劉苗苗 岳紅梅,2 許金回 李雅亭 武興東 朱浩斌

肺癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤,也是癌癥相關(guān)死亡的重要原因。據(jù)估計(jì),2020年約有220萬(wàn)新發(fā)病例和180萬(wàn)肺癌相關(guān)死亡病例,約占全球癌癥病例總數(shù)的11.4%和癌癥相關(guān)死亡病例總數(shù)的18%[1]。非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)是肺癌的主要病理類(lèi)型,手術(shù)切除和全身治療是目前常用的治療策略。但臨床上很多肺癌患者在發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期,手術(shù)機(jī)會(huì)渺茫,且全身治療的局限性及副作用大,需要我們尋找與其他藥物聯(lián)合使用的新型有效抗癌療法。近年來(lái),很多研究聚焦于褪黑素(melatonin,MLT)在癌癥中的作用。

MLT是一種吲哚胺類(lèi)神經(jīng)激素,在動(dòng)物中,其合成始于色氨酸,在色氨酸羥化酶及芳香族氨基酸脫羧酶的作用下生成5-羥色胺(即血清素),而后生成N-乙酰-5-羥色胺,最后在羥基吲哚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶或乙酰-5-羥色胺-甲基轉(zhuǎn)移酶作用下生成MLT[2]。MLT是一種親脂性分子,很容易擴(kuò)散到腦脊液及血液中,在血液中主要與白蛋白結(jié)合,小部分以游離形式存在,在肝臟中代謝為6-羥基褪黑素,隨后通過(guò)尿液排泄[3]。在脊椎動(dòng)物中,MLT可以直接或通過(guò)膜受體起作用,常見(jiàn)的膜受體有MT1、MT2和MT3。最近的研究發(fā)現(xiàn)MT1和MT2在NSCLC中的表達(dá)水平高于正常人,和腺癌相比鱗癌的表達(dá)水平更高,而且在NSCLC患者中MT2的高表達(dá)可能預(yù)示著預(yù)后較好[4]。研究表明MLT具有抗癌作用,但目前相關(guān)研究多在動(dòng)物細(xì)胞試驗(yàn)水平上,臨床研究較少(表1)。本文將從MLT對(duì)肺癌發(fā)生的影響、對(duì)癌細(xì)胞的抑制及與標(biāo)準(zhǔn)治療方案的協(xié)同作用等方面說(shuō)明MLT在肺癌,特別是在NSCLC中的輔助作用。

表1 褪黑素在癌癥研究中的臨床試驗(yàn)注冊(cè)資料

一、MLT對(duì)肺癌發(fā)生的影響

肺癌的發(fā)病率逐年升高,吸煙是肺癌重要的致病因素之一。一方面,香煙煙霧含有多種成分,包括直接致癌物、毒素(如一氧化碳和尼古丁)以及氧化劑(如超氧化物和氮氧化物)等,這些物質(zhì)可以造成肺組織損傷、肺部炎癥以及氧化應(yīng)激,進(jìn)而引起癌變。另一方面,上述病變可以進(jìn)一步引起基因突變和慢性阻塞性肺疾病,而這均是肺癌的重要危險(xiǎn)因素[8]。此外,主動(dòng)吸煙會(huì)降低人血液中的MLT水平[9],而MLT對(duì)肺癌的發(fā)生有一定預(yù)防作用,其機(jī)制可能有以下三種:(1)MLT有助于減少吸煙相關(guān)毒素對(duì)肺組織造成的損傷[10];(2)MLT可以減輕吸煙引起的肺部炎癥[11];(3)MLT能夠降低活性氧和過(guò)氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生,使谷胱甘肽和超氧化物歧化酶的活性增加,減少活性氧引起的DNA損傷,從而減少肺癌的發(fā)生[12]。亦有研究表明,晝夜節(jié)律紊亂導(dǎo)致MLT分泌受損的人患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加[13],以上均表明體內(nèi)MLT水平降低可能會(huì)增加肺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),MLT在預(yù)防肺癌發(fā)生的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

