1,25(OH)₂D₃对宫颈癌作用的研究进展

The Research Progress of 1,25(OH)₂D₃ Effects on Cervical Cancer

摘要: 宫颈癌是目前常见的妇科恶性肿瘤之一，近年来由于人乳头瘤病毒(HPV)感染率的上升、人类生存环境的不断恶化等原因，宫颈癌的发病率呈现快速增高趋势，早期宫颈癌多采用手术治疗，晚期患者多采用手术联合放化疗等治疗方案。但是目前临床上用的化疗药物多具有较严重的毒性，限制了其临床应用。因此寻找新的、副作用小的药物是肿瘤研究的方向之一。近年来研究发现1,25(OH)₂D₃具有明显的抗肿瘤作用，现将其抗肿瘤效应及在宫颈癌方面的应用作一综述，为宫颈恶性肿瘤的临床治疗提供新的思路和理论依据。

Abstract: Cervical cancer is one of common gynecological malignancies. In recent years, due to the rise of human papillomavirus (HPV) infection rates, the worsening of the human environment and other reasons, the incidence of cervical cancer showed a rapid increasing trend. Early cervical cancer is usually treated by surgery, while patients of advanced disease use surgery combining with radiotherapy and chemotherapy and other treatment options. But the chemotherapy drugs currently used in clinical practice have more serious toxicity, limiting its clinical application. Therefore, the search for drugs of new and few side effects is one of the directions of cancer research. Recent studies have found that 1,25(OH)₂D₃ has significant anti-tumor effect, and now its anti-tumor effects in cervical cancer and its application are reviewed, to provide new ideas and theoretical basis for the clinical treatment of cervical cancer.

1. 概述

维生素D为固醇类衍生物，属脂溶性维生素，可以从食物及药物中获取，也可由相应的维生素D的前体经紫外线照射后转变而来。区域紫外线的水平、维生素D的摄取、皮肤色素沉着的情况、暴露于阳光下的时间、肥胖 [1] 等因素都会影响人体内维生素D的水平。存在于植物中的麦角固醇，经紫外线照射后转变为麦角固化醇，即维生素D₂；存在于动物皮肤组织中的7-脱氢胆固醇，经紫外线照射后转变为胆固化醇，即维生素D₃。这两种形式的维生素D在人体内均无生物活性，必须经过两次羟化后才能发挥生物效应。其代谢过程：首先经循环系统进入肝脏中的维生素D₃在25-羟化酶作用下生成25-羟胆固化醇，从肝脏释放入血，是维生素D在人体循环系统的主要形式；但其仅有微弱的生物学作用，必须与α-球蛋白结合转移至肾，经肾脏中的25-羟维生素D₃1-α-羟化酶作用，再次羟化变成具有较强生物活性的1,25(OH)₂D₃然后被转运到相应组织中发挥作用 [2] 。维生素D除了具有维持骨骼的重要作用外，还具有直接和间接的免疫调节效应。1,25(OH)₂D₃是VD的活性代谢产物，它通过维生素D受体发挥生物学作用,多种类型的免疫细胞表达此受体。自从20世纪80年代人们发现1,25(OH)₂D₃在白血病细胞中的抗增殖效应时，就确定了它对肿瘤治疗的潜力 [3] 。

2. VDR的生物学特性及其分布

VDR是类固醇激素/甲状腺激素受体超家族成员，是1,25(OH)₂D₃发挥生物学效应的受体，分膜受体和核受体两种。作为膜受体主要参与维持钙磷的平衡，核受体则通过影响基因的表达调控相应蛋白质的合成，即VDR作为核转录因子在维生素D反应性细胞中调节基因表达，进而调控相应蛋白的合成。VDR可分为多个功能区，有2个主要功能区，DNA结合区(DNA-binding domain, DBD)和配体结合区(ligand-binding domain, LBD)。DBD是VDR发挥转录因子作用所必需的，定位于VDR的N-末端，主要功能为参与DNA顺序识别，也部分参与二聚体的形成，具有高度保守性；LBD定位于VDR的C-末端，其功能较多，主要在维持1,25(OH)₂D₃强大的亲和力及促进二聚体的形成中发挥重要作用，此区与1,25(OH)₂D₃相结合，并与维甲酸X受体(RXR)发生异二聚作用，形成的二聚体VDR-RXR能增强受体与靶基因上反应元件(VDRE)的结合力 [2] 。VDR在人体各组织细胞中广泛存在，几乎所有有核细胞均能表达VDR [4] ，VDR作为一种核受体时存在于心脏、肺、肌肉、乳腺、消化道、前列腺、脑、肾脏、骨骼和免疫细胞等多种组织细胞中 [5] [6] 。

