ω-3 PUFA/GPR120在惡性腫瘤中的侵襲轉移作用研究進展

姚益，李季，周家田，于洋，張凌中，賈維坤

(1.內江市第一人民醫院胸心外科，四川 內江 541000； 2.成都醫學院第一附屬醫院胸心外科，成都 610500)

腫瘤嚴重威脅著人類健康，2018年全球約有1 810 萬例新增癌癥病例，960萬例癌癥死亡病例[1]。G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptors，GPCRs)作為最大的一類細胞膜蛋白家族，不管在正常細胞膜還是腫瘤細胞膜中均廣泛分布，它們可將細胞外的信號刺激通過膜上的受體傳遞入細胞，因此GPCRs與機體一系列病理生理密切相關，是各種生理穩態機制中的關鍵參與者，也成為約一半藥物發揮作用的靶點[2]。新發現的GPR120是GPCRs“孤兒”受體中最神秘的一種[3]，它能被飲食中的中鏈和長鏈脂肪酸[主要為ω-3多不飽和脂肪酸(omega-3 polyunsaturated fatty acid，ω-3 PUFA)家族]激活而參與細胞內的一系列代謝過程，如抗炎、激素分泌調節、糖脂代謝反應等[2，4]。然而，GPR120受體分布模式提示GPR120在對機體代謝調節的同時可能會影響癌癥進程，故使研究者對GPR120的研究逐漸轉向腫瘤方面，這對于代謝調節藥物研發以及腫瘤治療靶點探究具有重要意義。目前，已有部分研究闡明了ω-3 PUFA/GPR120在腫瘤侵襲轉移中扮演的重要角色，GPR120可能成為新的腫瘤治療靶點。現就ω-3 PUFA/GPR120在惡性腫瘤中的侵襲轉移作用研究進展予以綜述，以更好地了解腫瘤發生發展的機制，為進一步研究針對脂肪酸及GPR120靶點開展腫瘤生物治療奠定基礎。

1 GPR120的概述

1.1GPR120的分布及結構特點 GPCRs(也稱為七跨膜結構域受體)家族是人類基因組中最大的蛋白質家族，其作為轉錄和基因表達的調節劑以及細胞內信號級聯的傳送點，將細胞外的信號傳遞入細胞，對人體具有重要作用。因此，GPCRs涉及許多疾病，且成為約一半常規藥物的目標靶點[2]。其中，GPR120廣泛定位于肺、胃腸道、舌、脂肪、骨骼肌、肝臟、骨骼和巨噬細胞[4]。前期研究已表明，GPR120在多種內分泌細胞中快速磷酸化并可與調節各種重要脂肪酸信號轉導的中樞關鍵蛋白β抑制蛋白2相互作用，這證明GPR120對脂肪酸調節糖脂代謝的穩態機制至關重要[2]。GPCRs的特點為其立體結構均包含由α螺旋組成的7個跨膜結構域(圖1)，這些結構域將受體分割為膜外N端、膜內C端以及3個膜外環和3個膜內環，其第7跨膜螺旋存在視紫紅質樣受體典型的 NSxxNPxxY基序，而其第3跨膜螺旋的胞內側則以ERM基序代替視紫紅質樣受體特征性的DRY基序，因此GPCRs屬于進化保守的視紫紅質樣受體家族[5]。其中，膜內C端和連接第5和第6跨膜螺旋的第3膜內環為G蛋白的結合位點。GPR120基因位于第10號染色體長臂 10q23.33上，全長23.408 kb，由3個內含子和4個外顯子組成[6]。人GPR120基因外顯子3剪接產生一種含有361個氨基酸的長同種型蛋白異構體和含有另外16個氨基酸的短同種型蛋白異構體。

