维生素D受体在消化系统肿瘤中研究进展

史铁伟 武迎澳 崔今玲 金磊 杜智玮 白春英

(赤峰学院基础医学院内蒙古人类遗传病研究重点实验室，内蒙古 赤峰 024000)

维生素D属于固醇类衍生物，是人体内不可或缺的脂溶性维生素。与人类健康关系最密切的是其代谢产物活性维生素D即1，25-二羟基维生素D3〔1，25-(OH)2VD3〕，进一步由人体内的维生素D受体(VDR)介导发挥其广泛生物学作用。VDR及其配体活性维生素D结合发挥的生物学作用除了大家熟知的经典调节钙和磷的代谢功能以外，还与糖尿病〔1，2〕、儿童自闭症〔3，4〕、哮喘〔5〕、骨质疏松〔6，7〕、口腔扁平苔藓〔8，9〕、认知功能障碍〔10，11〕等疾病关系密切，尤其是在癌症〔12～15〕等非经典作用方面的研究，越发受到研究人员的关注和重视。

人类VDR由427个氨基酸残基组成，位于12号染色体长臂1区3带(12q13.11)，基因组总长度63 495 bp，11个外显子〔16〕。VDR与1，25-(OH)2VD3结合后，发生构象改变，从而激活靶基因转录。VDR分为细胞核受体(nVDR)和细胞膜受体(mVDR)两大类：维生素D作为核受体超家族重要成员的nVDR，与视黄醇X受体(RXR)结合形成VDR-RXR，该二聚体是发挥活性维生素D作用的分子开关，激活维生素D靶基因以调控相应蛋白；细胞膜受体介导的快速非基因效应，主要调控人体内钙和磷的代谢稳定，该效应从产生到完成持续时间为数秒到数分钟不等〔17〕。采用限制性片段长度多态性-聚合酶链式反应(PCR-RFLP)技术分析VDR基因，提示其具有明显的基因多态性。根据限制性核酸内切酶位点的存在与否，人们通常将VDR基因多态性位点分成4种类型进行研究：含有BsmI、ApaI、TaqI、FokI酶切位点者分别为b、a、t、f型；不含相应酶切位点的分别为B、A、T、F型。值得关注的是当前基因多态性在肿瘤的易感性、药物代谢反应和预后表现方面已成为研究热点〔18〕。

当前我国消化系统肿瘤在恶性肿瘤的发病率和死亡率方面均居高不下，由于早期发病症状不明显、缺乏简单易行且专一性强的筛查方法，许多患者确诊时往往错过了手术治疗的最佳时机，极大影响患者预后生存〔19〕。根据国家癌症中心发布的最新一期全国癌症统计数据(2019年发布)，发病率前10位的肿瘤，消化系统肿瘤占大多数，包括排名第2位的胃癌，第3位的结直肠癌，第4位的肝癌，第6位的食管癌和第10位的胰腺癌〔20〕。消化系统肿瘤发生发展的机制较复杂、信号通路更是错综杂乱，这也是临床基础研究的难点和热点，因此探讨VDR在消化系统肿瘤的发生发展机制有助于进一步分析和深入了解消化系统抗肿瘤方面的研究，为临床提供更多抗肿瘤治疗思路和靶点选择。

