李曉燕 ，李亞星，賈漪濤

最新數(shù)據(jù)顯示，2020年全球新發(fā)癌癥病例為1 929萬例，其中中國(guó)新發(fā)癌癥為457萬人，約占全球23.7%；癌癥死亡病例996萬例，其中中國(guó)癌癥死亡人數(shù)為300萬人，約占全球30.0%，惡性腫瘤已成為危害人類健康的主要原因。目前腫瘤的治療手段包括手術(shù)、放療、化療及分子靶向治療等，但部分治療方法的療效并不令人滿意，因此尋找新的治療策略十分必要。β-腎上腺素能受體（β-adrenergic receptor，β-AR）是G蛋 白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR）超家族的成員，其廣泛存在于多種惡性腫瘤細(xì)胞上。研究表明，β-AR信號(hào)途徑參與了調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲及遷移等多個(gè)過程[1-3]。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)β-AR也廣泛表達(dá)于免疫細(xì)胞上，并可通過調(diào)控免疫細(xì)胞的功能影響腫瘤免疫微環(huán)境進(jìn)而影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[4-5]。β-AR阻滯劑在體外和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也顯示出了一定的抗腫瘤作用。因此，本文將就β-AR在腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 β-AR的結(jié)構(gòu)、分布及功能

β-AR包括一個(gè)胞內(nèi)區(qū)、一個(gè)胞外區(qū)和一個(gè)7次跨膜螺旋的結(jié)構(gòu)域。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其可作為靶向藥物治療的靶點(diǎn)。β-AR分為3種亞型，分別是β1-AR、β2-AR和β3-AR。這3種亞型分別由不同的基因編碼，編碼β1-AR的基因位于10號(hào)染色體上，編碼β2-AR與β3-AR的基因則均位于5號(hào)染色體上；它們主要通過介導(dǎo)交感神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮生理學(xué)作用。其中β1-AR主要分布于心血管系統(tǒng)，可使心率加快、心肌收縮力增強(qiáng)；β2-AR主要分布于呼吸系統(tǒng)，可松弛支氣管平滑??；β3-AR則主要分布于脂肪組織中，與脂肪的分解代謝密切相關(guān)[6-7]。

Fig.1 The kinetic activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK)-extracellular-regulated kinase(ERK)1/2 signaling pathway by β-adrenergic receptor (β-AR) .Norepinephrine (NE) binds to β-AR and activates adenylate ayclase (AC) bound to the cell membrane,which increases the level of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) in the cytoplasm;on the one hand,cAMP can induce protein kinase A (PKA),on the other hand,cAMP can bind to receptors on the guanine nucleotide exchange factor (GEF) and activate Ras-related protein1 (Rap1A),which in turn activates the MAPK/ERK1/2 signaling pathway.圖1 β-AR對(duì)MAPK-ERK1/2信號(hào)通路的激化途徑

研究發(fā)現(xiàn)，β-AR也表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞上，影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲及腫瘤免疫微環(huán)境，其中以β2-AR為主。β-AR主要與Gs蛋白偶聯(lián)，激活結(jié)合在細(xì)胞膜上的腺苷酸環(huán)化酶（adenylate ayclase，AC），使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）水平升高。一方面，cAMP可誘導(dǎo)蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）的磷酸化，激活下游一系列信號(hào)通路，影響腫瘤血管的生成及腫瘤細(xì)胞侵襲。另一方面，cAMP可與鳥苷酸交換因子（guanine nucleotide exchange factor，GEF）上的受體結(jié)合，激活Ras樣鳥苷磷酸酶Rap1A，進(jìn)而激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular-regulated kinase 1/2，ERK1/2）信號(hào)通路，影響腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[8-9]。

