氧甾醇在非小細胞肺癌中的作用及研究進展

宋云浩，劉 特，邱小宇，嚴 珺，楚師成，高學軍*

(1.濱州醫學院煙臺附屬醫院 胸外科，山東 煙臺264100；2.吉林大學中日聯誼醫院 科研中心，吉林 長春130033；3.濱州醫學院附屬醫院 呼吸內科，山東 濱州256613)

肺癌是目前發病率最高的惡性腫瘤，占惡性腫瘤總發病人數的11.6%，占惡性腫瘤總死亡人數的18.4%，并有逐年上升的趨勢[1-2]。非小細胞肺癌(NSCLC)約占所有肺癌的80%，約75%的患者發現時已處于中晚期，5年生存率很低，因此需要更為有效的治療辦法。氧化甾醇是膽固醇代謝的27碳氧化產物，具有包括促進細胞死亡的多種生物學作用。近幾年研究發現，根據化學基團的不同，不同的氧甾醇具有不同的作用，而部分存在細胞毒性作用的氧甾醇具有潛在的藥理作用[3]，目前已有研究證明氧甾醇對于NSCLC有間接抑制的作用[4]。而有一部分氧甾醇則可通過多種途徑促進腫瘤的生長、侵蝕及轉移，進而出現對機體不利的一面。但是，我們目前對氧甾醇了解仍然有待提高。在這篇綜述中，我們參考了氧甾醇與NSCLC相關的最新研究文獻，介紹了氧甾醇家族的結構及生理病理功能，從分子層次集中討論了氧甾醇與NSCLC之間的關系，揭示了氧甾醇在NSCLC中的作用機制，并根據氧甾醇提供了肺癌治療的新思路。

1 氧甾醇基礎作用機理

膽固醇是細胞膜生物發生和功能的重要組成部分，也是類固醇激素和膽汁酸的前體[5]。氧甾醇是膽固醇的27個碳氧化衍生物，主要由內源性、自氧化或酶過程形成[6-8]。氧化作用促進羥基、酮基、高氧基、羰基或環氧基添加到膽固醇主干上，主要是在側鏈的C4-7位或C24、25和27位。這一過程產生了一系列不同的氧甾醇，作為調節分子，它們具有重要的生物活性。氧甾醇在細胞中具有多種生物學作用，包括調節甾醇和脂質代謝，參與信號通路交互作用，并影響細胞的增殖和分化。

目前氧甾醇對于腫瘤的作用可分為兩個方面：①對腫瘤細胞死亡的影響：部分氧甾醇可以通過多種途徑促進細胞死亡。該類氧甾醇對腫瘤細胞具有高度的細胞毒性，主要取決于細胞的結構和類型[9]。這種細胞毒性主要是由于抑制內源性膽固醇合成途徑中的關鍵酶3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶所致。在細胞分裂過程中，暴露于活性濃度的氧甾醇會阻礙質膜的形成，從而阻止或抑制細胞的生長[9-11]；氧甾醇插入磷脂雙層后與質膜的相互作用可能導致質膜結構扭曲，也會影響質膜的正常結構和功能，進而影響細胞的正常生長，這也可能為氧甾醇的細胞毒作用機制之一。其次，氧合甾醇也被報道影響細胞膜的酶活性離子和蛋白質的通透性[12-13]。此外，氧合甾醇之一的7b-羥基膽固醇(7b-ohc)及其衍生物在培養中對腫瘤細胞表現出顯著的細胞毒活性，其細胞毒性已經通過凋亡途徑表現出來[14]。②對腫瘤轉移的作用：最新研究表明部分氧甾醇可以促進腫瘤的轉移[15]，這項研究發現氧甾醇通過與肝X受體α(LXR-α)和β(LXR-β)相互作用，可作為脂質代謝的內源性調節因子。在腫瘤發展的背景下，他們通過抑制抗腫瘤免疫反應以及招募促血管生成和免疫抑制的中性粒細胞來建立一個親腫瘤的環境[16]。炎癥在促進腫瘤細胞形成(腫瘤轉化)中發揮重要的作用。有利于腫瘤生長的免疫逃逸機制最近被認為是癌癥標志性支柱[15]，例如中性粒細胞衍生的白三烯可以使具有高致瘤潛能的癌細胞在肺部定居[17]。

