1，25二羥基維生素D3對肺癌的抑制作用

蔣 普綜述，蔣迎九審校（重慶醫科大學附屬第一醫院胸心外科，重慶 400016）

1，25二羥基維生素D3［1，25（OH）2D3］是維生素D的主要活性物質，有著重要的生理生化活性［1］。近年的研究發現，它除對鈣磷代謝的有調節作用外，還具有調節腫瘤細胞增殖和分化、抑制腫瘤細胞生長及誘導其凋亡的作用［2］。1，25（OH）2D3的生物學效應是通過維生素D受體（VDR）介導的，而人體許多的惡性腫瘤細胞均表達VDR。臨床研究和實驗室研究已證實維生素D對前列腺癌、胃腸癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤都有抑制作用。同樣，對于1，25（OH）2D3對肺癌的抑制作用的研究也正在不斷進行，本文就1，25（OH）2D3對肺癌的抑制作用的研究進展做一綜述。

1 維生素D的來源及生化代謝

維生素D為固醇類衍生物，屬脂溶性維生素，可以從食物及藥物中獲取，也可由相應的維生素D的前體經紫外線激活后轉變而來。區域紫外線的水平、維生素D的攝取、皮膚色素沉著的情況、暴露于陽光下的時間、肥胖等因素都會影響人體內維生素D的水平。存在于植物中的麥角固醇，經紫外線照射后轉變為麥角固化醇，即維生素D2；存在于動物皮膚組織中的7－脫氫膽固醇，經紫外線照射后轉變為膽固化醇，即維生素D3。這兩種形式的維生素D在人體內均無生物活性，必須經過兩次羥化后才能發揮生物效應。其代謝過程：首先經循環系統進入肝臟中的維生素D3在25－羥化酶作用下生成25－羥膽固化醇［25（OH）D3］，從肝臟釋放入血，是維生素D在人體循環系統的主要形式；但其僅有微弱的生物學作用，必須與α－球蛋白結合轉移至腎，經腎臟中的25－羥維生素D31－α－羥化酶（屬于細胞色素P450酶系統）作用，再次羥化變成具有較強生物活性的1，25（OH）2D3，然后被轉運到相應組織中發揮作用。目前的研究證實，除了腎臟外，包括肺癌細胞在內的許多組織細胞中也表達有類似的細胞色素P450，故不需轉運而可以直接在需要時即將維生素D轉化為活性形式。

2 1，25（OH）2D3 的抗腫瘤作用

2.1 VDR的生物學特性 VDR是類固醇激素/甲狀腺激素受體超家族成員，是1，25（OH）2D3發揮生物學效應的受體，分膜受體和核受體兩種。作為膜受體主要參與維持鈣磷的平衡，核受體則通過影響基因的表達調控相應蛋白質的合成，即VDR作為核轉錄因子在維生素D反應性細胞中調節基因表達，進而調控相應蛋白的合成。VDR可分為多個功能區，有2個主要功能區，DNA結合區（DNA－binding domain，DBD）和配體結合區（1igand－binding domain，LBD）。DBD是 VDR發揮轉錄因子作用所必需的，定位于VDR的N－末端，主要功能為參與DNA順序識別，也部分參與二聚體的形成，具有高度保守性；LBD定位于VDR的C－末端，其功能較多，主要在維持1，25（OH）2D3強大的親和力及促進二聚體的形成中發揮重要作用，此區與1，25（OH）2D3相結合，并與維甲酸X受體（RXR）發生異二聚作用，形成的二聚體VDR－RXR能增強受體與靶基因上反應元件（VDRE）的結合力。VDR基因長約75×103bp，由9個外顯子和8個內含子組成。與疾病相關的VDR基因多態性位于多個酶切位點，現在已確證有功能的VDR多態基因包括：Cdx－2、Fok I、Bsm I、Apa I和Taq I等。

