嘌呤受体P2Y2 基因在恶性肿瘤中的研究进展△

2021-11-11赵志蕊颜晓菁

癌症进展 2021年14期

赵志蕊，颜晓菁

中国医科大学附属第一医院血液内科，沈阳1100000

嘌呤受体P2Y2（purinergic receptor P2Y，G protein coupled 2，P2RY2）基因定位于人类11 号染色体q13.5-q14.1，编码的蛋白属于嘌呤能受体家族，为P2Y2 受体，通过7 个跨膜区域定位于细胞膜，接受细胞外腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）/尿苷三磷酸（uridine triphosphate，UTP）的刺激活化，参与细胞内外信号转导，引发生理活动。受体的细胞内C 端具有蛋白激酶结合位点，活化后的受体与异源三聚体G 蛋白（Gαq/11、Gs 和Gi）偶联，从而介导生物信号向下游转导。P2Y2 受体可与Gαq/11 直接偶联，也可通过结构域RGD 与整合素αv 相互作用实现与Gαo 和Gα12 蛋白的偶联，进而参与细胞生理过程。近年来，

P2RY2

基因在恶性肿瘤中的研究引起广泛关注，通过基因数据库可以得知该基因在大多数肿瘤中表达上调。相关研究发现，

P2RY2

基因在乳腺癌、大多数的结直肠癌、肝癌、肺癌、食管癌、前列腺癌及头颈部鳞状细胞癌等多种肿瘤类型中可以介导恶性肿瘤细胞的增殖；但其在少数肿瘤类型中也可抑制细胞的增殖，减缓肿瘤进展，例如子宫内膜癌。对于

P2RY2

基因介导的肿瘤增殖差异目前尚缺乏准确的解释，可能与不同的机制通路激活有关。也有部分学者认为，体内存在其他可以介导细胞凋亡的分子物质对细胞增殖过程产生干扰，例如同样接受细胞外ATP 刺激的P2X7受体。

P2RY2

基因通过其产物P2Y2 受体的作用激活一系列信号转导通路，影响细胞周期并调控细胞凋亡。此外，P2Y2 受体还可作用于肿瘤微环境中的相关信号因子或炎症小体，调节细胞增殖和迁移。本文对P2Y2 受体在恶性肿瘤中的研究进展进行综述。

1 P2Y2 受体通过信号转导通路参与肿瘤进程

细胞有丝分裂过程是细胞增殖的基础，而信号转导在细胞分裂的启动及维持中起着关键作用，其中涉及多条信号通路的激活及相关信号分子的参与，P2Y2 受体作为G 蛋白偶联受体与信号通路激活密切相关。肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中高浓度的ATP/UTP 可引起P2Y2 受体的过度激活，而异常的信号转导使细胞周期紊乱，影响细胞的成熟与分化，进而影响器官功能及人体健康。

P2Y2 受体可激活包括磷脂酶C（phospholipase C，PLC）/肌醇-1，4，5-三磷酸（inositol 1,4,5-triphosphate，IP3）/Ca、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、非受体蛋白酪氨酸激酶Src 家族、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）等在内的多条信号通路，诱导人体多项生理活动。其中PLC/IP3/Ca和PKC 通路已被广泛知晓，P2Y2 受体与Gαq 蛋白偶联可导致PLC 激活，第二信使甘油二酯（diacylglycerol，DAG）和IP3 增加，并激活PKC 和IP3 依赖性Ca内质网膜通道，Ca大量内流触发一系列生理活动。Ca增加可诱导MAPK 家族中多种蛋白酪氨酸磷酸化，包括胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）（ERK1 和ERK2）、c-Jun N 末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）（JNK1、JNK2、JNK3）和p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）（p38α、p38β、p38γ、p38δ），通过调节细胞核中基因转录响应细胞环境的变化而在信号转导中发挥重要作用，其中ERK1/2 信号通路主要参与细胞增殖、分化的调控和细胞的存活。此外，P2Y2 受体可通过多种途径直接或间接激活MAPK 信号通路，并且有研究表明该信号转导通路的激活参与了体外神经鞘瘤细胞迁移和创伤修复过程。PI3K/AKT 通路涉及细胞存活、迁移、炎症及肿瘤的进展，研究证实该通路由P2Y2 受体激活，参与恶性肿瘤的发生发展。Bilbao 等研究发现，细胞外ATP 激活P2Y2 受体通过PLC/IP3/Ca、PKC 和Src 家族激活PI3K/AKT 信号通路，刺激乳腺癌细胞MCF-7 的增殖；同时研究还发现，ERK1/2 和PI3K/AKT 信号通路独立作用于MCF-7 细胞，协同促进细胞增殖。此外，已有研究表明，细胞内Ca升高及PKC 激活可以诱导内皮屏障的开放，从而使肿瘤细胞通过内皮细胞发生局部迁移，称为肿瘤细胞的外渗。