3. 1,25(OH)₂D₃的生物学功能

1,25(OH)₂D₃通过基因组和非基因组两种机制来发挥其生物学效应：基因组机制主要依赖位于细胞核内的VDR，参与调节靶基因的转录功能；非基因组机制主要是通过与其膜受体结合，激活MAPK，PI-3K，PKC等参与调节跨膜信号转导途径来发挥。这两种效应共同作用，最终影响细胞的增殖，分化与凋亡 [7] 。

4. 1,25(OH)₂D₃与恶性肿瘤

流行病学调查显示，机体暴露阳光较多的人群，患前列腺癌和结肠癌的概率明显较低。在动物实验中，1,25(OH)₂D₃及其类似物在结肠、胃肠道、肝细胞、皮肤和仓鼠颊囊的癌变模型中均发挥了明显的抗癌作用。Prudencio等 [8] 在对患头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)的小鼠模型治疗中发现，用1,25(OH)₂D₃的类似物EB1089能够抑制8096的肿瘤细胞。而体外实验中，1,25(OH)₂D₃对多种人肿瘤细胞具有明显的抗增殖作用，包括乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、皮肤癌、卵巢癌和白血病等 [9] 。以上研究提示1,25(OH)₂D₃与肿瘤的发生有密切的关系．

5. 1,25(OH)₂D₃的抗肿瘤机制

1,25(OH)₂D₃对肿瘤的作用机理尚未完全明确，目前主要集中于以下几方面。

5.1. 1,25(OH)₂D₃对细胞周期的作用

细胞周期可分为Go、Gl、S、G2和M期。1,25(OH)₂D₃可使细胞周期停滞在G1期，引起G0-G1期细胞堆积。1,25(OH)₂D₃对G1期的阻滞作用与抑制细胞周期蛋白的表达有关 [10] 。1,25(OH)₂D₃可以使细胞周期依赖性激酶抑制剂(CDKI)表达升高，导致细胞周期依赖性激酶(CDK)活性降低，从而严重影响视网膜母细胞瘤易感基因磷酸化通过上调周期素依赖性激酶抑制因子(CD2KI)p21和p27，抑制cyclin-CDK复合物的活性，使视网膜母细胞瘤(Rb)蛋白去磷酸化，并使E2F转录活性降低，致使肿瘤细胞停滞于G0/G1期，阻止其进入S期，从而调节肿瘤细胞的增殖和分化 [11] 。Li等 [12] 研究发现，1,25(OH)₂D₃可以使细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(CDKI)表达升高，导致细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)活性降低，可以引起肿瘤细胞G1期阻滞。有研究发现1,25(OH)₂D₃转录激活p21可诱导人U937骨髓单核细胞周期脱离及细胞周期的阻滞 [13] 。