二、MLT對(duì)肺癌的抑癌作用

腫瘤的標(biāo)志性特征這一概念最早在2000年由Hanahan和Weinberg提出并總結(jié)了6個(gè)核心特征。后隨著對(duì)腫瘤的深入研究,在2022年第三版的Hallmarks of Cancer中,腫瘤的標(biāo)志性特征已擴(kuò)展為14個(gè),即:持續(xù)增殖、逃避生長(zhǎng)抑制、能夠無(wú)限復(fù)制、抵抗細(xì)胞死亡、誘導(dǎo)血管生成、侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、能量代謝改變、免疫逃逸、基因組不穩(wěn)定和突變、炎癥促發(fā)腫瘤、解鎖表型可塑性、多態(tài)性的微生物組、衰老細(xì)胞、非突變表觀遺傳重編程[14]。

研究表明MLT作為輔助參與癌癥的治療有一定前景,可能涉及多種機(jī)制,如抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、改變代謝等[15],在肺癌中發(fā)揮作用的具體機(jī)制可能有以下幾點(diǎn):

1. 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,延遲腫瘤細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂

有絲分裂是真核細(xì)胞重要的增殖方式,而細(xì)胞持續(xù)增殖能力與癌癥的發(fā)生和發(fā)展直接相關(guān),所以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期對(duì)于抑制腫瘤進(jìn)展有重要作用。國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)研究表明大劑量MLT可能通過(guò)延遲腫瘤細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂(具體能夠阻止細(xì)胞從G0/G1期進(jìn)入到S期) 來(lái)抑制小細(xì)胞肺癌NCIH446細(xì)胞[16]。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)MLT聯(lián)合順鉑可能通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)的人低分化肺腺癌細(xì)胞(SK-LU-1)凋亡來(lái)發(fā)揮抑癌作用[17]。

2. 逆轉(zhuǎn)Warburg效應(yīng)

在有氧條件下,腫瘤細(xì)胞優(yōu)先選擇糖酵解途徑供能,而不是葡萄糖氧化磷酸化途徑(即Warburg效應(yīng)),這是許多癌細(xì)胞的特征[14],因此逆轉(zhuǎn)Warburg效應(yīng)對(duì)于抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)至關(guān)重要。一項(xiàng)研究探討了MLT影響肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的能力和線粒體功能與肺癌進(jìn)展之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MLT可能通過(guò)刺激Sirt3增強(qiáng)丙酮酸脫氫酶(PDH)活性來(lái)提高線粒體膜電位和電子傳遞鏈中復(fù)合物Ⅰ和Ⅳ的活性,伴隨著從胞質(zhì)有氧糖酵解到氧化磷酸化的轉(zhuǎn)變,這些變化使ATP產(chǎn)生增多,乳酸產(chǎn)生減少,進(jìn)而逆轉(zhuǎn)了Warburg效應(yīng)[18],以抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

3. 抑制HDACs表達(dá)

組蛋白去乙?；?histone deacetylase, HDACs)是從組蛋白和其他蛋白質(zhì)中去除乙?；拿?可調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)。HDACs不僅參與染色質(zhì)蛋白的脫乙酰作用,從而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄,還參與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期進(jìn)程和分化以及非組蛋白的脫乙?；倪^(guò)程[19]。Bcl-2以及Bcl-2家族成員Bax是細(xì)胞凋亡中作用于線粒體的關(guān)鍵調(diào)控分子,Bcl-2可以保護(hù)細(xì)胞膜通透性,抑制細(xì)胞凋亡,而B(niǎo)ax的作用與Bcl-2作用相反,通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞線粒體膜的通透性,促進(jìn)細(xì)胞色素C的釋放,激活級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[20]。有研究表明MLT可以通過(guò)抑制HDAC1信號(hào)通路,下調(diào)Bcl-2和GSH表達(dá)水平從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[21]。HDAC9低表達(dá)可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,顯著抑制了癌細(xì)胞的生長(zhǎng),預(yù)后較好。Ma等[22]發(fā)現(xiàn)給予MLT治療可以降低NSCLC的HDAC9水平,進(jìn)而抑制增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