2 β-AR在腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡以及轉(zhuǎn)移中的作用

2.1 β-AR促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖

已有多項(xiàng)研究證實(shí)，β-AR與其配體結(jié)合后可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。β-AR激動(dòng)劑主要通過激活cAMP/PKA通路，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，引起腫瘤細(xì)胞的增殖[10]。ASKARI等[11]在胰腺癌HPDE6C7細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，β-AR激動(dòng)劑能夠誘導(dǎo)胰管上皮細(xì)胞表皮生長(zhǎng)因子受體（epithelial growth factor receptor，EGFR）反式激活，并促進(jìn)ERK的磷酸化，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。啟動(dòng)β-AR后還可激活K-ras基因依賴的MAPK通路，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[12]。ZHANG等[13]認(rèn)為，去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）可通過誘導(dǎo)ERK和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP response binding protein，CREB）的磷酸化從而促進(jìn)口腔鱗狀細(xì)胞癌的增殖，抑制ERK和CREB途徑則可阻滯NE的這種作用。在非小細(xì)胞肺癌中，高表達(dá)β3-AR的肺腺癌A549細(xì)胞增殖能力明顯增強(qiáng)，而針對(duì)β3-AR的單克隆抗體可通過激活p53抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）途徑進(jìn)而抑制A549細(xì)胞的增殖[14]。另有研究表明，β2-AR活化后可激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/哺乳動(dòng)物自噬啟動(dòng)因子UNC-51樣激酶1（UNC-51-like kinase 1，ULK1）信號(hào)通路進(jìn)而誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞的自噬。β2-AR驅(qū)動(dòng)的自噬作用顯著增強(qiáng)了兒茶酚胺介導(dǎo)的胃癌細(xì)胞的增殖[15]。

2.2 β-AR抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡

早期研究顯示，異丙腎上腺素與β2-AR相互作用可誘導(dǎo)cAMP依賴的蛋白激酶磷酸化，這種誘導(dǎo)作用降低了腫瘤細(xì)胞對(duì)凋亡的敏感性[16]。在乳腺癌中，β-AR的激活可顯著降低乳腺癌細(xì)胞中p53蛋白的表達(dá)水平，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的凋亡[17]。XIE等[18]發(fā)現(xiàn)，β-AR阻滯劑可通過下調(diào)ERK/環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase-2，Cox-2）信號(hào)通路誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的凋亡。β3-AR還可以通過抗氧化作用抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。研究顯示活性氧（reactive oxygen species，ROS）可以觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的多種信號(hào)途徑啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序。β3-AR特異性激活可直接抑制氮氧化合物（nitrogen oxides，NOX）來降低ROS的生成從而抑制了腫瘤細(xì)胞的凋亡。拮抗β3-AR則可顯著提高ROS的水平最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[19]。

2.3 β-AR對(duì)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的影響

腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是個(gè)多階段的過程，包括腫瘤細(xì)胞從原位脫落、隨血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)以及在遠(yuǎn)處器官定植等。β-AR信號(hào)通路幾乎參與了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的每個(gè)環(huán)節(jié)。

2.3.1 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移

β-AR信號(hào)通路的激活可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），從而增強(qiáng)其侵襲和遷移能力。研究表明，NE與β-AR相互作用可促進(jìn)人類端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶的轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞發(fā)生EMT[20]。NE還可激活β2-AR/缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）/Snail信號(hào)通路，誘導(dǎo)胃腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT[21]。HUANG等[3]研究發(fā)現(xiàn)，異丙腎上腺素可激活成骨細(xì)胞的β2-AR/HIF-1α信號(hào)通路，促進(jìn)C-X-C基序趨化因子配體12（C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）的分泌，誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT。

β-AR信號(hào)通路還可通過增加腫瘤細(xì)胞基質(zhì)金 屬蛋 白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的表達(dá)水平，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的遷移。體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)均證明，兒茶酚胺類激素可通過β-AR增加多種腫瘤細(xì)胞分泌MMP2及MMP9，進(jìn)而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的遷移[22-24]。另外，GRUET等[25]在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，β2-AR信號(hào)通路還可通過上調(diào)轉(zhuǎn)移相關(guān)分子LY6/PLAUR結(jié)構(gòu)域蛋白-3（LY6/PLAUR domain-containing protein 3，LYPD3）的表達(dá)從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲。

