TGR5 在消化系統惡性腫瘤中的作用及機制研究進展

謝 川，楊 熊，程 龍，代 鑫，王 強，余前軍，陳思平，汪 濤

作者單位：637199 四川 南充，川北醫學院臨床醫學系（謝 川，楊 熊，代 鑫，王 強）；西部戰區總醫院全軍普外中心（謝 川，楊 熊，程 龍，代 鑫，王 強，余前軍，汪 濤）；西南交通大學醫學院（陳思平）

消化系統惡性腫瘤具有較高發病率及病死率，給全球帶來了沉重的醫療負擔。 因此，尋求新的預防與治療模式及策略具有重要意義。 新近發現的膽汁酸膜受體TGR5（gprotein-coupled bile acid receptor 1，GPBAR1） 在人體內廣泛表達，其在調節膽汁酸代謝、糖脂代謝、炎癥反應和細胞增殖等方面發揮重要作用。 此外，TGR5 在多種腫瘤中異常表達，與多種惡性腫瘤的發生發展密切相關，有望成為預防和治療消化道腫瘤的新靶點。筆者就TGR5 的分子生物學特性及其在消化系統惡性腫瘤中的作用及機制研究展開綜述，并簡要闡述其對消化道腫瘤發生發展的影響及臨床治療潛力。

1 TGR5 的分子生物學特征

TGR5 是一種 G 蛋白耦聯受體，又稱 M-BAR、BG37 或GPR131，于2002 年首次報道。 TGR5 由單一外顯子編碼，定位于人染色體2q35 上[1]。 人TGR5 開放閱讀框包含993個堿基對，可編碼330 個氨基酸[2]。 TGR5 廣泛表達于人體組織和器官中，其在脾臟和胎盤中水平最高，其他部位包括肺、肝臟、胃、腸道等也有表達[1]。 膽汁酸（BA）不僅參與脂質代謝，也是TGR5 的內源性天然激動劑，且游離及結合型BA 均能激活TGR5， 其中石膽酸是其親和力最強的激動劑，其次為脫氧膽酸（DCA）＞鵝脫氧膽酸＞膽酸[3]。

2 TGR5 在腫瘤發生及發展中的作用

近年來隨著對TGR5 研究的深入，發現其參與多種消化系統腫瘤的凋亡與增殖的過程， 從而導致腫瘤的進展。敲除TGR5 顯著降低了食管癌（ECA）細胞系 FLO 中 BA誘導的細胞增殖[4]。 此外，敲除胃癌（GC）AGS 細胞中的TGR5， 顯著降低了牛磺脫氧膽酸治療后和基礎條件下胸腺嘧啶的摻入[5]。 這進一步支持了TGR5 促進腫瘤細胞增殖的作用。

表皮生長因子受體 （EGFR） 與多種癌癥信號通路相關。 TGR5 參與了 BA 介導的 EGFR-ERK 1/2 途徑，發揮促進胃癌細胞增殖及凋亡抑制作用[6]。 TGR5 通過ROS-cSrc-EGFR-Erk1/2 通路的激活促進膽管癌（CCA）細胞增殖[7]。 在結直腸癌（CRC）細胞系中，DCA 可通過 TGR5-Src-ADAM-17-AREG-EGFR 激活起作用，從而促進細胞增殖[8]。此外，TGR5 還參與調控腫瘤細胞的侵襲及遷移等生物學過程。 TGR5 的激活可誘導胃癌細胞遷移表型的獲得，包括更大程度地侵襲基質膠、遷移到劃痕創面、穿越穿透小室屏障及粘附到小鼠腹膜[9]。 CCA 組織學主要特征之一是嗜神經性，其導致頻繁的神經周圍浸潤(PNI)，并通過其進行局部浸潤轉移。 研究發現，TGR5 在CCA 組織中上調并與神經浸潤相關[10]。 此外，TGR5 的激活可觸發 CCA 細胞的遷移和侵襲[11]。

有趣的是，目前也有研究認為TGR5 抑制腫瘤的發生發展。 研究發現，激活TGR5 的激活可降低胃癌細胞的增殖和遷移，并增強其凋亡[12]。 因此，筆者認為TGR5 在腫瘤增殖、凋亡、侵襲及轉移中的作用可能存在器官和組織的差異，也可能存在配體種類和濃度的差異，需要對不同腫瘤進行個體化的研究，從而闡明TGR5 在不同腫瘤中的異質性。