2.2 1，25（OH）2D3的調節機制 1，25（OH）2D3被發現是一種在細胞的生長、分裂、分化、凋亡和免疫調節中起著關鍵作用的固醇類激素，其通過VDR的介導對細胞生長、增殖和分化，細胞附著、轉移和凋亡起作用。VDR作為一種核受體時存在于大部分組織中，包括心臟、肺、肌肉、乳腺、消化道、前列腺、腦、腎臟、骨骼和免疫細胞等多種組織細胞中［3－5］。1，25（OH）2D3的調節機制是通過在胞質中與VDR結合，再與維甲酸X受體（RXR）形成具有活性的絡合物（1，25（OH）2D3＊VDR＊RXR異二聚體）。有活性的絡合物轉移到細胞核中再與維生素D反應靶基因啟動子區的維生素D反應元件相連接，通過在相應啟動子中的活動來誘發或抑制不同組織細胞中的基因表達，從而通過調控細胞周期、細胞凋亡和細胞分化發揮其生物學效應。

2.3 1，25（OH）2D3抗腫瘤作用的機制 現已證實，1，25（OH）2D3幾乎對所有類型的腫瘤均有抑制作用，從而能抑制、治療或預防體內多種腫瘤。其抗腫瘤作用的機制是：（1）1，25（OH）2D3的抗腫瘤效應主要表現在誘導腫瘤細胞的分化和成熟［6］。其機制是通過上調周期素依賴性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK復合物的活性使視網膜母細胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化減少，抑制E2F的轉錄活性，阻止腫瘤細胞進入S期，從而調節腫瘤細胞的增殖和分化。（2）1，25（OH）2D3通過增加胰島素樣生長因子β（IGF－β）的生成，改變細胞對表皮生長因子受體（EG－FR）的敏感性，抑制腫瘤細胞的生長；而抑制腫瘤細胞生長的實現還涉及癌基因c－myc和e－jun表達下調，前列腺素和轉化生長因子B2（TGFβ2）表達上調等。（3）動物模型中顯示，1，25（OH）2D3可以使腫瘤細胞數量減少，瘤體積縮小，提示1，25（OH）2D3可以通過介導腫瘤細胞的凋亡而對腫瘤有一定的治療作用［7］。其機制是通過上調胰島素生長因子結合蛋白（IGFBP）的表達，降低胰島素樣生長因子（IGF）的活性，阻斷IGF－1的有絲分裂作用，從而誘導腫瘤細胞凋亡［8］。（4）1，25（OH）2D3還通過誘導細胞黏附分子上皮細胞鈣黏蛋白的表達來改變癌細胞的形態，使其更具有黏合性，更接近于正常細胞的表現型，從而抑制腫瘤的轉移；（5）1，25（OH）2D3是腫瘤血管形成強有力的抑制劑，其機制是通過降低腫瘤細胞的金屬蛋白酶（MMP）－2和MMP－9、血管上皮生長因子和甲狀旁腺激素相關蛋白的表達及抑制纖維生長因子對血管形成的誘導作用，從而抑制腫瘤的生長；（6）1，25（OH）2D3還能降低絲氨酸蛋白激酶和金屬硫蛋白表達，并抑制其活性，從而減少癌細胞浸潤所需要的蛋白水解酶；同時減少癌細胞層黏連蛋白受體和膠原酶的表達，減弱其侵襲性［9］。

3 1，25（OH）2D3 對肺癌的抑制作用

3.1 臨床研究 臨床研究發現能促進維持維生素D高水平的因素及提高VDR活性的多態性基因型有益于肺癌患者預后的改善和健康人患肺癌風險的降低。

Heist等［10］通過研究456例早期非小細胞肺癌患者手術季節和維生素D攝入量與患者無復發生存率和總生存率之間的關系，發現在夏季接受手術并且通過食物及藥物維生素D攝入量高的患者比在冬季接受手術且維生素D攝入量低的患者有更高的生存率，并推斷足夠的維生素D可能對早期肺癌患者的預后改善有益。Mohr等［11］對111個國家的肺癌年齡調整后發病率及美國國家航空及太空總署對相應國家的實測B型紫外線（UVB）數值的研究，在排除吸煙、肥胖等其他影響因素后，發現太陽紫外線照射量與肺癌的發病率有關，即更低水平的UVB與更高的肺癌發病率有獨立的聯系。來自芬蘭的研究顯示，女性和青年人血清維生素D含量較高，而這兩類人群患肺癌的風險相對較低［12］。

