慢性应激促进肿瘤转移的研究进展

王琛,刘博扬,胡唯伟,杨勇

(中国药科大学,江苏 南京210009)

自1936年加拿大病理生理学家Hen Sly提出应激的概念之后，慢性应激与人类病理性进程的关系就受到持续关注。通过刺激交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴，慢性应激干扰了人体内多种生理过程，已经报道的研究显示慢性应激与自身免疫性疾病、慢性炎症反应、代谢型疾病、心脑血管疾病、认知系统障碍和癌症等多种病理过程存在正相关性[1]。目前已经报道的文献揭示慢性应激影响了2022年 Robert A.Weinberg定义的十四大癌症标志中的九项[2]，多个临床研究证明应激/抑郁与肿瘤患者的预后不良密切相关。2015年国家癌症中心公布的中国癌症数据显示恶性肿瘤已经成为我国居民首要的死亡原因，而肿瘤转移往往是恶性肿瘤治疗失败的主要原因。

恶性肿瘤患者长期处于应激状态，慢性应激通过交感神经释放的儿茶酚胺类激素调控了肿瘤的发生发展，其中去甲肾上腺素已经被证实能够促进肿瘤细胞的迁移和侵袭。本实验室前期研究发现前列腺癌患者的应激程度与其肿瘤迁移侵袭特征正相关[3]。肿瘤转移是一个非常复杂的过程，包括肿瘤细胞骨架重塑、黏附能力改变、肿瘤细胞的上皮-间充质转化、迁移侵袭能力增强，还有肿瘤微环境中新生血管、淋巴管的生成，肿瘤细胞的免疫逃逸等。慢性应激所引起神经-内分泌-免疫网络紊乱不仅对肿瘤细胞内的多种信号通路产生影响，还促进肿瘤微环境的形成加重肿瘤的恶性程度。本文主要聚焦于慢性应激对肿瘤迁移侵袭及肿瘤转移的影响对当前的临床研究和实验进展结果进行总结，综述了慢性应激在肿瘤迁移侵袭中的作用及其具体分子机制。

1 慢性应激概述

在慢性应激患者体内，持续激活的交感神经会释放大量儿茶酚胺(主要是去甲肾上腺素和肾上腺素)。近年来的研究显示，儿茶酚胺的浓度在肿瘤组织中显著升高：正常人循环中的儿茶酚胺为1 nmol·L-1，应激条件下为100 nmol·L-1，而肿瘤微环境中其浓度为10 000 nmol·L-1。交感神经广泛分布于生物体内，通过分泌儿茶酚胺来调控视觉、嗅觉效应，心肌、血管平滑肌收缩，消化道蠕动，消化道内相关腺体分泌等生理功能。儿茶酚胺的生理学效应主要通过β肾上腺素能受体(β-adrenergic receptor,β-AR)介导。 β-AR属于G蛋白偶联受体(G-protein- coupled receptor，GPCR)家族成员，具有七重跨膜结构，其下游信号转导通路主要通过转录因子NF-κB(nuclear factor kB)、CREB(cAMP-response element binding protein)、ERK(extracellular regulated protein kinase)、STAT(signal transducer and activator of transcription)、mTOR(mammalian target of rapamycin)等调控[4]。目前的研究已经证明β-AR在包括乳腺癌，胃癌及宫颈癌在内的多种癌症组织中高表达，β-AR的激活与肿瘤患者的增殖，迁移侵袭，预后和耐药密切相关。长期的慢性应激会显著改变交感神经分布[5]。研究证明慢性社会压力会显著增加恒河猴淋巴结内交感神经纤维的密度[6]。另外慢性应激通过下丘脑-垂体-肾上腺轴调控糖皮质激素的释放，由垂体释放的糖皮质激素在压力适应，情绪调节中具有突出作用，慢性应激引起的糖皮质激素失调会造成前额叶皮层功能障碍影响人的认知水平[7]，认知水平的降低会加剧患者的挫败情绪引起抑郁，从而加重恶性肿瘤的发展。糖皮质激素在调节细胞代谢方面具有突出作用，临床上糖皮质激素广泛应用于抗炎和免疫抑制，但研究表示在乳腺癌进展中，应激激素的增加会导致乳腺癌远端转移处糖皮质激素受体的激活，增加肿瘤定植，降低患者生存率[8]。2007年，相关文献同样报道了糖皮质激素的促肿瘤作用，糖皮质激素可以同肾上腺素一起诱导DNA损伤并降低细胞核基因修复效率[9]。此外慢性应激还影响了其他物质的异常分泌，例如抑制性神经递质多巴胺和γ-氨基丁酸、五羟色胺、神经肽Y五羟色胺和谷氨酸，这些激素/神经递质对肿瘤的发生发展均存在影响。本篇文章我们主要介绍慢性应激对肿瘤转移的影响。

