NO/eNOS信号系统与前列腺癌的相关研究进展

李爱玲，修瑞娟

(中国医学科学院北京协和医学院微循环研究所，北京100005)

前列腺癌是老年男性最常见的恶性肿瘤之一，目前放化疗的疗效不佳。一氧化氮(NO)作为人体内一种重要的生物调节性介质，在体内经过一氧化氮合酶(NOS)作用生成。NO/内皮型NOS(eNOS)信号转导可以通过促进肿瘤细胞和内皮细胞增殖、迁移，增强血管通透性，诱导细胞外基质降解、肿瘤血管新生等过程参与调节前列腺癌的发生、发展［1～3］。现对NO/eNOS信号系统与前列腺癌的相关研究进展作一综述。

1 NO/eNOS与前列腺癌

1.1 NO的生物学作用 前列腺组织内存在非肾上腺素能、非胆碱能神经，其中NO是其递质之一;NO也可作为一种神经内分泌肽通过自分泌及旁分泌的方式影响前列腺的活动。NO作用主要与其局部浓度有关，持续低浓度的NO(pmol/L)具有促进肿瘤生长、转移和促血管新生作用，而高浓度NO(μmol/L)却有抗肿瘤及显著影响肿瘤免疫治疗作用。NOS是NO生成的最主要的限速因子，NOS活性及其产生NO浓度、NOS细胞定位和基因多态性决定了NO生物学作用的复杂多样性。

1.2 eNOS的组织细胞定位 NOS由1 025个氨基酸残基组成，分子量为13.3 kD。NOS广泛分布于机体内各组织细胞。NOS主要有3种同工酶，诱导型(iNOS/NOS-2)、eNOS/NOS-3和神经元型(nNOS/NOS-1)。eNOS主要存在于血管内皮细胞，巨噬细胞和组织间质细胞亦有表达。eNOS是肿瘤发生中的关键酶，参与调控癌症相关事件(血管新生、凋亡、细胞周期、侵袭和转移)。通过免疫组化实验发现，前列腺良性增生组织中血管内皮细胞NOS染色呈强阳性，移行区和外周区的腺体上皮细胞亦可见深度不一的阳性染色。在荷瘤小鼠的前列腺组织可检测到有两种DDAH(一种代谢内源NOS抑制剂的酶)，过表达DDAH可以增加组织NOS表达量并增强血管新生。其中DDAH-1的表达位点与nNOS有重叠，DDAH-2与eNOS有重叠。根据癌组织免疫组化分析，似乎 DDAH-2 占优势［4］。

1.3 eNOS基因多态性 eNOS基因多态性参与多种肿瘤的发生，而近期研究发现，eNOS基因多态性和前列腺癌发生危险之间有密切相关性，在前列腺癌发生发展和血管新生中eNOS的作用可能占据主导［5～7］。Ying 等［7］通过单核苷酸多态性分析，发现NOS基因多态性(NOS3IVS7-26GG，NOS2IVS16+88GT/TT)是发生进展性前列腺癌的高危、易感因素。Safarinejad等［6］研究 eNOS基因多态(T-786C、G894T和4a/b)与前列腺癌发生危险和临床特征的相关性，发现与G894T无显著相关，而是主要在于T-786C和4a/b。对于T-786C，CC基因型与前列腺癌发生危险性、分化程度、进展性正相关;与4a/b bb型相比，4a/b ab和4a/b aa型发生癌变几率大、恶性程度高。

2 NO/eNOS与前列腺癌细胞增殖

持续低浓度的NO可促进肿瘤细胞增殖，而高浓度NO却有促细胞凋亡的作用［8］。NO是目前研究较为清楚的内源性鸟苷酸环化酶(sGC)激活剂，其促进细胞增殖至少部分是通过激活sGC，生成GMP，促进细胞的DNA合成。在前列腺癌的研究中，离体培养前列腺癌细胞系LnCap，NOS抑制剂N-ω-硝基-L-精氨酸(L-NAME)处理 72 h，细胞增殖活性明显下降，并具浓度依赖性［4］。但也有研究发现，在前列腺癌细胞PC3MM2种植瘤，腺病毒介导的IL-β注射后，可通过上调iNOS、促进NO局部高浓度释放瘤组织内增殖性细胞少而凋亡性细胞增多，瘤内微血管密度降低，使80%的种植瘤进展受抑，甚至20%的肿瘤消除［9］。

3 NO/eNOS与前列腺癌血管新生

3.1 NO/eNOS促进内皮细胞增殖、迁移 有很多证据已表明NO是血管新生调节剂［10］，促进肿瘤进展，和血管新生存在正相关性。其作用的分子机制主要涉及:激活sGC，募集cGMP和激活下游靶激酶和离子通道［8］。在3种同工酶中，eNOS在肿瘤的生长转移和血管新生中可能占主导作用，因为是在eNOS－/－而不是 iNOS－/－的荷瘤鼠，肿瘤生长缓慢伴血管新生较弱。

