柴華，王艷

哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，哈爾濱 150081

G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR）是真核生物中最大的一類膜蛋白家族，至少編碼800個人類基因。GPCR包含7個跨膜蛋白，通過其信號通路的協(xié)同作用調(diào)節(jié)重要的生理過程[1]。GPCR基因表達的改變和信號轉(zhuǎn)導的失調(diào)已被認為是惡性腫瘤的標志[2]。細胞膜上特異性GPCR的異常表達可刺激細胞持續(xù)且不受調(diào)控地增殖并觸發(fā)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導，最終導致腫瘤細胞的生長，誘導血管生成和轉(zhuǎn)移。目前大約50%市售的藥物是針對人類GPCR或其信號通路，然而只有少數(shù)受體被作為治療惡性腫瘤的靶點[3]。G蛋白偶聯(lián)受體81（G protein-coupled receptor 81，GPR81）是GPCR家族成員，是在脂肪和肌肉細胞中發(fā)現(xiàn)的乳酸受體，GPR81也稱為羥基羧酸受體1（hydroxycarboxylic acid receptor 1，HCAR1）。目前關于GPR81與腫瘤的研究方興未艾，GPR81參與了多種細胞信號轉(zhuǎn)導過程，可引起細胞生物學行為改變，與多種腫瘤的發(fā)生及發(fā)展具有密切聯(lián)系，對GPR81進行研究可為腫瘤的預防及靶向治療提供新思路。本文闡述了GPR81和GPCR家族的特點，并對GPR81在腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 GPR81和GPCR家族的特點

GPCR是一類具有7個跨膜螺旋結構的跨膜蛋白受體，通過G蛋白調(diào)節(jié)細胞內(nèi)多種信號的活性[4]。GPCR可識別細胞外的各類信號分子并與之結合后發(fā)生結構改變，激活細胞內(nèi)的一系列信號通路，最終引起細胞狀態(tài)的改變[5]?；贕PCR設計的治療腫瘤的靶向藥物相對較少，近年來，GPCR在各種腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用引起廣泛關注。GPR81是GPCR家族中重要的一員，因其內(nèi)源性配體為羥基羧酸（hydroxy-carboxylic acid，HCA）代謝物，因此也被稱為HCA受體。GPR81最初是通過分析表達序列標記和高通量基因組序列數(shù)據(jù)庫與各種已知GPCR序列的同源性發(fā)現(xiàn)的。GPR81存在于包括人類和嚙齒動物在內(nèi)的許多哺乳動物的基因組中[6]。GPR81廣泛分布于人體組織中，其中脂肪組織的表達水平最高[7]。已有研究證明，幾乎所有惡性腫瘤細胞即使在供氧充足的情況下，葡萄糖依舊向乳酸轉(zhuǎn)換，作為腫瘤細胞的主要能量途徑，這種代謝稱為有氧糖酵解（aerobic glycolysis）或“Warburg效應（Warburg effect）”，這導致腫瘤微環(huán)境中乳酸的產(chǎn)生增加[8]。而GPR81是乳酸鹽的特異性激動劑，在多種腫瘤微環(huán)境中可作為信號分子轉(zhuǎn)導信號，參與腫瘤的代謝、血管生成和轉(zhuǎn)移。

2 GPR81與腫瘤的關系

2.1 肺癌

近年來全世界肺癌的發(fā)病率呈上升趨勢，中國肺癌患者的病死率在全部惡性腫瘤中居首位[9]。在肺癌的病理分型中，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）占全部肺癌的80%～85%，盡管肺癌的治療方法不斷發(fā)展，但患者的5年生存率僅為15%[10]。已有研究證實，機體內(nèi)的免疫系統(tǒng)根本無法完全殺滅腫瘤細胞，其主要原因是腫瘤細胞可通過操縱免疫抑制通路損害T細胞的功能，導致免疫逃逸[11]。在腫瘤微環(huán)境中，程序性死亡受體 1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱 PD-1）與程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）是一種主要的免疫抑制通路[12]。PD-1/PD-L1通路可促進T細胞凋亡和無反應（對抗原缺乏免疫反應），從而防止過度刺激抗原后識別自身抗原[13]。惡性腫瘤利用這一途徑實現(xiàn)腫瘤細胞的免疫逃逸。近年來，PD-1/PD-L1抗體藥物的上市給許多不同類型惡性腫瘤的治療帶來了希望，包括NSCLC[14]。但一些患者在抗PD-1或PD-L1治療后仍未能應答或隨后復發(fā)，研究表明，腫瘤微環(huán)境中PD-L1表達增加與抗PD-1或PD-L1治療反應差明顯相關[15]。已有研究證明，GPR81在肺癌細胞中表達，并介導肺腺癌細胞中乳酸誘導的PD-L1表達，該實驗首先以生理性乳酸濃度刺激人肺腺癌A549和H1299細胞，通過實時定量聚合酶鏈反應檢測PD-L1mRNA表達水平，結果發(fā)現(xiàn)，PD-L1的mRNA水平與蛋白質(zhì)水平平行增加[16]。為探討GPR81是否介導乳酸誘導的PD-L1表達，該研究通過干擾小RNA（small interfering RNA，siRNA）抑制肺腺癌細胞中GPR81的表達，在乳酸刺激下，對照組細胞（即GPR81表達正常的肺腺癌細胞）中PD-L1的表達水平增加，而在轉(zhuǎn)染GPR81siRNA的細胞中，PD-L1的表達水平明顯降低。該研究還將GPR81cDNA轉(zhuǎn)染到GPR81缺失的肺腺癌細胞中，結果顯示，GPR81蛋白的異位表達可挽救GPR81缺失導致的PD-L1表達水平降低。上述研究表明，GPR81在肺腺癌細胞腫瘤微環(huán)境中可通過調(diào)節(jié)乳酸促進PD-L1的表達。因此可以推測，GPR81可能成為NSCLC免疫治療的預后標志物，未來可能會考慮將GPR81作為與免疫檢查點阻斷療法組合的新治療靶標，但這需要大量的研究加以驗證。