2 慢性应激与肿瘤转移

有关慢性应激与肿瘤的转移的研究是由相关受体阻断剂在临床研究和临床前研究中取得的结果推动的：在胃癌患者中应激程度与患者体内儿茶酚胺水平和肿瘤转移特征正相关，β2肾上腺素受体阻滞剂ICI118551可以有效减轻抑郁引起的肿瘤迁移侵袭特征[10]。慢性应激是乳腺癌骨转移的主要原因，骨骼主要受到交感神经的支配。研究显示对成骨细胞中β肾上腺素能受体的交感神经刺激增加了骨血管密度，刺激了血管中的转移性癌细胞在骨微环境中的定植，而β-AR的阻断可以逆转这一现象[11]。肿瘤切除手术后由应激产生的儿茶酚胺和前列腺素会促进肿瘤转移，使用相应的抑制剂(如β肾上腺素能受体抑制剂普萘洛尔和COX2抑制剂依托多拉克)可以减少患者外周血当中促炎性和促肿瘤转移标记物，使乳腺癌患者受益[12]。肝脏是结直肠癌转移最常发生的部位，对接受手术治疗的患者进行普萘洛尔和依托多拉克联合给药可以有效减少患者血清中肿瘤转移相关标记物的表达，显著提高患者预后[13]。在小鼠结直肠癌动物模型中普萘洛尔和依托多拉克的联合使用可以增加肿瘤宿主对肿瘤转移的抵抗力，减少结直肠癌肝转移的发生[14]。对于处于慢性应激刺激中的小鼠，儿茶酚胺，糖皮质激素和前列腺素阻滞剂同时使用可增强新型免疫刺激剂CpG-C的抗肿瘤转移效果[15]。慢性应激对肿瘤转移的影响是多方面的，包括慢性应激重塑肿瘤细胞迁移侵袭表型，慢性应激影响肿瘤微环境和慢性应激促进血管、淋巴管的生成推动肿瘤细胞转移[16]。

2.1 慢性应激改变了肿瘤细胞运动能力 肿瘤细胞的运动能力是肿瘤发生转移的先决条件，慢性应激相关激素/神经递质对肿瘤细胞的迁移侵袭能力有着不同的影响，研究报道去甲肾上腺素、P物质、甲脑啡肽和多巴胺对乳腺癌细胞的迁移活性有很强的趋化性，而抑制型神经递γ-氨基丁酸对肿瘤的迁移侵袭能力具有阻断作用，乙酰胆碱、组氨酸、内啡肽和脑啡肽对细胞的迁移活性几乎没有影响[17]。人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)是肿瘤靶向治疗的重要靶点，HER2主要通过PI3K/Akt途径，STAT途径和MAPK途径促进肿瘤发生和侵袭。在人类乳腺癌组织中HER2的核定位与β2-AR的过度表达显著相关，激活的β2-AR会刺激解整合素金属蛋白酶10(human a disintegrin and metalloprotease 10， ADAM10)剪切HER2的细胞外区域，随后激活γ分泌酶对HER2的细胞内区域进行膜内裂解促进HER2入核，增强肿瘤侵袭相关基因COX2(cyclooxygenase 2，COX-2)的表达，儿茶酚胺显著增强了肿瘤细胞的体外迁移侵袭活性和小鼠自发性肿瘤肺转移[18]。局灶性黏附激酶(focal adhesion kinase，FAK)在肿瘤恶性侵袭当中承担了重要角色。本实验室的前期研究显示受慢性应激影响具有高迁移侵袭特征患者体内FAK显著增加。激活的β-AR通过依赖于cAMP的蛋白激酶A(cyclic AMP dependent protein kinase A，cAMP-PKA)激活FAK加强前列腺癌细胞的迁移侵袭特征，在体内慢性应激对肿瘤侵袭的促进作用被FAK的敲低完全阻断[3]。应激程度较高的胃癌患者中高表达的β2-AR上调原癌基因MACC1(metastasis associated in colon cancer 1，MACC1)，促进其与突触生理素结合上调肿瘤细胞的运动能力[3]。促肾上腺释放因子是慢性应激刺激下丘脑分泌的主要介质，研究显示外周促肾上腺释放因子可以通过增强TGF-β/SMAD2(tumor growth factor β/SMAD2)信号转导促进细胞肌动蛋白重组增强细胞迁移能力，并且促肾上腺素释放因子抑制剂在体内抑制了乳腺癌原位移植瘤小鼠的血管生成，具有显著的抗肿瘤作用[19]。以上研究表明慢性应激可以通过多种途径促进肿瘤细胞的运动侵袭能力。