Heist等［13］對VDR基因多態性與肺癌的發生及預后之間的關系進行分析，他們就Cdx－2、Fok I、Bsm I這3個多態性基因與294例進展期肺癌患者（TNMⅢ－IV）的生存率之間的關系進行了研究，發現能提高VDR活性的Fok I的C/C基因型進展期肺癌患者有更高的生存率，而會降低VDR活性的G－TC（Cdx－2－Fok I－Bsm I）單倍型與更差的預后有關。且 Zhou等［14］也曾就上述3個多態性基因在373例早期非小細胞肺癌患者（TNMⅠ～Ⅱ）總生存率與無復發生存率的區別進行了研究，研究證實VDR多態性基因型對早期肺鱗癌患者生存率的改善有關。Dogan等［15］也對VDR的TaqⅠ、BsmⅠ和ApaⅠ這3個多態性基因與肺癌發病風險之間的關系進行了研究，發現會降低VDR活性的TaqⅠ多態性基因可能是患肺癌的危險因素之一，而年齡、性別、吸煙可能加重這一因素的影響。

3.2 實驗室研究 體內和體外實驗均充分證實，1，25（OH）2D3可抑制肺癌細胞生長、增殖和轉移，并促進其分化、凋亡。Güzey等［16］是最早研究維生素D對小細胞肺癌細胞系體外抑制實驗的，通過比較高濃度維生素D條件下與普通條件下2種小細胞肺癌細胞系生長和增殖的區別，提示維生素D對這2種細胞系具有明顯的抑制作用。

Sato等［17］進行維生素D對肺癌的體內抑制實驗研究證實，維生素D對于肺癌轉移的抑制作用。但隨著分子生物學技術的發展，Nakagawa等［18］通過 VDR基因敲除（VDR－/－）的小鼠模型進一步證實，維生素D對肺癌生長及轉移的抑制作用，其優勢在于該實驗運用了能表達綠色熒光蛋白的Lewis肺癌細胞系（LLC－GFP）。它是Lewis肺癌細胞系（LLC）與水母的綠色熒光蛋白（GFP）基因相結合形成的，只要測定GFP mRNA在小鼠肺中的表達的多寡就能了解其轉移程度，且這種動物模型充分排除了維生素D對宿主血鈣和其他代謝凋節間接引起腫瘤抑制作用的可能。同時Nakagawa等［19］證實維生素D除對肺癌轉移的抑制作用外，還通過體外實驗證實1，25（OH）2D3和22－Oxa－l，25（OH）2D3通過降低基質中 LLCGFP細胞的金屬蛋白酶MMP－2和MMP－9、血管上皮生長因子和甲狀旁腺激素相關蛋白的表達，使肺癌的血管形成受到抑制，抑制肺癌的生長。

姜淑娟等［20］研究證實1，25（OH）2D3對肺腺癌A549細胞株有較明顯的促進其分化、凋亡的作用。其機制是通過上調周期素依賴性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK復合物的活性使視網膜母細胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化減少，抑制E2F的轉錄活性，阻止腫瘤細胞進入S期，從而誘導腫瘤細胞的分化和成熟。另外1，25（OH）2D3還可通過上調胰島素生長因子結合蛋白（IGFBP）的表達，降低胰島素樣生長因子（IGF）的活性，阻斷IGF－1的有絲分裂作用，從而誘導腫瘤細胞凋亡或是通過下調抗凋亡基因bc1－2的表達，解除bcl－2抑制細胞凋亡的作用，增加腫瘤細胞的凋亡。

4 結 語

現在已從臨床研究及實驗室研究等許多方面證實了1，25（OH）2D3對肺癌的抑制作用，但由于1，25（OH）2D3所引起的高鈣血癥以及大劑量時的心臟毒性、腎結石等不良反應限制了它在抗腫瘤中的應用，而現有的實驗室研究還未提出既能有效抑制肺癌又有較少不良反應的1，25（OH）2D3濃度水平；而且1，25（OH）2D3濃度水平對于不同病理類型肺癌作用的區別一直未予闡釋。因此，未來的研究重點在于通過進一步的實驗室研究找到合適的抑制肺癌的1，25（OH）2D3濃度水平或是進一步尋找一種高活性、低不良反應的1，25（OH）2D3類似物來作為新的抗癌藥物，以及通過進一步的臨床研究以期找到更多直接、充分、恒定的證據來證實1，25（OH）2D3對不同病理類型肺癌抑制作用的區別。

［1］ Hector FD，Margherlta TD.Its role and uses in immmaolosy［J］.FASEB，2001，15（12）：2579－2585.