2 P2Y2 受体通过多种生物学过程诱导肿瘤细胞迁移

2.1 P2Y2 受体诱导上皮-间充质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）

EMT 过程在多种恶性肿瘤中存在，与肿瘤侵袭和远处转移密切相关。EMT 通过某种程序使上皮细胞转化为具有间质表型的细胞，主要表现包括细胞黏附分子如E-钙黏蛋白表达减少以及以角蛋白为主的细胞骨架转化为以波形蛋白为主的细胞骨架，其中波形蛋白在诱导肿瘤侵袭和转移中起重要作用。有关乳腺癌和卵巢癌的研究已经证实，P2Y2 受体激活参与了EMT 过程，而且在卵巢癌中该过程由P2Y2 受体刺激表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）的反式激活发生。EGFR 在许多上皮来源的实体肿瘤中高表达，参与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭及肿瘤新生血管生成。Li 等研究证明，在前列腺肿瘤中，P2Y2 受体通过激活EGFR 上调白细胞介素（interleukin，IL）-8 和

Snail

基因的表达，从而促进EMT 的发生；而另一项研究显示，体内Ca信号是诱导EMT 所必需的，P2Y2 受体也可通过诱导Ca信号刺激EMT 过程，增强肿瘤的侵袭性。

2.2 P2Y2 受体介导细胞黏附分子（cell adhesion molecule，CAM）的表达

CAM 具有多种类型，普遍在血管内皮细胞、造血细胞和肿瘤细胞中表达，细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule 1，ICAM1）和血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule 1，VCAM1）是其中的两种。已有研究表明，ICAM1和VCAM1 可以参与肿瘤细胞的生长和迁移过程。Jin 等研究发现，在高度转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231中，ICAM1和VCAM1的表达增高，而该结果是由P2Y2受体介导的。P2Y2受体通过增加基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）的活性，诱导血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的产生，从而刺激内皮细胞中钙黏蛋白磷酸化，使两种黏附分子表达增多，导致细胞迁移性和侵袭性增加。除此之外，还有研究发现，通过ATP-P2Y2-β-联蛋白（βcatenin）轴可以促进乳腺癌细胞侵袭。β-catenin是WTN 信号通路中重要的调节蛋白，其活化的结果是MYC、细胞周期蛋白D1（cyclin D1）和CD44等靶基因的转录，进而调控干细胞自我更新、细胞增殖、分化和凋亡。另外，非WNT 通路分子VEGF 和表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）也可以诱导β-catenin 蛋白的表达和稳定，启动下游靶基因的转录。

2.3 P2Y2 受体通过激活炎症小体调节侵袭相关分子并促进肿瘤进展

Virchow首次发现了炎症和肿瘤之间的相关性，认为炎症是肿瘤发生的易感因素之一。慢性炎症可诱导恶性细胞生长和周围组织肿瘤的启动，通过不断产生生长因子和活性氧或氮物质，与增殖细胞中的DNA 相互作用导致永久性基因组改变。炎症小体是由传感器受体、接头蛋白ASC和胱天蛋白酶1（caspase 1）组成的多分子复合物。传感器可分为核苷酸结合寡具化结构域受体（nucleotide-binding leucine-rich repeat，NLR）和黑色素瘤缺乏因子2（absent in melanoma 2，AIM2），受到刺激时上述分子组装成炎症小体复合体并激活caspase 1。激活的caspase 1 裂解pro-IL-1β和pro-IL-18 蛋白使其成熟活化并分泌。研究表明，IL-1β与肿瘤生长、侵袭、复发、进展以及血管生成有关。有关乳腺癌的研究发现，ATP 激活P2Y2 受体后，通过调节炎症小体成分核苷酸结合寡聚结构域，富含亮氨酸重复序列和含caspase 募集结构域-4（nucleotide-binding oligomerization domain,leucine-rich repeat and caspase recruitment domain-containing 4，NLRC4）、ASC 和caspase 1，诱导IL-1β分泌增多，促进肿瘤进展。另一项研究显示，P2Y2受体通过IL-1β/β-catenin 信号通路调控c-Myc、cyclin D1、Snail 和基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）的表达，促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭。此外，IL-1β还可通过激活细胞外信号调节ERK1/2 通路，进而增强乳腺导管细胞癌的侵袭性。

