ANP及其受体NPR-A与肿瘤关系的研究进展

刘 曼，李春辉

·综 述·

ANP及其受体NPR-A与肿瘤关系的研究进展

刘 曼，李春辉

近年来心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)及ANP受体(natriuretic peptide receptor A, NPR-A)在肿瘤研究中广受关注。ANP及其受体NPR-A的研究为肿瘤的治疗提供新思路，NPR-A有望成为肿瘤治疗的药物作用靶点。该文将对ANP及NPR-A在肿瘤发生、发展中的作用作一综述。

肿瘤；心房钠尿肽；心房钠尿肽受体-A；文献综述

1 ANP及NPR-A的分子结构

ANP是一种主要由心房肌细胞合成并贮存的活性多肽。在合成细胞中，ANP基因编码含126个氨基酸的激素原，经蛋白酶水解形成4种心脏激素，而ANP包括激素原氮端99-126位的氨基酸分子，为28肽心脏激素[1]，且多肽链中7位和23位氨基酸为半胱氨酸，之间形成二硫键，构成含17个氨基酸的环形结构。NPR-A主要有两种：鸟苷酸环化酶(GC)受体及清除受体(NPR-C)。GC受体包含NPR-A和NPR-B。NPR-A是ANP的主要受体。NPR-A含有1 030个氨基酸，其中包含441个氨基酸的多肽延伸于胞外，21个氨基酸形成的多肽横跨细胞膜，568个氨基酸形成蛋白激酶区和鸟苷酸环化酶区位于胞质内，其中胞外多肽负责与ANP结合，而受体的鸟苷酸环化酶区能够催化三磷酸鸟苷形成细胞内第二信使环磷鸟苷[2-3]。NPR-A主要存在于心血管系统、肾脏组织及胚胎组织中，与ANP的心血管和肾脏作用及成骨和解脂作用有关。

2 ANP及NPR-A的生物学功能

NPR-A是ANP的主要受体，鸟苷酸催化酶是NPR-A的一部分，ANP通过与NPR-A结合增加胞质内cGMP的含量，从而激活cGMP依赖蛋白激酶(PKG)，上调与转录和翻译相关基因的表达水平，影响细胞的生长、增殖、凋亡和免疫等各种生理功能。

目前，关于ANP和NPR-A与肿瘤发生、发展的具体机制尚未明确，但有研究表明ANP的合成异常与肿瘤的发生有关，NPR-A相较于人体正常的血管内皮细胞，在肺癌、皮肤癌、卵巢癌、前列腺癌等细胞系中高表达，且NPR-A的缺失能够使实验动物避免罹患肿瘤。表明ANP和NPR-A在肿瘤的发生、发展中发挥重要的生物学功能。

3 ANP及NPR-A与肿瘤

3.1 ANP与肿瘤 Baeyens等[4]通过测定肾内肾外嗜铬细胞瘤患者术前、术中和术后3个时期血浆中ANP浓度，首次发现血浆中ANP的浓度与肿瘤的发生有着密切联系。Li等[5-6]通过免疫电镜观察，证实在大鼠正常胃黏膜组织中肠嗜铬细胞神经内分泌颗粒能够合成分泌ANP，并且认为ANP合成细胞的突变和胃神经内分泌瘤关系密切。说明ANP异常表达与肿瘤的发生、发展密切相关。

近年来，众多体内外实验表明ANP可以多途径抑制肿瘤的发生、发展、侵袭和转移，减轻常见化疗药物的副作用，协同治疗肿瘤，从而使得ANP有望作为一种新的抗癌药物。

3.1.1 体内试验 Vesely等[7-8]以无胸腺小鼠作为实验对象，研究多种类型肿瘤，证明ANP能够抑制肿瘤生长的同时还能够清除肿瘤组织。在实验过程中，其分别接种人类的胰腺癌细胞、小细胞肺癌细胞、乳腺癌细胞，建立无胸腺小鼠人类胰腺癌、小细胞肺癌、乳腺癌模型，对造模成功的无胸腺小鼠连续皮下注射ANP 28天后，发现ANP对各小鼠肿瘤模型中肿瘤组织的清除率分别为80%、43%、33%；而在人类小细胞肺癌模型小鼠的研究中，ANP处理组未被激素清除的肿瘤组织，相较于对照组，生长速度降低约40%。说明ANP能够清除肿瘤的同时，也能抑制肿瘤的生长。

