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維生素D與腫瘤相關(guān)疾病的研究進(jìn)展

2012-07-02 08:59 閱讀:4874 來源:愛愛醫(yī) 責(zé)任編輯:潘樂樂
[導(dǎo)讀] 數(shù)十年來對維生素D的研究主要集中在鈣磷代謝的調(diào)節(jié)作用,近年來維生素D被證實(shí)具有更為廣泛的生物學(xué)效應(yīng),包括抑制多種類型細(xì)胞的增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡和分化,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)的功能等。Michael等研究發(fā)現(xiàn),身體中的大多數(shù)組織及細(xì)胞都存在維生素D受體及把循

    數(shù)十年來對維生素D的研究主要集中在鈣磷代謝的調(diào)節(jié)作用,近年來維生素D被證實(shí)具有更為廣泛的生物學(xué)效應(yīng),包括抑制多種類型細(xì)胞的增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡和分化,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)的功能等。Michael等研究發(fā)現(xiàn),身體中的大多數(shù)組織及細(xì)胞都存在維生素D受體及把循環(huán)中的1,25(OH)D轉(zhuǎn)化為有活性的1,25(OH)2D3的轉(zhuǎn)化酶,為這個(gè)維生素的功能提供了一些新的觀點(diǎn),它在降低一些慢性疾病發(fā)生率方面扮演著重要的角色,其中包括常見的腫瘤,自身免疫性疾病,傳染性疾病,心臟病等。相關(guān)研究表明1,25(OH)2D3可抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化,有不少研究發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3及其類似物對前列腺癌、乳腺癌、皮膚癌及肺癌等均有抑制增殖、促進(jìn)調(diào)亡的作用,與其它抗腫瘤藥物具有協(xié)同作用,阻止腫瘤生長及轉(zhuǎn)移。本文重點(diǎn)介紹維生素D與腫瘤相關(guān)疾病的研究進(jìn)展。

    1 維生素D的來源、代謝

    維生素D既是一種維生素,也是一種類固醇激素,分為內(nèi)源性和外源性兩種,內(nèi)源性是人體皮膚中的7-脫氫膽固醇經(jīng)波長290~320mm的紫外線照射先轉(zhuǎn)化為維生素D3前體,在體溫作用下逐漸轉(zhuǎn)化成維生素D3(膽骨化醇cholecalciferol)。維生素D在小腸中以乳糜微粒形式吸收,膽鹽促進(jìn)其吸收。在血液中與α球蛋白(DBP)結(jié)合后轉(zhuǎn)運(yùn),先在肝臟線粒體經(jīng)25-羥化酶系統(tǒng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)?5-(OH)D,隨后轉(zhuǎn)運(yùn)至腎臟近曲小管上皮細(xì)胞在線粒體內(nèi)經(jīng)1-羥化酶作用生成1,25(OH)2D3,它是活性最強(qiáng)的維生素D代謝衍生物。維生素D在最近研究中發(fā)現(xiàn)除了對腸、骨骼、腎臟有重要作用外,還在皮膚角質(zhì)層細(xì)胞、胰島細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及早幼粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了維生素D受體,此外,1,25(OH)2D3對淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞以及胸腺細(xì)胞的增殖分化也有較深遠(yuǎn)的影響,作為一種免疫調(diào)節(jié)因子,1,25(OH)2D3同樣引起了人們的關(guān)注。

