TGR5 在消化系统恶性肿瘤中的作用及机制研究进展

谢 川，杨 熊，程 龙，代 鑫，王 强，余前军，陈思平，汪 涛

作者单位：637199 四川 南充，川北医学院临床医学系（谢 川，杨 熊，代 鑫，王 强）；西部战区总医院全军普外中心（谢 川，杨 熊，程 龙，代 鑫，王 强，余前军，汪 涛）；西南交通大学医学院（陈思平）

消化系统恶性肿瘤具有较高发病率及病死率，给全球带来了沉重的医疗负担。 因此，寻求新的预防与治疗模式及策略具有重要意义。 新近发现的胆汁酸膜受体TGR5（gprotein-coupled bile acid receptor 1，GPBAR1） 在人体内广泛表达，其在调节胆汁酸代谢、糖脂代谢、炎症反应和细胞增殖等方面发挥重要作用。 此外，TGR5 在多种肿瘤中异常表达，与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，有望成为预防和治疗消化道肿瘤的新靶点。笔者就TGR5 的分子生物学特性及其在消化系统恶性肿瘤中的作用及机制研究展开综述，并简要阐述其对消化道肿瘤发生发展的影响及临床治疗潜力。

1 TGR5 的分子生物学特征

TGR5 是一种 G 蛋白耦联受体，又称 M-BAR、BG37 或GPR131，于2002 年首次报道。 TGR5 由单一外显子编码，定位于人染色体2q35 上[1]。 人TGR5 开放阅读框包含993个碱基对，可编码330 个氨基酸[2]。 TGR5 广泛表达于人体组织和器官中，其在脾脏和胎盘中水平最高，其他部位包括肺、肝脏、胃、肠道等也有表达[1]。 胆汁酸（BA）不仅参与脂质代谢，也是TGR5 的内源性天然激动剂，且游离及结合型BA 均能激活TGR5， 其中石胆酸是其亲和力最强的激动剂，其次为脱氧胆酸（DCA）＞鹅脱氧胆酸＞胆酸[3]。

2 TGR5 在肿瘤发生及发展中的作用

近年来随着对TGR5 研究的深入，发现其参与多种消化系统肿瘤的凋亡与增殖的过程， 从而导致肿瘤的进展。敲除TGR5 显著降低了食管癌（ECA）细胞系 FLO 中 BA诱导的细胞增殖[4]。 此外，敲除胃癌（GC）AGS 细胞中的TGR5， 显著降低了牛磺脱氧胆酸治疗后和基础条件下胸腺嘧啶的掺入[5]。 这进一步支持了TGR5 促进肿瘤细胞增殖的作用。

表皮生长因子受体 （EGFR） 与多种癌症信号通路相关。 TGR5 参与了 BA 介导的 EGFR-ERK 1/2 途径，发挥促进胃癌细胞增殖及凋亡抑制作用[6]。 TGR5 通过ROS-cSrc-EGFR-Erk1/2 通路的激活促进胆管癌（CCA）细胞增殖[7]。 在结直肠癌（CRC）细胞系中，DCA 可通过 TGR5-Src-ADAM-17-AREG-EGFR 激活起作用，从而促进细胞增殖[8]。此外，TGR5 还参与调控肿瘤细胞的侵袭及迁移等生物学过程。 TGR5 的激活可诱导胃癌细胞迁移表型的获得，包括更大程度地侵袭基质胶、迁移到划痕创面、穿越穿透小室屏障及粘附到小鼠腹膜[9]。 CCA 组织学主要特征之一是嗜神经性，其导致频繁的神经周围浸润(PNI)，并通过其进行局部浸润转移。 研究发现，TGR5 在CCA 组织中上调并与神经浸润相关[10]。 此外，TGR5 的激活可触发 CCA 细胞的迁移和侵袭[11]。

有趣的是，目前也有研究认为TGR5 抑制肿瘤的发生发展。 研究发现，激活TGR5 的激活可降低胃癌细胞的增殖和迁移，并增强其凋亡[12]。 因此，笔者认为TGR5 在肿瘤增殖、凋亡、侵袭及转移中的作用可能存在器官和组织的差异，也可能存在配体种类和浓度的差异，需要对不同肿瘤进行个体化的研究，从而阐明TGR5 在不同肿瘤中的异质性。