5.2. 1,25(OH)₂D₃对细胞凋亡的作用

1,25(OH)₂D₃能够诱发某些肿瘤细胞凋亡。胡志勇 [14] 等对肺癌细胞株A549的体外实验研究发现，1,25(OH)₂D₃可引起细胞线粒体膜电位的下降，进而促进A549细胞的凋亡。线粒体跨膜电位的降低被认为是细胞凋亡级联反应过程中最早发生的反应，并出现于细胞核变化(染色质浓缩、DNA断裂)之前。一旦线粒体跨膜电位剧变，诱导PT孔(permeability transition pore)开放，将触发线粒体基质内大量凋亡相关分子的释放 [15] ，可进一步引起线粒体膜通透性增高，促凋亡蛋白释放到胞质中，如细胞色素Ｃ等，进而激活caspase酶级联系统而引起细胞凋亡。Blutt等 [16] 用TUNEL法和流式细胞仪检测到1,25(OH)₂D₃作用于前列腺癌LNCaP细胞6天后发生凋亡，同时1,25(OH)₂D₃引起抗凋亡因子Bcl-2和bcl-xl蛋白明显减少。然而，也有学者认为，1,25(OH)₂D₃诱导凋亡并不是普遍现象。Verlinden等 [17] 用1,25(OH)₂D₃处理癌细胞，抗凋亡因子bcl-2和bcl相关基因表达、半胱氨酸蛋白酶caspase-3的激活、DNA断裂以及形态特征等反映凋亡的指标均为阴性。因此，1,25(OH)₂D₃是否具有诱导肿瘤细胞凋亡以及诱导凋亡的作用与传统的药物细胞毒性是否为同一问题的不同称谓，值得进一步研究。

5.3. 1,25(OH)₂D₃对生长因子与癌基因的影响

生长因子的表达和活性对肿瘤细胞的增殖分化起重要作用，若生长因子和信号通路中不同组份发生异常改变，均可导致细胞增殖失控，发展形成恶性肿瘤。1,25(OH)₂D₃可能通过上调胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)的表达，下调胰岛素样生长因子(IGF)的活性，干扰胰岛素样生长因子1(IGF-1)有丝分裂作用，从而诱导肿瘤细胞凋亡。1,25(OH)₂D₃还可增加转化生长因子β(TGF2β)生成，改变细胞对表皮生长因子受体(EGFR)的敏感性，而实现抑制肿瘤细胞生长 [18] 。1,25(OH)₂D₃还通过下调c-fos、myc等癌基因产生抑癌作用 [19] 。

5.4. 1,25(OH)₂D₃抑制肿瘤转移、侵袭及血管生成

肿瘤侵袭过程中，溶解酶破坏肿瘤细胞外基质的同时，肿瘤细胞移动进入基质。1,25(OH)₂D₃能降低丝氨酸蛋白激酶和金属琉蛋白表达，并抑制其活性，从而减少癌细胞浸润所需的蛋白水解酶 [20] 。它还减少癌细胞层粘连蛋白受体和胶原酶的表达从而减弱其侵袭性。新生血管的形成对恶性肿瘤细胞的生长，转移都是必需的。1,25(OH)₂D₃可以抑制血管生成，证据是许多人类肿瘤细胞在用1,25(OH)₂D₃处理之后，在血管生成作用中最重要的转录因子缺氧诱导因子-α(HIF1A)表达下降，其目的基因如血管内皮生长因子(VEGF)，也可以被1,25(OH)₂D₃抑制，但是这个抑制作用是通过HIF1A介导的通路实现的，因为在HIF1A基因被敲出的细胞中，1,25(OH)₂D₃并不能抑制VEGF的表达 [21] 。1,25(OH)₂D₃是肿瘤血管生成强有力的抑制剂，能够抑制癌细胞增殖、转移及进展 [22] 。

6. 1,25(OH)₂D₃的副作用

1,25(OH)₂D₃的副作用主要是能引起高钙血症以及大剂量时的心脏毒性、肾结石等毒副作用，但是与目前常用的抗肿瘤药物相比，1,25(OH)₂D₃的副作用显得小得多。而且为了克服这些毒副作用，目前已开发了许多1,25(OH)₂D₃的同类物。最近的动物实验已证实了1,25(OH)₂D₃的同类物19-nor-1，25(OH)₂-D₂ (Paricalcitol)对白血病、骨髓瘤和结肠癌细胞具有明显的抗肿瘤活性，同时却无1,25(OH)₂D₃的上述毒性 [23] [24] ，而1,25(OH)₂D₃的另一同类物EB 1089也被发现可诱导慢性B淋巴细胞白血病细胞的凋亡。