ω-3 PUFA:ω-3多不飽和脂肪酸；GPR120：G蛋白偶聯受體120

1.2GPR120的配體 GPR120的配體可分為天然配體和藥理學配體兩種。其天然配體是不飽和長鏈脂肪酸，Hirasawa等[5]通過篩選1 000種化合物證實，GPR120的可能配體為C16-C22長鏈不飽和脂肪酸和C14-C18長鏈飽和脂肪酸，其中結合效力最高的為ω-3 PUFA，又稱ω-3 PUFA受體。后續研究亦證明，GPR120是ω-6、ω-9單不飽和長鏈脂肪酸和一些飽和長鏈脂肪酸的受體[5,7-8]。由于GPR120參與了廣泛的生理過程，研究者已開發多種GPR120藥理學配體來激動或拮抗GPR120的表達[6,9]。其中，激動配體包括非特異性激動劑NCG21、GW9508、TUG-891，特異性激動劑TUG-1197、cpdA、GSK137647A；拮抗配體包括AH-7614。這些天然和藥理學配體的發現推進了GPR120在基礎領域的研究。

2 ω-3 PUFA/GPR120與惡性腫瘤

目前，對于ω-3 PUFA/GPR120在脂代謝、糖代謝以及炎癥反應等方面已有較多研究，并且研制出了部分GPR120特異性激動劑及拮抗劑。而對ω-3 PUFA/GPR120在腫瘤方面的研究尚處于起步階段，自2013年首次報道GPR120在人類癌癥中的功能以來，研究者發現其在直腸癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、骨肉瘤、黑色素瘤中表達異常，GPR120主要通過調控腫瘤細胞的生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉移和化療耐藥等在腫瘤細胞的發生與發展中發揮重要作用。其在不同腫瘤中的作用有所差異，現按系統分類介紹如下。

2.1ω-3 PUFA/GPR120與消化系統腫瘤 GPR120的主要配體是食物中的ω-3 PUFA，GPR120在腫瘤中關系的初始探究亦是從研究消化系統腫瘤的結直腸癌開始。目前有關GPR120在結直腸癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌等消化系統腫瘤中的作用已有部分報道。

腫瘤細胞無限量增殖、主動凋亡過程發生異常、侵襲轉移能力增強均是腫瘤細胞有別于正常細胞的顯著特點。GPR120在多種消化系統腫瘤中具有抑制或促進腫瘤細胞的生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉移和耐藥等作用。研究發現，與正常組織相比，GPR120在結直腸癌、食管癌等腫瘤組織中呈高表達，且與病理低分化、臨床分期晚及淋巴結轉移數量增加呈正相關[10-11]。進一步在結直腸癌、肝癌、食管癌、胰腺癌細胞系中的實驗亦證明，GPR120在配體ω-3 PUFA激動后表達上調，通過上調GPR120促進了腫瘤細胞的運動活性、腫瘤細胞增殖及侵襲轉移能力，而敲除GPR120基因可有效抑制以上作用，起到類似抑癌基因的作用，且明確了部分參與的通路[10-16]。Fujii等[12]研究發現，反式脂肪酸與GPR120受體結合誘導了結腸癌CT26細胞酪氨酸蛋白激酶介導的表皮生長因子受體反式激活及胞外信號調節激酶的磷酸化，以上兩種酶的激活增強了CT26小鼠結直腸癌細胞的侵襲轉移能力。Ishii等[13-14]評估了GPR120在大鼠肝上皮WB-F344細胞中用12-氧十四烷基佛波醇-13-乙酸酯或乙硫氨酸等脂肪酸處理的細胞，結果發現隨著GPR120表達的增加細胞運動活性顯著升高，GPR120敲低后誘導的細胞運動活性顯著受到抑制。Fukushima等[15]在胰腺癌的研究中發現，人胰腺癌腫瘤細胞隨著GPR120基因敲除，細胞運動能力、基質金屬蛋白酶2活性顯著降低，從而抑制了胰腺癌細胞的運動性、侵襲性和致瘤性等惡性特征，而敲除GPR40產生的結果與敲除GPR120相反。進一步探究機制發現，其與Wif1基因表達顯著相關[16]。腫瘤侵襲轉移的特征離不開血管生成，在結直腸癌及食管癌癥中的研究中也發現了GPR120表達增加并通過磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B途徑發出信號上調血管內皮生長因子、白細胞介素-8和前列腺素E2，增強了腫瘤血管生成、上皮-間充質轉化能力，從而促進了腫瘤的發生發展[10-11]。