3 TGR5 在多種人類消化系統腫瘤中的作用

3.1 食管癌 EAC 的發生是一個從正常食管鱗狀上皮逐漸發展至反流性食管炎、Barrett 食管、 不典型增生及EAC 的多步驟過程。 BA、胃食管反流病（GERD）引起的反酸和炎癥會加速這些事件的發生和發展。

研究表明，TGR5 在EAC 和癌前病變組織中均呈高表達，且TGR5 高表達的患者總體生存率較低表達者更差[13]。然而另有研究表明，TGR5 的高表達與患者臨床、 病理分期及淋巴結轉移狀態無關，但其表達水平在高度不典型增生和EAC 中明顯高于Barrett 食管或低度不典型增生[14]。因此，TGR5 與EAC 預后之間的關系還需要進一步闡明。

既往研究發現，緊密連接蛋白（claudin）-2 的表達可能與炎癥性腸病（IBD）相關腫瘤的早期轉化相關。研究發現[16]，從正常的鱗狀粘膜到柱狀細胞化生、Barrett 食管、 低度和高度不典型增生到EAC 整個樣本組織中，claudin-2 的表達顯著增加且與 TGR5 表達呈正相關[15]。 因此，TGR5 可能參與了IBD 相關腫瘤的早期轉化。

近期研究證實，在多種癌癥中可檢測到活性氧（ROS）的增加，其可以激活促腫瘤生成信號，并驅動DNA 損傷和遺傳不穩定。 BA 可能通過激活TGR5 和環磷腺苷效應元件結合蛋白激活NOX5-S 并增加ROS 的產生，從而促進從 Barrett 食管到 EAC 的發展[16]。 因此， TGR5 可能是 EAC發展過程中的促癌因子， 但其具體機制以及與EAC 預后的相關性仍需進一步探索與驗證。

3.2 胃癌 GC 特別是腸型GC 的發生被認為是一個多步驟過程，包括慢性非萎縮性胃炎、萎縮性胃炎、腸上皮化生、異型增生、浸潤性癌。

BA 反流入胃可增加胃黏膜腸上皮化生的風險。 研究發現， 正常胃上皮細胞中未發現TGR5 過表達， 而在約12%腸上皮化生患者中發現TGR5 過表達，并且TGR5 的表達增加與不良預后相關[5]。 因此，BA 可能通過激活TGR5參與GC 的發生、發展。

癌癥轉移是一個始于上皮間質轉化（EMT），與原發腫瘤的分離以及遠端浸潤呈多步驟的級聯反應，其特點是用N- 鈣黏蛋白（N-cadherin）替代 E- 鈣黏蛋白（E-cadherin）。研究發現，TGR5 的激活介導了GC 細胞系MKN45 的侵襲和遷移[9]。GC 中 TGR5 與 N-cadherin 的表達顯著相關，其高表達是晚期 GC 的特征[9]。 因此，TGR5 可能通過促進EMT從而介導GC 的侵襲及轉移。

轉錄活化因子（STAT）3 參與增強腫瘤細胞的存活、促進增殖和侵襲以及誘導抗腫瘤免疫抑制等多種生物學過程。 GC 細胞系中，TGR5 的激活可拮抗STAT3 信號轉導，從而抑制細胞的增殖和遷移并誘導細胞凋亡[12]。 綜上，目前TGR5 在GC 中的作用仍有爭議，仍需更全面和詳細的研究。

3.3 肝癌 原發性肝癌多為肝細胞癌（HCC），慢性炎癥包括慢性病毒性肝炎及酒精性肝炎在HCC 的進展中占據重要作用。 當前研究認為， TGR5 主要表達于肝竇內皮細胞及庫普弗細胞。目前TGR5 與HCC 的研究較少，這可能與TGR5 并不表達于肝臟的實質細胞有關，因此我們將主要從炎癥以及TGR5 DNA 異常甲基化來間接闡述TGR5與HCC 的關系。

在小鼠腹膜內注射脂多糖后，TGR5 缺陷型小鼠較野生型小鼠更易發生肝損傷，同時肝臟病理組織學檢查也證實前者體內炎癥浸潤及肝細胞凋亡增強[17]。 此外，在非酒精性肝病小鼠模型中，雙激動劑INT-767 激活FXR/TGR5可改善肝臟脂肪變性并抑制炎癥反應[18]。 TGR5 的炎癥抑制作用表現出其在肝臟炎癥以及HCC 中的治療潛力。