Subramanian等[9]选取瑞士白化小鼠，用二甲基苯并蒽/巴豆油制作皮肤癌小鼠模型，对造模成功的皮肤癌小鼠，定期定量皮下注射ANP，药物处理组皮肤癌发展较对照组明显被抑制；药物处理组小鼠皮肤癌组织中NF-κB、MMP-2/-9的表达水平降低，且浸润性肥大细胞数目减少，血浆中LDH-4、CRP量及SOD、CAT的活性接近正常水平。结果显示，ANP可以抑制炎症的发生和MMPs的表达来抑制皮肤癌的侵袭和转移。Nojiri等[10]在研究ANP对肿瘤侵袭和转移的影响时，创建了LPS致炎肿瘤小鼠模型。研究发现，ANP通过NPR-A即鸟苷酸环化酶受体-A(GC-A)影响肿瘤细胞与炎症细胞之间的黏附，即减少肿瘤血管内皮分泌E-选择素，减少其炎症反应，来抑制肿瘤细胞的侵袭和转移。

药物的副作用和术后并发症的出现往往会限制肿瘤的治疗。顺铂作为肿瘤治疗的一线药物，由于肾脏损伤和粒细胞减少等药物副作用的产生，在临床应用时因不能适用合理的剂量甚至会导致停用。Nojiri等[11-12]的研究表明，ANP能够清除化疗药物所带来的副作用。其先创建了顺铂损伤小鼠模型，进而输注一定剂量的ANP，保护小鼠免受顺铂引起的肾脏损伤和粒细胞减少症。Nojiri等[13-14]探索了ANP对肺癌术后并发症的预防。课题组在日本针对接受手术治疗的肺癌患者进行大规模的临床观察性研究结果显示：围手术期持续输注低剂量ANP可对并发慢性阻塞性肺气肿(chronic obstructive polmonary diseases, COPD)的肺癌患者术后发生心肺并发症起到预防作用；对术前提升脑尿钠肽(brain natriuretic peptide, BNP)水平的肺癌切除患者术后发生房颤具有预防作用；对老年肺癌患者肺切除术后心血管并发症的发生具有预防作用。

通过体内实验可以证实ANP除具有清除肿瘤组织、抑制肿瘤生长的作用，还能够抑制肿瘤转移；能够和其它化疗药物合用，有效避免其它化疗药物的副作用，协同治疗肿瘤；还能够有效减少术后并发症的发生，为肿瘤的治疗提供新思路。

3.1.2 体外实验 ANP激素最大能够清除97%的体外培养的肿瘤细胞，但是ANP对肿瘤细胞的具体作用机制尚未得到明确阐释[15]。在针对不同细胞系的研究中，ANP对肿瘤细胞的作用机制被不断探索。

在胃癌细胞系AGS中，Zhang等[16]的研究结果显示：高浓度ANP抑制AGS细胞的增殖，低浓度ANP促进增殖。并对机制进行进一步的探索，低浓度ANP作用于AGS细胞，影响细胞cGMP的表达，高浓度则不影响cGMP的表达水平。文献显示，钾离子通道在细胞增殖中起重要作用，不同浓度ANP对AGS细胞增殖的两种效应皆通过293B-敏感性钾离子通道(KCNQ1)起作用，影响着KCNQ1蛋白的表达水平。