GPR120在一些消化系統腫瘤細胞中明顯低表達發揮類似抑癌基因的作用，抑制腫瘤細胞的運動能力、增殖及侵襲轉移。Zhang等[17]在結直腸癌中的研究表明，GPR120及GPR40通過大腫瘤抑制基因1促進Yes相關蛋白磷酸化，它們一起在抑制結直腸癌細胞增殖和促進結直腸癌細胞凋亡中發揮作用，并確定了新的信號轉導機制。

目前化療仍是腫瘤治療的重要手段，但各種因素引起的腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性使得腫瘤細胞不能完全被殺滅，這也是導致腫瘤化療失敗的主要原因之一。可見，化療藥物敏感性問題是腫瘤化療過程中亟須解決的關鍵性問題。實驗研究表明，攝入高水平ω-3 PUFA不僅會減緩結直腸癌的生長，還會增加對化療的敏感性[18]。在晚期胃癌化療耐藥的研究中，Shin等[19]發現二十二碳六烯酸可刺激GPR120在SNU-601/cis2細胞中的表達，并通過肌醇1,4,5-三磷酸受體、活性氧類及內質網應激介導細胞凋亡，證明GPR120是順鉑耐藥的有效化學治療靶標。

然而，在消化系統不同腫瘤中或同種腫瘤不同細胞系中出現了不一致結果，后期研究特定腫瘤細胞中GPR120通過特定信號轉導所涉及的病理生理功能，需運用特異性拮抗劑甚至基因敲除進一步研究證明。雖然對于GPR120在消化系統腫瘤中的作用存在一定爭議，但亦取得了一些關鍵成果，Chinthakunta等[20]使用同源建模技術構建GPR120的三維結構模型并篩選出水飛薊賓、檸檬烯等4種與模型良好對接的天然化合物正在進行臨床試驗，有望用于治療結直腸癌。

2.2ω-3 PUFA/GPR120與呼吸系統腫瘤 肺癌是我國最常見的呼吸系統惡性腫瘤。2018年全球約有肺癌新發病例210萬，占總數的11.6%，肺癌亦是死亡率最高的癌癥，數量達180萬，占18.4%[1]。大多數患者具有臨床癥狀就診時腫瘤已發展到中晚期，大部分患者在手術治療后仍會出現浸潤、轉移及復發，且化療耐藥及不良反應使得化療效果受到限制，故致使我國肺癌的5年生存率較低。因此，探究肺癌侵襲轉移機制靶點對肺癌預防、治療具有重要意義。

隨著研究的進展，研究者開始探究ω-3 PUFA及其受體GPR120在肺癌中的作用。初始研究發現，GPR120轉錄物的最大表達定位于人和嚙齒動物的肺部[4]，但其在正常肺組織及肺癌中的作用研究尚不充分。前期對肺癌血清非酯化脂肪酸的研究表明，肺腺癌患者血清非酯化脂肪酸及其代謝產物的水平顯著高于未患癌癥患者[21]。Mouradian等[22]研究發現，亞油酸的富集增加了細胞生長的關鍵因子環加氧酶的活性，并依次升高前列腺素E2、基質金屬蛋白酶和轉化生長因子-α水平。同時，在A549肺癌細胞株中補充亞油酸大大增加了支架蛋白GRB2相關結合蛋白1和表皮生長因子受體之間的關聯，并上調磷脂酰肌醇-3-激酶/磷酸化蛋白激酶B促進腫瘤細胞存活、增殖，但亞油酸是否通過GPR120發揮作用需進一步驗證。