4. 增強(qiáng)Caspase活性

半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteine aspartic acid-specific protease , Caspase)家族是細(xì)胞凋亡過(guò)程中最主要的終末剪切酶。Caspase-3是其家族重要成員之一,是Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)下游的關(guān)鍵凋亡執(zhí)行者,Caspase-3的激活依賴(lài)于細(xì)胞色素C的釋放,最終促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Caspase 9參與細(xì)胞凋亡的過(guò)程,可以促進(jìn)多種癌細(xì)胞的凋亡[23]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)MLT可以增強(qiáng)Caspase-3活性并顯著上調(diào)腺癌細(xì)胞中Bax、p53及凋亡調(diào)節(jié)因子和活性氧的表達(dá),促進(jìn)其凋亡。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)黃連素在治療肺癌有一定價(jià)值,可以抑制肺癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)凋亡。然而有文獻(xiàn)報(bào)道MLT聯(lián)合黃連素治療肺癌可以有效增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對(duì)黃連素的敏感性。而且MLT還可以通過(guò)促進(jìn)Caspase 9和多聚ADP-核糖聚合酶(PARP)的切割,增強(qiáng)Bcl-2的抑制作用,并觸發(fā)細(xì)胞色素C的釋放進(jìn)而顯著增加由黃連素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[24]。

上述為MLT抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)、促進(jìn)凋亡的相關(guān)機(jī)制,還有許多潛在的機(jī)制需要我們不斷探索。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)MLT在肺癌中還通過(guò)以下機(jī)制發(fā)揮抗轉(zhuǎn)移作用:(1)抗血管生成。目前關(guān)于MLT抗腫瘤血管生成的研究較少,具體機(jī)制尚不清楚,可能與減少VEGF分泌相關(guān)。Lissoni等[25]發(fā)現(xiàn)晚期癌癥患者口服MLT至少2個(gè)月后可以使VEGF分泌減少。Dai等[26]也證明了高濃度MLT抑制A549細(xì)胞內(nèi)源性VEGF表達(dá),從而發(fā)揮抗血管生成作用。(2)上調(diào)occludin 蛋白,增強(qiáng)肺泡細(xì)胞間緊密連接。Occludin 蛋白是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的定位于緊密連接的跨膜蛋白, Zhou等[27]人報(bào)道褪黑素抑制A549細(xì)胞的遷移可能與OPN、MLCK、MLC下調(diào)以JNK磷酸化減少、細(xì)胞表面occludin表達(dá)和定位增強(qiáng)進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞之間緊密連接有關(guān)。(3)抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)。EMT是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,參與的轉(zhuǎn)錄因子包括Snail家族(Snail1、Snail2/Slug和Snail3)、Twist、β-catenin、鋅指結(jié)合蛋白(ZEB1和ZEB2)和TCF3/E47/E12等。Chao等[28]研究發(fā)現(xiàn)MLT抑制EMT可能是因MLT可以通過(guò) Wnt/β-catenin信號(hào)通路、PLC和p38/ERK通路進(jìn)而抑制Twist/Twist1的表達(dá)。此外,也有研究表明在A549 細(xì)胞中,MLT可調(diào)節(jié)MMP-9和MMP-2活性,從而影響肺癌細(xì)胞基質(zhì)的沉積,發(fā)揮抗肺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用[29]。綜上所述,MLT可以抑制肺癌的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移,有望為肺癌治療提供新的機(jī)遇。

