慢性應激促進腫瘤轉移的研究進展

王琛,劉博揚,胡唯偉,楊勇

(中國藥科大學,江蘇 南京210009)

自1936年加拿大病理生理學家Hen Sly提出應激的概念之后，慢性應激與人類病理性進程的關系就受到持續關注。通過刺激交感神經系統和下丘腦-垂體-腎上腺軸，慢性應激干擾了人體內多種生理過程，已經報道的研究顯示慢性應激與自身免疫性疾病、慢性炎癥反應、代謝型疾病、心腦血管疾病、認知系統障礙和癌癥等多種病理過程存在正相關性[1]。目前已經報道的文獻揭示慢性應激影響了2022年 Robert A.Weinberg定義的十四大癌癥標志中的九項[2]，多個臨床研究證明應激/抑郁與腫瘤患者的預后不良密切相關。2015年國家癌癥中心公布的中國癌癥數據顯示惡性腫瘤已經成為我國居民首要的死亡原因，而腫瘤轉移往往是惡性腫瘤治療失敗的主要原因。

惡性腫瘤患者長期處于應激狀態，慢性應激通過交感神經釋放的兒茶酚胺類激素調控了腫瘤的發生發展，其中去甲腎上腺素已經被證實能夠促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。本實驗室前期研究發現前列腺癌患者的應激程度與其腫瘤遷移侵襲特征正相關[3]。腫瘤轉移是一個非常復雜的過程，包括腫瘤細胞骨架重塑、黏附能力改變、腫瘤細胞的上皮-間充質轉化、遷移侵襲能力增強，還有腫瘤微環境中新生血管、淋巴管的生成，腫瘤細胞的免疫逃逸等。慢性應激所引起神經-內分泌-免疫網絡紊亂不僅對腫瘤細胞內的多種信號通路產生影響，還促進腫瘤微環境的形成加重腫瘤的惡性程度。本文主要聚焦于慢性應激對腫瘤遷移侵襲及腫瘤轉移的影響對當前的臨床研究和實驗進展結果進行總結，綜述了慢性應激在腫瘤遷移侵襲中的作用及其具體分子機制。

1 慢性應激概述

在慢性應激患者體內，持續激活的交感神經會釋放大量兒茶酚胺(主要是去甲腎上腺素和腎上腺素)。近年來的研究顯示，兒茶酚胺的濃度在腫瘤組織中顯著升高：正常人循環中的兒茶酚胺為1 nmol·L-1，應激條件下為100 nmol·L-1，而腫瘤微環境中其濃度為10 000 nmol·L-1。交感神經廣泛分布于生物體內，通過分泌兒茶酚胺來調控視覺、嗅覺效應，心肌、血管平滑肌收縮，消化道蠕動，消化道內相關腺體分泌等生理功能。兒茶酚胺的生理學效應主要通過β腎上腺素能受體(β-adrenergic receptor,β-AR)介導。 β-AR屬于G蛋白偶聯受體(G-protein- coupled receptor，GPCR)家族成員，具有七重跨膜結構，其下游信號轉導通路主要通過轉錄因子NF-κB(nuclear factor kB)、CREB(cAMP-response element binding protein)、ERK(extracellular regulated protein kinase)、STAT(signal transducer and activator of transcription)、mTOR(mammalian target of rapamycin)等調控[4]。目前的研究已經證明β-AR在包括乳腺癌，胃癌及宮頸癌在內的多種癌癥組織中高表達，β-AR的激活與腫瘤患者的增殖，遷移侵襲，預后和耐藥密切相關。長期的慢性應激會顯著改變交感神經分布[5]。研究證明慢性社會壓力會顯著增加恒河猴淋巴結內交感神經纖維的密度[6]。另外慢性應激通過下丘腦-垂體-腎上腺軸調控糖皮質激素的釋放，由垂體釋放的糖皮質激素在壓力適應，情緒調節中具有突出作用，慢性應激引起的糖皮質激素失調會造成前額葉皮層功能障礙影響人的認知水平[7]，認知水平的降低會加劇患者的挫敗情緒引起抑郁，從而加重惡性腫瘤的發展。糖皮質激素在調節細胞代謝方面具有突出作用，臨床上糖皮質激素廣泛應用于抗炎和免疫抑制，但研究表示在乳腺癌進展中，應激激素的增加會導致乳腺癌遠端轉移處糖皮質激素受體的激活，增加腫瘤定植，降低患者生存率[8]。2007年，相關文獻同樣報道了糖皮質激素的促腫瘤作用，糖皮質激素可以同腎上腺素一起誘導DNA損傷并降低細胞核基因修復效率[9]。此外慢性應激還影響了其他物質的異常分泌，例如抑制性神經遞質多巴胺和γ-氨基丁酸、五羥色胺、神經肽Y五羥色胺和谷氨酸，這些激素/神經遞質對腫瘤的發生發展均存在影響。本篇文章我們主要介紹慢性應激對腫瘤轉移的影響。