［2］ Nagpal S，Na S，Rathnachalam R.Noncalcemic actions of vitamin D receptor ligands［J］.Endocr Rev，2005，26（5）：662－687.

［3］ Holick MF.Vitamin D：importance in the prevention of cancers，type 1diabetes，heart disease，and osteoporosis［J］.Am J Clin Nutr，2004，79（3）：362－371.

［4］ Demay MB.Mechanism of vitamin D receptor action［J］.Ann N Y Acad Sci，2006，1068：204－213.

［5］ Holick MF.Evolutionary biology and pathology of vitamin D［Z］，1992.

［6］ Reddy CD，Patti R，Guttapalli A，et al.Anticancer effects of the novel 1alpha，25－dihydroxyvitamin D3hybrid analog QW1624F2－2in human neuroblastoma［J］.J Cell Biochem，2006，97（1）：198－206.

［7］ van den Bemd GJ，Pols HA，van leeuwen JP.Anti－tumor effects of 1，25－dihydroxyvitamin D3and vitamin D analogs［J］.Endocrinology，2000，141（1）：10－17.

［8］ Pirianov G，Colston KW.Interaction of vitamin D analogs with signaling pathways leading to active cell death in breast Cancer cells［J］.Steroids，2001，66（3－5）：309－318.

［9］ Koli K，Keski－Oja J.1alpha，25－dihydroxyvitamin D3and its analogues down－regulate cell invasion－associated proteases in cultured malignant cells［J］.Cell Growth Differ，2000，11（4）：221－229.

［10］ Zhou W，Suk R，Liu G，et al.Vitamin D is associated with improved survival in early－stage non－small cell lung Cancer patients［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2005，14（10）：2303－2309.

［11］ Mohr SB，Garland CF，Gorham ED，et al.Could ultraviolet B irradiance and vitamin D be associated with lower in－cidence rates of lung cancer［J］.J Epidemiol Community Health，2008，62（1）：69－74.

［12］ Kilkkinen A，Knekt P，Helivaara M，et al.Vitamin D status and the risk of lung Cancer：a cohort study in Finland［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2008，17（11）：3274－3278.

［13］ Heist RS，Zhou W，Wang Z，et al.Circulating 25－hydroxyvitamin D，VDR polymorphisms，and survival in advanced non－small－cell lung cancer［J］.J Clin Oncol，2008，26（34）：5596－5602.

［14］ Zhou W，Heist RS，Liu G，et al.Polymorphisms of vitamin D receptor and survival in early－stage non－small cell lung Cancer patients［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2006，15（11）：2239－2245.

［15］ Dogan I，Onen HI，Yurdakul AS，et al.Polymorphisms in the vitamin D receptor gene and risk of lung Cancer［Z］，2009：15.

［16］ Güzey M，Sattler C，Deluca HF.Combinational effects of vitamin D3and retinoic acid（all trans and 9cis）on proliferation，differentiation，and programmed cell death in two small cell lung carcinoma cell lines［J］.Biochem Biophys Res Commun，1998，249（3）：735－744.

［17］ Sato T，Takusagawa K，Asoo N，et al.Antitumor effect of 1alpha－hydroxyvitamin D3［J］.Tohoku J Exp Med，1982，138（4）：445－446.

［18］ Nakagawa K，Kawaura A，Kato S，et al.Metastatic growth of lung cancer cells is extremely reduced in vitamin D receptor knockout mice［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2004，89－90（1－5）：545－547.

［19］ Nakagawa K，Sasaki Y，Kato S，et al.22－Oxa－1alpha，25－dihydroxyvitamin D3inhibits metastasis and angiogenesis in lung Cancer［J］.Carcinogenesis，2005，26（6）：1044－1054.

［20］ 姜淑娟，王英田，白雪麗，等.1，25－二羥基維生素D3對肺腺癌細胞株生長及凋亡的影響［J］.腫瘤防治雜志，2005，12（20）：1542－1545.