血管形成對(duì)腫瘤細(xì)胞的侵襲、遷移有不可或缺的作用。有研究指出，應(yīng)激誘導(dǎo)的β2-AR活化可通過下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARγ）促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）/成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（fibroblast growth factor2，F(xiàn)GF2）介導(dǎo)的血管形成[26]。HONDERMARCK等[27]在前列腺癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，NE刺激前列腺內(nèi)皮細(xì)胞上的β-AR增強(qiáng)細(xì)胞色素C氧化酶因子6（cytochrome C oxidase 6，CoA6）的活性抑制氧化磷酸化，促進(jìn)有氧糖酵解，并誘導(dǎo)腫瘤血管生成，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

2.3.2 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在遠(yuǎn)處器官的定植

早在1989年Stephen Paget就提出了“種子與土壤”的假說。該假說指出，腫瘤細(xì)胞到達(dá)遠(yuǎn)處器官以前，骨髓造血干細(xì)胞會(huì)被動(dòng)員，并被招募到相應(yīng)轉(zhuǎn)移部位，在此創(chuàng)造有利于腫瘤轉(zhuǎn)移、細(xì)胞生存和擴(kuò)散的微環(huán)境[28]。β-AR在肺、肝、淋巴結(jié)和骨等眾多器官組織中均有表達(dá)，而這些器官是腫瘤轉(zhuǎn)移常見的部位。研究顯示，兒茶酚胺與β-AR相互作用可刺激骨髓基質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞MDA-231定植到骨組織中[29]。CHEN等[30]發(fā)現(xiàn)，激活β-AR信號(hào)通路可促進(jìn)乳腺癌荷瘤小鼠肺組織中C-C基序趨化因子配體2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）的表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向肺部浸潤(rùn)，最終促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞在肺部的定植，而抑制β-AR信號(hào)通路可減少乳腺癌細(xì)胞在肺部的定植。

3 β-AR對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的影響

越來越多的證據(jù)表明，β-AR在腫瘤免疫微環(huán)境中起著重要作用。腫瘤免疫微環(huán)境中存在多種與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展以及治療密切相關(guān)的免疫細(xì)胞，包括樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor associated macrophage，TAM），細(xì)胞毒性T細(xì)胞（cytotoxic T cells，CTLs）、輔助性T細(xì)胞（helper T cell，Th）和自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞，骨髓來源的抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）和調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）等。β-AR廣泛存在于這些免疫細(xì)胞表面，對(duì)其功能有不同程度的調(diào)節(jié)作用。

兒茶酚胺與β-AR相互作用抑制了包括DCs在內(nèi)的先天性免疫細(xì)胞的抗原提呈作用，但這種作用可被β-AR阻滯劑阻斷[31]。MOHAMMADPOUR等[32]發(fā)現(xiàn)，阻斷β-AR途徑會(huì)導(dǎo)致mTOR活性增強(qiáng)，導(dǎo)致信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化水平下調(diào)，最終增強(qiáng)DCs的抗原提呈作用。體外研究證明，兒茶酚胺作用于巨噬細(xì)胞表面的β-AR可使其向M2型極化，主要表現(xiàn)為VEGF的高表達(dá)。這一結(jié)果在肺癌移植瘤模型中得到了相同的結(jié)論，體內(nèi)應(yīng)用6-羥基多巴胺耗竭天然兒茶酚胺儲(chǔ)備可減少腫瘤組織中兒茶酚胺的釋放，兒茶酚胺分泌水平降低抑制了M2巨噬細(xì)胞功能，減少腫瘤血管新生，最終抑制腫瘤生長(zhǎng)[33]。