三、MLT對(duì)肺癌免疫調(diào)節(jié)的影響

免疫系統(tǒng)與癌癥的相關(guān)性是一個(gè)動(dòng)態(tài)而復(fù)雜的過(guò)程,涉及到它們之間相互調(diào)節(jié)。腫瘤微環(huán)境中包括各種免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞,它們的活性和增殖在調(diào)節(jié)腫瘤對(duì)抗癌藥物的反應(yīng)中起著中心作用[30]?？梢宰R(shí)別惡性細(xì)胞,誘導(dǎo)惡性細(xì)胞凋亡或壞死的抗腫瘤免疫細(xì)胞有NK細(xì)胞、CD8+T淋巴細(xì)胞、CD4+Th1細(xì)胞和M1巨噬細(xì)胞。MLT可促進(jìn)單核細(xì)胞和Th1細(xì)胞釋放IL-2、IFN-γ、IL-6、IL-12、IL-15和IL-27,然后刺激NK細(xì)胞增殖從而發(fā)揮抗腫瘤能力[31, 32]。

然而,MLT可能通過(guò)調(diào)節(jié)免疫發(fā)揮抗NSCLC的作用,有望作為NSCLC免疫治療的輔助手段。據(jù)報(bào)道攜帶KRAS突變的NSCLC患者化療療效通常較差,且容易對(duì)免疫治療產(chǎn)生耐藥性,所以預(yù)后往往較差[33],因此需要探索新的治療方法。Chao等[34]揭示了MLT可以下調(diào)KRAS突變型NSCLC中程序性死亡配體1(PD-L1)表達(dá)并調(diào)節(jié)腫瘤免疫,提出了MLT治療KRAS突變型NSCLC的優(yōu)勢(shì)。在這項(xiàng)研究中,MLT顯著降低了KRAS突變型NSCLC細(xì)胞系(包括A549,H460和LLC1細(xì)胞)的細(xì)胞活力,同時(shí)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。其機(jī)制可能為攜帶KRAS突變的肺癌細(xì)胞表現(xiàn)出更高水平的PD-L1,但MLT治療顯著下調(diào)了PD-L1表達(dá)。另一方面,KRAS突變肺癌細(xì)胞表達(dá)較高的Yes相關(guān)蛋白(YAP)和具有PDZ結(jié)合基序(TAZ)水平的轉(zhuǎn)錄共激活因子,而PD-L1表達(dá)與肺癌細(xì)胞中的YAP和TAZ呈正相關(guān)。MLT處理有效抑制YAP和TAZ,伴有YAP/TAZ下游基因表達(dá)的下調(diào)。MLT和YAP/TAZ抑制劑的組合強(qiáng)烈降低了YAP和PD-L1的表達(dá),進(jìn)而減少肺癌細(xì)胞表面的PD-L1受體與T細(xì)胞表面的PD-1結(jié)合,減少免疫逃逸。綜上,MLT可能對(duì)KRAS突變型NSCLC的治療有一定作用,且有望作為輔助與抗PD-1等免疫療法相結(jié)合,提高肺癌治療療效,為肺癌治療設(shè)想了一種新的方法。

四、MLT和肺癌標(biāo)準(zhǔn)治療的協(xié)同作用

隨著包括胸部計(jì)算機(jī)斷層掃描(computer tomography, CT)篩查在內(nèi)的醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展,早期肺癌的發(fā)現(xiàn)率較過(guò)去大大提高。早期肺癌通常與肺磨玻璃結(jié)節(jié)(ground-glass nodules, GGN)有關(guān)[35]。有相關(guān)研究報(bào)道對(duì)于具有多個(gè)GGN的早期肺癌,建議治療方案如下:如果主結(jié)節(jié)直徑為≥8 mm,建議切除主要病變并密切觀察其他病變。如果主結(jié)節(jié)直徑為<8 mm,建議隨訪[36]。雖然手術(shù)是早期肺癌的常用治療方法,但對(duì)于具有多個(gè)GGN的早期肺癌,手術(shù)切除往往伴有其他結(jié)節(jié)惡化的問(wèn)題。通常,患有多個(gè)GGN的患者面臨多輪手術(shù),這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的肺功能損傷。也有指南推薦單獨(dú)使用射頻消融術(shù)(radiofrequency ablation, RFA)治療早期肺癌,這可以有效地去除局部腫瘤組織,對(duì)肺的損傷小,但此方法治療后,早期肺癌的復(fù)發(fā)率仍然較高[37]。最近,也有報(bào)道建議通過(guò)局部治療與全身治療(如靶向治療、化療和免疫治療)相結(jié)合,可以減少?gòu)?fù)發(fā)[38]。然而,這些治療具有明顯的副作用,使得全身療法不適合用于具有多個(gè)GGN的早期肺癌。為了解決上述問(wèn)題,有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究,發(fā)現(xiàn)與目前的一線手術(shù)治療相比,局部RFA聯(lián)合MLT治療具有多個(gè)GGN的早期肺癌不僅可以有效地抑制未消融的GGN發(fā)展,還可以解決單獨(dú)使用MLT時(shí)對(duì)腫瘤負(fù)荷較大的患者療效有限的問(wèn)題;其機(jī)制可能是由于MLT通過(guò)MAPK、NF-κB、Wnt、Hedgehog途徑和p53途徑抑制腫瘤生長(zhǎng),RFA和MLT聯(lián)合治療增強(qiáng)了NK細(xì)胞的活性和氧化磷酸化[5]。而且根據(jù)他們的隨訪數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),與手術(shù)組相比,RFA + MLT治療后腫瘤進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。

表皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor, EGFR -TKIs)已成為晚期NSCLC的標(biāo)準(zhǔn)治療方法,EGFR突變陽(yáng)性的NSCLC患者服用EGFR -TKIs類(lèi)藥物可以獲得很好的治療效果,但也有很多患者因產(chǎn)生了耐藥性,治療效果往往不理想。所以很多學(xué)者一直在努力尋找其他治療方法,如尋找可以克服EGFR -TKIs耐藥的藥物,或?qū)GFR-TKIs和其他藥物聯(lián)用。奧希替尼是第一種為克服耐藥性而開(kāi)發(fā)的EGFR -TKIs,其可以克服因EGFR T790M突變引起的耐藥[39]。有研究報(bào)道提高EGFR突變NSCLC患者療效的另一種策略是將EGFR-TKIs與抗VEGF藥物聯(lián)合使用[40]。然而令人激動(dòng)的是常被用來(lái)調(diào)節(jié)睡眠、與其他抗VEGF藥物相比毒性較小即使長(zhǎng)期服用也僅會(huì)帶來(lái)輕微副作用。MLT有望成為一種抗VEGF藥物與EGFR-TKIs聯(lián)合治療NSCLC的藥物,其機(jī)制有以下幾點(diǎn):(1)MLT可防止HIF-1α易位到細(xì)胞核中,從而阻礙VEGF表達(dá),并防止HIF-1α、磷酸化-STAT3和CBP / p300復(fù)合物的形成,進(jìn)而引起血管生成相關(guān)基因的表達(dá)。(2)MLT的血管抑制特性也可能是由于其抑制VEGFR2活化和表達(dá)的能力[15]。因此,MLT在肺癌治療中的輔助作用不容忽視。

五、總結(jié)與展望

肺癌發(fā)病率居我國(guó)惡性腫瘤首位,給社會(huì)和患者帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在過(guò)去幾年中隨著分子靶向藥物和免疫檢查點(diǎn)抑制劑的應(yīng)用,治療上雖取得了許多進(jìn)展,但是腫瘤耐藥、易復(fù)發(fā)以及全身治療不良反應(yīng)重的難題仍沒(méi)有解決,需要我們不斷探索有效、安全的治療藥物。MLT是一種常用于治療睡眠障礙的多效性激素,毒性最小,具有抗癌作用。本文說(shuō)明了MLT促進(jìn)肺癌癌細(xì)胞凋亡、抑制其生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的具體機(jī)制,并探討了MLT與RFA、免疫檢查點(diǎn)抑制劑和EGFR -TKIs聯(lián)合抗癌的可能性,為肺癌治療提供了一個(gè)新的方向。然而,目前的研究有限,仍需要更多的動(dòng)物細(xì)胞試驗(yàn)探索MLT發(fā)揮抗癌作用的分子機(jī)制及更多的臨床研究來(lái)證實(shí)MLT在肺癌治療中的價(jià)值。