1 VDR与食管癌

中国是食管癌高发国家，发病率与死亡率均占世界一半以上，每年新发病例25.9万例，死亡21.1万例〔20〕。中国食管癌以食管鳞癌为主，严重威胁我国国民的健康和生命。Yang等〔21〕对我国北方人群血浆维生素D水平、维生素D代谢相关基因变异与食管鳞癌易感性关系进行分析，将582例食管鳞癌患者和569例健康对照组进行分析，检测维生素D代谢相关基因的多态性，结果显示血浆中的25-羟基维生素D〔25(OH)D〕的含量与食管鳞癌发病风险负相关，并发现VDR的CDX2(rs11568820)变异体与食管鳞癌易感性显著相关，研究表明摄入维生素D可能作为降低中国人群食管鳞癌患病风险的化学预防措施之一。Bao等〔22〕分析应激活化蛋白激酶(JNK)1与VDR的表达对于食管鳞癌预后的关系将362个食管鳞癌组织芯片与正常食管组织芯片相比，结果显示食管鳞癌上皮细胞中VDR表达水平更低，基质组织非上皮细胞中VDR的表达与食管鳞癌患者的生存时间密切相关，研究表明VDR是食管鳞癌的抑制因子，而且其间质表达水平与食管鳞癌的预后相关。Zgaga等〔23〕通过Meta分析，将人体内25(OH)D水平、维生素D摄入、紫外线B暴露情况和遗传因素进行筛选得到15篇有关文献，研究表明VDR T〔rs2107301 VDR单体型rs2238135(G)/rs1989969(T)〕携带者的食管腺癌患病风险更低。McCain等〔24〕进行食管腺癌预后和VDR表达研究，将2004～2012年间130例北爱尔兰人群的食管腺癌标本和临床资料建立比例风险回归模型(Cox回归模型)，结果显示校正干扰因素后，较高的VDR表达水平与总生存率(HR=0.49，95%CI0.25～0.96)和疾病特异性生存率(HR=0.50，95%CI0.26～0.99)的改善相关，研究首次在爱尔兰人群中证明高表达水平VDR的食管腺癌患者预后较好，提示可以将VDR作为食管腺癌的预后标志物。

2 VDR与胃癌

胃癌是一种源于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，和胃癌发生密切相关的因素包括现代人工作烦躁导致压力增大、多脂多糖的不合理饮食结构及幽门螺杆菌感染等，使其发生呈年轻化倾向〔25〕。据世界卫生组织发布的《全球癌症报告2014》显示，东南亚地区是胃癌高发区，中国、日本、韩国3个国家的胃癌总人数约占全球胃癌患病总人数的70%，而其他地区加起来占30%左右。我国胃癌发生率仅次于肺癌，排第二位，也是癌症导致死亡的第三大原因。Yin等〔26〕进行VDR基因的VDRrs2107301T>C，rs2228570C>T，rs1989969C>T和rs11568820G>A的4个单核苷酸多态性(SNP)和中国人群胃贲门腺癌的相关性研究，结果显示该4个SNP等位基因的变异与胃贲门腺癌易感性无关，进一步统计分析提出饮酒或60岁以下患者中具有rs1989969多态性位点与发病风险有关，VDR Trs2107301、Trs2228570、Crs1989969、Grs11568820的单倍型降低了发病风险。研究表明VDR-rs1989969多态性与胃癌的发生有关，尤其在中国年轻人群和饮酒人群中，VDR-rs1989969多态性明显提升了胃癌的发病风险。胡倩等〔27〕进行维生素D和VDR对胃癌细胞增殖作用的分子机制研究，结果显示两种胃癌细胞株SGC-7901和MKN-45都表达VDR，培养细胞过程中添加1，25-羟基维生素D3〔1，25-(OH)VD3〕与VDR结合后可以明显抑制胃癌细胞增殖和集落形成，同时还发现二者结合可以抑制β-catenin的磷酸化水平，当下调VDR的表达后，维生素D对β-catenin的磷酸化水平无明显影响。研究表明VDR与维生素D作用后，通过下调β-catenin磷酸化水平从而抑制胃癌细胞的增殖和集落形成以达到抑制肿瘤的目的。方法等〔28〕对新疆维吾尔族胃癌患者和VDR的FokI基因多态性进行相关分析，结果显示含f等位基因(Ff+ff)的人群患胃癌的风险高于不含f等位基因(FF)的人群。研究表明VDR的f位多态性基因可能是维吾尔族胃癌发生的危险因素之一，而VDR的F位多态性基因可能是维吾尔族胃癌发生的保护因素(F位点有可能是通过调节D-二聚体而发挥抗肿瘤作用)。Li等〔29〕利用胃癌细胞株(TMK1)和永生化正常胃细胞(HFE145)两种细胞进行VDR和突变型p53(mutp53)在介导1，25-(OH)2VD3抗肿瘤作用中的机制研究，结果显示1，25-(OH)2VD3对TMK1细胞有明显的增殖抑制作用。此外，1，25-(OH)2VD3作为配体结合VDR可以刺激TMK1中p21的表达，同时抑制细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)2的表达。在人胃癌组织和癌细胞系中VDR具有高表达水平，突变p53可以通过与VDR的相互作用稳定核VDR水平。研究表明1，25-(OH)2VD3通过VDR和突变p53相互作用，通过对p21/CDK2的调节达到抑制胃癌细胞生长的效果。Durak等〔30〕进行VDR多态性和胃癌易感性分析，结果显示VDR rs731236和rs2228570多态性在患者和对照组之间分布无显著差异，研究表明VDR两个多态性位点并不是胃癌发展的危险因素。Eom等〔31〕进行韩国人群饮食维生素D的摄入和维生素D相关基因多态性和胃癌易感性研究，研究表明维生素D相关基因包括VDR多态性与胃癌的发生没有关系。马晓莉等〔32〕进行VDR基因多态性和胃肠道肿瘤化疗敏感性的研究，结果表明31例胃癌患者中VDR的BsmI位点基因型分布频率与对照组并无明显统计学差异，化疗效果也无明显差异。