腫瘤免疫微環(huán)境中CD8＋CTL細(xì)胞數(shù)量的增加與較好的預(yù)后相關(guān)，而β-AR可抑制CD8＋CTL細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的浸潤(rùn)[32]。DAHER等[34]發(fā)現(xiàn)，β-AR的激活強(qiáng)烈地抑制了CD8＋T細(xì)胞活化，而普萘洛爾對(duì)這種抑制作用的逆轉(zhuǎn)發(fā)生在CD8＋T細(xì)胞活化的初始啟動(dòng)階段，但具體機(jī)制尚不清楚。在結(jié)直腸癌中，β-AR的激活可通過降低腫瘤微環(huán)境中的Th1/Th2比例促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展[35]。兒茶酚胺與CD4＋Th細(xì)胞上的β-AR相互作用可使白細(xì)胞介素2（interleukin-2，IL-2）、γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等細(xì)胞因子的分泌減少，從而促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)[36]。β-AR信號(hào)通路對(duì)NK細(xì)胞的活性也有一定的調(diào)節(jié)作用。體內(nèi)研究顯示，異丙腎上腺素以劑量依賴的方式抑制NK細(xì)胞的活性[37]。SUN等[38]研究發(fā)現(xiàn)，NE主要通過β2-AR/cAMP/PKA/磷酸化CAEB（phospho-CAEB）信號(hào)通路抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，減少IFN-γ的分泌。

MDSCs可以通過多種途徑抑制機(jī)體的獲得性和先天抗腫瘤免疫，使腫瘤細(xì)胞逃避機(jī)體的免疫監(jiān)視和攻擊。越來越多的研究表明，β-AR的激活可增強(qiáng)MDSCs的免疫抑制功能。MOHAMMADPOUR等[32]發(fā)現(xiàn)，β2-AR的激活可顯著增強(qiáng)MDSCs在腫瘤微環(huán)境中的浸潤(rùn)并可促進(jìn)腫瘤血管形成，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。該團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步研究表明，β2-AR信號(hào)通路可通過促進(jìn)STAT3的磷酸化，顯著提高了腫瘤微環(huán)境中的MDSCs的存活率并增強(qiáng)其免疫抑制功能，而這是促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵。β2-AR阻斷劑可減少M(fèi)DSCs的聚集并降低其免疫抑制功能抑制腫瘤進(jìn)展[39]。JEAN等[40]在對(duì)黑素瘤的研究中得到相同的結(jié)論，阻斷β-AR信號(hào)通路可減少M(fèi)DSCs在腫瘤微環(huán)境中的浸潤(rùn)，上調(diào)CTL所占的比例從而抑制黑素瘤的發(fā)展。還有研究發(fā)現(xiàn)，NE主要通過刺激腫瘤細(xì)胞表面的β2-AR觸發(fā)前列腺腫瘤細(xì)胞釋放神經(jīng)肽Y，從而誘導(dǎo)MDSCs向腫瘤微環(huán)境募集。神經(jīng)肽Y又可進(jìn)一步激活MDSCs中IL-6/STAT3信號(hào)通路促進(jìn)前列腺癌的生長(zhǎng)[41]。

4 β-AR阻滯劑在臨床中的應(yīng)用

臨床前研究顯示，β-AR在多種腫瘤中高表達(dá)，參與腫瘤進(jìn)程。越來越多的臨床研究發(fā)現(xiàn)，β-AR的表達(dá)與腫瘤患者的預(yù)后密切相關(guān)，且β-AR阻滯劑可降低部分腫瘤患者的死亡率。有學(xué)者評(píng)估了147例經(jīng)手術(shù)切除的結(jié)直腸癌患者β2-AR的表達(dá)情況以及其對(duì)經(jīng)手術(shù)切除的結(jié)直腸癌患者預(yù)后的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)β2-AR在52.3%患者的腫瘤中有表達(dá)，β2-AR表達(dá)陽(yáng)性患者和β2-AR表達(dá)陰性患者的5年生存率分別為56%和97%。通過單因素及多因素分析發(fā)現(xiàn)，β2-AR的表達(dá)是手術(shù)切除結(jié)直腸癌患者無病生存期（disease-free survival，DFS）和總生存期（overall survival，OS）惡化的重要預(yù)后指標(biāo)[42]。CHANG等[43]發(fā)現(xiàn)，在未接受過一線EGFR酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）治療的晚期肺腺癌患者中，先使用β受體阻滯劑可改善預(yù)后。一項(xiàng)針對(duì)乳腺癌的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，與未使用β-AR阻滯劑卡維地洛的患者（3 878例）相比，使用卡維地洛患者（136例）的死亡率降低了（5年累計(jì)乳腺癌死亡發(fā)生率分別為5.7%和3.1%）[44]。UDUMYAN等[45]調(diào)查了2006—2014年在瑞典診斷為原發(fā)性肝細(xì)胞癌患者的生存情況，發(fā)現(xiàn)β-AR阻滯劑與癌癥特異性死亡率存在相關(guān)性；且與不使用β-AR阻滯劑者相比，使用β-AR阻滯劑者（714例）與較低的肝癌死亡率相關(guān)。