2 慢性應激與腫瘤轉移

有關慢性應激與腫瘤的轉移的研究是由相關受體阻斷劑在臨床研究和臨床前研究中取得的結果推動的：在胃癌患者中應激程度與患者體內兒茶酚胺水平和腫瘤轉移特征正相關，β2腎上腺素受體阻滯劑ICI118551可以有效減輕抑郁引起的腫瘤遷移侵襲特征[10]。慢性應激是乳腺癌骨轉移的主要原因，骨骼主要受到交感神經的支配。研究顯示對成骨細胞中β腎上腺素能受體的交感神經刺激增加了骨血管密度，刺激了血管中的轉移性癌細胞在骨微環境中的定植，而β-AR的阻斷可以逆轉這一現象[11]。腫瘤切除手術后由應激產生的兒茶酚胺和前列腺素會促進腫瘤轉移，使用相應的抑制劑(如β腎上腺素能受體抑制劑普萘洛爾和COX2抑制劑依托多拉克)可以減少患者外周血當中促炎性和促腫瘤轉移標記物，使乳腺癌患者受益[12]。肝臟是結直腸癌轉移最常發生的部位，對接受手術治療的患者進行普萘洛爾和依托多拉克聯合給藥可以有效減少患者血清中腫瘤轉移相關標記物的表達，顯著提高患者預后[13]。在小鼠結直腸癌動物模型中普萘洛爾和依托多拉克的聯合使用可以增加腫瘤宿主對腫瘤轉移的抵抗力，減少結直腸癌肝轉移的發生[14]。對于處于慢性應激刺激中的小鼠，兒茶酚胺，糖皮質激素和前列腺素阻滯劑同時使用可增強新型免疫刺激劑CpG-C的抗腫瘤轉移效果[15]。慢性應激對腫瘤轉移的影響是多方面的，包括慢性應激重塑腫瘤細胞遷移侵襲表型，慢性應激影響腫瘤微環境和慢性應激促進血管、淋巴管的生成推動腫瘤細胞轉移[16]。

2.1 慢性應激改變了腫瘤細胞運動能力 腫瘤細胞的運動能力是腫瘤發生轉移的先決條件，慢性應激相關激素/神經遞質對腫瘤細胞的遷移侵襲能力有著不同的影響，研究報道去甲腎上腺素、P物質、甲腦啡肽和多巴胺對乳腺癌細胞的遷移活性有很強的趨化性，而抑制型神經遞γ-氨基丁酸對腫瘤的遷移侵襲能力具有阻斷作用，乙酰膽堿、組氨酸、內啡肽和腦啡肽對細胞的遷移活性幾乎沒有影響[17]。人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)是腫瘤靶向治療的重要靶點，HER2主要通過PI3K/Akt途徑，STAT途徑和MAPK途徑促進腫瘤發生和侵襲。在人類乳腺癌組織中HER2的核定位與β2-AR的過度表達顯著相關，激活的β2-AR會刺激解整合素金屬蛋白酶10(human a disintegrin and metalloprotease 10， ADAM10)剪切HER2的細胞外區域，隨后激活γ分泌酶對HER2的細胞內區域進行膜內裂解促進HER2入核，增強腫瘤侵襲相關基因COX2(cyclooxygenase 2，COX-2)的表達，兒茶酚胺顯著增強了腫瘤細胞的體外遷移侵襲活性和小鼠自發性腫瘤肺轉移[18]。局灶性黏附激酶(focal adhesion kinase，FAK)在腫瘤惡性侵襲當中承擔了重要角色。本實驗室的前期研究顯示受慢性應激影響具有高遷移侵襲特征患者體內FAK顯著增加。激活的β-AR通過依賴于cAMP的蛋白激酶A(cyclic AMP dependent protein kinase A，cAMP-PKA)激活FAK加強前列腺癌細胞的遷移侵襲特征，在體內慢性應激對腫瘤侵襲的促進作用被FAK的敲低完全阻斷[3]。應激程度較高的胃癌患者中高表達的β2-AR上調原癌基因MACC1(metastasis associated in colon cancer 1，MACC1)，促進其與突觸生理素結合上調腫瘤細胞的運動能力[3]。促腎上腺釋放因子是慢性應激刺激下丘腦分泌的主要介質，研究顯示外周促腎上腺釋放因子可以通過增強TGF-β/SMAD2(tumor growth factor β/SMAD2)信號轉導促進細胞肌動蛋白重組增強細胞遷移能力，并且促腎上腺素釋放因子抑制劑在體內抑制了乳腺癌原位移植瘤小鼠的血管生成，具有顯著的抗腫瘤作用[19]。以上研究表明慢性應激可以通過多種途徑促進腫瘤細胞的運動侵襲能力。