2 氧甾醇對于腫瘤生長的作用方式

2.1 LXR依賴方式促進腫瘤生長

肝X受體(liver X receptors，LXRs)是重要的核受體家族，最初是從大鼠肝臟中分離出來的，它能結合氧甾醇并誘導靶基因的轉錄。LXRs受體家族中的亞型LXR-α對于非小細胞肺癌的預后鑒定有著極為重要的意義。腫瘤釋放氧化性膽固醇產物，即氧甾醇，特別是22-羥基膽固醇和27-羥基膽固醇[18]，它們通過激活LXRs[19]，抑制樹突狀細胞(DC)上趨化因子受體CCR7的表達，抑制它們向次級淋巴器官的遷移[20]，從而抑制有效的抗腫瘤T細胞反應的產生。此外，最新發現腫瘤來源的氧甾醇招募具有促腫瘤功能的中性粒細胞，從而促進腫瘤生長[19]。此外，多種氧甾醇之間存在著顯著的結構重疊，也可以引起LXR的激活[21]。

2.2 非LXR依賴方式抑制抗腫瘤免疫反應對腫瘤生長影響

氧甾醇可通過刺猬(Hedgehog，HH)信號通路參與人類惡性腫瘤過程，異常的HH信號在各種癌癥中起著關鍵作用[21]。HH信號在出生后的發育和維持組織/器官的完整性及功能方面起著至關重要的作用。天然存在的氧甾醇如：20α,22(R)-二羥基膽固醇(20α,22(R)-dihydroxycholesterol，Oxy16)，它是類固醇激素生物合成中的一種已知代謝物，通過不依賴于肝X受體激活的機制強烈抑制C3H10T1/2胚胎成纖維細胞和NIH3T3-E1成纖維細胞誘導的HH信號。HH通路已被證明是癌癥發生、發展和轉移的積極參與者。雖然這一途徑是由HH配體通過自分泌信號激活的，但它也可以啟動與腫瘤微環境相關的細胞旁分泌信號。作為旁分泌信號傳遞時，HH信號的作用對構成腫瘤微環境的基質細胞影響最為深遠[21]。目前已經證實肺癌的發生、發展及轉移與HH-GLI通路具有重要聯系[22]。旁分泌作為介導，通過改變腫瘤微環境中的基質細胞，以及可能支持腫瘤生長和轉移的因子，來影響肺癌的發生、發展及轉移。因此，這種激活方式可以增強HH信號，進而促進腫瘤進展[23]。而GLI轉錄因子是HH信號的效應因子，介導了HH-GLI途徑激活的轉錄效應[24]，參與腫瘤發生、發展與轉移。某些致病的HH-GLI通路可在HH信號轉導級聯的多個水平進行激活，其中包括Ptch1、Smo和Sufu的突變，以及通過產生HH蛋白和自分泌及旁分泌信號，對HH信號進行無調控的刺激[23]。研究表明通過與Smo結合的變構激活該途徑，進一步抑制Smo下游的途徑，從而抑制腫瘤細胞的轉移[21]。而突變的KRAS和TGF-β信號都可通過不依賴于Smo的方式誘導GLI活性[25]。這為氧甾醇潛在的藥理可能提供了有力的證據。

2.3 甾醇調節元件結合蛋白方式

甾醇調節元件結合蛋白(SREBPs)是重要的轉錄因子家族，通過控制內源性膽固醇、脂肪酸、三酰甘油和磷脂合成所需的一系列酶的表達來激活脂質穩態。SREBP有三種形式：SREBP-1a、-1c和-2[26]。雖然SREBP-1a和SREBP-1c具有相似的蛋白水解活性和共同的靶基因，但SREBP-1c主要作用是刺激脂肪酸的合成。細胞增殖是所有癌癥的共同特征，需要脂肪酸來合成膜和信號分子[27]。而SREBP-2相對特異地促進膽固醇的合成。SREBP-1a亞型與這兩條途徑都有關[28]。目前25-羥基膽固醇(25-HC)被確定為SREBP途徑的抑制劑。且有實驗證明抑制SREBP可增強肺癌細胞對EGFR-TKI吉非替尼治療非小細胞肺癌的效果[26]。

3 氧甾醇對于非小細胞肺癌的作用研究

氧甾醇與腫瘤的侵襲和轉移密切相關。既可以通過LXR依賴途徑抑制樹突細胞的抗腫瘤效應[20]，也可以通過LXR非依賴途徑招募大量具有致腫瘤作用的免疫細胞[29]。目前已有證據表明羥基膽固醇通過激活LXR顯著促進乳腺癌的轉移，但抑制黑色素瘤的轉移[30]。還可以通過影響巨噬細胞分泌IL-1β，參與多種類型腫瘤的侵襲和轉移[31]。

