Mu阿片受体抑制肿瘤细胞增殖和促血管生成作用研究进展

何志健1 解康杰2 袁俊波2 方军2

1皖南医学院研究生院，芜湖 241002；2中国科学院大学附属肿瘤医院（浙江省肿瘤医院）麻醉科，杭州 310022

国际麻醉学与复苏杂志,2022,43(2):210-215.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20200916-00489

 基金项目 

浙江省医药卫生科技项目面上项目（2018KY288）

REVIEW ARTICLES

【综述】

据推论，2018年中国新发癌症病例430万，新发癌症死亡290万。虽然中国癌症发病率比欧美国家低，但癌症病死率高 。目前癌症治愈率不高，相关的预防、治疗、复发与转移始终是亟待研究和解决的重要课题。

研究认为阿片类药物影响肿瘤转移和进展，但各个实验研究结论存在较多争论，促进作用或抑制作用结论均有。有研究结果表明，阿片类药物通过刺激Mu阿片受体（Mu opioid receptor, MOR）诱发肿瘤血管生成和肿瘤细胞生长，促进肿瘤转移 。有研究发现，对阿片类受体高表达的肿瘤患者使用阿片类药物会缩短患者的生存期 。但其他研究存在不同或截然相反的结论，如甲硫氨酸脑啡肽通过激活MOR调节树突状细胞等免疫细胞发挥抗肿瘤活性 。

阿片类药物作用的发挥需要与分布于神经元细胞和一些非神经元细胞上的阿片类受体相结合。阿片类受体以MOR、δ阿片受体、κ阿片受体和伤害感受肽阿片受体4种受体为主。此外，还发现存在一些新型阿片样受体（如σ、ε、orphanin等）。MOR是阿片类药物的主要作用受体，由MOR1、MOR2、MOR3三种亚型构成，尤其MOR3受体与血管舒张有关，其同时与肿瘤血管内皮细胞增殖相关。MOR表达和相关药物研究一直是阿片类药物研究的重点和热点，特别是MOR与肿瘤复发和转移成为近年来的研究热点。当前MOR主要药物有MOR激动剂、MOR拮抗剂，后者目前有研究表明可抑制细胞增殖，并可与肿瘤分子靶向药物联合使用延缓肿瘤进展。本文综述MOR对抑制肿瘤细胞增殖和促血管生成的作用及机制。 

1 MOR过表达对肿瘤的作用      

MOR广泛存在于各种肿瘤细胞中，细胞膜MOR激活并刺激下游信号转导，细胞核内MOR是失活的受体，因此阿片类药物主要作用于细胞膜MOR 。近年研究发现，MOR在肿瘤细胞中过表达对于肿瘤的复发和转移起作用。MOR过表达诱导丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白激酶B（protein kinase B， Akt）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR）激活（磷酸化），致Akt基础丝氨酸增加和苏氨酸磷酸化程度减低，使原发性肿瘤风险增加。有研究分别在人类肝癌和喉癌中发现MOR过表达促进体内外肿瘤生长和转移，降低生存率 。MOR激动剂吗啡和甲基4，甘醇5脑啡肽可促进肿瘤细胞生长和上皮‑间质转化（epithelial‑mesenchymal transition, EMT）进程 。MOR特异性拮抗剂甲基纳曲酮（methylnaltrexone, MNTX）通过抑制MOR表达来阻断此效应，降低肿瘤转移风险，延长患者总生存率 。这些发现进一步支持了MOR激活在肿瘤进展中的作用，并提供了治疗和诊断的机会。MOR基因具有多态性，其A118G处有一个或多个G等位基因拷贝可导致肿瘤细胞的MOR转录降低，对MOR药物的结合反应减少。在食管癌中证实A118G MOR基因突变在肿瘤进展中发挥作用，与G/G基因型相比，A/A基因型的食管癌风险显著升高 。在对癌症基因的遗传变异研究中发现，MOR1相对于正常肺组织在肺鳞状细胞癌组织中高表达，成为重要的致癌危险因子 。对于其余两个亚型，MOR3主要引起血管舒张，与免疫调节有关；而MOR2主要介导呼吸抑制和腹泻等，但目前关于该受体研究较少 。

2 MOR对于肿瘤血管生成的影响     

MOR对肿瘤血管生成的作用尚有争议，具体的作用机制很多，目前研究证实的机制有经G蛋白耦联的促分裂原活化蛋白激酶（mitogen‑activated protein kinase, MAPK）/细胞外信号调节激酶（extracellular‑signal‑regulated kinase, ERK）信号通路、磷酸肌醇3激酶（phosphoinositide 3‑kinase, PI3K）/Akt信号通路、p38MAPK信号通路和血管生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）通路。