2.2 慢性應激與腫瘤細胞的上皮間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) EMT指上皮細胞通過特定程序轉化為間充質細胞的生物學過程。其主要特征包括細胞黏附分子(E-cadherin)表達減少，上皮細胞失去細胞極性與基底膜之間的連接斷開，波形蛋白(vimentin)表達量增加，細胞形態上具有更多間充質細胞的特征(N-cadherin表達增加)，獲得更多的遷移侵襲能力。去甲腎上腺素調控腫瘤細胞EMT促進腫瘤遷移侵襲的機制已經非常明確。通過刺激腫瘤細胞內腫瘤生長因子β(tumor growth factor-β，TGF-β)的分泌和細胞內cAMP的合成，去甲腎上腺素激活了p-Smad3/Snail和缺氧誘導因子Hif1α/Snail兩條通路，誘導腫瘤細胞EMT標記物的表達[20-21]。除此之外，去甲腎上腺素還能通過間接作用促進腫瘤細胞的EMT表型：通過誘導肝星狀細胞分泌sFRP1(secreted fizzled-related protein)并刺激其與腫瘤細胞內Wnt16B/β-catenin正反饋通路相互作用，去甲腎上腺素促進了肝細胞癌細胞的遷移侵襲及EMT過程[22]。β2-AR是慢性應激誘導腫瘤細胞EMT過程的關鍵受體，轉錄因子Y-Box1(YB-1)與β2-AR的結合導致 YB-1被PI3K/AKT-β-arrestin1磷酸化，隨后 YB-1 入核抑制上皮標志物E-cadherin的表達促進間充質細胞標記物N-cadherin和vimentin的表達促進肝細胞癌的遷移侵襲特征[23]。另外β2-AR 可能通過下調mi-R337-3p激活STAT通路誘導腫瘤細胞EMT[24]。還有研究報道沙丁胺醇(β2-AR特異性激動劑)可以激活細胞外信號轉導激酶ERK誘導EMT[25]。成骨細胞內β2-AR受體的激活會通過Hif-1α-CXCL12信號通路促進前列腺癌細胞的遷移侵襲及EMT[26]。除了兒茶酚胺，其他應激相關激素對EMT的影響也在研究中逐漸顯現，卵巢癌患者臨床研究顯示五羥色胺受體表達量降低同患者不良預后相關聯，卵巢癌細胞中五羥色胺受體的阻斷可以極大程度通過Src介導的下游通路促進腫瘤增殖和EMT[27]。AR阻斷藥物阿替洛爾的使用可以顯著阻斷乳腺癌和前列腺癌細胞的遷移能力[28]。以上研究表明慢性應激通過調控腫瘤細胞EMT促進腫瘤轉移。