7. 1,25(OH)₂D₃在宫颈恶性肿瘤的研究现状

国外，早在1986年，Chfistopherson等 [25] 把1,25(OH)₂D₃应用于宫颈肿瘤的衍生细胞后见到25(OH)₂D₃24羟化酶增加，显示宫颈肿瘤对1,25(OH)₂D₃有反应。同时Reichrath等 [26] 研究发现在所检测的宫颈癌组织中VDR在核内呈中等至强免疫组化反应，染色均匀。侯萍等 [27] 人对宫颈癌84例，CIN45例，慢性宫颈炎20例的病理组织VDR检测结果显示VDR表达于宫颈细胞核，慢性宫颈炎、CIN、宫颈癌组织中VDR的表达强度逐渐增强。目前，国内在1,25(OH)₂D₃对宫颈癌作用方面的研究提示如下：张凤等 [28] 对小鼠的宫颈癌实体瘤模型的实验结果示1,25(OH)₂D₃联合放疗对裸鼠移植瘤宫颈癌生长有显著免疫抑制作用，表明1,25(OH)₂D₃可作为潜在辅助治疗手段。于君丽等 [29] 对宫颈癌细胞和组织的研究发现Ca²⁺具有抑制HeLa细胞增殖和宫颈癌组织3H-TdR掺入作用，VD₃可明显协同增强Ca²⁺的抑制作用。林兰等 [30] 对人宫颈癌SiHa细胞的研究发现，骨化三醇对其的增殖具有显著的抑制作用，可能是通过上调VDR的表达，参与Skp2基因转录的调控，降低Skp2表达实现的。蔡叶樨等 [31] 人对68例宫颈癌患者的研究显示，宫颈癌患者外周血25-羟基维生素D水平低于健康对照组，且存在维生素D缺乏者约占60%。这些研究证实，宫颈组织表达VDR，且随病变的加重逐渐减少，1,25(OH)₂D₃可作用于宫颈癌细胞和组织，并有增殖抑制作用，可作为潜在的辅助治疗手段，但其作用机制尚不十分明确，需进一步研究。

8. 结论

全球范围内宫颈癌发病率在女性恶性肿瘤中居第二位，占所有女性恶性肿瘤发病的13% [32] 。2008年全球新发宫颈癌病例超过52.9万例，死亡病例超过27.5万例。其中85%的病例发生于发展中国家。近30年来世界范围内子宫颈癌的发病率和死亡率均有明显下降趋势。我国每年约有7.5万女性被诊断为宫颈癌，3.4万女性死于宫颈癌。我国宫颈癌死亡分布情况总体上农村略高于城市，中西部地区约为东部地区的两倍 [33] 。早期宫颈癌多以手术治疗为主，中晚期患者多以同步放化疗治疗方案为主。含顺铂的化疗方案是治疗子宫颈癌的常用方案，顺铂为细胞周期非特异性药物，具有细胞毒性，可抑制癌细胞的DNA复制过程，并损伤其细胞膜上结构，有较强的广谱抗癌作用 [34] 。顺铂可与肿瘤细胞DNA产生链内和链间交联，以及DNA-蛋白质交联，从而阻碍DNA修复基因如P53等的表达，抑制细胞增殖，促进细胞凋亡 [35] 。但临床中常常发现部分宫颈癌细胞经一段时间化疗后，对顺铂等化疗药物的敏感性下降，出现顺铂内在性或获得性耐药，而且铂类药物副作用较大，从而影响化疗效果。1,25(OH)₂D₃是一种新的，毒副作用小的，抑制肿瘤生长很有前景的内分泌药物，虽然对1,25(OH)₂D₃的抗肿瘤作用机制的研究已经取得了很大进展，但其精确分子机制仍未阐明，因此，探讨1,25(OH)₂D₃对宫颈肿瘤细胞的作用及其机制，探讨其单独以及有无增强铂类药物的抗肿瘤作用，将为临床治疗宫颈癌提供新的思路和理论依据。