2.2 乳腺癌

乳腺癌是最常見的惡性腫瘤之一，也是全世界女性死亡的主要原因[17]。近期有許多學者希望通過研究乳腺癌進展的分子機制指導乳腺癌患者的個體化治療。St?ubert等[18]研究表明，GPR81 能夠使人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）陽性乳腺癌細胞系HCC1954和三陰性乳腺癌HCC38細胞的存活率增加，表明GPR81可能是乳腺癌的預后標志物。Lee等[19]將60例乳腺癌組織和20例正常乳腺組織作為研究對象，通過定量聚合酶鏈反應檢測GPR81mRNA表達水平，結果顯示，與正常乳腺組織比較，乳腺癌組織中GPR81mRNA的表達水平明顯增加（P＜0.01）。此外，該研究還設計了原位異種移植小鼠模型，將兩組MCF7細胞（使用攜帶短發(fā)夾RNA的慢病毒生成穩(wěn)定敲除GPR81的細胞系MCF7-shGPR81和未敲除GPR81的細胞系MCF7-shCTL）原位注射到無胸腺裸鼠的乳腺脂肪墊中，并監(jiān)測腫瘤生長。結果顯示，與MCF7-shCTL組小鼠相比，MCF7-shGPR81組小鼠中原發(fā)性腫瘤的生長速率更慢且腫瘤更小，MCF7-shGPR81組小鼠的腫瘤增殖率（即Ki-67）明顯降低，且凋亡細胞的比例增加，MCF7-shGPR81組小鼠的微血管密度明顯降低。此外，在MCF7-shGPR81組小鼠的腫瘤中重組人雙調(diào)蛋白（amphiregulin，AREG）表達水平明顯降低，并且在MCF7-shGPR81組小鼠的血清中AREG表達水平也降低。另有研究表明，AREG可作為表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）的配體來刺激細胞增殖和乳腺發(fā)育[20]。這一系列研究表明，GPR81可結合人乳腺癌細胞外乳酸，激活GPR81信號轉(zhuǎn)導，使血管生成因子增加，促進腫瘤血管生成，說明GPR81具有作為乳腺癌抗血管生成治療靶點的潛力。

2.3 宮頸癌

宮頸癌是影響全世界女性健康的常見惡性腫瘤之一，其主要治療方法包括手術、放療及藥物治療，然而經(jīng)綜合治療后仍有30%～40%的患者出現(xiàn)治療失敗[21]。因此臨床上迫切需要對宮頸癌的治療進行進一步探索。研究表明，與正常宮頸組織比較，GPR81在宮頸鱗狀細胞癌組織中的表達明顯上調(diào)（P＜0.01），且GPR81的表達情況與宮頸鱗狀細胞癌的臨床分期有關，Ⅰ～Ⅱ期宮頸鱗狀細胞癌組織中GPR81的陽性表達率低于Ⅲ～Ⅳ期宮頸鱗狀細胞癌組織（P＜0.01）[22]。表明GPR81可能參與了宮頸鱗狀細胞癌的發(fā)生及發(fā)展。

在宮頸癌的藥物治療中，多柔比星可單獨或與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合應用，具有較好的療效。GPR81是參與腫瘤進展、侵襲和轉(zhuǎn)移的GPCR家族成員。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)，GPR81受體與激動劑結合后可激活抑制性G蛋白（inhibitory G protein，Gi），隨后主要通過蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）信號通路誘導胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/2激活，進而促進細胞的分裂、增殖。另有報道顯示，PKC信號通路可通過上調(diào)惡性腫瘤中的ATP結合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉(zhuǎn)運蛋白來調(diào)節(jié)耐藥性[24]。ABC蛋白家族中最廣泛的特征性轉(zhuǎn)運體是ATP結合盒亞家族B成員1（ATP binding cassette subfamily B member 1，ABCB1）[25]。已有研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制宮頸癌HeLa細胞中GPR81的表達可使ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運活性降低，從而導致多柔比星的細胞毒性增強，提高化療療效[26]。另有研究表明，在HeLa細胞中，乳酸刺激GPR81后可上調(diào)乳腺癌易感基因 1（breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1）的表達，促進表觀遺傳染色質(zhì)重排，使細胞的核染色質(zhì)密度降低，提高腫瘤細胞的DNA修復率，增加腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性[27]。以上研究說明，GPR81在宮頸鱗狀細胞癌中高表達，其有利于調(diào)節(jié)腫瘤細胞的DNA修復機制，增強腫瘤細胞對化療藥物的耐藥性，可為宮頸癌的治療帶來新的希望。