3 TGR5 在多种人类消化系统肿瘤中的作用

3.1 食管癌 EAC 的发生是一个从正常食管鳞状上皮逐渐发展至反流性食管炎、Barrett 食管、 不典型增生及EAC 的多步骤过程。 BA、胃食管反流病（GERD）引起的反酸和炎症会加速这些事件的发生和发展。

研究表明，TGR5 在EAC 和癌前病变组织中均呈高表达，且TGR5 高表达的患者总体生存率较低表达者更差[13]。然而另有研究表明，TGR5 的高表达与患者临床、 病理分期及淋巴结转移状态无关，但其表达水平在高度不典型增生和EAC 中明显高于Barrett 食管或低度不典型增生[14]。因此，TGR5 与EAC 预后之间的关系还需要进一步阐明。

既往研究发现，紧密连接蛋白（claudin）-2 的表达可能与炎症性肠病（IBD）相关肿瘤的早期转化相关。研究发现[16]，从正常的鳞状粘膜到柱状细胞化生、Barrett 食管、 低度和高度不典型增生到EAC 整个样本组织中，claudin-2 的表达显著增加且与 TGR5 表达呈正相关[15]。 因此，TGR5 可能参与了IBD 相关肿瘤的早期转化。

近期研究证实，在多种癌症中可检测到活性氧（ROS）的增加，其可以激活促肿瘤生成信号，并驱动DNA 损伤和遗传不稳定。 BA 可能通过激活TGR5 和环磷腺苷效应元件结合蛋白激活NOX5-S 并增加ROS 的产生，从而促进从 Barrett 食管到 EAC 的发展[16]。 因此， TGR5 可能是 EAC发展过程中的促癌因子， 但其具体机制以及与EAC 预后的相关性仍需进一步探索与验证。

3.2 胃癌 GC 特别是肠型GC 的发生被认为是一个多步骤过程，包括慢性非萎缩性胃炎、萎缩性胃炎、肠上皮化生、异型增生、浸润性癌。

BA 反流入胃可增加胃黏膜肠上皮化生的风险。 研究发现， 正常胃上皮细胞中未发现TGR5 过表达， 而在约12%肠上皮化生患者中发现TGR5 过表达，并且TGR5 的表达增加与不良预后相关[5]。 因此，BA 可能通过激活TGR5参与GC 的发生、发展。

癌症转移是一个始于上皮间质转化（EMT），与原发肿瘤的分离以及远端浸润呈多步骤的级联反应，其特点是用N- 钙黏蛋白（N-cadherin）替代 E- 钙黏蛋白（E-cadherin）。研究发现，TGR5 的激活介导了GC 细胞系MKN45 的侵袭和迁移[9]。GC 中 TGR5 与 N-cadherin 的表达显著相关，其高表达是晚期 GC 的特征[9]。 因此，TGR5 可能通过促进EMT从而介导GC 的侵袭及转移。

转录活化因子（STAT）3 参与增强肿瘤细胞的存活、促进增殖和侵袭以及诱导抗肿瘤免疫抑制等多种生物学过程。 GC 细胞系中，TGR5 的激活可拮抗STAT3 信号转导，从而抑制细胞的增殖和迁移并诱导细胞凋亡[12]。 综上，目前TGR5 在GC 中的作用仍有争议，仍需更全面和详细的研究。

3.3 肝癌 原发性肝癌多为肝细胞癌（HCC），慢性炎症包括慢性病毒性肝炎及酒精性肝炎在HCC 的进展中占据重要作用。 当前研究认为， TGR5 主要表达于肝窦内皮细胞及库普弗细胞。目前TGR5 与HCC 的研究较少，这可能与TGR5 并不表达于肝脏的实质细胞有关，因此我们将主要从炎症以及TGR5 DNA 异常甲基化来间接阐述TGR5与HCC 的关系。

在小鼠腹膜内注射脂多糖后，TGR5 缺陷型小鼠较野生型小鼠更易发生肝损伤，同时肝脏病理组织学检查也证实前者体内炎症浸润及肝细胞凋亡增强[17]。 此外，在非酒精性肝病小鼠模型中，双激动剂INT-767 激活FXR/TGR5可改善肝脏脂肪变性并抑制炎症反应[18]。 TGR5 的炎症抑制作用表现出其在肝脏炎症以及HCC 中的治疗潜力。

