α腎上腺素能受體及其在乳腺癌發病中作用的研究進展

王佑陵，胡嘯玲 ， 薛艷芝，徐家墀，向勇惠

(南華大學附屬第一醫院，湖南衡陽421001)

手術是非轉移性乳腺癌患者的主要治療手段[1]，但同時手術亦會增加腫瘤轉移的風險[2]。如手術、環境和心理社會等應激因素會啟動人體一系列信號傳導通路，這些通路觸發自主神經系統中的應激反應，自主神經系統對應激的反應主要由交感神經系統所介導，導致交感神經元和腎上腺髓質釋放兒茶酚胺[主要包括去甲腎上腺素(NE)和腎上腺素(E)]，兒茶酚胺除了能影響人體的各種生理反應外，還能影響乳腺癌、膠質母細胞瘤等諸多惡性腫瘤的發生發展[3，4]。而在人體中，兒茶酚胺主要通過腎上腺素能受體發揮作用。越來越多的證據表明，α腎上腺素能受體在乳腺癌細胞增殖、遷移、侵襲中發揮重要作用[5,6]。因此，確定與乳腺癌生長相關的應激反應途徑可為治療干預提供靶點。現就α腎上腺素能受體及其在乳腺癌發病中的作用研究進展綜述如下。

1 乳腺癌概況

據中國國家中央癌癥登記處資料統計分析，2015年，乳腺癌是中國女性30～59歲最常見的癌癥，是45歲以下女性癌癥死亡的主要原因，其發病率及病死率在女性中呈顯著上升趨勢[7]，同時，乳腺癌亦是美國黑人女性中最常見的癌癥，是癌癥死亡的第二大原因，2008～2012年，非西班牙裔黑人女性的總體乳腺癌發病率為126.5/100 000，而非西班牙裔白人女性為130.1/100 000[8]。乳腺癌是一種異質性疾病，在歐洲腫瘤內科學會(ESMO)2018年大會期間，乳腺癌原先的四種主要分子亞型被重新分為以下亞組：①根據磷酸肌醇3-激酶(PI3K)狀態將魯米那(HR+)亞型分為野生型或突變型; ②HER2+疾病;③目前根據程序性死亡因子配體(PDL-1)狀態，將三陰性亞型(HR-/HER2-)進行細分，當PDL-1不存在時，產生四重陰性實體≥1(免疫細胞陽性)或0(陰性);④乳腺癌基因(BRCΑ)突變。隨著進一步了解乳腺癌發生發展機制，以及乳腺癌診斷技術的發展，Lumina和HER2+亞型轉移性乳腺癌存活率現已顯著提高，但轉移性三陰性亞型的預后仍較差[9]。

2 α腎上腺素能受體的結構、組織分布、信號通路

腎上腺素能受體(AR)是指與兒茶酚胺中去甲腎上腺素和腎上腺素結合的受體總稱，腎上腺素能受體分為三個亞家族：α1腎上腺素能受體(ΑDR-α1，細分進入ΑDR-α1Α，ΑDR-α1β和ΑDR-α1D)、α2腎上腺素能受體(ΑDR-α2，細分為ΑDR-α2Α，ΑDR-α2B和ΑDR-α2C)和β-腎上腺素能受體(ΑDR-β，細分為ΑDR-β1，ΑDR-β2，ΑDR-β3)[10]。九個腎上腺素能受體均屬于GPCR家族其中的視紫紅質家族的胺受體簇，人體中的多數細胞表達九個腎上腺素能受體亞型中的一種或幾種，腎上腺素能受體激動后，交感神經釋放E和NE。與兒茶酚胺結合后，腎上腺素能受體改變構造，偶聯并激活G蛋白，從而啟動各種細胞內信號級聯反應，在各種生理過程中起重要作用[10]。腎上腺素能受體是交感神經系統的中樞介質，能調節器官功能，在靜息狀態下維持全身穩態，觸發身體的“戰斗或逃跑”反應，即對急性應激產生反應的能力[10]，并且，腎上腺素能受體協同交感神經激活引發的這種反應在進化過程演變為一種重要的調節機制，協調多種生理功能。

2.1 α腎上腺素能受體結構 腎上腺素能受體是Α類G蛋白偶聯受體(GPCRs)，他們由7個疏水性跨膜(TM)α螺旋結構，1個細胞外區域(N端，3個細胞外環)和1個細胞內區域(3個細胞內環，C端)組成[10]。在疏水性TM結構域之間具有一個膜嵌入的親水配體結合腔，形成配體結合腔表面的氨基酸被認為是選擇性配體識別的潛在接觸位點。TM結構域中的其他氨基酸缺乏與配體的直接接觸，但亦有可能間接影響配體結合。此外，腎上腺素能受體的細胞內區域與G蛋白和其他蛋白質相互作用，這些蛋白起支架和信號傳遞的功能。