2.3 慢性應激調控基質金屬蛋白酶(matrix metalloprot-einases，MMPs)促進腫瘤細胞轉移 基質金屬蛋白酶幾乎能降解細胞外基質中的各種蛋白成分，破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，在腫瘤轉移過程中起關鍵作用。研究顯示應激水平高的卵巢癌患者體內MMP-9含量較高，去甲腎上腺素和糖皮質激素促進腫瘤相關巨噬細胞中MMP-9的表達[29]。慢性應激動物模型中除了增加的MMP-9表達[30]，研究者還發現基質金屬蛋白酶家族的其他成員MMP-2[31]，MMP-7[32]，促血管生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在腫瘤組織中的表達也有提升。β2-AR的激活可能通過其下游轉錄因子CREB、NF-κB及AP-1來促進癌細胞中MMP-2、MMP-9和VEGF的表達，這種表型可以被β2-AR抑制劑/MMPs抑制劑有效阻斷[33-34]。其他相關調控機制包括：應激肺癌小鼠體內(extracellular regulated protein kinases，ERK)信號通路的激活可以誘導MMP-2、MMP-9的蛋白表達[35]，暴露于慢性應激中的胰腺癌小鼠瘤組織內MMP-2、MMP-9和VEGF的表達上調由β2-AR-Hif-1α信號通路介導[36]。卵巢癌中去甲腎上腺素和腎上腺素通過激活IL-6-STAT3通路上調MMP-2和MMP-9的表達，促進了腫瘤細胞的遷移和侵襲[37]。胃癌中兒茶酚胺通過上調轉錄因子STAT3并影響STAT3和c-JUN在AP1位點上的相互作用來促進MMP-7的表達[38]。除兒茶酚胺外，催產素對人的情緒具有調節作用。慢性應激上調了小鼠血清催產素水平并促進了黑色素瘤的肺轉移。激活的催產素受體通過β-arrestin2依賴性ERK-MMP/VEGF促進腫瘤遷移侵襲[39]。以上研究表明慢性應激通過多種途徑激活基質金屬蛋白酶促進腫瘤轉移。

2.4 慢性應激與腫瘤基質細胞 腫瘤微環境中的間充質細胞，骨髓間充質細胞和基質細胞在慢性應激下會向促腫瘤轉移方向發展。慢性應激產生去甲腎上腺素和腎上腺素誘導小鼠成纖維細胞的DNA損傷增加了腫瘤轉化表型，促進了腫瘤的進展[40]，腎上腺素通過Src-ERK1/2信號通路上調6-O-sulfotransferase-1(6-OST-1)的表達來促進硫酸乙酰肝素的合成，增加了小鼠成纖維細胞促腫瘤轉移的相關活性[41]。交感神經可以通過上調趨化因子CCL2和趨化因子受體CCR2的表達來促進腫瘤微環境中巨噬細胞的浸潤加速腫瘤的轉移[42]。相反阻斷巨噬細胞表面的AR可以抑制巨噬細胞分泌炎癥相關細胞因子(IL-1、IL-8和TNF-α)進而抑制腫瘤的轉移[43]。α1-AR抑制劑Naftopidil能顯著降低腫瘤細胞中IL-6的分泌，抑制胰腺癌基質細胞的增殖，抑制胰腺癌的轉移[44]。以上研究表明慢性應激協同腫瘤微環境中的其他細胞來促進腫瘤的轉移。