    2 維生素D的受體結(jié)構(gòu)及功能

    維生素D受體(vitamin Dreceptor,VDR)屬類固醇激素/甲狀腺激素受體超家族,存在于靶細(xì)胞核內(nèi),是1,25(OH)2D3發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的核內(nèi)受體,可分為多個(gè)功能區(qū),其中A/B區(qū)是一個(gè)很弱的自主調(diào)控功能區(qū),D區(qū)為鉸鏈區(qū),可能和定位有關(guān),而C區(qū)和E區(qū)位則是VDR的主要功能區(qū),C區(qū)為DNA結(jié)合區(qū)(DBD),主要參與DNA順序識(shí)別,也部分參與異二聚體的形成:E區(qū)為配體結(jié)合功能區(qū)(LBD),主要功能是結(jié)合配體,與維甲酸X受體(RXR)形成異二聚體VDR/RXR,該區(qū)的羧基末端有一配體依賴的轉(zhuǎn)錄激活區(qū),稱之為AF-2,能與C區(qū)AF-1協(xié)同作用。因此,VDR在本質(zhì)上是一種配體依賴性的核轉(zhuǎn)錄因子,它在維持機(jī)體鈣、磷代謝、調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化等方面起重要作用。VDR的表達(dá)與人類癌細(xì)胞株的分化程度有關(guān),它可以作為預(yù)測癌癥病人臨床治療預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo)之一。1,25(OH)2D3對腫瘤細(xì)胞具有直接及間接調(diào)節(jié)作用,直接作用為1,25(OH)2D3與腫瘤細(xì)胞核內(nèi)的VDR特異性結(jié)合后,使VDR與視黃醛酸受體結(jié)合形成復(fù)合物,該復(fù)合物能夠與相應(yīng)目的基因的啟動(dòng)子區(qū)域的作用元件結(jié)合,啟動(dòng)或抑制該基因的轉(zhuǎn)錄活性;間接作用為通過調(diào)節(jié)其它細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄,如調(diào)節(jié)CD8+CTL細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤細(xì)胞因子,從而間接影響腫瘤細(xì)胞的生長及分化。

    3 1,25(OH)2D3與腫瘤

    體外研究表明,1,25(OH)2D3可促進(jìn)外周單核細(xì)胞向吞噬細(xì)胞誘導(dǎo)分化,促進(jìn)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞向破骨細(xì)胞方向分化,加快骨吸收,而對淋巴細(xì)胞都有抑制作用,但對粒細(xì)胞的吞噬功能和殺菌能力無明顯影響,其對白血病細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞以及皮膚細(xì)胞的生長分化均有調(diào)節(jié)作用,近年來對1,25(OH)2D3抗腫瘤作用機(jī)制的研究表明,除了上述的機(jī)制外還有包括誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞周期阻滯及調(diào)亡,同樣可以通過降低IGF的活性來抑制腫瘤細(xì)胞生長,抑制端粒酶活性、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲及血管形成。腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是腫瘤細(xì)胞G1期→S期控制點(diǎn)失常,細(xì)胞群體主體分布于DNA合成活躍期S期,而分化細(xì)胞群體主要分布于DNA合成靜止期G1/G0期。因此G1期被認(rèn)為是細(xì)胞分化期,G1期的細(xì)胞停滯可作為誘導(dǎo)分化的判斷指標(biāo)。新的研究發(fā)現(xiàn),1,25(OH)2D3抑制腫瘤細(xì)胞生長的重要機(jī)制是抑制腫瘤細(xì)胞周期的進(jìn)展,其可誘導(dǎo)多種類型的細(xì)胞停留在細(xì)胞周期的G1期,同時(shí)S期細(xì)胞數(shù)目下降,即發(fā)生G1期的阻滯。1,25(OH)2D3對乳腺癌細(xì)胞、皮膚癌細(xì)胞、膀胱癌、前列腺癌、骨肉瘤細(xì)胞、肺癌和結(jié)腸癌等惡性細(xì)胞有生長抑制效應(yīng),并可誘導(dǎo)人粒系白血病細(xì)胞向單核細(xì)胞分化。

    3.1 1,25(OH)2D3與乳腺癌

    乳腺癌是嚴(yán)重威脅婦女健康的惡性腫瘤,國內(nèi)外對其病因進(jìn)行了大量研究。Berger在1988年發(fā)現(xiàn)VDR存在于正常乳房及其他上皮組織中。2000年Colston等的研究發(fā)現(xiàn),循環(huán)中1,25(OH)2D3的濃度在懷孕及哺乳期時(shí)增高,目前已有研究證明正常乳腺組織中存在1-α羥化酶,這些研究證明1,25(OH)2D3在乳汁的生成及分化中起重要作用。1,25(OH)2D3與維生素D受體結(jié)合后可抑制乳腺癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。bcl-2基因是公認(rèn)的抗凋亡基因,bcl-2常見于雌激素受體陽性的乳腺癌,Wang等發(fā)現(xiàn)雌激素能明顯提高bcl-2mRNA的水平,并可保護(hù)MCF-7細(xì)胞免受凋亡。乳腺癌是一種全身性的疾病,其治療效果已不僅局限于手術(shù)范圍的大小,綜合性治療在生存率方面占的比例越來越重要。隨著維生素D非經(jīng)典作用研究的進(jìn)展,研究者發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3有促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞株凋亡的作用,而且與化療藥物、放射治療聯(lián)合應(yīng)用效果更明顯。三苯氧胺(tamoxifen,TAM)已廣泛用于雌激素受體陽性的各期乳腺癌的治療,但在用藥過程中出現(xiàn)的TAM耐受及腫瘤進(jìn)展是不容忽視的臨床問題。