Poirier等[23]以11 463例單純肺癌病例為試驗組和12 206例一級親屬同患肺癌的具有肺癌家族史的肺癌病例為對照組，進行全基因組關聯研究確定了30個基因變異，其中編碼GPR120的基因變異與肺癌家族史、肺癌風險增加密切相關，GPR120的多態性可能會增加肺癌的患病風險。Kita等[24]通過單獨使用GPR120、GPR40共同激動劑GW9508或在應用GW9508的基礎上加用GPR40特異性抑制劑GW1100處理肺癌A549細胞發現，GPR120可抑制肺癌A549細胞遷移率，抑制基質金屬蛋白酶2活性及內皮細胞管形成能力，而GPR40表現出相反的作用。Kita等[24]還進一步評估了GPR120和GPR40對抗癌藥物誘導的細胞功能的影響發現，肺癌細胞的化療耐藥可能與GPR120和GPR40表達減少有關，且GPR120在A549細胞中的這種作用可能強于GPR40。以上結果表明，GPR120表達減少和GPR40表達上調與進展期間的肺癌細胞侵襲、轉移存在潛在關系，但具體機制尚不清楚。

2.3ω-3 PUFA/GPR120與生殖泌尿系統腫瘤 目前對于GPR120在生殖泌尿系統中的研究主要集中在發病率較高和危害較大的乳腺癌和前列腺癌這兩種疾病上。

乳腺癌在當代女性人群中的發病率較高。由于乳腺癌早期臨床癥狀缺乏特異性，即使早期乳腺癌通過手術或輔助治療等綜合治療仍有20%～30%的女性患者腫瘤復發，給患者的生命健康帶來嚴重影響[25]。膳食脂肪酸攝入量與乳腺癌發展的風險密切相關，故人們越來越關注ω-3 PUFA、ω-6 PUFA等天然化合物在乳腺癌、前列腺癌、結直腸癌等惡性腫瘤中的作用[26]。非酯化脂肪酸受體GPR120參與乳腺癌發生發展作用的結果有所差異。有研究表明，GPR120促進了乳腺癌的發生發展[27-30]。郭文靜[27]對腫瘤患者的手術標本進行研究發現，GPR120蛋白在乳腺癌組織中的陽性表達率明顯高于癌旁正常組織。同時，腫瘤標志物Ki-67呈高表達的乳腺癌組織中GPR120表達率明顯高于Ki-67低表達的乳腺癌組織，雌激素受體陰性表達的乳腺癌組織中GPR120表達率明顯高于雌激素受體陽性表達組織，且在不同病理類型的乳腺癌組織中表達率差異有統計學意義。免疫組織化學證明，GPR120與乳腺癌的惡性特征相關，在人乳腺癌細胞MCF-7、MDA-MB-231中，ω-3 PUFA可以激活GPR120通過GPR120/表皮生長因子受體/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路促進細胞增殖、血管生成、上皮-間充質轉化，從而促進乳腺癌細胞的侵襲轉移[28-30]。有研究表明，ω-3 PUFA或GPR120在促進乳腺癌的發生發展中無明顯作用甚至有抑制腫瘤細胞生長的作用[31-33]。化療耐藥在乳腺癌的治療中同樣常見，Wang等[34]探究GPR120參與乳腺癌化療耐藥發現，上調的GPR120通過蛋白激酶B信號通路可減少化療藥物表柔比星在腫瘤細胞內的積累，使腫瘤細胞對化療藥誘導的細胞死亡具有抗性，抑制GPR120信號轉導能顯著抑制這種化療抗藥性。因此，以GPR120為靶點有望成為減少化療耐藥的新方法。

