ω-3 PUFA/GPR120在恶性肿瘤中的侵袭转移作用研究进展

姚益，李季，周家田，于洋，张凌中，贾维坤

(1.内江市第一人民医院胸心外科，四川 内江 541000； 2.成都医学院第一附属医院胸心外科，成都 610500)

肿瘤严重威胁着人类健康，2018年全球约有1 810 万例新增癌症病例，960万例癌症死亡病例[1]。G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors，GPCRs)作为最大的一类细胞膜蛋白家族，不管在正常细胞膜还是肿瘤细胞膜中均广泛分布，它们可将细胞外的信号刺激通过膜上的受体传递入细胞，因此GPCRs与机体一系列病理生理密切相关，是各种生理稳态机制中的关键参与者，也成为约一半药物发挥作用的靶点[2]。新发现的GPR120是GPCRs“孤儿”受体中最神秘的一种[3]，它能被饮食中的中链和长链脂肪酸[主要为ω-3多不饱和脂肪酸(omega-3 polyunsaturated fatty acid，ω-3 PUFA)家族]激活而参与细胞内的一系列代谢过程，如抗炎、激素分泌调节、糖脂代谢反应等[2，4]。然而，GPR120受体分布模式提示GPR120在对机体代谢调节的同时可能会影响癌症进程，故使研究者对GPR120的研究逐渐转向肿瘤方面，这对于代谢调节药物研发以及肿瘤治疗靶点探究具有重要意义。目前，已有部分研究阐明了ω-3 PUFA/GPR120在肿瘤侵袭转移中扮演的重要角色，GPR120可能成为新的肿瘤治疗靶点。现就ω-3 PUFA/GPR120在恶性肿瘤中的侵袭转移作用研究进展予以综述，以更好地了解肿瘤发生发展的机制，为进一步研究针对脂肪酸及GPR120靶点开展肿瘤生物治疗奠定基础。

1 GPR120的概述

1.1GPR120的分布及结构特点 GPCRs(也称为七跨膜结构域受体)家族是人类基因组中最大的蛋白质家族，其作为转录和基因表达的调节剂以及细胞内信号级联的传送点，将细胞外的信号传递入细胞，对人体具有重要作用。因此，GPCRs涉及许多疾病，且成为约一半常规药物的目标靶点[2]。其中，GPR120广泛定位于肺、胃肠道、舌、脂肪、骨骼肌、肝脏、骨骼和巨噬细胞[4]。前期研究已表明，GPR120在多种内分泌细胞中快速磷酸化并可与调节各种重要脂肪酸信号转导的中枢关键蛋白β抑制蛋白2相互作用，这证明GPR120对脂肪酸调节糖脂代谢的稳态机制至关重要[2]。GPCRs的特点为其立体结构均包含由α螺旋组成的7个跨膜结构域(图1)，这些结构域将受体分割为膜外N端、膜内C端以及3个膜外环和3个膜内环，其第7跨膜螺旋存在视紫红质样受体典型的 NSxxNPxxY基序，而其第3跨膜螺旋的胞内侧则以ERM基序代替视紫红质样受体特征性的DRY基序，因此GPCRs属于进化保守的视紫红质样受体家族[5]。其中，膜内C端和连接第5和第6跨膜螺旋的第3膜内环为G蛋白的结合位点。GPR120基因位于第10号染色体长臂 10q23.33上，全长23.408 kb，由3个内含子和4个外显子组成[6]。人GPR120基因外显子3剪接产生一种含有361个氨基酸的长同种型蛋白异构体和含有另外16个氨基酸的短同种型蛋白异构体。

