞的凋亡[21]。S1P还可通过Gi信号通路及PI3K/Akt通路，激活ras相关C3肉毒杆菌毒素底物1Rac1），进一步影响基质金属蛋白酶2MMP-2）活性的增加，促进细胞迁移和侵袭；Rac1激活还可以促进肌动蛋白细胞骨架重排，影响细胞的黏附、趋化和迁移功能[11]。目前对于S1PR3的下游通路的研究甚少，S1PR3能和Gi、Gq及G12/13偶联，可能与S1PR1发挥相似的作用。

2S1P通过S1PR2抑制细胞增殖、迁移及新生血管的生成

S1P促进S1PR1表达占优势的膀胱癌和卵巢癌等肿瘤细胞的恶性进程，但同时又可抑制S1PR2表达占优势的黑素瘤B16细胞的增殖并诱导其凋亡[22]，提示改变细胞S1PR平衡可影响细胞生物学行为，不同的S1PR发挥不同甚至相反的功能。目前多数研究显示，S1P通过S1PR2通路抑制细胞增殖及迁移功能。Yamashita等[23]研究报道显示，S1P刺激过表达S1PR3的胃肿瘤细胞迁移，却可抑制主要表达S1PR2的胃肿瘤细胞迁移。S1P通过S1PR2抑制人卵巢表面上皮细胞的迁移，而用S1PR2拮抗剂JTE013或对S1PR2基因小分子干扰RNA都能阻断S1PR2抑制的人类卵巢表面上皮细胞迁移[24]。S1P抑制S1PR2表达占优势的胶质细胞迁移，在S1PR2基因被敲除后反而刺激迁移，提示可能为S1PR2基因敲除后导致S1PR1和S1PR3表达占优势进而表现为促细胞迁移效应[25]。Du等[26]研究提示，S1PR2与S1PR1/3表达的平衡影响S1P对细胞的迁移效应。与野生鼠相比，敲除S1PR2基因模型鼠的肺癌Lewis细胞肿瘤和黑素瘤B16细胞肿瘤生长和血管生成明显增加，提示S1PR2对肿瘤生长及血管生成具有抑制作用。S1PR2选择性拮抗剂JTE-013可增加模型鼠S1P诱导的血管生成[27]。有少数资料显示，S1P2促进细胞黏附和侵袭，及增加肿瘤血管生成[28]。故S1PR2在不同细胞中可能发挥不同的作用，目前对其细胞生物学效应尚不十分明确。S1PR2和S1PR3都能和Gi、Gq和G12/13偶联，且都与S1PR1相似，以百日咳毒素敏感模式激活ERK，但导致不同生物应答，S1PR3激活ERK信号通路的效能高于S1PR2介导的ERK激活[29]，故S1PR3对细胞效应与激活S1PR1相似。S1PR2信号转导与S1PR3不同，S1PR2虽能与Gi偶联，但它更大程度与G12/13偶联，激活下游RhoA通路[30]，使Rho家族中的Rac蛋白以RacGAPs存在，导致RacGTP酶活性提高，更易于与GTP分离并结合GDP转变为失活状态，导致Rac功能抑制，从而抑制细胞肌动蛋白骨架重组及迁移侵袭性能[31]。另外，RhoA增加，使下游Rho蛋白效应物如Rho相关激酶ROCK）分子中的自抑制结构域与Rho蛋白结合，使ROCK抑制作用被消除，导致ROCK激活，进一步使同源性磷酸酶-张力蛋白PTEN）磷酸化导致Akt活性下降而使细胞增殖迁移下降[32]。S1PR2抑制胶质细胞细胞迁移，但在小分子干扰RNA敲除PTEN基因后，细胞迁移抑制作用被阻断[31]，提示PTEN在S1PR2信号通路中发挥作用。

展望

目前资料表明，S1P参与多种恶性肿瘤生物学进程，且经由不同受体介导产生不同的生物学效应。根据不同肿瘤对S1P的应答情况，通过干扰S1P代谢途径，影响S1P生成及裂解，改变体内S1P水平以减缓肿瘤进展；并可根据不同肿瘤细胞受体亚型表达情况，个体化采用S1PR1/3受体拮抗剂或S1PR2激动剂以及根据相关受体的下游信号分子阻断或激活进行治疗，为恶性肿瘤的治疗提供新的思路。S1P对组织细胞作用效应复杂，其具体信号转导路线尚不明确，仍有待进一步深入研究。