3 VDR与结直肠癌

世界各地不同区域，结直肠癌发病率差异可达20倍以上。北欧、西欧、北美及新西兰等发达国家(日本和芬兰除外)结直肠癌发病率最高，新西兰死亡率最高。而我国结直肠癌发生率排在恶性肿瘤发病率前三，我国大陆地区每年新发结直肠癌病例42.92万人，死亡28.14万例，防控形势不容乐观〔33〕。结直肠癌的发生发展过程从腺瘤到恶性病灶有一个较长过程，利用临床生物标志物筛查可以做到早发现、早干预、早治疗，但是大多数结直肠癌患者确诊时已是中晚期，体内发生转移，其临床疗效欠佳，预后较差，所以早期诊断及预防对于结直肠癌研究显得尤为重要。近年来化学预防逐渐成为癌症研究热点之一，特别是在预防结直肠癌方面的潜力，阿司匹林、叶酸、维生素D和钙剂、膳食纤维和肠道菌群等对结直肠癌预防作用都是热点〔34〕。

华宏军等〔35〕进行VDR基因多态性与结直肠癌发病风险的相关性研究，选择29个VDR SNPs进行基因分型，并测量血浆维生素D浓度，结果表明rs2254210、rs1540339、rs2107301、rs11168267、rs11574113、rs731236、rs3847987和rs11574143等8个VDR的SNP与结直肠癌的风险相关(P<0.05)。在血浆维生素D浓度较高的人中rs11574113、rs3847987和rs11574143这3个SNP位点与结直肠癌的风险相关性更显著，研究表明VDR基因多态性与结直肠癌发病风险具有一定相关性。Castellano-Castillo等〔36〕进行结直肠癌组织的炎症和VDR表达及甲基化相关研究，检测结直肠癌患者和健康对照组血液和内脏脂肪组织的血清25-羟基维生素D、VDR的表达和促炎症标志物等指标，结果显示结直肠癌患者组织表达和VDR基因正相关，DNA甲基转移酶(DNMT)3A mRNA表达和VDR的DNA甲基化正相关。研究表明结直肠癌发生的关键因素是脂肪组织的功能和炎症反应，而患者脂肪组织的VDR高水平表达可能是通过甲基化促进炎症引发肿瘤。Moossavi等〔37〕进行伊朗结直肠癌VDR基因多态性和易感性研究，结果显示南霍拉桑族人群FokI SNP的ff基因型和f等位基因与大肠癌易感性呈正相关。研究表明，FokI多态性结直肠癌的易感性有关，FokI多态性的ff基因型与结直肠癌发生风险正相关。Zhang等〔38〕进行结直肠癌中p62和VDR之间的调控研究，结果显示p62在结直肠癌细胞表达中显著上调，而高p62水平是结直肠癌患者预后不良的独立危险因素。研究表明p62通过与VDR互相作用可以抑制细胞凋亡和促进细胞增殖来促进结直肠癌迁移和侵袭。Pan等〔39〕进行VDR基因多态性和结直肠癌相关Meta分析，结果表明VDR的BsmI多态性位点与肿瘤发生有关，同时FokI多态性位点可能是结直肠癌发生的危险因素之一。崔君鹏等〔40〕对亚洲人群与高加索人群的VDR基因中FokI位点不论F或f等位基因均与结直肠癌之间进行Meta分析，分析结果均表明无明显的直接关联。左忠朝等〔41〕进行VDR基因ApaI多态性与结直肠癌相关性Meta分析，结果表明VDR基因ApaI多态性与结直肠癌没有显著相关性。