目前對于ω-3 PUFA/GPR120與前列腺癌的研究發現，ω-3 PUFA/GPR120在前列腺癌中主要體現為抑癌基因的效能[35-38]。喂食富含ω-3 PUFA的小鼠表現出前列腺細胞凋亡增加和前列腺增殖減少[35]。Liu等[36]研究證實，長鏈ω-3脂肪酸二十碳五烯酸激活GPR120可以抑制溶血磷脂酸磷酸化及其誘導的胞外信號調節激酶、局部黏著斑激酶和P70核糖體56蛋白激酶的激活，進而抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移作用。但這種抑制作用時間不長，需要在持續穩定的GPR120激動劑刺激下才能發揮效果。Hopkins等[37]進一步對其機制進行探究發現，GPR120、溶血磷脂酸1受體和表皮生長因子受體之間存在相互作用，激動GPR120抑制了溶血磷脂酸1受體的表達，影響表皮生長因子受體信號轉導，從而激動GPR120抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移。Liang等[38]在動物實驗中表明，GPR120在進食富含ω-3 PUFA膳食小鼠體現出的抗癌功能中起核心作用，可能通過減少M2樣腫瘤相關巨噬細胞的數量和功能實現。分析臨床病理組織發現，GPR120表達與前列腺癌死亡風險相關評分、Ki-67指數呈負相關，GPR120表達水平較高的患者可能對外源性補充ω-3 PUFA干預措施有更好的效果，但須進一步試驗證實。

后期還需探究M2樣腫瘤相關巨噬細胞通過血管生成、上皮-間充質轉化等免疫機制以外的其他促進癌癥進展的機制。同時，巨噬細胞其他亞群的作用也是探究的重點[39]。雖然前列腺癌與雄激素、前列腺特異抗原關系密切，但目前有關GPR120在雄激素依賴性前列腺癌中的特定作用、GPR120對雄激素受體及其受體下游靶點的影響以及GPR120影響睪酮轉化為二氫睪酮的機制、GPR120與前列腺特異抗原的關系研究較少，未來需進一步研究。

2.4ω-3 PUFA/GPR120與其他惡性腫瘤 GPR120在其他惡性腫瘤中的研究較少，目前僅有骨肉瘤和黑色素瘤的報道，但GPR120在兩者中呈現出相反的作用。Takahashi等[40]通過在骨肉瘤MG-63細胞中建立高遷移骨肉瘤細胞(MG63-R7)發現，隨著GPR120表達上調MG63-R7細胞的運動活性較MG-63細胞上調約200倍。這表明，GPR120提高了骨肉瘤細胞的運動活性，而GPR40抑制高遷移骨肉瘤細胞的運動活性。Fukushima等[41]研究證明，GRP120和GPR40共同參與了12-氧-四氫癸酰基佛波醇-13-乙酸鹽誘導黑色素瘤細胞系A375和G361運動活性的調節，其中GPR120負向調節黑色素瘤細胞運動活性，GPR40正向調節黑色素瘤細胞運動活性。

3 小 結

GPR120涉及的生理作用廣泛，其在參與代謝及炎癥調節的過程中亦參與了腫瘤的發生發展，無論是對代謝治療、代謝藥物開發還是對腫瘤靶向治療靶點的選擇均具有指導作用。GPR120在各系統腫瘤中具有抑制或促進腫瘤細胞生長增殖、細胞凋亡、侵襲轉移和化療耐藥等作用，在腫瘤細胞的發生發展中扮演重要角色。但目前進行的關于GPR120與腫瘤相關性的研究仍不全面，GPR120在各種惡性腫瘤類型，甚至一種腫瘤的各種細胞系中的作用不同，其原因可能是前期缺乏GPR120特異性激動劑或拮抗劑造成GPR40與GPR120作用混淆，或在各種腫瘤細胞系中GPR120參與的機制不同。所以，研究TUG-1197這類GPR120特異性藥理學配體對GPR120、GPR40的關系十分重要。隨著研究的深入，人們將逐漸完善GPR120在腫瘤中作用涉及的通路，以GPR120為靶點的生物靶向治療將成為腫瘤治療的新熱點，在腫瘤預防、治療、預后評估中具有重要的應用價值。