疾病特異性異常DNA 甲基化是目前公認的癌癥標志。通過檢測體液中死去癌細胞的DNA 甲基化，可以為包括HCC 在內的人類癌癥的早期診斷提供新的潛在生物標記[19]。 Han 等[20]發現血清 TGR5 啟動子異常甲基化可作為乙型肝炎病毒相關HCC 的潛在生物標志物， 其與甲胎蛋白（AFP）聯合應用可提高單獨使用AFP 對HCC 患者的診斷價值。 綜上，TGR5 具有保護肝臟免于過度炎癥反應以及潛在的抑制HCC 的作用， 并且通過檢測TGR5 啟動子異常甲基化有助于HCC 的早期診斷。

3.4 膽管癌 CCA 是全球第二常見的原發性肝臟惡性腫瘤，根據發生部位可分為肝內膽管癌、肝門膽管癌、肝外膽管癌。

TGR5 的激活可促進膽管上皮細胞中氯化物及碳酸氫鹽的分泌，并觸發細胞增殖及抑制細胞凋亡[21]。 這種碳酸氫鹽傘的保護機制可使膽管上皮細胞免受由BA 誘導的細胞損傷， 并且這種促進細胞增殖和抑制凋亡的作用可減輕膽汁淤積情況下的損傷。 這兩種機制有利于減少原發性膽汁性膽管炎和原發性硬化性膽管炎發展為CCA 的風險[7,11]。

然而，TGR5 在CCA 組織中的表達較周圍正常組織上調[7,21]，并且與神經浸潤相關[10]。 人 CCA 組織中 TGR5 的高表達意味著惡性程度的增高[7,22]。 此外，最新的研究表明，TGR5 可促進CCA 細胞增殖、遷移和侵襲[11]，并通過刺激腺苷酸環化酶誘導CD95R 絲氨酸磷酸化， 從而抑制CCA細胞凋亡[7]。 綜上，TGR5 的激活可保護膽道上皮免受BA的毒性作用， 并具有促進細胞增殖及抑制細胞凋亡的作用。眾所周知，腫瘤的發生是細胞凋亡與增殖失衡的結果。因此，筆者認為TGR5 促進CCA 細胞增殖、侵襲和遷移并抑制凋亡也有跡可循，但其具體機制還有待深入研究。

3.5 結直腸癌 CRC 是世界上最常見的消化道惡性腫瘤之一。 慢性炎癥性腸道疾病， 如IBD， 包括克羅恩病（CD）和潰瘍性結腸炎，被認為是CRC 的危險因素。

腸道內存在大量的組織巨噬細胞，分為1 型巨噬細胞（M1）和 2 型巨噬細胞（M2），前者具有促炎功能，后者具有抗炎和免疫抑制功能。 BA 激活TGR5 會誘導混合表型的巨噬細胞，并以 M2 表型為主[23]。 此外，腸道中的 CD14+巨噬細胞產生血清腫瘤壞死因子-α 是CD 發病核心機制，TGR5 激動劑可抑制該過程[24]。 這表明TGR5 具有作為腸道慢性炎癥性疾病中抗炎因子的潛力。 Cipriani 等[25]通過嚙齒類動物結腸炎模型進一步證實了上述作用。 因此，TGR5 的表達有助于抑制腸道炎癥，進而減少IBD 轉化為腫瘤的風險。

另一方面， 腸道反復及長時間暴露于高水平的次級BA 可能會誘發 CRC[28-30]。 CRC 細胞系中，TGR5 可通過調控DCA 誘導的EGFR 相關信號通路促進細胞生長[8]。 綜上，TGR5 可作為腸道的抗炎因子， 而其在腫瘤中的作用還需進一步闡明。

4 總結和展望

TGR5 廣泛表達于人體組織和器官，在體內其天然配體BA，尤其是次級BA 的作用下，參與人體物質能量代謝和炎癥反應，同時在腫瘤發生發展中起著重要作用。因此，有關TGR5 天然及合成的激活劑等靶向藥物的研究，有望在人類良惡性疾病診治中發揮重要作用，TGR5 作為潛在治療靶點具有良好的發展前景。 同時，盡管TGR5 在腫瘤中的作用研究報道不甚一致，但目前多數研究支持TGR5起著促進腫瘤的作用。 筆者認為，高濃度的次級BA 是消化系統尤其是肝膽管系統中獨有的微環境，TGR5 可能在消化系統腫瘤尤其是肝膽系統腫瘤進展中起著重要作用。目前，TGR5 在消化系統腫瘤中作用及機制研究報道較少，未來需要對TGR5 在不同類型消化系統腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲及轉移方面進行深入研究，同時對于不同BA 類型及濃度對不同腫瘤的作用異質性也需要詳細探討，從而為TGR5 作為消化系統腫瘤治療的潛在靶點提供重要的實驗證據。