ω-3 PUFA:ω-3多不饱和脂肪酸；GPR120：G蛋白偶联受体120

1.2GPR120的配体 GPR120的配体可分为天然配体和药理学配体两种。其天然配体是不饱和长链脂肪酸，Hirasawa等[5]通过筛选1 000种化合物证实，GPR120的可能配体为C16-C22长链不饱和脂肪酸和C14-C18长链饱和脂肪酸，其中结合效力最高的为ω-3 PUFA，又称ω-3 PUFA受体。后续研究亦证明，GPR120是ω-6、ω-9单不饱和长链脂肪酸和一些饱和长链脂肪酸的受体[5,7-8]。由于GPR120参与了广泛的生理过程，研究者已开发多种GPR120药理学配体来激动或拮抗GPR120的表达[6,9]。其中，激动配体包括非特异性激动剂NCG21、GW9508、TUG-891，特异性激动剂TUG-1197、cpdA、GSK137647A；拮抗配体包括AH-7614。这些天然和药理学配体的发现推进了GPR120在基础领域的研究。

2 ω-3 PUFA/GPR120与恶性肿瘤

目前，对于ω-3 PUFA/GPR120在脂代谢、糖代谢以及炎症反应等方面已有较多研究，并且研制出了部分GPR120特异性激动剂及拮抗剂。而对ω-3 PUFA/GPR120在肿瘤方面的研究尚处于起步阶段，自2013年首次报道GPR120在人类癌症中的功能以来，研究者发现其在直肠癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、骨肉瘤、黑色素瘤中表达异常，GPR120主要通过调控肿瘤细胞的生长增殖、细胞凋亡、侵袭转移和化疗耐药等在肿瘤细胞的发生与发展中发挥重要作用。其在不同肿瘤中的作用有所差异，现按系统分类介绍如下。

2.1ω-3 PUFA/GPR120与消化系统肿瘤 GPR120的主要配体是食物中的ω-3 PUFA，GPR120在肿瘤中关系的初始探究亦是从研究消化系统肿瘤的结直肠癌开始。目前有关GPR120在结直肠癌、胃癌、食管癌、肝癌、胰腺癌等消化系统肿瘤中的作用已有部分报道。

肿瘤细胞无限量增殖、主动凋亡过程发生异常、侵袭转移能力增强均是肿瘤细胞有别于正常细胞的显著特点。GPR120在多种消化系统肿瘤中具有抑制或促进肿瘤细胞的生长增殖、细胞凋亡、侵袭转移和耐药等作用。研究发现，与正常组织相比，GPR120在结直肠癌、食管癌等肿瘤组织中呈高表达，且与病理低分化、临床分期晚及淋巴结转移数量增加呈正相关[10-11]。进一步在结直肠癌、肝癌、食管癌、胰腺癌细胞系中的实验亦证明，GPR120在配体ω-3 PUFA激动后表达上调，通过上调GPR120促进了肿瘤细胞的运动活性、肿瘤细胞增殖及侵袭转移能力，而敲除GPR120基因可有效抑制以上作用，起到类似抑癌基因的作用，且明确了部分参与的通路[10-16]。Fujii等[12]研究发现，反式脂肪酸与GPR120受体结合诱导了结肠癌CT26细胞酪氨酸蛋白激酶介导的表皮生长因子受体反式激活及胞外信号调节激酶的磷酸化，以上两种酶的激活增强了CT26小鼠结直肠癌细胞的侵袭转移能力。Ishii等[13-14]评估了GPR120在大鼠肝上皮WB-F344细胞中用12-氧十四烷基佛波醇-13-乙酸酯或乙硫氨酸等脂肪酸处理的细胞，结果发现随着GPR120表达的增加细胞运动活性显著升高，GPR120敲低后诱导的细胞运动活性显著受到抑制。Fukushima等[15]在胰腺癌的研究中发现，人胰腺癌肿瘤细胞随着GPR120基因敲除，细胞运动能力、基质金属蛋白酶2活性显著降低，从而抑制了胰腺癌细胞的运动性、侵袭性和致瘤性等恶性特征，而敲除GPR40产生的结果与敲除GPR120相反。进一步探究机制发现，其与Wif1基因表达显著相关[16]。肿瘤侵袭转移的特征离不开血管生成，在结直肠癌及食管癌症中的研究中也发现了GPR120表达增加并通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B途径发出信号上调血管内皮生长因子、白细胞介素-8和前列腺素E2，增强了肿瘤血管生成、上皮-间充质转化能力，从而促进了肿瘤的发生发展[10-11]。