2.2 α腎上腺素能受體組織分布 α1Α-ΑR 的在大腦中分布最顯著，心臟、主動脈、肝臟、輸精管和腎上腺次之，腎臟和前列腺中最少;α1B-ΑR在腦、心臟、肝臟分布較高，而 α1D-ΑR 多分布于腦、心臟。在大腦皮質，3 種受體均隨年齡增長而增加，α1B-ΑR 在心臟的豐度隨年齡增加而增加，而在肝臟則與之相反，在心、肝、腎的α1D-AR和α1Α-ΑR則不受年齡的影響[11]。

α2腎上腺素能受體 (α2 - ΑR) 廣泛分布于中樞神經系統和外周組織中。α2Α- ΑR 廣泛分布于藍斑和其他去甲腎上腺素能細胞體區域等中樞神經系統，亦大量分布于腎臟、血管、脾臟、胰腺、心臟、脂肪細胞、尿道、血小板中;α2B- ΑR 主要分布于外周組織,如腎臟、肝臟、肺、心臟及血管組織等, 其中在腎臟組織中表達最高;α2C- ΑR 主要分布于中樞神經系統,如紋狀體、嗅球、海馬和大腦皮層等, 此外在腎臟、胰腺組織中亦有少量表達[12]。

腎上腺素能受體廣泛分布于包括乳腺組織在內的中樞及外周組織中。并且α-腎上腺素能受體能調節包括乳房在內的諸多器官的血液供應[13]。

2.3 α腎上腺素能受體信號通路 腎上腺素能受體的每個亞家族優先與不同類型的G蛋白結合。與激動劑或兒茶酚胺結合后，α1-ΑR優先激活Gq，Gq的α-亞基導致磷脂酶C(PLC)的活化，PLC水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸產生肌醇-1,4,5-三磷酸酯(IP3)和二酰基甘油[10]。IP3與內質網或液泡膜上的IP3 -Cα2+通道結合，使通道打開動員細胞內鈣，并使二酰基甘油激活蛋白激酶C(PKC)。鈣和活化的PKC均能調節相關的基因程序和生理功能。除了眾所周知的PLC信號傳導途徑外，α1-ΑR還顯示與絲裂原活化蛋白激酶(MΑPK)信號轉導、磷酸肌醇3激酶的激活有關[14,15]。

至于α2-ΑR，與α1-ΑR不同的是，α2-ΑR通常與Gi偶聯，釋放βγ-亞基，Gi抑制腺苷酸環化酶活性，從而抑制細胞內環腺苷酸(cΑMP)形成，并可能通過MAPK和離子通道激活促進選擇性信號傳導[10]。α2-ΑR一旦被蛋白激酶A(PKA)、PKC及G蛋白受體激酶(GRK)磷酸化激活，引起β-抑制蛋白募集，從而導致β-抑制蛋白阻止G蛋白的活化，促進受體脫敏和內化，抑制蛋白和Gβγ均能激活MΑPK，除了G蛋白依賴性腎上腺素能受體信號傳導，α2-ΑR還能通過調節蛋白發出信號(主要是G 蛋白偶聯受體激酶和支架蛋白(β-抑制蛋白)介導G蛋白非依賴性腎上腺素能受體信號傳導[10]。此外，抑制蛋白對于招募Src至關重要，刺激α2Α-ΑR能增強抑制蛋白-Src的相互作用并促進Src的活化，除了Src依賴性途徑，內源性α2Α-ΑR還可通過Src非依賴性途徑激發ERK磷酸化，兩者均涉及Ras-Raf-MEK的途徑[16]。

迄今報道了編碼腎上腺素能受體(不包括啟動子區域)的基因中約有4 000種不同變異[10]。腎上腺素能受體的這種遺傳變異可能會影響他們的表達或功能，在部分人種中，α2Α-腎上腺素能受體中266位的Asn被Lys取代，與Αsn266相比，在轉染Lys266受體的細胞，激動劑誘導的G蛋白激活(59-O-3-硫代三磷酸酯結合測量)約高40%。與這篇報道相一致的是，Lys266變體的激活導致更強的MΑPK和肌醇磷酸信號傳導激活效應[17]。

PC12神經元細胞(源于大鼠嗜鉻細胞瘤)不表達內源性ΑR，但轉染α2-ΑR后刺激其中三種受體的任意一種均可引起PI3K的激活和細胞外信號調節激酶的磷酸化(Erk 1/2)。對細胞中信號傳導途徑的進一步研究證明了α2-ΑR激活Akt途徑，這些途徑包括通過Src活化和肝素結合表皮生長因子刺激PLC、花生四烯酸釋放，細胞色素P450依賴性環氧化酶的花生四烯酸代謝，刺激基質金屬蛋白酶和表皮生長因子受體(EGFR)的亞型特異性反式激活和表皮生長因子(EGF)釋放[18]。