3.2 NO促进细胞迁移、血管芽生 基质金属蛋白酶(MMPs)可以水解基底膜，促进细胞迁移，促进血管新生和肿瘤转移。有报道，内源产生的NO可干预牛的心肌毛细血管后静脉内皮细胞及小鼠主动脉内皮细胞中MMPs及其抑制剂TIMPs的合成与活性，平衡二者浓度［11，12］。NO 可以通过激活 sGCERK1/2途径，上调鼠肺微血管内皮细胞和前列腺癌细胞(LNCap)中多效蛋白(PTN，一种促血管新生和肿瘤生长因子)表达，从而促进细胞迁移、肿瘤进展。该作用在应用L-NAME抑制NOS活性或者应用sGC抑制剂完全抑制;前列腺癌细胞分泌的小窝蛋白不仅具有抗细胞凋亡作用，还具有促内皮细胞迁移、管状结构形成作用［13，14］。在用 L-NAME 抑制NOS活性或eNOS基因敲除鼠小鼠，该作用明显下降。另外，VEGF可以上调内皮细胞MMP-2基因表达、下调 TIMP-1/2，该作用具 eNOS和 cGMP依赖性;可因与NOS抑制剂L-NAME或sGC抑制剂预先孵育而阻断，而外源NO供体(硝普钠)和NO的细胞内介质(8-Br-cGMP)可恢复此作用。而且有报道，氨基酸硝化作用可以调节人脐静脉内皮细胞中MMP-13 及 TIMP-4 的表达［1，8，12］。

3.2 干预内皮前体细胞的归巢 梅开等［15］发现，Lewis荷瘤小鼠腹腔内注射eNOS抑制剂L-NAME，随着血清和肿瘤组织中NO浓度下降，血循环内EPC数量下降。其机制与VEGF合成/释放减少，或抑制VEGF与其受体的结合，导致内皮祖细胞的动员和归巢随之减少有关。Wang等［16］研究发现，骨桥蛋白可以促进内皮祖细胞诱导的血管新生包括内皮分化、增殖、迁移和离体管状结构形成，其中机理就是通过NO激活介导。但梅开同时发现，若将转染eNOS基因后的Lewis细胞接种至小鼠皮下成瘤，NO的异常增多亦可抑制内皮祖细胞(EPC)的归巢，肿瘤组织内CD133+细胞数量和VEGF及其受体的表达却显著下降。但在前列腺癌尚未见报道。

3.3 NO介导血管新生因子的作用

3.3.1 NO与 VEGF 在乳腺癌存在 HIF1α-eNOSVEGF的促血管新生因子网络，NO可诱导VEGF的产生，而VEGF亦可通过上调eNOS而诱导NO生成［17］。主要机理可能涉及:①VEGF可激活PI3KAKT通路，上调NOS;②VEGF前体通过增强eNOS磷酸化而增强eNOS活性;③另外，VEGF能通过诱导钙内流和募集热休克蛋白90激活eNOS［18］。在前列腺癌研究中，应用 LnCap细胞接种裸鼠，DDAH-2、eNOS、iNOS和 VEGF表达均增高;而 NOS抑制剂L-NAME处理后可降低eNOS、iNOS和VEGF表达［6］。VEGF 可以诱导 iNOS+/+或 iNOS－/－小鼠的血管新生，但对eNOS－/－鼠则无此效应。可见，eNOS在VEGF介导的血管新生和血管通透性作用中占重要地位。由于VEGF是目前公认的促血管新生作用因子，在肿瘤发生、发展、转移中发挥重要作用。所以，选择性调控 eNOS活性或协同抑制VEGF，可能将是前列腺癌治疗中非常有用的治疗策略。

3.3.2 NO与 HIF1α 肿瘤组织存在缺氧状态，HIF1α与肿瘤进展、血管新生和治疗抵抗关系密切。NOS启动子上存在缺氧反应元件(HRE)，可以在缺氧条件下促进NOS转录。NO可通过MAPK和PI3K途径诱导HIF1α合成，并通过抑制羟化酶而消弱HIF1α的降解，继而上调HIF1α下游靶基因，包括VEGF等促血管新生因子，从而形成 HIF1αeNOS-VEGF的促血管新生作用网络，促进血管新生［19］。而最近研究发现，iNOS和(或)eNOS存在于所有HIF1-α阳性的口腔鳞状上皮癌，提示NO具诱导HIF1α聚集及促肿瘤生长作用［20］。尽管未见有关前列腺癌的相关研究，但前列腺癌组织同样存在缺氧状态，是否存在HIF1α-eNOS-VEGF的促血管新生作用网络有待进一步研究。

3.3.3 NO与其他血管新生因子 磷酸鞘氨醇、血管生成素、雌激素、剪切力、代谢应激等均可以通过结合磷脂酶C/Ca2+-钙调素及PI3K-AKT途径激活eNOS;在较低水平下，内源或外源NO可作为细胞内第二信使诱导肿瘤细胞表达IL-8，一种间接的促血管新生因子。NO供体可通过上调 FGF2，诱导VEGF表达和微血管内皮增殖。应用细胞培养模型，NO介导PGE2的内皮生长刺激作用。

4 展望

NO作为人体内一种重要的生物调节性介质，不仅参与血管扩张、神经递质传递和抗血小板聚集等多种心脑血管系统生理和病理过程，还参与肿瘤发生、发展。NO对肿瘤细胞的放射增敏作用目前研究较多，但其作为单药或联合用药用于化疗研究较少。因为，NO供体药物的体内给药可能导致系统低血压，增加肿瘤血液灌注和氧合作用，具有潜在的促肿瘤生长危险，而限制了它的应用。如何利用NO的生物学特点，通过合适的载体靶向提高癌组织局部浓度，并建立相应的实时监测指标对于指导治疗将是有效的措施。

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