    劉靜等研究顯示1,25(OH)2D3和TAM均可下調(diào)bcl-2的表達(dá),兩藥聯(lián)用bcl-2幾乎不表達(dá),結(jié)合兩者聯(lián)用時(shí)MCF-7細(xì)胞凋亡增加,表明兩者聯(lián)用可有效地消滅腫瘤細(xì)胞,保護(hù)人體正常細(xì)胞,具有協(xié)同作用。他莫西芬(Tamoxifen,TAM)為代表的選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑(SERM)是目前臨床上治療乳腺癌的最具代表性的內(nèi)分泌治療藥物,由于其僅能使部分雌激素受體陽性的乳腺癌患者受益,而雌激素受體陰性的患者極易對其產(chǎn)生耐藥性,從而限制了其療效的發(fā)揮。郎海濱等研究發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3靶控雌激素受體α表達(dá)載體聯(lián)合他莫西芬可以阻止雌激素受體α陰性的MDA-MB-231乳腺癌細(xì)胞的周期進(jìn)程并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡,從而使原本對他莫西芬耐受的乳腺癌細(xì)胞恢復(fù)對其的化療敏感性。放療是一種重要的治療手段,特別是在保乳術(shù)的治療方案中尤其如此。李冰燕等發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3和輻射聯(lián)合作用后,MCF-7細(xì)胞在G1期和G2都出現(xiàn)阻滯,S期延遲,因此1,25(OH)2D3可增加γ射線對乳腺癌細(xì)胞的殺傷能力。在乳腺癌的治療中1,25(OH)2D3有望成為新一代輔佐藥物。

    3.2 1,25(OH)2D3與皮膚腫瘤

    皮膚腫瘤是人類最常見的腫瘤包括惡性黑素瘤、基細(xì)胞癌(BCC)和鱗狀細(xì)胞癌(SCC),紫線的照射與這些腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。紫外線具有雙重作用,一方面,紫外線照射過度可引起DNA受損導(dǎo)致癌癥;另一方面,紫外線對人體也是有益的,因?yàn)楸砥だ米贤饩€的能量將7-DHC轉(zhuǎn)變?yōu)榍熬S生素D3,再轉(zhuǎn)變成激活形式1,25(OH)2D3。Liu等將719例SCCHN(頭頸部的人類鱗狀細(xì)胞癌)患者與821例健康者作對照研究發(fā)現(xiàn),VDRff和t基因型比普通的FF、TT更能減少SCCHN發(fā)生的危險(xiǎn),且與年齡、性別、種族等因素?zé)o關(guān),表明VDRf和t等位基因及它們的基因型可能是SCCHN的保護(hù)型基因。鄭天虎等研究發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3能抑制黑色素瘤細(xì)胞株A375細(xì)胞的增生,且具有時(shí)間劑量的依賴性,人bcl-2基因是公認(rèn)的抗凋亡基因,1,25(OH)2D3能下調(diào)bcl-2的表達(dá),使bcl-2蛋白下降,解除bcl-2抑制細(xì)胞凋亡的作用,紫杉醇類藥物能刺激bcl-2蛋白磷酸化使之失活,同1,25(OH)2D3聯(lián)合,可降低紫杉醇用藥量,減少藥物毒副作用,1,25(OH)2D3有望成為治療黑色素瘤的藥物。

    3.3 1,25(OH)2D3與前列腺癌

    前列腺癌是嚴(yán)重威脅男性健康的疾病,也是男性泌尿生殖系最常見的惡性腫瘤之一,國內(nèi)外對其病因進(jìn)行了大量研究。有研究證明維生素D缺乏是前列腺癌的一個(gè)致病因素,血清中高水平的1,25(OH)2D3可以降低前列腺癌的患病風(fēng)險(xiǎn)。Medeiros等調(diào)查了191例行前列腺癌根治術(shù)后患者的VDR翻譯起始位點(diǎn)的多態(tài)性發(fā)現(xiàn),等位基因F的存在和腫瘤惡性度的增加呈正比,ff基因型和腫瘤的分級呈負(fù)相關(guān),預(yù)示ff基因型對前列腺癌發(fā)展有保護(hù)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),維生素D抑制前列腺癌細(xì)胞增殖的能力與前列腺癌細(xì)胞表達(dá)VDR強(qiáng)弱密切相關(guān),而且與癌細(xì)胞中24一羥化酶活性有關(guān),將維生素D與抗癌藥物如紫杉醇合用于前列腺癌細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)維生素D可以增強(qiáng)紫杉醇的細(xì)胞毒性作用協(xié)同抑制前列腺癌上皮細(xì)胞生長。