2.4 胰腺癌

胰腺癌是第四大常見的致死性腫瘤，其惡性程度高，早期診斷困難，85%的患者確診時已處于晚期，手術難度大，放化療效果不佳，預后極差[28]。胰腺癌患者的腫瘤微環(huán)境中乳酸含量特別高且氧含量低[29]。Roland等[30]研究分析了158例胰腺癌患者胰腺癌細胞中GPR81的表達情況，結果顯示，148例（94%）患者中GPR81高表達。另外該研究還采用短發(fā)夾RNA（short hairpin RNA，shRNA）穩(wěn)定沉默GPR81基因，結果發(fā)現(xiàn)GPR81基因沉默對高葡萄糖中培養(yǎng)的胰腺癌細胞幾乎沒有影響，但可導致補充乳酸的低葡萄糖培養(yǎng)的胰腺癌細胞快速死亡，表明當乳酸鹽是主要的可用能量來源時，GPR81是胰腺癌細胞存活所必需的。該研究還顯示，向培養(yǎng)基中添加乳酸可以誘導參與乳酸代謝的基因的表達，但在GPR81沉默表達的細胞中未觀察到此現(xiàn)象。GPR81表達水平與胰腺癌的生長和轉(zhuǎn)移速率有關，GPR81沉默表達的細胞具有更低的生長和轉(zhuǎn)移速率。以上均說明在胰腺癌中，GPR81的表達可增強胰腺癌細胞對乳酸的敏感性，從而影響腫瘤細胞中乳酸的代謝，影響腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。

2.5 結腸癌

結腸癌是消化道中常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率居全部惡性腫瘤的第3位，也是惡性腫瘤致死的第四大常見原因[31-32]。近年來隨著生活質(zhì)量的提升，肉類食物和高能量飲食的攝入增加，中國結腸癌的發(fā)病率明顯增加[33]。盡管結腸癌的篩查方法不斷發(fā)展，但在發(fā)病早期得以診斷的患者仍占少數(shù)，多數(shù)患者未獲得早期診治而導致預后不良。結腸癌的發(fā)病是一個復雜的過程，在不當?shù)纳瞽h(huán)境、遺傳等各種致癌因素的共同作用下，可引起腸道菌群改變，誘發(fā)腸道炎性微環(huán)境，長期的炎性環(huán)境導致結腸癌的發(fā)生發(fā)展[34]。模式識別受體（pattern-recognition receptor，PRR）機制是腸道的免疫機制之一，Toll樣受體（Toll like receptor，TLR）是PRR體系中的一種重要受體[35]。腸道中的一些菌群可以產(chǎn)生內(nèi)毒素脂多糖，其與TLR結合后，激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路，從而活化促炎性細胞因子[如白細胞介素（interleukin，IL）-6]，促進腸上皮細胞的存活和增殖，引起結腸癌，尤其在大腸炎相關惡性腫瘤中表現(xiàn)明顯。有研究顯示，在結腸的樹突狀細胞和巨噬細胞中，由乳酸受體GPR81發(fā)出的信號在抑制結腸炎癥反應和恢復結腸內(nèi)環(huán)境平衡中具有重要作用[36]。腸道抗原提呈細胞（antigen presenting cell，APC）中GPR81介導的信號轉(zhuǎn)導可能通過抑制調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T cell，Treg）的功能來調(diào)節(jié)腸道中的炎性反應，缺乏GPR81的腸道APC增加了促炎性細胞因子[IL-6、IL-1β和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）]的產(chǎn)生，降低了免疫調(diào)節(jié)因子的表達。通過研究GPR81與腸道組織發(fā)生、發(fā)展的關系，發(fā)現(xiàn)GPR81的表達可影響結腸炎癥狀態(tài)，從而影響炎癥相關的結腸癌的發(fā)展，GPR81有望成為預防及治療結腸癌的潛在靶點。

3 小結

綜上所述，GPR81在多種腫瘤中大多作為促癌受體，可通過調(diào)節(jié)乳酸代謝影響腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸等，GPR81作為抑癌受體卻不多見。GPR81在多種腫瘤中發(fā)揮的作用錯綜復雜，不盡相同，為腫瘤的治療提供了新的思路，具有重大的臨床價值。但至今，GPR81在臨床上的應用卻寥寥可數(shù)。GPR81在臨床試驗中被證實與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、治療、預后密切相關，但仍面臨著很多的問題，如具體的作用機制尚未完全明確，如何使GPR81作為無創(chuàng)的生物學標志物，是否有更經(jīng)濟簡便、快捷易行的檢測方法，抗GPR81靶向治療的安全性和可行性問題，以及如何用于臨床還需大量臨床研究驗證。盡管如此，隨著實驗技術的成熟和研究的深入，相信未來GPR81將具有良好的應用前景。