在对人类结肠癌、胰腺癌、肾癌细胞的研究中，Skelton等[17-18]的研究结果表明，ANP能够抑制Wnt/β-caterin信号通路的传导及改善肿瘤微环境来抑制肿瘤细胞的增殖。研究中，ANP对人类结肠癌、胰腺癌、肾癌细胞系中AKT的抑制率分别为31%、52%、64%，对β-caterin抑制率分别为83%、88%、73%；对分泌型卷曲相关蛋白3(secreted frizzled related protein3, SFRP3)的抑制率分别为77%、84%、68%[8]。酸性微环境及Wnt/β-caterin信号通路的激活被认为是与癌症发生至关重要的两个因素。Serafino等[19]研究表明AKT作为NHE-1调节细胞间酸碱度与Wnt/β-caterin通路之间的桥梁分子，为pH与Wnt信号通路在癌症细胞中的作用提供了连接点。Wnt/β-caterin信号通路的激活能够抑制β-caterin的泛素化和降解，从而使得β-caterin进入核内，激活转录因子，诱导大量与细胞生长增殖相关的基因表达，促进细胞增殖，同时其靶基因的表达产物中有很多诱导上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)的转录因子，从而促进肿瘤的转移。ANP能够抑制AKT在结直肠癌细胞、人类胰腺癌、肾癌系中的表达，从而抑制肿瘤生长的同时，ANP抑制肿瘤细胞生长和转移的作用部分取决于对β-caterin的有效抑制；SFRP拮抗Wnt与卷曲蛋白的结合，从而抑制Wnt信号通路的激活，抑制肿瘤的发生，但是有研究显示，SFRP3可促进肿瘤的发生。上述结果说明ANP能够通过抑制SFRP3表达来抑制肿瘤细胞的增殖，但是具体作用机制尚不明确。

在多发性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)的研究过程中，袁利亚等[20]发现ANP能够阻滞MM细胞增殖周期G1期从而干扰细胞DNA的合成，抑制MM细胞增殖。RAS-MEK1/2-ERK1/2信号通路能够诱导肿瘤生长相关基因的转录来影响肿瘤细胞的增殖。Ding等[21]的研究表明，通过有效增加ANP的量来抑制RAS-MEK1/2-ERK1/2信号通路治疗MM。说明ANP能够通过阻滞细胞增殖周期和抑制RAS-MEK1/2-ERK1/2信号通路抑制与肿瘤生长相关基因的转录，从而发挥明显的抗肿瘤作用。

凋亡是细胞发生的程序性死亡，促进肿瘤细胞的凋亡抑制肿瘤的发展，在治疗肿瘤的过程中占据重要地位。JAK/STATs信号传导通路中，STAT3可通过影响细胞周期来影响细胞增殖，抑制细胞凋亡，与肿瘤的发展密切相关。Lane等[22]研究表明ANP能够抑制STAT3的表达，且在人类小细胞肺癌、人类胰腺癌细胞系中抑制率分别为65%、77%。JNK信号通路可被细胞因子、生长因子等多种因素激活，参与细胞增殖与分化及细胞凋亡，JNK信号通路异常可造成肿瘤的发生。Lane等[23]在人类小细胞肺癌、胰腺癌细胞的研究中，发现ANP对JNK2的抑制率为28%。说明ANP能够抑制JAK/STATs信号通路中STAT3的激活影响细胞周期及抑制JNK信号通路中JNK2的表达水平抑制肿瘤细胞增殖与分化，促进细胞的凋亡来抑制肿瘤生长。

VEGF和VEGF-2为血管内皮生长因子，在肿瘤细胞系中高表达，影响肿瘤新生血管的形成，在肿瘤的生长和转移过程中发挥重要作用。在对人类胰腺癌、小细胞肺癌、前列腺癌细胞系的研究中，Nguyen等[24]发现ANP对VEGF-2和VEGF的抑制率分别为83%、67%、71%以及40%、23%、24%，所以ANP可能会通过抑制新生血管的形成来抑制肿瘤的生长和转移。

通过对多种肿瘤细胞的研究表明，ANP能够通过影响与肿瘤生长增殖相关分子，如KCNQ1、AKT、β-caterin、SFRP3、STAT3、JNK2、VEGF、VEGF2的表达，或者影响肿瘤细胞增殖周期，促进肿瘤细胞凋亡，调节多种信号通路的传导来清除肿瘤细胞，影响肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。