    Hsu發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3對前列腺上皮細(xì)胞癌具有抗增生、促分化、抗轉(zhuǎn)移/浸潤的作用。由于存在血鈣增高的副作用,臨床直接應(yīng)用1,25(OH)2D3治療前列腺癌受限制,而1,25(OH)2D3的前體25-(OH)D具有不升高血鈣的特性,并且可以用在前列腺局部通過1-α-羥化酶作用轉(zhuǎn)化為1,25(OH)2D3。在前列腺癌細(xì)胞中1-α-羥化酶的活性明顯降低,25-(OH)D抑制作用主要依賴于內(nèi)源性1-α-羥化酶的活性,所以對于防止和治療前列腺癌應(yīng)用復(fù)合維生素D有待于進(jìn)一步研究。

    3.4 1,25(OH)2D3與肺癌

    肺癌是嚴(yán)重威脅人民生命健康的一種惡性腫瘤,目前的治療主要有手術(shù)、化療及中藥輔助治療。肺癌細(xì)胞對抗癌藥物產(chǎn)生多藥耐藥性(MDR)是化療失敗的主要原因,尤其是非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)化療失敗的主要原因。在絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞中都存在著若干細(xì)胞周期調(diào)控基因的改變,細(xì)胞周期調(diào)控基因的改變與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。全反式維甲酸(all-transretinoicacid,ATRA)是維甲酸類化合物的活性形式,具有抑制細(xì)胞生長、促進(jìn)細(xì)胞分化等多種生物學(xué)功能,它通過特異性維甲酸受體(retinoicacidreceptor,RAR)發(fā)揮其生物學(xué)功能。

    近年來發(fā)現(xiàn),1,25(OH)2D3對細(xì)胞的增殖和分化、免疫功能亦有明顯的調(diào)節(jié)作用,并主要表現(xiàn)在抑制腫瘤細(xì)胞的周期進(jìn)展。ATRA與1,25(OH)2D3抗腫瘤的主要作用機(jī)制為調(diào)整細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等,均作用于靶基因上的特定DNA序列,因此ATRA和1,25(OH)2D3兩者聯(lián)合使用時(shí)可以下調(diào)肺腺癌MRP、LRP基因的表達(dá)水平,提高肺腺癌的化療敏感,產(chǎn)生協(xié)同作用。但對肺鱗癌MRP、LRP基因的表達(dá)水平無明顯影響,可能還存在其他的提高肺鱗癌化療敏感性的機(jī)制。1,25(OH)2D3有待成為肺癌化療藥物中的新一員。

    3.5 1,25(OH)2D3與膀胱癌

    膀胱癌的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多步驟的過程,異?;蛐偷拈L期積累導(dǎo)致惡性表型的出現(xiàn),胡少群調(diào)查了37例膀胱移行上皮細(xì)胞癌患者和40例正常對照。采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)和限制性酶切法研究VDR的TaqⅠ、ApaⅠ、FokⅠ等位基因多態(tài)性與膀胱癌之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)VDR基因TaqⅠ及ApaⅠ酶切位點(diǎn)的等位基因多態(tài)性與膀胱癌無關(guān),而FokⅠ酶切位點(diǎn)的等位基因多態(tài)性可能與膀胱癌有關(guān)而ff型基因可能是膀胱癌的高?;蛐汀?,25(OH)2D3在膀胱癌的預(yù)防及治療上所起的作用還有待進(jìn)一步研究。

    綜上,1,25(OH)2D3的免疫調(diào)節(jié)功能,特別是在預(yù)防及治療腫瘤疾病上,逐漸被重視。1,25(OH)2D3的毒性作用主要是高鈣血癥的發(fā)生,因此限制了其應(yīng)用劑量,也因此會(huì)影響其抗腫瘤作用的發(fā)揮。隨著維生素D類似物進(jìn)一步的研究,在小劑量及不引起高鈣血癥的情況下,就能起到高劑量維生素D的作用,使其成為預(yù)防和治療腫瘤很有前景的藥物。


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