4 VDR与胰腺癌

胰腺癌作为消化系统恶性肿瘤之一，全球的发病率和死亡率呈逐年上升现象。胰腺癌具有发病隐匿、进展迅猛、恶性程度高，疗效欠佳，生存期短、预后极差等特点，患者5年生存率约8%，几乎没有有效治疗方案〔42〕。

Li等〔43〕对中国胰腺癌患者VDR基因的rs2228570和rs1544410两个多态性位点的变化与胰腺癌发病风险关联进行研究。根据列联表分析结果显示，在rs2228570中，T等位基因的T基因座和基因型会增加胰腺癌的风险；在rs1544410中，G基因座和基因型AG+GG可以显著降低胰腺癌的发病风险，rs2228570多态性与胰腺癌的病理分化密切相关，而rs1544410多态性与胰腺癌的TNM分期密切相关。研究显示中国人群VDR多态性对于胰腺癌的发生率和生存率有重要意义。Li等〔44〕进行维生素D处理细胞后VDR和细胞周期蛋白(CDKN1A，p21和CDK1)表达水平研究，将胰腺细胞和低分化转移胰腺癌细胞进行维生素D药物处理，结果显示正常胰腺细胞中随着1，25-(OH)2VD3的浓度增加，细胞中的VDR、p21和CDK1表达也上调，而低分化转移胰腺癌细胞panc-1也发生表达上调的变化。当1，25-(OH)2VD3浓度进一步升高到超过生理范围时，VDR的表达会显著下调。研究表明当维生素D浓度急剧变化，VDR可以通过调节自己的表达水平来维持细胞的正常功能，同时也提示添加维生素D结合VDR后通过提高细胞周期抑制蛋白p21和CDK1的水平，进一步说明维生素D在理论上对胰腺细胞分裂增殖有一定作用。Innocenti等〔45〕进行化疗药物吉西他滨对治疗晚期胰腺癌患者的研究，将患者分成两组独立样本，一组是癌症和白血病B组(CALGB80303)，一组是梅奥医学中心患者，结果显示VDR的rs2853564多态性变异与两组胰腺癌患者的总生存期有关。研究表明VDRrs2853564多态性的改变，影响内源性25-羟基维生素D的改变及和吉西他滨互相作用，减少IRF4转录因子的结合，从而提高患者总生存期。Mohamed等〔46〕首次对埃及胰腺癌患者进行VDR-FokI多态性统计分析，结果显示胰腺癌组的VDR-FokI多态性分布和对照组差异无统计学意义，研究表明埃及患者胰腺癌发生和VDR-FokI不存在直接关系。

5 VDR与肝癌

肝癌是发生率和死亡率较高的恶性肿瘤之一，其导致的死亡率排在恶性肿瘤引起死亡率的第3名，我国每年新发肝癌病例约占世界新发人群的一半。肝癌的发生是一个复杂的生物学过程，具体机制尚未完全阐明，其病因主要包括乙型/丙型肝炎病毒的感染和黄曲霉毒素、蓝藻毒素和多种可干预的个体行为方式〔47〕。

