吗啡对肿瘤生长的影响

曹军皓 黄前川综述 阎有功审校

吗啡是目前临床用于治疗严重癌性疼痛的最有效药物，但除了作用于中枢神经系统减轻疼痛外，还会导致成瘾性、呼吸抑制和便秘等副作用。近年来吗啡与肿瘤生长的相关性日益受到重视，越来越多的研究表明吗啡与肿瘤的细胞增殖、迁移与侵袭、血管形成及凋亡等相关；同时吗啡还可调控免疫系统，通过对NK细胞的活性、T细胞的增殖活化、IL-2及TNF表达的影响，间接影响肿瘤的生长。

1 吗啡对肿瘤细胞凋亡的影响

凋亡是保持组织稳态的重要生理过程，凋亡方式主要包括线粒体途径和死亡受体介导的途径，凋亡蛋白酶Caspase-3活化是这两种途径中的共同通路[1]。吗啡可通过NO(nitric oxide,NO)和活性氧ROS(reactive oxygen species,ROS)激活线粒体凋亡途径[2]，高浓度(10-3～10-6mol/L)吗啡可诱导人肿瘤细胞系的凋亡，但也有报道临床药物浓度(10-8mol/L)的吗啡就可诱导肿瘤细胞系的凋亡，这可能与不同肿瘤细胞系对吗啡的反应性差异有关，比如吗啡对乳腺癌细胞MCF-7的凋亡作用就显著高于A549肺癌细胞[3]。长期性高剂量的吗啡治疗是通过JNK (c-Jan N-terminal kinase,JNK)激酶信号通路诱导肿瘤细胞的凋亡，吗啡首先以非受体依赖的方式激活JNK激酶，JNK激酶在线粒体通透转变孔道复合体的参与下产生ROS,ROS信号对JNK的活化产生正反馈作用，使凋亡蛋白Bim的表达上调，抗凋亡蛋白Bcl-2的合成被抑制，继而引起细胞色素C的释放和凋亡蛋白酶Caspase-3活化，最终导致肿瘤细胞发生凋亡。吗啡的所有这些生物效应都可以被JNK抑制剂所抑制；Lin 等利用RNAi抑制JNK的表达后发现吗啡的促凋亡效应显著降低，进一步证实了JNK信号通路在吗啡诱导的线粒体凋亡途径中的重要作用[4]。除了线粒体凋亡途径外，Crawford 等认为吗啡还可通过sigma-2受体介导肿瘤的凋亡[5]。

另有学者对吗啡在肿瘤细胞凋亡中的作用持相反的观点，他们通过对神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y的研究发现，吗啡可以通过抑制ROS信号分子和线粒体细胞色素C的释放对抗抗肿瘤治疗药物阿霉素的促凋亡作用，这种作用不能被吗啡受体拮抗剂纳洛酮所逆转，说明吗啡的这种抗凋亡作用是非受体依赖性的[6]；而Iglesias 等证实吗啡激活PI3K/Akt抗凋亡信号对神经元细胞产生凋亡抑制[7]；这表明吗啡的抗细胞凋亡作用与其抑制促凋亡因子的释放和激活抗凋亡通路有关。

2 吗啡对血管生成的影响

肿瘤的生长与多种因素相关，最重要的是肿瘤细胞增殖和血管的形成，血管形成是肿瘤转移所必需的。吗啡对肿瘤血管形成的影响报道较少，实验发现临床药物剂量的吗啡可刺激血管内皮细胞的增殖和血管内皮生长因子的表达，并激活血管内皮生长因子受体，促进肿瘤新生血管的形成，在动物模型中表现为肿瘤的转移增加和生存率降低[8]，吗啡受体拮抗剂甲基纳洛酮可以对抑制吗啡诱导新生血管的产生[9]。环氧合酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)在许多肿瘤组织中高表达,与肿瘤细胞增殖、抗凋亡和肿瘤血管生成关系密切[10]，活化后的COX-2酶使前列腺素E2(PGE2)高表达，PGE2一方面通过DNA甲基化沉默一些肿瘤抑制基因和DNA修复基因直接促进肿瘤的生长，另一方面则通过刺激血管内皮生长因子高表达而促进肿瘤新生血管的产生[11,12]。在此基础上，Farooqui 等对吗啡与COX2在肿瘤进展中的作用进行了深入探讨，结果发现实验组高侵袭性乳腺癌小鼠模型在单独给予吗啡治疗2周后，COX-2和PGE2均高表达，伴有新生血管和肿瘤重量明显增加，并且小鼠肿瘤的转移率上升而生存率下降，而当同时给予吗啡和COX-2拮抗剂celecoxib时，则实验组小鼠的新生血管形成、肿瘤重量的变化等肿瘤进展指标均被抑制，进一步说明吗啡上调COX2和PGE2的表达是促进肿瘤新生血管形成的重要机制[13]。