2.2 慢性应激与肿瘤细胞的上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) EMT指上皮细胞通过特定程序转化为间充质细胞的生物学过程。其主要特征包括细胞黏附分子(E-cadherin)表达减少，上皮细胞失去细胞极性与基底膜之间的连接断开，波形蛋白(vimentin)表达量增加，细胞形态上具有更多间充质细胞的特征(N-cadherin表达增加)，获得更多的迁移侵袭能力。去甲肾上腺素调控肿瘤细胞EMT促进肿瘤迁移侵袭的机制已经非常明确。通过刺激肿瘤细胞内肿瘤生长因子β(tumor growth factor-β，TGF-β)的分泌和细胞内cAMP的合成，去甲肾上腺素激活了p-Smad3/Snail和缺氧诱导因子Hif1α/Snail两条通路，诱导肿瘤细胞EMT标记物的表达[20-21]。除此之外，去甲肾上腺素还能通过间接作用促进肿瘤细胞的EMT表型：通过诱导肝星状细胞分泌sFRP1(secreted fizzled-related protein)并刺激其与肿瘤细胞内Wnt16B/β-catenin正反馈通路相互作用，去甲肾上腺素促进了肝细胞癌细胞的迁移侵袭及EMT过程[22]。β2-AR是慢性应激诱导肿瘤细胞EMT过程的关键受体，转录因子Y-Box1(YB-1)与β2-AR的结合导致 YB-1被PI3K/AKT-β-arrestin1磷酸化，随后 YB-1 入核抑制上皮标志物E-cadherin的表达促进间充质细胞标记物N-cadherin和vimentin的表达促进肝细胞癌的迁移侵袭特征[23]。另外β2-AR 可能通过下调mi-R337-3p激活STAT通路诱导肿瘤细胞EMT[24]。还有研究报道沙丁胺醇(β2-AR特异性激动剂)可以激活细胞外信号转导激酶ERK诱导EMT[25]。成骨细胞内β2-AR受体的激活会通过Hif-1α-CXCL12信号通路促进前列腺癌细胞的迁移侵袭及EMT[26]。除了儿茶酚胺，其他应激相关激素对EMT的影响也在研究中逐渐显现，卵巢癌患者临床研究显示五羟色胺受体表达量降低同患者不良预后相关联，卵巢癌细胞中五羟色胺受体的阻断可以极大程度通过Src介导的下游通路促进肿瘤增殖和EMT[27]。AR阻断药物阿替洛尔的使用可以显著阻断乳腺癌和前列腺癌细胞的迁移能力[28]。以上研究表明慢性应激通过调控肿瘤细胞EMT促进肿瘤转移。