放療及化療對(duì)于晚期腫瘤患者的預(yù)后及延長(zhǎng)其生存期至關(guān)重要。PORCELLI等[46]研究發(fā)現(xiàn)，普萘洛爾可通過抑制核因子κB（nuclear factorkappa B，NF-κB）/Cox-2途徑的激活，提高多西他賽的敏感性；同時(shí)也可通過逆轉(zhuǎn)P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）的耐藥性，增加細(xì)胞內(nèi)多柔比星的濃度從而提高其抗腫瘤活性。在孤立性纖維瘤患者中，普萘洛爾和多西他賽聯(lián)合治療的疾病控制時(shí)間較單用多西他賽延長(zhǎng)[46]。上述研究提示，β-AR抑制劑可降低化療的耐藥性。有研究發(fā)現(xiàn)，腎上腺素能通過應(yīng)激誘導(dǎo)腫瘤抵抗輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞殺傷作用以及抑制抗腫瘤免疫作用從而顯著降低輻射的殺傷腫瘤作用，而β-AR阻滯劑是提高放射治療療效的一種有前途的策略[47]。

當(dāng)前在腫瘤的治療中，免疫檢查點(diǎn)抑制劑的應(yīng)用越來越廣泛，延長(zhǎng)了許多腫瘤患者生存期，但仍有相當(dāng)一部分患者仍無法獲得持久的臨床效益。KOKOLUS等[48]在一項(xiàng)回顧性研究中提示，與單獨(dú)接受免疫治療的患者相比，同時(shí)接受非選擇性β-AR阻滯劑和免疫治療的轉(zhuǎn)移性黑素瘤患者的OS時(shí)間有顯著改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。近期一項(xiàng)前瞻性臨床試驗(yàn)表明，普萘洛爾與培布羅珠單抗聯(lián)合使用是安全的，并且在治療轉(zhuǎn)移性黑素瘤方面具有初步的協(xié)同抗腫瘤活性[49]。

5 小結(jié)與展望

目前的研究顯示，β-AR信號(hào)通路與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，其不僅參與了腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移等過程，還在調(diào)節(jié)腫瘤免疫方面具有重要作用。β-AR的激活能夠通過降低DCs的抗原提呈能力，減弱CTLs及NK細(xì)胞活性，促進(jìn)TAM的M2型極化及MDSCs向腫瘤微環(huán)境中的浸潤(rùn)等影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。有研究顯示，β-AR抑制劑能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)并重塑腫瘤免疫微環(huán)境。臨床研究發(fā)現(xiàn)，β-AR抑制劑既能降低部分腫瘤患者的死亡率，又具有降低化療的耐藥性、提高放療敏感性、與免疫檢查點(diǎn)抑制劑協(xié)同抗腫瘤作用，有望成為治療腫瘤的一個(gè)新策略。但截至目前，β-AR抑制劑在惡性腫瘤的研究大多仍停留在體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。β-AR抑制劑在腫瘤治療中的安全性與可靠性有待進(jìn)一步的研究與探討。