GPR120在一些消化系统肿瘤细胞中明显低表达发挥类似抑癌基因的作用，抑制肿瘤细胞的运动能力、增殖及侵袭转移。Zhang等[17]在结直肠癌中的研究表明，GPR120及GPR40通过大肿瘤抑制基因1促进Yes相关蛋白磷酸化，它们一起在抑制结直肠癌细胞增殖和促进结直肠癌细胞凋亡中发挥作用，并确定了新的信号转导机制。

目前化疗仍是肿瘤治疗的重要手段，但各种因素引起的肿瘤细胞对化疗药物的耐药性使得肿瘤细胞不能完全被杀灭，这也是导致肿瘤化疗失败的主要原因之一。可见，化疗药物敏感性问题是肿瘤化疗过程中亟须解决的关键性问题。实验研究表明，摄入高水平ω-3 PUFA不仅会减缓结直肠癌的生长，还会增加对化疗的敏感性[18]。在晚期胃癌化疗耐药的研究中，Shin等[19]发现二十二碳六烯酸可刺激GPR120在SNU-601/cis2细胞中的表达，并通过肌醇1,4,5-三磷酸受体、活性氧类及内质网应激介导细胞凋亡，证明GPR120是顺铂耐药的有效化学治疗靶标。

然而，在消化系统不同肿瘤中或同种肿瘤不同细胞系中出现了不一致结果，后期研究特定肿瘤细胞中GPR120通过特定信号转导所涉及的病理生理功能，需运用特异性拮抗剂甚至基因敲除进一步研究证明。虽然对于GPR120在消化系统肿瘤中的作用存在一定争议，但亦取得了一些关键成果，Chinthakunta等[20]使用同源建模技术构建GPR120的三维结构模型并筛选出水飞蓟宾、柠檬烯等4种与模型良好对接的天然化合物正在进行临床试验，有望用于治疗结直肠癌。

2.2ω-3 PUFA/GPR120与呼吸系统肿瘤 肺癌是我国最常见的呼吸系统恶性肿瘤。2018年全球约有肺癌新发病例210万，占总数的11.6%，肺癌亦是死亡率最高的癌症，数量达180万，占18.4%[1]。大多数患者具有临床症状就诊时肿瘤已发展到中晚期，大部分患者在手术治疗后仍会出现浸润、转移及复发，且化疗耐药及不良反应使得化疗效果受到限制，故致使我国肺癌的5年生存率较低。因此，探究肺癌侵袭转移机制靶点对肺癌预防、治疗具有重要意义。

随着研究的进展，研究者开始探究ω-3 PUFA及其受体GPR120在肺癌中的作用。初始研究发现，GPR120转录物的最大表达定位于人和啮齿动物的肺部[4]，但其在正常肺组织及肺癌中的作用研究尚不充分。前期对肺癌血清非酯化脂肪酸的研究表明，肺腺癌患者血清非酯化脂肪酸及其代谢产物的水平显著高于未患癌症患者[21]。Mouradian等[22]研究发现，亚油酸的富集增加了细胞生长的关键因子环加氧酶的活性，并依次升高前列腺素E2、基质金属蛋白酶和转化生长因子-α水平。同时，在A549肺癌细胞株中补充亚油酸大大增加了支架蛋白GRB2相关结合蛋白1和表皮生长因子受体之间的关联，并上调磷脂酰肌醇-3-激酶/磷酸化蛋白激酶B促进肿瘤细胞存活、增殖，但亚油酸是否通过GPR120发挥作用需进一步验证。