2.1　G蛋白耦联的MAPK/ERK信号通路

阿片药物诱导的肿瘤进展主要取决于吗啡诱导的血管生成，而吗啡诱导血管生成的关键机制是一氧化氮（nitric oxide， NO）依赖性MAPK磷酸化和内皮细胞增殖。MOR激动剂经Gi/o型G蛋白耦联受体（G protein‑coupled receptor， GPCR）的阻滞剂百日咳毒素（pertussis toxin， PTX）敏感的GPCR起作用，并按顺序激活NO和MAPK/ERK来促进血管生成 。MOR1激动剂舒芬太尼激活MAPK途径的ERK1/2蛋白分子促进心肌H9C2细胞增殖，促进血管形成 。MOR拮抗剂纳曲酮通过抑制ERK1/2 MAPK表达，降低MOR表达水平。表皮生长因子受体的组成型磷酸化诱导和增强血管生成 。有实验证实MOR3在血管组织等多种细胞上表达，吗啡作用后一氧化氮释放，从而对血管生成产生促进作用 。

2.2　VEGF通路

MOR激动剂通过VEGF产生的血管生成作用存在不同的研究结论。有研究证据表明，MOR激动剂的促血管生成作用可通过血清胱抑素（serum cystatin, Src）‑转录激活因子3‑VEGF途径实现，受c‑Src激活的VEGF受体（VEGF‑1、VEGF‑2）发生相互反式激活作用从而发挥生血管作用，VEGF作为血管生成的关键介质，VEGF和VEGF受体除了作用于内皮细胞，还可在其他细胞表达 。MOR特异性拮抗剂MNTX通过沉默蛋白酪氨酸磷酸酶μ这一信号转运蛋白来抑制VEGF诱导的Src磷酸化，以及直接抑制MOR拮抗外周阿片受体 。但亦有研究证明MOR激动剂可通过VEGF通路来抑制肿瘤血管的生成。如浸润性白细胞的血管生成作用是经VEGF诱导，吗啡拮抗该途径抑制小鼠肿瘤生长。同时长期吗啡（100 nmol/L或1 μmol/L）治疗通过降低VEGF的分泌，抑制血管生成 。Li等 在胃癌研究中发现吗啡经MOR降低NF‑κB的表达，调控下游靶基因VEGF和B细胞淋巴瘤2（B cell lymphoma 2，Bcl‑2）抑制肿瘤生长，并且该作用可以调控MOR的表达以实现治疗效果。目前有研究表明如MNTX与mTOR抑制剂拉帕霉素可共同阻断VEGF诱发的血管生成，抑制癌症进展，并且MNTX单独使用可增加晚期癌症患者的总生存率 。

2.3　PI3K/AKt信号通路

内皮细胞增殖和迁移运动部分是经c‑Src诱导PI3K/磷酸肌醇依赖性激酶1/AKt通路激活并促进mTOR复合物1产生。在大肠癌和非小细胞肺癌等癌症研究中发现，吗啡和芬太尼等MOR激动剂对肿瘤迁移和增殖表现出浓度依赖性 。在治疗浓度下MOR激动剂在体内、体外条件下刺激内皮细胞增殖和诱导血管生成，MNTX和mTOR抑制剂可抑制苏氨酸AKt磷酸化，对血管生成发挥协同效应。该物质磷酸化水平降低乃至中断，mTOR的激活减少，导致内皮细胞增殖和迁移所必须的mTOR复合物生成减少 。Cheng等 和Liu等 均发现，MOR激动剂吗啡通过PI3K/Akt/原癌基因MYC（MYC proto‑oncogene, MYC）途径抑制血小板反应蛋白‑1分泌，促进乳腺癌血管形成和肿瘤细胞的转移。

2.4　p38MAPK信号通路

对于MOR如何经p38MAPK信号通路作用，有研究发现，抑制p38MAPK或ERK1/2可降低MOR表达水平，β‑内啡肽结合MOR促进细胞内p38MAPK磷酸化、细胞凋亡 。在体内外试验中发现低氧诱导的心肌细胞促血管生成活性需要p38MAPK活性，而心肌细胞中p38MAPK激活旁分泌信号表皮生长因子受体介导的促血管生成作用 。