但也有学者不支持上述观点，因为实体瘤生长时，新的肿瘤细胞远离血管供应而呈缺氧状态，实体瘤细胞在低氧刺激下释放血管内皮生长因子促进新的血管形成，以维持肿瘤生长和转移的需要。他们发现低氧时吗啡抑制小鼠心肌细胞和人脐静脉释放血管内皮生长因子，阻止新生的血管形成。这些现象同样发生在小鼠Lewis 肺癌模型中，低浓度的吗啡能够显著降低肿瘤的血管形成和生长，而且吗啡的浓度越高这种抑制效应越明显，其机制是吗啡抑制了低氧诱导的转录因子HIF-1а (Hypoxia-inducible transcription factor 1alpha)的细胞核定位，使肿瘤细胞表达和分泌血管内皮生长因子降低，从而阻止新生血管的形成[14,15]。

3 吗啡对肿瘤细胞迁移和侵袭性的影响

肿瘤细胞的重要特征是迁移性，也是肿瘤复发和导致患者死亡的主要原因[16]。肿瘤转移关键的一步是肿瘤细胞突破细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，这个过程中纤溶酶原激活剂及其受体等的激活必不可少，大部分肿瘤的纤溶酶原激活剂、纤溶酶原激活剂受体水平都升高；肿瘤的侵袭和转移是癌细胞与宿主间质微环境相互作用的结果，不仅与癌细胞黏附力、移动侵袭力有关，还与肿瘤金属基质蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的表达等密切相关。

吗啡对上述肿瘤转移和侵袭的因素都有影响，但对肿瘤产生不同的效应；一方面，吗啡可以抑制肿瘤细胞黏附至ECM，显著降低肺癌细胞的转移性和结肠癌细胞的侵袭性，利于肿瘤的治疗；另一方面，吗啡使乳腺癌细胞MCF-7的纤溶酶原激活剂和纤溶酶原激活剂受体的分泌明显增加，促使肿瘤细胞发生转移[17,18]。MMPs是一组锌依赖的金属蛋白内切酶家族，主要功能是重构细胞外基质成分[19],MMPs-2、9对肿瘤细胞侵袭性有重要作用，因为它们可以降解基膜最主要的成分胶原蛋白Ⅳ。MMPs的表达与乳腺癌和肺癌等肿瘤的分级、侵袭性和转移性呈正相关[20]。体外实验发现吗啡抑制MMPs的功能或表达，低剂量的吗啡就可活化小鼠纤维肉瘤细胞中NO系统而对MMP-2活性产生抑制，从而阻止肿瘤细胞的迁移[21]；在MCF-7乳腺癌细胞系，吗啡以时间或浓度依赖的方式抑制MMP-2、9表达和分泌，使得肿瘤细胞的迁移被遏制，这种作用同样依赖于吗啡对NO系统的激活[22]。

4 吗啡对免疫系统的影响

Opioid镇痛剂吗啡及其衍生物具有免疫抑制作用，免疫系统表达μ-Opioid受体，比如淋巴细胞和巨噬细胞的细胞膜都有μ-Opioid受体[23]，这在吗啡与免疫系统的相互作用中非常重要[24]。吗啡结合μ-Opioid受体后可以诱导T淋巴细胞凋亡，也可导致T淋巴细胞cAMP的显著升高，从而激活蛋白激酶A和Src激酶，使得白细胞特异性蛋白络氨酸激酶(Leukocyte-specific protein tyrosine kinase,Lck)形成闭合构象,阻碍Lck与其底物T细胞受体复合物作用。Lck是T细胞受体信号通路活化的必需因子，闭合构象的Lck不能活化T细胞受体信号通路，限制了下游转录激活因子1和 NF-κB等转录因子的活性，使得IL-2的表达下降，产生免疫抑制作用[25]。吗啡除了可导致T细胞凋亡外，还可对NK细胞的功能产生抑制。NK细胞是对抗肿瘤的主要细胞，识别并溶解肿瘤细胞，全麻患者血液循环中NK细胞的浓度低于局麻患者，吗啡对NK细胞活性抑制是通过神经肽YY1 受体介导的，这种效应呈剂量依赖性[26,27]；吗啡的免疫负向调控作用还表现在降低免疫细胞合成炎症介质TNF和IL-6，促进抗炎介质IL-4的表达[28,29]。