2.5 慢性應激促進血管和淋巴管的生成來促進腫瘤細胞的轉移 血管生成是腫瘤轉移的一個重要環節，新生的血管不僅為腫瘤轉移提供便利，還為腫瘤的生長提供了必要的養分。血管生成因子VEGF可促進新生血管形成并增加血管通透性，卵巢癌患者抑郁程度與腫瘤中VEGF水平呈正相關[45]。交感神經可以通過促進血管的生成來促進腫瘤轉移[46]。在慢性應激刺激下VEGF顯著促進了新生血管的生成和乳腺癌的骨轉移，AR抑制劑則可以顯著逆轉這種現象[47]。除了前面提到的β2-AR-Hif-1α/β2-AR-ERK信號通路，β2-AR激活的cAMP-PKA信號通路能夠促進腫瘤細胞分泌IL-6、IL-8和VEGF來促進腫瘤血管生成，加速腫瘤轉移[48-49]。胃癌細胞中β2-AR的激活能夠促進VEGF的分泌和VEGFR/Plexin1的表達，促進了胃癌中血管的生成[50]。在血管內皮細胞中存在相似的作用機制，β2-AR特異性激動劑異丙托腎上腺素通過激活Plexin1/VEGFR-JAK2-STAT3信號通路增強VEGF的自分泌促進腫瘤血管生成[51]。壓力誘發的β-AR信號通過HDAC2(histone deacetylase 2)抑制了TSP1的表達，促進了前列腺癌異種移植瘤中血管的生成[52]。PPARγ調控了細胞內多種代謝過程，一直被認為是重要的腫瘤治療靶點，研究顯示慢性應激通過β2-AR抑制了PPARγ的表達，促進了VEGF/FGF2依賴的腫瘤血管生成，這也為慢性應激的促血管生成作用提供了新機制[53]。除了β2-AR阻斷劑之外，抑制型神經遞質多巴胺對血管生成同樣具有抑制作用[54]。

除了促進腫瘤細胞的血行轉移，慢性應激還能通過腫瘤中神經-炎癥軸重塑淋巴管，促進腫瘤細胞的淋巴轉移[55]。臨床研究顯示社交缺乏的乳腺癌患者體內淋巴管密度顯著增加[56]。在小鼠乳腺癌模型中，β-ARs的活化增加了腫瘤和基質細胞中VEGF的含量，并促進TAMs分泌COX2，進而重塑腫瘤微環境中淋巴管的結構促進腫瘤細胞的轉移[57]。以上研究顯示慢性應激通過促進血管和淋巴管的生成加速腫瘤細胞的轉移。

3 潛在治療方案

以上研究證明慢性應激參與到腫瘤發生發展過程中，通過多個方面直接或間接促進了腫瘤遷移侵襲。因此慢性應激可以作為腫瘤治療的一個突破口，延長腫瘤患者生存期，改善患者預后。β受體阻斷劑是比較常見的選擇，許多臨床前研究都將它作為慢性應激的一種針對性療法。主要包括β受體非特異性阻斷劑普萘洛爾，β1型受體特異性阻斷劑阿替洛爾和β2受體阻斷劑ICI118551。由于價格便宜且具有良好的患者依從性目前已經有不少臨床研究將其應用在了腫瘤治療中。針對前腺癌患者使用β受體阻斷劑可以有效抑制腫瘤轉移[58]。一些植物提取物質在治療慢性應激引起的腫瘤轉移方面具有不錯的療效，抗血管生成草本提取物(ALS-L1023)可以通過抑制血管生成活性和抗MMPs活性來抑制腫瘤轉移[59]。橄欖油可以通過減少MMP-2的表達，減少活性氧的產生及ERK1/2和c-JUN的磷酸化來減輕腎上腺素引起的腫瘤遷移侵襲表型[60]。通過益生元改善腸道菌群來調整應激的狀態也是個不錯的選擇，不少研究報道了慢性應激與腸道菌群變化之間的關系，盡管當前沒有直接證據顯示腸道菌群與腫瘤的轉移存在相關性。除了藥物治療外，對于常年處于應激狀態的腫瘤患者，心理疏導和適當的體育鍛煉是必不可少的，合理的生活規劃有助于患者擺脫不良生活習慣，提高生活質量。

4 展望

由于較快的生活節奏和巨大的生活壓力，大部分人都處于慢性應激的生活狀態中，慢性應激影響了人的健康。慢性應激同樣也是腫瘤患者共通的問題。本文綜述了近5年慢性應激對腫瘤轉移的研究進展。以兒茶酚胺為主的應激激素在腫瘤轉移的進程中發揮著至關重要的作用。生物-心理-社會醫學模式早已應用于臨床診斷和治療當中，研究者也開始越來越多的關注抑郁樣對腫瘤的影響。但對于慢性應激于腫瘤發生發展之間的分子調控機制還存在很大空白，例如針對腎上腺素的研究有些報道顯示出截然相反的效果，這可能與β受體的多種亞型相關。慢性應激相關的腫瘤發生機制需要更多的研究來探討，我們仍需要不斷深入挖掘來為腫瘤治療提供的新靶點，新策略，新思路。