2.5　肿瘤微血管结构

MOR对于肿瘤血管生成的影响取决于肿瘤微血管结构的特定特征，并非简单的受体和药物结合的直接抑制，而是需要一定的组织结构基础。MOR拮抗剂纳曲酮可直接抑制乳腺癌肿瘤的生长，但它对于肿瘤血管生成没有显著的影响，不抑制血管分支和微血管的数目便是基于此基础 。EMT发生和内皮细胞（endothelial cell, EC）屏障破坏为肿瘤血管的生成提供了有利的微环境，是肿瘤复发转移的基础 。MOR激动剂（吗啡、芬太尼）可以以剂量依赖的方式促进EMT，促进血管生成和继发生长。且有研究证实转化因子‑β（transforming growth factor‑β, TGF‑β）作为诱导癌细胞转移和生长的细胞因子，其诱导的EMT的发生是早期转移性生长期间的关键因素。TGF‑β与其受体Ⅱ型转化因子‑β受体之间的结合、激活导致EMT两种不同途径：规范的Smad依赖的PI3K/Akt途径和有丝分裂原激活的蛋白激酶途径 。MNTX可经鞘氨醇1‑磷酸盐受体3激活Ras同源基因家族成员A介导的TGF‑β途径减少吗啡诱导的细胞‑细胞间黏附和毛细血管渗漏现象。内啡肽1经MOR激活PI3K/Akt途径，减少肺中脂多糖诱导的IL‑1β和TNF分泌，同时降低血管黏附因子1和磷酸化Akt激酶表达水平 。另在肝癌中发现，在EMT过程中作为肿瘤细胞侵袭和转移特性的关键因素的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP），其合成增多可以促进肿瘤侵袭转移和血管生成 。但MOR过表达条件下，MNTX对于凝血酶或脂多糖诱导的EC屏障的破坏作用存在剂量效应（MNTX>0.1 μm不会显著改变屏障破坏，但<0.1 μm可减弱其屏障保护作用）。MOR药物可以经下丘脑‑垂体‑肾上腺素轴释放的MMP途径来抑制宿主免疫应答。MMP作为肿瘤侵袭和转移基质分解酶，其表达受多种生长因子，包括TGF‑β1。Khabbazi等 发现吗啡可通过MOR介导的NO依赖性机制干扰NF‑κB的活性进而调节MMP‑9的产生和癌细胞的侵袭潜力，并且在持续性高剂量的吗啡治疗下该效果更加明显。

3 MOR对肿瘤细胞的作用      

目前在术后阿片类药物和癌症复发的临床研究结果尚存在争议，这可能是由肿瘤的特定类型所决定。但MOR对于肿瘤细胞的作用发挥需考虑MOR药物浓度差异，以及经免疫细胞和内皮细胞调节肿瘤细胞凋亡和活力的作用特点。

3.1　MOR药物浓度对肿瘤细胞的影响

实验和临床研究发现MOR药物对肿瘤细胞的作用与浓度有关，在治疗浓度下可刺激内皮细胞的增殖，但非治疗剂量的较高浓度对内皮细胞有细胞毒性。MOR样药物以免疫抑制和直接杀伤作用方式抑制肿瘤细胞的生长甚至引发细胞凋亡 。Ma等 在对结直肠癌研究中发现，纳曲酮在低剂量（<5 mg）时通过增加阿片类生长因子受体（opioid growth factor receptor, OGFr）的数量和增强阿片类药物与受体的相互作用来上调免疫细胞（M1样巨噬细胞）的水平和活性并直接抑制肿瘤细胞的增殖。Ma等 在肾细胞癌研究中发现，吗啡在临床血清浓度为2 nmol/L~3.5 μmol/L时几乎没有增殖作用，但在10 nmol/L~100 μmol/L时发生了显著的增殖作用。以上充分表明了MOR药物浓度差异对肿瘤细胞的产生影响。但MOR药物浓度导致的结果差异与MOR受体及基因表达有关，主要影响MOR3受体的表达数量和受体活性。