虽然吗啡对免疫系统的抑制作用已经有大量报道，但仍然有学者认为证据还不够充分，因为手术或癌性疼痛本身就可以产生免疫抑制，尤其是吗啡对肿瘤进展的影响在体内还缺乏足够的依据，尽管如此，医学界还是推荐手术中尽量采用局部麻醉，使吗啡的免疫抑制降到最低。

综上所述，吗啡对肿瘤影响的研究已经近20年，目前普遍认为吗啡可以直接通过作用肿瘤细胞或内皮细胞影响肿瘤的生长，或者通过调控免疫系统来影响肿瘤的生长。然而对于吗啡在肿瘤中的作用机制还存在分歧：一方面，吗啡表现为诱导肿瘤细胞生长，抑制凋亡、促进血管形成和肿瘤细胞迁移；另一方面，吗啡促凋亡和抗血管形成的特性在相关研究中被证实。我们认为这些差异与吗啡受体广泛分布在体内的多种细胞相关，吗啡的浓度、剂量及给药途径都会对细胞的生物效应产生影响，同时研究过程中各课题组采用的动物模型、选择的肿瘤类型的差异也会影响到实验结果，因此，吗啡对肿瘤生长的影响还有待进一步系统研究。值得注意的是，目前所取得的研究成果提醒临床医生在对肿瘤患者应用吗啡类药物时，需要考虑到吗啡的剂量、浓度、给药途径以及肿瘤类型等因素对肿瘤复发和转移的影响。

[1] Fulda S,Debatin KM.Modulation of apoptosis signaling for cancer t-herapy〔J〕.Arch Immunol Ther Exp (Warsz)，2006,54(3):173.

[2] Hsiao PN,Chang MC,Cheng WF,et al.Morphine induces apoptosis of human endothelial cells through nitric oxide and reactive oxygen species pathways〔J〕.Toxicology,2009,256(1～2):83.

[3] Hatsukari I,Hitosugi N,Ohno R,et al.Induction ofapoptosis by morphine in human tumor cell lines in vitro〔J〕.Anticancer Res,2007,27(2):857.

[4] Lin X,Wang YJ,Li Q,et al.Chronic high-dose morphine treatment promotes SHSY5Ycell apoptosis via c-Jun N-terminal kinase-mediatedactivation of mitochondria-dependent pathway〔J〕.FEBS J，2009,276(7):2022.

[5] Crawford KW,Coop A,Bowen WD.Sigma(2) receptors regulate ch-anges in sphingolipid levels in breast tumor cells〔J〕.Eur J Pharmacol，2002,443(1～3):207.

[6] Lin X,Li Q,Wang YJ,et al.Morphine inhibits doxorubicin-induced reactive oxygenspecies generation and nuclear factor kappaB transcriptionalactivation in neuroblastoma SH-SY5Y cells〔J〕.Biochem J,2007,406(2):215.

[7] Iglesias M,Segura MF,Comella JX,et al.Mu-opioid receptor activation prevents apoptosis following serum withdrawal in differentiated SH-SY5Y cells and cortical neurons via phosphatidylinositol 3-kinase〔J〕.Neuropharmacology,2003,44(4):482.

[8] Chen C,Farooqui M,Gupta K.Morphine stimulates vascular endothelial growth factor-like signaling in mouse retinal endothelial cells〔J〕.Curr Neurovasc Res,2006,3(3):171.

[9] Singleton PA,Moss J.Effect of perioperative opioids on cancer recurrence：a hypothesis〔J〕.Future Oncol,2010,6(8):1237.

[10] 董 毅,程艳香.COX-2和HIF-1α在宫颈鳞状细胞癌组织中的表达及意义〔J〕.实用癌症杂志,2012,27(1):36.