Xu等〔48〕进行阿司咪唑和维生素D在肝癌细胞中抗肿瘤协同作用研究。结果表明不论体外实验还是体内实验阿司咪唑能够增强维生素D的抗肝癌作用，阿司咪唑的处理上调了VDR的表达，而VDR下调明显抑制维生素D和阿司咪唑对肝癌细胞在活力、增殖、凋亡、迁移和侵袭方面的协同作用。基因检测报告证实VDR受miR-125a-5p调控，而miR-125a-5p抑制剂可增加VDR表达，并降低肝细胞癌(HCC)细胞中细胞存活率和增殖能力。此外，肝癌患者肿瘤组织中的VDR和miR-125a-5p表达呈负相关。研究表明抑制miR-125a-5p和随后上调的VDR与阿司咪唑诱导增强维生素D的抗肿瘤作用有关。Barooah等〔49〕进行具有丙型肝炎病毒感染的HCC发展的基因多态性关联研究，将印度东北部的60例携带乙型肝炎病毒的肝癌患者进行VDR(BsmI，ApaI和TaqI)多态性分析，结果显示患者的VDR基因ApaI CC基因型、ApaI C等位基因型和bAt单倍型的频率显著高于对照组，经逻辑回归分析提示ApaI CC基因型和bAt单倍型是肝癌发展的独立预测因子。研究表明VDR多态性和丙型肝炎肝细胞癌的发生有重要联系。Raafat等〔50〕进行丙型肝炎病毒性肝硬化中肝癌发生与VDR多态性位点ApaI rs7975232相关性研究，结果显示与肝硬化组和对照组相比，肝癌组中ApaI CC基因型的频率更高(75%，P<0.000 1)。研究表明ApaI CC基因型与慢性丙型肝炎病毒携带肝硬化患者引发HCC相关，因此有可能成为慢性丙型肝炎病毒肝硬化患者进一步发展到HCC独立生物标志物。Quan等〔51〕选择十二种常见基因多态性〔VDR/血管内皮生长因子(VEGF)/白介素18(IL-18)/甘露糖结合凝集素(MBL)〕与肝细胞癌易感性之间的关联进行Meta分析，结果表明VDR rs7975232、VDR rs2228570多态性均与HCC显著相关。Yu等〔52〕进行载脂蛋白(Apo)M在肝癌发生发展过程中的机制研究，将肝癌细胞SMMC7721的ApoM基因进行敲除，基因芯片分析敲除前后的基因差异表达，鉴定了1 868个差异基因，包括VDR基因。结果显示敲除ApoM后的肝癌细胞株VDR表达显著下降，功能恢复实验显示，VDR高表达可以抵消ApoM敲除引起的细胞凋亡，从而促进细胞增殖、迁移、侵袭和上皮细胞-间充质转化(EMT)。研究表明通过VDR信号转导途径，ApoM可以抑制肝癌细胞SMMC7721的生长和转移。Laura等〔53〕进行一项关于维生素D代谢和VDR-TGFβ-1-SMAD3互作于丙型肝炎长期抗病毒治疗抗肝硬化的试验(HALT-C)中dbGaP数据的研究，对692例慢性丙型肝炎患者进行4年的随访，评估临床结果，包括肝癌的发生。研究表明VDR中有2个与胃/食管出血和HCC有关的多态性位点分别是rs4516035和rs2239186，但统计学无显著差异。

6 VDR与胆囊癌

胆囊癌属于高度恶性胆囊系统肿瘤，发病率具有明显的区域差异性〔54〕。世界上胆囊癌发病率较高的地区是南亚、中亚和南美洲，目前胆囊癌发病率最高的国家是玻利维亚，日本的发病率也很高。在我国临床中比较少见，发病率为(1.00～1.30)/10万，胆囊癌不是消化系统和胆道系统最常见的恶性肿瘤，其发病率近年来也无明显升高，但5年相对生存率自2003年以来平均每个时间段降低0.9%〔55～57〕。