3.2 NPR-A与肿瘤 Ohsaki等[25]首次发现NPR-A表达于非小细胞肺癌和Hela细胞系。后来研究发现NPR-A表达于多种肿瘤，并且NPR-A信号通路在众多实验中被验证与肿瘤的发生存在影响。

3.2.1 体内试验 通过C57BL/6小鼠肿瘤模型的建立，发现NPR-A基因敲除鼠(NPRA-/-鼠)具有肺癌、皮肤癌和卵巢癌的低发生率和低增长率。NP73-102为ANP激素原的氨基末端肽，构建编码NP73-102的质粒异位表达，特异性下调NPR-A蛋白的表达，可以抑制肺癌细胞A549在裸鼠中的肺部转移。合成针对NPR-A纳米颗粒级miRNA，可清除小鼠的黑色素瘤组织。实验表明通过一些方法的应用，如敲除以编码NPR-A的基因等，使得NPR-A少量表达甚至不表达，能够有效清除肿瘤组织，说明NPR-A可能与肿瘤的发生、发展存在相关性，而成为治疗肿瘤的新靶点。关于NPR-A缺失或者表达量下调后，肿瘤低发生率机制的研究，存在不同的研究结果。

NF-κB信号通路与细胞的生存、增殖、炎症反应和免疫调节有关，NF-κB信号通路的激活能够促进肿瘤发展，相较于野生型小鼠，在NPRA-/-小鼠肺组织总蛋白的检测中，NF-κB总量并无明显差异，但是pNF-κB水平显著降低；pRb参与控制细胞的生长、凋亡、分化和再生。pRb失活被认为在肿瘤发生中起重要作用，肺免疫组化分析结果显示，相较于野生型小鼠C57BL/6，NPRA-/-表现为磷酸化的pRb高表达；另外，通过提取肺组织蛋白，Western blot分析显示NPRA-/-小鼠VEGF的表达水平明显低于野生型小鼠，且差异有统计学意义。NPRA-/-小鼠可通过抑制NF-κB信号通路的激活，促进抑癌基因的表达来抑制肿瘤增殖，还可以通过抑制VEGF表达来抑制肿瘤血管的生成从而抑制肿瘤的侵袭、转移[26]。

3.2.2 体外实验 Lin等[27]的研究认为在胃组织中存在NPR-A。Zhang等[28]在研究胃癌细胞系AGS时发现，NPR-A缺失的细胞中，电压门控钾离子通道蛋白KCNQ1的表达水平降低，抑制肿瘤细胞的增殖。钾离子通道在调节肿瘤细胞增殖中发挥重要作用，而NPR-A的缺失抑制AGS细胞的增殖，说明编码NPR-A的基因在胃癌的发生中扮演抑癌基因的角色。近期，Li等[29]的研究表明，NPR-A抑制剂能够通过活性氧介导的G2/M细胞周期阻滞有效抑制胃癌的发展，并促进胃癌细胞的死亡。

Mallela等[30]针对干细胞的研究表明，NPR-A参与信号传导能够调节干细胞的募集和血管形成，从而导致肿瘤的发生、发展。同时，Zhao等[31]的实验结果验证，NPR-A在食管鳞状细胞癌中高表达，且NPR-A可能会通过影响基质金属酶MMP-2和MMP-9的表达来促进食管鳞状细胞癌细胞株Eca119的侵袭和转移。

在对NPR-A的体外研究过程中，可以发现，抑制NPR-A的表达，可以通过调节电压门控钾离子通道和活性氧介导的G2/M细胞周期阻滞，来影响肿瘤细胞的生长和促进细胞的死亡；NPR-A在肿瘤细胞中高表达，且能够多途径如调节干细胞的募集和血管的生成，调节基质金属酶的表达水平，促进肿瘤细胞的侵袭和转移。这些研究表明，NPR-A能够作为新的靶点，在肿瘤的治疗中发挥重要作用。

4 结语

ANP及NPR-A与肿瘤的发生、发展密切相关。两者皆可以通过多因子多途径影响肿瘤的发展和预后，作为新的小分子靶向药物及作用靶点，ANP及NPR-A的作用机制尚不明确，但上述研究结果将为进一步研究ANP及NPR-A与肿瘤的关系提供新思路。

[1] Vesely D L. Atrial natriuretic hormones originating from the N-terminus of the atrial natriuretic factor prohormone[J]. Clin Exp Pharmacol Physiol, 1995,22(2):108-114.