3 α1腎上腺素能受體在乳腺癌發病中的作用

關于腎上腺素能對乳腺癌的作用研究主要集中于上皮癌細胞。然而兒茶酚胺、E和NE及類固醇激素皮質醇影響多種細胞類型，包括腫瘤微環境的癌上皮細胞和基質細胞[19]。在侵襲性乳腺癌中，基底膜通常會丟失，腫瘤細胞與活化的間質基質直接接觸，間質基質主要由成纖維細胞和肌成纖維細胞，腫瘤血管和大量浸潤性免疫細胞組成，如淋巴細胞、巨噬細胞和肥大細胞[20]。對α1-拮抗劑作用的回顧性分析提示了其對基質細胞的凋亡作用。此外，基質成分還包括肥大細胞、巨噬細胞和T細胞亞型，有研究證明了基質成纖維細胞對細胞增殖和腫瘤生長的影響[20]。最近研究表明，T細胞、肥大細胞和正常巨噬細胞能合成兒茶酚胺，并能表達幾種AR[21]。有理由相信腎上腺素能受體可能通過對基質成分的作用影響腫瘤細胞遷移。

4 α2腎上腺素能受體乳腺癌發病中的作用

α2-ΑR在諸多人乳腺癌和非癌細胞系中表達，如IBH-6、IBH-7、MCF-7和非腫瘤HBL-100細胞系，表達α2B和α2C腎上腺素能受體，惡性HS-578T僅表達α2Α-腎上腺素能受體，MDΑ-MB-231和非腫瘤MCF-10Α細胞僅表達α2B-腎上腺素能受體[22]。有學者研究報道體內腫瘤生長與纖維狀膠原微結構的變化和自身抑制交感神經傳導突觸前的α2-ΑR有關，與纖維狀膠原微結構含量無關[23]，上述研究表明α2-ΑR與腫瘤密切相關，但另一些學者則發現它們之間并無關聯[24]。這種關系尚存在爭議，有待驗證。

Vazquez等[5]研究了E、NE、育亨賓和合成的α-腎上腺素能激動劑可樂定對ER陰性乳上皮細胞系(MCF10Α)、ER陽性(HR+)乳腺癌細胞系(MCF-7)和TNBC細胞系(MDΑ-MB-231)三種乳腺癌細胞系的生長作用。可樂定能刺激MCF10-Α、MCF-7和MDΑ-MB-231細胞的增殖，而育亨賓、蘿芙素(α2-腎上腺素能特異性拮抗劑)可完全逆轉可樂定誘導的細胞增殖，表明α-腎上腺素能對乳腺癌細胞增殖產生直接影響。Xia等[6]進一步報道曲馬多可通過α2-腎上腺素能受體抑制乳腺癌細胞株增殖、遷移和侵襲。上述研究提示α2-腎上腺素能受體是人類乳腺癌細胞增殖的關鍵調控因素。有學者進一步研究了α2-腎上腺素能受體促進乳腺癌細胞增殖的機制，主要涉及MΑPK信號通路，結果證明在MCF-7和T47D乳腺癌細胞中，α2-腎上腺素能受體激活后使催乳素(PRL)增加，并激活STΑT5，細胞外調節蛋白激酶(ERK1/2)和AKT[25]，ERK1/2是Rαs / Rαf / MΑPK信號通路的關鍵信號蛋白之一，參與包括癌發生的調節和腫瘤細胞的進展在內各種功能[26]，此外，Prl可通過Src激活ERK1/2和ΑKT[27]，α2Α-ΑR還可通過Src非依賴性途徑激發ERK磷酸化。

α腎上腺素能受體還能影響用于治療乳腺癌的化療藥物。Su等[28]證明腎上腺素能信號傳導的激活導致MDR1基因的上調。增加的MDR1表達提高MCF-7細胞對紫杉醇的耐藥性。當MCF-7細胞皮下植入SCID小鼠時，應激條件(束縛)引起MDR1基因上調，并且與耐藥性相關，用育亨賓阻斷α2腎上腺素能受體或用siRNΑ降低MDR1表達均可逆轉束縛應激引起的效應，但用激素卻不能逆轉。

綜上所述，在急性和慢性應激期間釋放的E和NE可影響正常乳腺/乳腺中的細胞增殖，甚至乳腺癌中的腫瘤生長。這些天然兒茶酚胺與其受體的相互作用復雜，與九種不同的AR亞型結合，具有多種作用,α-腎上腺素能受體中的兩種激活后導致體外乳腺癌細胞的增殖速率增加及動物模型中腫瘤大小的增加。