3.2　MOR促进肿瘤细胞凋亡

Mu阿片受体药物不影响肿瘤的初始生长，后者也很少受到血管生成的影响，但其可经OGFr途径和线粒体途径抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞凋亡，同时其可通过调节免疫功能来调节细胞增殖和凋亡。纳曲酮可以延迟皮下异种移植的进程，其可经OGF‑OGFr轴上调OGFr表达抑制肿瘤细胞增殖，另经内源性线粒体途径激活Bcl‑2相关X蛋白（Bcl‑2 associated X protein，Bax）和Bcl‑2，再依次激活caspase‑9和caspase‑3以促进细胞凋亡，后者主要作用底物为聚二磷酸腺苷‑核糖聚合酶分子 。甲硫氨酸脑啡肽激活MOR诱导体内肿瘤细胞中OGFr的表达，并以浓度和时间依赖的方式显著抑制细胞增殖，而且MNTX可抑制OCFr的表达来增强细胞周期特异性化疗药物的抑癌作用，增加患者的总生存率 。

3.2.1　MOR经肿瘤巨噬细胞作用

巨噬细胞作为微环境免疫细胞群中最大部分，包括可释放促炎活性因子（如IL‑4、IL‑6、TNF）、抗肿瘤的经典活化巨噬细胞M1型、抗炎并促肿瘤的巨噬细胞M2型。MOR可以通过PI3K/Akt信号通路抑制MMP‑9的表达并增强凋亡促进因子（如caspase‑9和死亡相关蛋白激酶A）的表达以促进肿瘤细胞的凋亡，同时阻止表达IL‑4的T辅助（T helper，Th）2淋巴细胞在肿瘤微环境中促进巨噬细胞的活化，分别激活Bax/Bcl‑2/caspase‑3/聚（聚二磷酸腺苷‑核糖）聚合酶信号通路和OGFr途径促进M2型巨噬细胞产生和减少M1型巨噬细胞 ；降低抗炎因子IL‑10的表达，发挥免疫调节剂的作用和促进细胞凋亡，延迟肿瘤的进展 。

3.2.2　MOR经T细胞作用

有研究显示，MOR激动剂经T细胞调节免疫功能对肿瘤细胞的增殖和凋亡产生作用。对于T细胞，MOR可经环磷酸腺苷依赖性途径抑制ERK1/2和p38MAPK的表达来降低激活蛋白1/T细胞活化核因子复合站点的转录因子来降低γ‑干扰素的活性。MOR激动剂减少IL‑2、γ‑干扰素分泌，促进Th细胞向Th2细胞转化，或经药物和阿片受体直接相互作用抑制大鼠淋巴细胞增殖，羟考酮促进CD8+T细胞增殖和增强细胞毒性抑制树突状细胞成熟来抑制肿瘤转移 。

3.2.3　MOR经内皮细胞作用

MOR激动剂不仅有力激发内皮细胞的有丝分裂，而且可增加血清诱导的增殖。吗啡经Gi/Go耦连的G蛋白受体依次激活原癌基因Ras（Ras oncogene, Ras）、PI3K、NO、MAPK/ERK及内皮细胞增殖，并通过Akt信号通路促进内皮细胞存活。其具体表现吗啡在表达MOR的细胞中激活依赖PI3K诱导的细胞存活信号Akt磷酸化，同时增加后者诱导的细胞周期蛋白D1来提高内皮细胞活力和调节细胞周期进程 。在临床治疗浓度下吗啡诱导血管内皮细胞增殖是通过MOR3经NO激活MAPK途径来实现，且吗啡机体内外浓度治疗效果差异可能与MOR3有关。有研究表明，MOR可通过对肿瘤血管内皮细胞的作用来影响肿瘤细胞的增殖，纳摩尔浓度的芬太尼以与VEGF相似的方式显著刺激人肺肿瘤相关内皮细胞（human lung tumor‑associated endothelial cell, HLT‑EC）毛细血管网络结构的早期阶段形成，保护HLT‑EC免受生长因子戒断所引起的凋亡并显著促进HLT‑EC的生长和迁移 。

4 总 结      

体内外实验室研究及一些临床观察性研究的证据表明，MOR在多种肿瘤细胞中表达，在治疗浓度下，MOR药物通过与MOR结合以一种或多种作用通路促进肿瘤血管的生成，但同时抑制肿瘤细胞活力乃至激活程序性死亡机制，影响癌症的复发转移。随着MNTX等MOR药物的不断研究深入，单药或协同肿瘤分子靶向治疗药物发挥作用，如增强抗肿瘤药物对肿瘤的敏感性。最近几年的证据表明，一部分临床和试验研究结论争议是由于不同药物浓度下激活MOR不同亚型导致。在体内外条件下，MOR激动剂通过激动MOR1、MOR2、MOR3作用于肿瘤血管和细胞，高浓度时起抑制作用，治疗浓度则起促进作用，该作用主要由MOR1和MOR3导致，且可被MOR抑制剂阻断。