Poirier等[23]以11 463例单纯肺癌病例为试验组和12 206例一级亲属同患肺癌的具有肺癌家族史的肺癌病例为对照组，进行全基因组关联研究确定了30个基因变异，其中编码GPR120的基因变异与肺癌家族史、肺癌风险增加密切相关，GPR120的多态性可能会增加肺癌的患病风险。Kita等[24]通过单独使用GPR120、GPR40共同激动剂GW9508或在应用GW9508的基础上加用GPR40特异性抑制剂GW1100处理肺癌A549细胞发现，GPR120可抑制肺癌A549细胞迁移率，抑制基质金属蛋白酶2活性及内皮细胞管形成能力，而GPR40表现出相反的作用。Kita等[24]还进一步评估了GPR120和GPR40对抗癌药物诱导的细胞功能的影响发现，肺癌细胞的化疗耐药可能与GPR120和GPR40表达减少有关，且GPR120在A549细胞中的这种作用可能强于GPR40。以上结果表明，GPR120表达减少和GPR40表达上调与进展期间的肺癌细胞侵袭、转移存在潜在关系，但具体机制尚不清楚。

2.3ω-3 PUFA/GPR120与生殖泌尿系统肿瘤 目前对于GPR120在生殖泌尿系统中的研究主要集中在发病率较高和危害较大的乳腺癌和前列腺癌这两种疾病上。

乳腺癌在当代女性人群中的发病率较高。由于乳腺癌早期临床症状缺乏特异性，即使早期乳腺癌通过手术或辅助治疗等综合治疗仍有20%～30%的女性患者肿瘤复发，给患者的生命健康带来严重影响[25]。膳食脂肪酸摄入量与乳腺癌发展的风险密切相关，故人们越来越关注ω-3 PUFA、ω-6 PUFA等天然化合物在乳腺癌、前列腺癌、结直肠癌等恶性肿瘤中的作用[26]。非酯化脂肪酸受体GPR120参与乳腺癌发生发展作用的结果有所差异。有研究表明，GPR120促进了乳腺癌的发生发展[27-30]。郭文静[27]对肿瘤患者的手术标本进行研究发现，GPR120蛋白在乳腺癌组织中的阳性表达率明显高于癌旁正常组织。同时，肿瘤标志物Ki-67呈高表达的乳腺癌组织中GPR120表达率明显高于Ki-67低表达的乳腺癌组织，雌激素受体阴性表达的乳腺癌组织中GPR120表达率明显高于雌激素受体阳性表达组织，且在不同病理类型的乳腺癌组织中表达率差异有统计学意义。免疫组织化学证明，GPR120与乳腺癌的恶性特征相关，在人乳腺癌细胞MCF-7、MDA-MB-231中，ω-3 PUFA可以激活GPR120通过GPR120/表皮生长因子受体/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路促进细胞增殖、血管生成、上皮-间充质转化，从而促进乳腺癌细胞的侵袭转移[28-30]。有研究表明，ω-3 PUFA或GPR120在促进乳腺癌的发生发展中无明显作用甚至有抑制肿瘤细胞生长的作用[31-33]。化疗耐药在乳腺癌的治疗中同样常见，Wang等[34]探究GPR120参与乳腺癌化疗耐药发现，上调的GPR120通过蛋白激酶B信号通路可减少化疗药物表柔比星在肿瘤细胞内的积累，使肿瘤细胞对化疗药诱导的细胞死亡具有抗性，抑制GPR120信号转导能显著抑制这种化疗抗药性。因此，以GPR120为靶点有望成为减少化疗耐药的新方法。