研究表明使用肺腺癌(ADC)細胞(A549和ncl-h1975)和THP1衍生的巨噬細胞進行單一或共培養，并在培養基中添加25-HC進行對照實驗[32]。他們采用0.1 μM濃度的25-HC用于該實驗，以探索25-HC在肺癌中的作用。結果證明25-HC對肺癌細胞增殖有抑制作用，且呈劑量依賴性。而且進一步驗證25-HC是通過LXR和snail表達的增加，來促進ADC細胞的遷移和侵襲。其證據是在LXR基因敲除后，25-HC的這些作用無法顯現。而在含有25-HC的單一培養體系中，THP1衍生巨噬細胞分泌的IL-1β水平略有下降，這與其之前的結果相呼應[33]。IL-1β具有模擬25-HC對ADC細胞遷移、侵襲及Snail表達上調的影響，但對LXR表達無影響。LXR基因敲除后，效果未出現明顯變化。因此得出結論，25-HC是通過增加LXR的表達和誘導IL-1β的分泌，以非LXR依賴的方式促進ADC細胞的遷移和侵襲。

但Hang Fu等[34]并不同意上述研究的結論。他們認為25-HC是通過內源性LXR起作用，后來許多研究也再次證明了這一觀點[35-37]，并對25-HC進行了進一步的探究[38]。進一步發現25-HC不僅能抑制ADC細胞的增殖，而且具有一定的劑量依賴性作用。在1 μM-25 μM濃度范圍內，25-HC能抑制肺腺癌細胞的增殖。25-HC促進ADC細胞的遷移和侵襲，然而，它影響細胞遷移和侵襲的作用機制還不確切。

后來有研究者通過對Oxy16進行研究[39]，發現其可以阻斷由胰腺癌細胞產生的HH蛋白，進而抑制間質細胞中的HH信號表達，顯著抑制成纖維細胞中過度表達的GLI1的轉錄活性。因此推斷：具有相似以及特性的類似物可以成為肺癌等惡性腫瘤的新的候選治療藥物。并基于此設想，又進一步對HH-GLI通路的抑制作用進行探索[39]，發現半合成的氧固醇類似物Oxy186對配體誘導和非配體依賴的HH信號有強烈的抑制作用[40]。還驗證了Oxy186可有效地抑制了Smo變構激活引起的HH信號。在人類癌細胞中進行實驗時，他們發現部分癌細胞中內源性GLI1的表達顯著受到抑制，這與之前推斷的Oxy186的抑制作用一致。因此，推測部分氧甾醇具有通過調節腫瘤細胞中配體的產生和成纖維細胞中對配體的間質反應，在腫瘤微環境中產生協同抑制效應[41]，這也為肺癌的治療提供了新靶點。

通過上述研究發現，氧甾醇在一定程度上能夠影響非小細胞肺癌，對于通過此類物質治療非小細胞肺癌提供了理論依據，為其進一步探究奠定了基礎。

4 氧甾醇對治療非小細胞肺癌的探究

Zaragozic acid(ZA)的治療作用主要是通過免疫系統介導的，但其抑制效果相對較差。目前有人將ZA治療與主動免疫治療或疫苗接種(VAX)相結合來減少腫瘤源性的氧甾醇前體合成，抵消了腫瘤源性氧甾醇促進的免疫逃避機制，進而抑制肺癌細胞的轉移[32]。

而另有研究者則通過對直接性Smo拮抗劑進行研究[21]，試圖用此類物質來抑制異常的HH信號以干預腫瘤的形成。不過到目前為止，Smo拮抗劑在與人類癌細胞相關的臨床試驗中幾乎沒有顯示出療效。

另一方面Kasai等[42]認為GLI1可作為Smo下游中HH途徑中的一個治療靶點，與Smo拮抗劑相比，其能完成肺癌等腫瘤細胞精準治療。但目前未報道有明顯的進展。

除上述研究外，LXR-α也是作為研究方向進行大量相關研究，因為其不僅可以作為判斷預后的生物標志物，還可以作為藥物抗腫瘤治療的可能靶點[43]。根據現有研究可知，LXR-α是根治性切除Ⅱ、Ⅲ期非小細胞肺癌患者預后的有效判別器，支持患者分層輔助治療,這為非小細胞肺癌患者預后的判斷及相關治療提供了一條嶄新的思路。

5 總結

氧甾醇作為非小細胞肺癌治療的研究方向之一，已經表現出可觀的研究前景。現已有研究證實，一定濃度的氧甾醇對于腫瘤細胞的增殖具有抑制作用，對于非小細胞肺癌的侵襲和轉移也有一定的抑制作用。結合目前已發現的藥理效果，氧甾醇對于非小細胞肺癌展現出巨大的研究潛力，也為非小細胞肺癌的精準治療提供了全新的研究思路。綜上所述，氧甾醇作為膽固醇的中間代謝產物，對肺癌的發展有著不可忽視的作用。尤其是一些新靶點的發現，對非小細胞肺癌的治療有著積極地推動作用。但目前對于氧甾醇的作用機制尚未完全明確，對于非小細胞肺癌的作用途徑并未完全得到驗證。目前的研究多基于細胞水平，這需要我們進行不斷探索，進一步加強對氧甾醇的臨床和科研認識。