2.3 慢性应激调控基质金属蛋白酶(matrix metalloprot-einases，MMPs)促进肿瘤细胞转移 基质金属蛋白酶几乎能降解细胞外基质中的各种蛋白成分，破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障，在肿瘤转移过程中起关键作用。研究显示应激水平高的卵巢癌患者体内MMP-9含量较高，去甲肾上腺素和糖皮质激素促进肿瘤相关巨噬细胞中MMP-9的表达[29]。慢性应激动物模型中除了增加的MMP-9表达[30]，研究者还发现基质金属蛋白酶家族的其他成员MMP-2[31]，MMP-7[32]，促血管生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在肿瘤组织中的表达也有提升。β2-AR的激活可能通过其下游转录因子CREB、NF-κB及AP-1来促进癌细胞中MMP-2、MMP-9和VEGF的表达，这种表型可以被β2-AR抑制剂/MMPs抑制剂有效阻断[33-34]。其他相关调控机制包括：应激肺癌小鼠体内(extracellular regulated protein kinases，ERK)信号通路的激活可以诱导MMP-2、MMP-9的蛋白表达[35]，暴露于慢性应激中的胰腺癌小鼠瘤组织内MMP-2、MMP-9和VEGF的表达上调由β2-AR-Hif-1α信号通路介导[36]。卵巢癌中去甲肾上腺素和肾上腺素通过激活IL-6-STAT3通路上调MMP-2和MMP-9的表达，促进了肿瘤细胞的迁移和侵袭[37]。胃癌中儿茶酚胺通过上调转录因子STAT3并影响STAT3和c-JUN在AP1位点上的相互作用来促进MMP-7的表达[38]。除儿茶酚胺外，催产素对人的情绪具有调节作用。慢性应激上调了小鼠血清催产素水平并促进了黑色素瘤的肺转移。激活的催产素受体通过β-arrestin2依赖性ERK-MMP/VEGF促进肿瘤迁移侵袭[39]。以上研究表明慢性应激通过多种途径激活基质金属蛋白酶促进肿瘤转移。

2.4 慢性应激与肿瘤基质细胞 肿瘤微环境中的间充质细胞，骨髓间充质细胞和基质细胞在慢性应激下会向促肿瘤转移方向发展。慢性应激产生去甲肾上腺素和肾上腺素诱导小鼠成纤维细胞的DNA损伤增加了肿瘤转化表型，促进了肿瘤的进展[40]，肾上腺素通过Src-ERK1/2信号通路上调6-O-sulfotransferase-1(6-OST-1)的表达来促进硫酸乙酰肝素的合成，增加了小鼠成纤维细胞促肿瘤转移的相关活性[41]。交感神经可以通过上调趋化因子CCL2和趋化因子受体CCR2的表达来促进肿瘤微环境中巨噬细胞的浸润加速肿瘤的转移[42]。相反阻断巨噬细胞表面的AR可以抑制巨噬细胞分泌炎症相关细胞因子(IL-1、IL-8和TNF-α)进而抑制肿瘤的转移[43]。α1-AR抑制剂Naftopidil能显著降低肿瘤细胞中IL-6的分泌，抑制胰腺癌基质细胞的增殖，抑制胰腺癌的转移[44]。以上研究表明慢性应激协同肿瘤微环境中的其他细胞来促进肿瘤的转移。