2.4 P2Y2 受体介导低氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）形成转移前利基

转移前利基是指在转移靶器官中形成利于肿瘤细胞生长存活的微环境，为肿瘤转移提供条件。随着瘤体增大，肿瘤细胞供血不足诱发缺氧，导致HIF-1α表达增加。因此恶性肿瘤患者常伴有血清HIF-1α水平明显升高。HIF-1α可诱导赖氨酸氧化酶（lysine oxidase，LOX）的释放，后者与远处细胞外基质相交联，可以促进肿瘤转移，其升高常见于转移及侵袭性较强的肿瘤中。Zhong 等和Joo 等的研究已经证明，无论氧合状态如何，细胞外ATP 或UTP 均可能通过P2Y2 受体激活诱导HIF-1α的表达；同时Joo 等的研究发现，LOX 过表达可以诱导骨髓造血细胞（bone marrow hematopoietic cell，BMDC）定位于远端交联的胶原中，促进肿瘤细胞的定植和转移，并且整个过程受P2Y2受体的调控。

此外，P2Y2 受体还与放疗耐药（resistant chemotherapy，RT-R）乳腺癌中肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）数量增加有关，介导肿瘤的发生、远处转移和侵袭。CSC 是由治疗后肿瘤细胞组成的能够自我更新和再生的异质群体，Kim 等研究发现，乳腺癌中P2Y2 受体与CSC 的标志物notch 受体4（notch receptor 4，NOTCH4）显著相关，并且NOTCH4 参与了侵袭性肿瘤表型以及正常小鼠乳腺上皮细胞向异型细胞的转化。

2.5 P2Y2 受体通过调节细胞骨架促进肿瘤转移

P2Y2 受体通过与整合素αv 相互作用实现与Gαo和Gα12蛋白的偶联，这种作用已经在星形细胞瘤和肠上皮细胞（intestinal epithelial cell，IEC）中观察到，负责细胞骨架动力学的维持和调节，对于维持细胞结构和细胞分裂以及细胞迁移至关重要。相关研究已经证明，在IEC 中P2Y2 受体通过整合素αv 和PI3K/AKT 途径激活以及糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）抑制的协同作用来刺激α-微管蛋白对赖氨酸的乙酰化，并通过Gαo 蛋白的招募机制来稳定微管（micmtuble，MT）伸长，最终刺激IEC 迁移，这是伤口愈合的先决条件，但在包括结肠恶性肿瘤在内的肿瘤背景下，这种作用可能促进肿瘤细胞的增殖和扩散。另外，P2Y2 受体介导的肌动蛋白细胞骨架重排刺激了前列腺癌细胞的转移和侵袭；其他相关研究也已证实，细胞骨架动力学对肿瘤进展的促进作用。

3 P2Y2 受体参与肿瘤耐药发生

肿瘤耐药是恶性肿瘤治疗中的常见难题之一，探索耐药发生的机制、寻找耐药相关分子和靶点十分重要。相关研究表明，

P2RY2

基因在肿瘤耐药的发生中发挥作用，且

P2RY2

mRNA 在间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）抑制剂耐药的肿瘤中表达上调。P2Y2 受体在肿瘤耐药中的作用不可忽视。熊果酸（ursolic acid，UA）具有强大的抗肿瘤作用，通过抑制环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、诱导型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、MMP9、信号转导及转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等多种分子的活性来诱导自噬、抗炎和凋亡。UA 的抗肿瘤作用已在乳腺癌、白血病、前列腺癌、皮肤癌和肝癌等多种肿瘤中得到验证。在一项关于结直肠癌和前列腺癌对UA 耐药机制的研究中发现，P2Y2 受体通过C末端的SH3 结构域与Src 结合激活p38 通路，诱导COX-2 的产生；COX-2 过表达可以延迟并抵抗UA 诱导的细胞凋亡，从而导致肿瘤耐药发生。

此外，Vinette 等研究证实，P2Y2 受体-MAPK/ERK 信号通路激活可以引起多药耐药相关蛋白2（multidrug resistance-associated protein 2，MRP2）表达增加。MRP2 属于ATP 结合盒超家族蛋白，通过向细胞外输出抗肿瘤药物而干扰药物的疗效，其在上皮细胞中的表达增高可导致化疗耐药。在结直肠癌中，ATP 通过激活P2Y2 受体，增强肿瘤细胞对依托泊苷、顺铂和多柔比星的耐药性。

近年来提出了一种新的称为肿瘤适应性抵抗的耐药机制，该机制涉及了EGFR 的反式激活以及EMT 过程。如上所述，P2Y2 受体可以介导EGFR的反式激活并诱导EMT参与肿瘤细胞的转移；而许多研究表明，EGFR的激活参与了化疗耐药。此外，在对EGFR 抑制剂耐药的非小细胞肺癌患者的肿瘤标本中同时观察到了EMT，Holohan 等的研究表明EMT 与肿瘤耐药之间具有相关性。另有数据表明，肿瘤细胞的代谢与EMT 和CSC 表型密切相关，例如顺铂耐药的肿瘤细胞可以通过激活AKT/β-catenin/Snail 信号通路表现出增强的EMT特征，EMT 使肿瘤细胞转变为循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）进入血液，CTC 可以进一步转化为化疗耐药的CSC，重新分裂增生导致肿瘤复发。