疾病特异性异常DNA 甲基化是目前公认的癌症标志。通过检测体液中死去癌细胞的DNA 甲基化，可以为包括HCC 在内的人类癌症的早期诊断提供新的潜在生物标记[19]。 Han 等[20]发现血清 TGR5 启动子异常甲基化可作为乙型肝炎病毒相关HCC 的潜在生物标志物， 其与甲胎蛋白（AFP）联合应用可提高单独使用AFP 对HCC 患者的诊断价值。 综上，TGR5 具有保护肝脏免于过度炎症反应以及潜在的抑制HCC 的作用， 并且通过检测TGR5 启动子异常甲基化有助于HCC 的早期诊断。

3.4 胆管癌 CCA 是全球第二常见的原发性肝脏恶性肿瘤，根据发生部位可分为肝内胆管癌、肝门胆管癌、肝外胆管癌。

TGR5 的激活可促进胆管上皮细胞中氯化物及碳酸氢盐的分泌，并触发细胞增殖及抑制细胞凋亡[21]。 这种碳酸氢盐伞的保护机制可使胆管上皮细胞免受由BA 诱导的细胞损伤， 并且这种促进细胞增殖和抑制凋亡的作用可减轻胆汁淤积情况下的损伤。 这两种机制有利于减少原发性胆汁性胆管炎和原发性硬化性胆管炎发展为CCA 的风险[7,11]。

然而，TGR5 在CCA 组织中的表达较周围正常组织上调[7,21]，并且与神经浸润相关[10]。 人 CCA 组织中 TGR5 的高表达意味着恶性程度的增高[7,22]。 此外，最新的研究表明，TGR5 可促进CCA 细胞增殖、迁移和侵袭[11]，并通过刺激腺苷酸环化酶诱导CD95R 丝氨酸磷酸化， 从而抑制CCA细胞凋亡[7]。 综上，TGR5 的激活可保护胆道上皮免受BA的毒性作用， 并具有促进细胞增殖及抑制细胞凋亡的作用。众所周知，肿瘤的发生是细胞凋亡与增殖失衡的结果。因此，笔者认为TGR5 促进CCA 细胞增殖、侵袭和迁移并抑制凋亡也有迹可循，但其具体机制还有待深入研究。

3.5 结直肠癌 CRC 是世界上最常见的消化道恶性肿瘤之一。 慢性炎症性肠道疾病， 如IBD， 包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎，被认为是CRC 的危险因素。

肠道内存在大量的组织巨噬细胞，分为1 型巨噬细胞（M1）和 2 型巨噬细胞（M2），前者具有促炎功能，后者具有抗炎和免疫抑制功能。 BA 激活TGR5 会诱导混合表型的巨噬细胞，并以 M2 表型为主[23]。 此外，肠道中的 CD14+巨噬细胞产生血清肿瘤坏死因子-α 是CD 发病核心机制，TGR5 激动剂可抑制该过程[24]。 这表明TGR5 具有作为肠道慢性炎症性疾病中抗炎因子的潜力。 Cipriani 等[25]通过啮齿类动物结肠炎模型进一步证实了上述作用。 因此，TGR5 的表达有助于抑制肠道炎症，进而减少IBD 转化为肿瘤的风险。

另一方面， 肠道反复及长时间暴露于高水平的次级BA 可能会诱发 CRC[28-30]。 CRC 细胞系中，TGR5 可通过调控DCA 诱导的EGFR 相关信号通路促进细胞生长[8]。 综上，TGR5 可作为肠道的抗炎因子， 而其在肿瘤中的作用还需进一步阐明。

4 总结和展望

TGR5 广泛表达于人体组织和器官，在体内其天然配体BA，尤其是次级BA 的作用下，参与人体物质能量代谢和炎症反应，同时在肿瘤发生发展中起着重要作用。因此，有关TGR5 天然及合成的激活剂等靶向药物的研究，有望在人类良恶性疾病诊治中发挥重要作用，TGR5 作为潜在治疗靶点具有良好的发展前景。 同时，尽管TGR5 在肿瘤中的作用研究报道不甚一致，但目前多数研究支持TGR5起着促进肿瘤的作用。 笔者认为，高浓度的次级BA 是消化系统尤其是肝胆管系统中独有的微环境，TGR5 可能在消化系统肿瘤尤其是肝胆系统肿瘤进展中起着重要作用。目前，TGR5 在消化系统肿瘤中作用及机制研究报道较少，未来需要对TGR5 在不同类型消化系统肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭及转移方面进行深入研究，同时对于不同BA 类型及浓度对不同肿瘤的作用异质性也需要详细探讨，从而为TGR5 作为消化系统肿瘤治疗的潜在靶点提供重要的实验证据。