2.5 慢性应激促进血管和淋巴管的生成来促进肿瘤细胞的转移 血管生成是肿瘤转移的一个重要环节，新生的血管不仅为肿瘤转移提供便利，还为肿瘤的生长提供了必要的养分。血管生成因子VEGF可促进新生血管形成并增加血管通透性，卵巢癌患者抑郁程度与肿瘤中VEGF水平呈正相关[45]。交感神经可以通过促进血管的生成来促进肿瘤转移[46]。在慢性应激刺激下VEGF显著促进了新生血管的生成和乳腺癌的骨转移，AR抑制剂则可以显著逆转这种现象[47]。除了前面提到的β2-AR-Hif-1α/β2-AR-ERK信号通路，β2-AR激活的cAMP-PKA信号通路能够促进肿瘤细胞分泌IL-6、IL-8和VEGF来促进肿瘤血管生成，加速肿瘤转移[48-49]。胃癌细胞中β2-AR的激活能够促进VEGF的分泌和VEGFR/Plexin1的表达，促进了胃癌中血管的生成[50]。在血管内皮细胞中存在相似的作用机制，β2-AR特异性激动剂异丙托肾上腺素通过激活Plexin1/VEGFR-JAK2-STAT3信号通路增强VEGF的自分泌促进肿瘤血管生成[51]。压力诱发的β-AR信号通过HDAC2(histone deacetylase 2)抑制了TSP1的表达，促进了前列腺癌异种移植瘤中血管的生成[52]。PPARγ调控了细胞内多种代谢过程，一直被认为是重要的肿瘤治疗靶点，研究显示慢性应激通过β2-AR抑制了PPARγ的表达，促进了VEGF/FGF2依赖的肿瘤血管生成，这也为慢性应激的促血管生成作用提供了新机制[53]。除了β2-AR阻断剂之外，抑制型神经递质多巴胺对血管生成同样具有抑制作用[54]。

除了促进肿瘤细胞的血行转移，慢性应激还能通过肿瘤中神经-炎症轴重塑淋巴管，促进肿瘤细胞的淋巴转移[55]。临床研究显示社交缺乏的乳腺癌患者体内淋巴管密度显著增加[56]。在小鼠乳腺癌模型中，β-ARs的活化增加了肿瘤和基质细胞中VEGF的含量，并促进TAMs分泌COX2，进而重塑肿瘤微环境中淋巴管的结构促进肿瘤细胞的转移[57]。以上研究显示慢性应激通过促进血管和淋巴管的生成加速肿瘤细胞的转移。

3 潜在治疗方案

以上研究证明慢性应激参与到肿瘤发生发展过程中，通过多个方面直接或间接促进了肿瘤迁移侵袭。因此慢性应激可以作为肿瘤治疗的一个突破口，延长肿瘤患者生存期，改善患者预后。β受体阻断剂是比较常见的选择，许多临床前研究都将它作为慢性应激的一种针对性疗法。主要包括β受体非特异性阻断剂普萘洛尔，β1型受体特异性阻断剂阿替洛尔和β2受体阻断剂ICI118551。由于价格便宜且具有良好的患者依从性目前已经有不少临床研究将其应用在了肿瘤治疗中。针对前腺癌患者使用β受体阻断剂可以有效抑制肿瘤转移[58]。一些植物提取物质在治疗慢性应激引起的肿瘤转移方面具有不错的疗效，抗血管生成草本提取物(ALS-L1023)可以通过抑制血管生成活性和抗MMPs活性来抑制肿瘤转移[59]。橄榄油可以通过减少MMP-2的表达，减少活性氧的产生及ERK1/2和c-JUN的磷酸化来减轻肾上腺素引起的肿瘤迁移侵袭表型[60]。通过益生元改善肠道菌群来调整应激的状态也是个不错的选择，不少研究报道了慢性应激与肠道菌群变化之间的关系，尽管当前没有直接证据显示肠道菌群与肿瘤的转移存在相关性。除了药物治疗外，对于常年处于应激状态的肿瘤患者，心理疏导和适当的体育锻炼是必不可少的，合理的生活规划有助于患者摆脱不良生活习惯，提高生活质量。

4 展望

由于较快的生活节奏和巨大的生活压力，大部分人都处于慢性应激的生活状态中，慢性应激影响了人的健康。慢性应激同样也是肿瘤患者共通的问题。本文综述了近5年慢性应激对肿瘤转移的研究进展。以儿茶酚胺为主的应激激素在肿瘤转移的进程中发挥着至关重要的作用。生物-心理-社会医学模式早已应用于临床诊断和治疗当中，研究者也开始越来越多的关注抑郁样对肿瘤的影响。但对于慢性应激于肿瘤发生发展之间的分子调控机制还存在很大空白，例如针对肾上腺素的研究有些报道显示出截然相反的效果，这可能与β受体的多种亚型相关。慢性应激相关的肿瘤发生机制需要更多的研究来探讨，我们仍需要不断深入挖掘来为肿瘤治疗提供的新靶点，新策略，新思路。