[11] Xin X,Majumder M,Girish GV,et al.Targeting COX-2 and EP4 to control tumor growth,angiogenesis,lymphangiogenesis and metastasis to the lungs and lymph nodes in a breast cancer model〔J〕.Lab Invest，2012,92(8):1115.

[12] 赵建宝，陈 琛.环氧合酶-2对多发性骨髓瘤细胞血管内皮生长因子表达的调节作用〔J〕.实用癌症杂志,2011,26(3)：245.

[13] Farooqui M,Li Y,Rogers T,Poonawala T,et al.COX-2 inhibitor celecoxib prevents chronic morphineinduced promotion of angiogenesis,tumour growth,metastasis and mortality,without compromising analgesia〔J〕.Br J Cancer,2007,97(11):1523.

[14] Balasubramanian S,Ramakrishnan S,Charboneau R,et al.Morphine sulfate inhibits hypoxia-induced vascular endothelial growth factor expression in endothelial〔J〕.J Mol Cell Cardiol,2001,33(12):2179.

[15] Koodie L,Ramakrishnan S,Roy S.Morphine suppresses tumor angiogenesis through a HIF-1alpha/p38 MAPK pathway〔J〕.Am J Pathol，2010,177(2):984.

[16] Widel MS,Widel M.Mechanisms of metastasis and molecular markers of malignant tumor progression.I.Colorectal cancer〔J〕.Postepy Hig Med Dosw (Online)，2006,60(7):453.

[17] Gach K,Szemraj J,Fichna J,et al.The influence of opioids on urokinase plasminogen activator on protein and mRNA level in MCF-7 breast cancer cell line〔J〕.Chem Biol Drug Des，2009,74(4):390.

[18] Nylund G,Pettersson A,Bengtsson C,et al.Functional expression of mu-opioid receptors in the human colon cancer cell line,HT-29,and their localization in human colon〔J〕.Dig Dis Sci，2008,53(2):461.

[19] Jespersen C,Doller A,Akool e,et al.Molecular mechanismsof nitric oxide-dependent inhibition of TPA-induced matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in MCF-7 cells〔J〕.J Cell Physiol,2009,219(2):276.

[20] Mali AV,Wagh UV,Hegde MV,et al.In vitro anti-metastatic activity of enterolactone,a mammalian lignan derived from flax lignan,and down-regulation of matrix metalloproteinases in MCF-7 and MDA MB 231 cell lines〔J〕.Indian J Cancer，2012,49(1):181.

[21] Shariftabrizi A,Nifli AP,Ansari M,et al.Matrix metalloproteinase 2 secretion in WEHI 164 fibrosarcoma cells is nitric oxide-related andmodified by morphine〔J〕.Eur J Pharmacol,2006,530(1～2):33.

[22] Gach K,Szemraj J,Wyrebska A,et al.The influence of opioids on matrix metalloproteinase-2 and -9 secretion and mRNA levels in MCF-7 breast cancer cell line〔J〕.Mol Biol Rep，2011,38(2):1231.

[23] Bǒrner C,Stumm R,Hollt V,et al.Comparative analysis of mu-opioid receptor expression in immune and neuronal cells〔J〕.J Neuroimmunol，2007,188(1～2):56.

[24] Kraus J.Regulation of mu-opioid receptors by cytokines〔J〕.Front Biosci，2009,1(1):164.

[25] Bǒrner C,Warnick B,Smida M,et al.Mechanisms of opioid-mediated inhibition of human T cell receptor signaling〔J〕.J Immunol,2009,183(2):882.

[26] Snyder GL,Greenberg S.Effect of anaesthetic technique and other perioperative factors on cancer recurrence〔J〕.Br J Anaesth,2010,105(2):106.

[27] Saurer TB,Ijames SG,Lysle DT,et al.Neuropeptide Y Y1 receptors mediate morphine-induced reductions of natural killer cell activity〔J〕.Journal of Neuroimmunology，2006,177(1～2):18.

[28] Bonnet MP,Beloeil H,Benhamou D,et al.The mu opioid receptor mediates morphine-induced tumor necrosis factor and interleukin-6 inhibition in toll-like receptor 2-stimulated monocytes〔J〕.Anesth Analg，2008,106(4):1142.

[29] Roy S,Wang J,Charboneau R,et al.Morphine induces CD4+ Tcell IL-4 expression through an adenylyl cyclase mechanism independent of the protein kinase A pathway〔J〕.J Immunol，2005,175(10):6361.