目前对于ω-3 PUFA/GPR120与前列腺癌的研究发现，ω-3 PUFA/GPR120在前列腺癌中主要体现为抑癌基因的效能[35-38]。喂食富含ω-3 PUFA的小鼠表现出前列腺细胞凋亡增加和前列腺增殖减少[35]。Liu等[36]研究证实，长链ω-3脂肪酸二十碳五烯酸激活GPR120可以抑制溶血磷脂酸磷酸化及其诱导的胞外信号调节激酶、局部黏着斑激酶和P70核糖体56蛋白激酶的激活，进而抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移作用。但这种抑制作用时间不长，需要在持续稳定的GPR120激动剂刺激下才能发挥效果。Hopkins等[37]进一步对其机制进行探究发现，GPR120、溶血磷脂酸1受体和表皮生长因子受体之间存在相互作用，激动GPR120抑制了溶血磷脂酸1受体的表达，影响表皮生长因子受体信号转导，从而激动GPR120抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移。Liang等[38]在动物实验中表明，GPR120在进食富含ω-3 PUFA膳食小鼠体现出的抗癌功能中起核心作用，可能通过减少M2样肿瘤相关巨噬细胞的数量和功能实现。分析临床病理组织发现，GPR120表达与前列腺癌死亡风险相关评分、Ki-67指数呈负相关，GPR120表达水平较高的患者可能对外源性补充ω-3 PUFA干预措施有更好的效果，但须进一步试验证实。

后期还需探究M2样肿瘤相关巨噬细胞通过血管生成、上皮-间充质转化等免疫机制以外的其他促进癌症进展的机制。同时，巨噬细胞其他亚群的作用也是探究的重点[39]。虽然前列腺癌与雄激素、前列腺特异抗原关系密切，但目前有关GPR120在雄激素依赖性前列腺癌中的特定作用、GPR120对雄激素受体及其受体下游靶点的影响以及GPR120影响睾酮转化为二氢睾酮的机制、GPR120与前列腺特异抗原的关系研究较少，未来需进一步研究。

2.4ω-3 PUFA/GPR120与其他恶性肿瘤 GPR120在其他恶性肿瘤中的研究较少，目前仅有骨肉瘤和黑色素瘤的报道，但GPR120在两者中呈现出相反的作用。Takahashi等[40]通过在骨肉瘤MG-63细胞中建立高迁移骨肉瘤细胞(MG63-R7)发现，随着GPR120表达上调MG63-R7细胞的运动活性较MG-63细胞上调约200倍。这表明，GPR120提高了骨肉瘤细胞的运动活性，而GPR40抑制高迁移骨肉瘤细胞的运动活性。Fukushima等[41]研究证明，GRP120和GPR40共同参与了12-氧-四氢癸酰基佛波醇-13-乙酸盐诱导黑色素瘤细胞系A375和G361运动活性的调节，其中GPR120负向调节黑色素瘤细胞运动活性，GPR40正向调节黑色素瘤细胞运动活性。

3 小 结

GPR120涉及的生理作用广泛，其在参与代谢及炎症调节的过程中亦参与了肿瘤的发生发展，无论是对代谢治疗、代谢药物开发还是对肿瘤靶向治疗靶点的选择均具有指导作用。GPR120在各系统肿瘤中具有抑制或促进肿瘤细胞生长增殖、细胞凋亡、侵袭转移和化疗耐药等作用，在肿瘤细胞的发生发展中扮演重要角色。但目前进行的关于GPR120与肿瘤相关性的研究仍不全面，GPR120在各种恶性肿瘤类型，甚至一种肿瘤的各种细胞系中的作用不同，其原因可能是前期缺乏GPR120特异性激动剂或拮抗剂造成GPR40与GPR120作用混淆，或在各种肿瘤细胞系中GPR120参与的机制不同。所以，研究TUG-1197这类GPR120特异性药理学配体对GPR120、GPR40的关系十分重要。随着研究的深入，人们将逐渐完善GPR120在肿瘤中作用涉及的通路，以GPR120为靶点的生物靶向治疗将成为肿瘤治疗的新热点，在肿瘤预防、治疗、预后评估中具有重要的应用价值。