[2] Sen A, Kumar P, Garg R,etal. Transforming growth factor β1 antagonizes the transcription, expression and vascular signaling of guanylyl cyclase/natriuretic peptide receptor A-role of δEF1[J]. FEBS J, 2016,283(9):1767-1781.

[3] Yang J E, Song M S, Shen Y,etal. The role of KV7.3 in regulating osteoblast maturation and mineralization[J]. Int J Mol Sci, 2016,17(3):407.

[4] Baeyens D A, Walters J M, Vesely D L. Atrial natriuretic factor increases the magnitude of duodenal spontaneous phasic contractions[J]. Biochem Biophys Res Commun, 1988,155(3):1437-1443.

[5] Li C H, Pan L H, Li C Y,etal. Localization of ANP-synthesizing cells in rat stomach[J]. World J Gastroenterol, 2006,12(35):5674-5679.

[6] Li C H, Yang Z W, Yin Z R,etal. Relationship between atrial natriuretic peptide-immunoreactive cells and microvessels in rat gastric mucosa[J]. Acta Pharmacol Sin, 2006,27(2):205-211.

[7] Vesely D L. Heart peptide hormones: adjunct and primary treatment of cancer[J]. Anticancer Res, 2016,36(11):5693-5700.

[8] Skelton W P, Skelton M, Vesely D L. Cardiac hormones are potent inhibitors of secreted frizzled-related protein-3 in human cancer cells[J]. Exp Ther Med, 2013,5(2):475-478.

[9] Subramanian V, Vellaichamy E. Atrial natriuretic peptide (ANP) inhibits DMBA/croton oil induced skin tumor growth by modulating NF-kappaB, MMPs, and infiltrating mast cells in swiss albino mice[J]. Eur J Pharmacol, 2014,740:388-397.

[10] Nojiri T, Hosoda H, Tokudome T,etal. Atrial natriuretic peptide prevents cancer metastasis through vascular endothelial cells[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2015,112(13):4086-4091.

[11] Nojiri T, Hosoda H, Zenitani M,etal. Atrial natriuretic peptide protects against cisplatin-induced granulocytopenia[J]. Cancer Chemother Pharmacol, 2016,78(1):191-197.

[12] Nojiri T, Hosoda H, Kimura T,etal. Atrial natriuretic peptide protects against cisplatin-induced acute kidney injury[J]. Cancer Chemother Pharmacol, 2015,75(1):123-129.

[13] Nojiri T, Yamamoto K, Maeda H,etal. Effect of low-dose human atrial natriuretic peptide on postoperative atrial fibrillation in patients undergoing pulmonary resection for lung cancer: a double-blind, placebo-controlled study[J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2012,143(2):488-494.

[14] Nojiri T, Inoue M, Yamamoto K,etal. Effects of low-dose human atrial natriuretic peptide for preventing post-operative cardiopulmonary complications in elderly patients undergoing pulmonary resection for lung cancer[J]. Eur J Cardiothorac Surg, 2012,41(6):1330-1334.

[15] Vesely D L. Cardiac hormones for the treatment of cancer[J]. Endocr Relat Cancer, 2013,20(3):113-125.

[16] Zhang J, Zhao Z, Zu C,etal. Atrial natriuretic peptide modulates the proliferation of human gastric cancer cells via KCNQ1 expression[J]. Oncol Lett, 2013,6(2):407-414.

[17] Skelton W P, Skelton M, Vesely D L,etal. Inhibition of AKT in human pancreatic, renal and colorectal cancer cells by four cardiac hormones[J]. Anticancer Res, 2013,33(3):785-790.

[18] Skelton W P, Skelton M, Vesely D L,etal. Central role of beta-catenin in anticancer effects of cardiac hormones[J]. Anticancer Res, 2013,33(6):2409-2414.