Sachit等〔58〕在印度北部进行了一项前瞻性研究，分析胆囊癌患者病理切片(n=32)和良性胆囊组织切片(n=11)VDR表达情况，同时对19例胆囊癌患者补充维生素D，11例胆囊癌患者未摄入维生素D，评价姑息治疗中维生素D对患者生活质量和治疗效果的影响。结果显示VDR表达下调与肿瘤恶性过程进展有关，姑息治疗摄入维生素D确实可显著改善患者的生活质量。研究表明维生素D受体的表达在胆囊癌的发生发展中有抑制作用。也有研究不认同VDR多态性和胆囊癌有关。Li等〔60〕进行VDR基因多态性和中国人群胆囊癌易感性分析研究，将291例胆囊癌患者和396例正常对照人群进行分析，分别检测了ApaI，BsmI和TaqI多态性的基因型和等位基因频率。结果显示胆囊癌患者的FokI TT型频率差异显著，多元logistic回归分析显示CC基因型携带者发生胆囊癌的风险较高。但是多元logistic回归分析表明VDR的ApaI，BsmI和TaqI多态性与胆囊癌风险之间无任何关联，两组无显著差异(P>0.05)。

7 总结与展望

前文提及的大量研究表明维生素D代谢通路里VDR和肿瘤的发生发展关系密切，尽管有一定争议性。VDR及其配体活性维生素D之所以抑制肿瘤，作用机制调控有以下几方面〔60〕：①抗生长信号的不敏感和细胞凋亡逃逸：Chiang等〔61〕研究提出胆管癌细胞生长可以被1α，25-二羟维生素D3〔1α，25(OH)2D3〕及其类似物MART-10抑制生长。两种药物均可以通过上调p27和下调CDK4、CDK6和cyclinD3而诱导细胞G0/G1细胞周期阻滞，而VDR敲除后的胆管癌细胞再进行药物处理，检测到对细胞生长抑制作用也减弱。Chiang等〔62〕在神经内分泌肿瘤细胞也有类似的发现。Zheng等〔63〕在乳腺癌细胞和前列腺癌细胞中发现敲除VDR会干扰癌细胞内的Wnt/β-catenin信号通路，尤其提出未结合配体的VDR可能成为乳腺癌和前列腺癌新的诊断和治疗的标志物。江流芳等〔64〕研究提出高糖作用后足细胞中诱导VDR水平升高，同时VDR可以拮抗高糖诱导的足细胞凋亡，降低高糖环境中细胞中半胱氨酸蛋白酶(Caspase)-3活性，分子作用机制可能与信号转导和转录激活因子(STAT)3、p38有关。②组织浸润和转移：Chen等〔65〕研究提出在肾癌细胞中VDR过表达明显抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并且有促细胞凋亡作用，作用机制可能是VDR通过细胞的瞬时受体电位香草酸亚型(TRPV)5调节了细胞内Ga2+通道。Huang等〔67〕研究发现未敲除VDR，维生素D结合蛋白通过激活胰岛素样生长因子-1/胰岛素样生长因子结合蛋白2/Akt轴来促进细胞侵袭，并诱导抑制维生素D反应性基因。VDR启动子中的NF-κBp65结合位点是依赖DBP启动子激活的主要决定因素。③潜力无限的复制能力：Graziano等〔67〕研究发现癌基因Ras表达与DNA损伤反应途径激活有关，而癌基因诱导的衰老(OIS)过程中VDR表达显著下调，并且与DNA修复因子表达有关。Chagani等〔68〕研究也认为VDR在小鼠黑色素细胞内对户外紫外线(UVB)诱导的DNA损伤有光保护作用，并且抑制黑色素细胞的增殖和分化。维生素D可以从饮食摄入，但是人体主要通过太阳光中的UVB(290～320 nm)照射获得。不论哪种方式，人体内的维生素D经过肝脏和肾脏代谢，合成有生物活性的1，25-(OH)2VD3，结合VDR，才发挥多种生理功能。又由于VDR具有明显SNP，增加了人们对维生素D代谢途径在肿瘤发生发展中的作用机制兴趣，包括VDR多态性预测多种癌症发生、易感性及预后情况，尽管很多肿瘤研究显示结果不一致甚至自相矛盾，提示VDR的这方面研究应该结合分布区域特点、民族特点、饮食习惯和增加样本数据量等因素充分综合性分析。进行VDR在消化系统肿瘤的发生发展有关机制研究，有利于人们对消化系统肿瘤的发生和发展进行有效干预同时对于开发有效药物治疗及生物标志物的策略有一定促进意义。