[19] Serafino A, Moroni N, Psaila R,etal. Anti-proliferative effect of atrial natriuretic peptide on colorectal cancer cells: evidence for an Akt-mediated cross-talk between NHE-1 activity and Wnt/beta-catenin signaling[J]. Biochim Biophys Acta, 2012,1822(6):1004-1018.

[20] 袁利亚, 戎吉平, 文 珠, 等. 心钠素对多发性骨髓瘤细胞增殖的影响及作用机制探讨[J]. 实用医学杂志, 2015,31(14),2268-2271.

[21] Ding J H, Chang Y S. Atrial natriuretic peptide: a possible mediator involved in dexamethasone's inhibition of cell proliferation in multiple myeloma[J]. Med Hypotheses, 2012,79(2):207-209.

[22] Lane M L, Frost C D, Nguyen J P,etal. Potent selective inhibition of STAT 3 versus STAT 1 by cardiac hormones[J]. Mol Cell Biochem, 2012,371(1-2):209-215.

[23] Lane M L, Santana O, Frost C D,etal. Cardiac hormones are c-Jun-N-terminal kinase 2-inhibiting peptides[J]. Anticancer Res, 2012,32(3):721-725.

[24] Nguyen J P, Frost C D, Lane M L,etal. Novel dual inhibitors of vascular endothelial growth factor and VEGFR2 receptor[J]. Eur J Clin Invest, 2012,42(10):1061-1067.

[25] Ohsaki Y, Yang H K, Le P T,etal. Human small cell lung cancer cell lines express functional atrial natriuretic peptide receptors[J]. Cancer Res, 1993,53(13):3165-3171.

[26] Kong X, Wang X, Xu W,etal. Natriuretic peptide receptor a as a novel anticancer target[J]. Cancer Res, 2008,68(1):249-256.

[27] Lin X L, Tang X D, Cai Z X,etal. NPs/NPRs signaling pathways may be involved in depression-induced loss of gastric ICC by decreasing the production of mscf[J]. PLoS One, 2016,11(2):e0149031.

[28] Zhang J, Qu J, Yang Y,etal. Impact of NPR-A expression in gastric cancer cells[J]. Int J Clin Exp Med, 2014,7(10):3209-3214.

[29] Li Z, Wang J W, Wang Z,etal. Natriuretic peptide receptor a inhibition suppresses gastric cancer development through reactive oxygen species-mediated G2/M cell cycle arrest and cell death[J]. Free Radic Biol Med, 2016,99:593-607.

[30] Mallela J, Ravi S, Jean L F,etal. Natriuretic peptide receptor A signaling regulates stem cell recruitment and angiogenesis: a model to study linkage between inflammation and tumorigenesis[J]. Stem Cells, 2013,31(7):1321-1329.

[31] Zhao Z, Liu H, Yang Y,etal. Expression of natriuretic peptide receptor-A in esophageal squamous cell carcinomas and the relationship with tumor invasion and migration[J]. World J Surg Oncol, 2014,12:154.

河北省医学科学研究重点课题及河北省政府资助临床优秀人才基金(ZL20140103)

承德医学院附属医院病理科，承德 067000

刘 曼，女，硕士研究生，医师。E-mail: sdliuman@163.com 李春辉，男，博士，主任医师，教授，硕士生导师，通讯作者。Tel: (0314)2279446，E-mail: chli612@126.com

时间：2017-8-20 15:27 网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1073.R.20170820.1527.015.html

R 730

A

1001-7399(2017)08-0900-04

10.13315/j.cnki.cjcep.2017.08.015

肿瘤治疗主要分为手术治疗、放疗、化疗及其相关治疗，其预后与多种因素有关，包括手术刺激及对化疗药物的耐受等，随着精准医学的发展，药物作用靶点的研究就显得越来越重要。心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)及ANP受体(natriuretic peptide receptor A, NPR-A)作为潜在的药物作用靶点，近年来引起国内外学者的重视。本文现对ANP及NPR-A在肿瘤发生机制及潜在药物作用靶点方面作一综述。

接受日期：2017-03-26