1，25二羟基维生素D3对肺癌的抑制作用

蒋 普综述，蒋迎九审校（重庆医科大学附属第一医院胸心外科，重庆 400016）

1，25二羟基维生素D3［1，25（OH）2D3］是维生素D的主要活性物质，有着重要的生理生化活性［1］。近年的研究发现，它除对钙磷代谢的有调节作用外，还具有调节肿瘤细胞增殖和分化、抑制肿瘤细胞生长及诱导其凋亡的作用［2］。1，25（OH）2D3的生物学效应是通过维生素D受体（VDR）介导的，而人体许多的恶性肿瘤细胞均表达VDR。临床研究和实验室研究已证实维生素D对前列腺癌、胃肠癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤都有抑制作用。同样，对于1，25（OH）2D3对肺癌的抑制作用的研究也正在不断进行，本文就1，25（OH）2D3对肺癌的抑制作用的研究进展做一综述。

1 维生素D的来源及生化代谢

维生素D为固醇类衍生物，属脂溶性维生素，可以从食物及药物中获取，也可由相应的维生素D的前体经紫外线激活后转变而来。区域紫外线的水平、维生素D的摄取、皮肤色素沉着的情况、暴露于阳光下的时间、肥胖等因素都会影响人体内维生素D的水平。存在于植物中的麦角固醇，经紫外线照射后转变为麦角固化醇，即维生素D2；存在于动物皮肤组织中的7－脱氢胆固醇，经紫外线照射后转变为胆固化醇，即维生素D3。这两种形式的维生素D在人体内均无生物活性，必须经过两次羟化后才能发挥生物效应。其代谢过程：首先经循环系统进入肝脏中的维生素D3在25－羟化酶作用下生成25－羟胆固化醇［25（OH）D3］，从肝脏释放入血，是维生素D在人体循环系统的主要形式；但其仅有微弱的生物学作用，必须与α－球蛋白结合转移至肾，经肾脏中的25－羟维生素D31－α－羟化酶（属于细胞色素P450酶系统）作用，再次羟化变成具有较强生物活性的1，25（OH）2D3，然后被转运到相应组织中发挥作用。目前的研究证实，除了肾脏外，包括肺癌细胞在内的许多组织细胞中也表达有类似的细胞色素P450，故不需转运而可以直接在需要时即将维生素D转化为活性形式。

2 1，25（OH）2D3 的抗肿瘤作用

2.1 VDR的生物学特性 VDR是类固醇激素/甲状腺激素受体超家族成员，是1，25（OH）2D3发挥生物学效应的受体，分膜受体和核受体两种。作为膜受体主要参与维持钙磷的平衡，核受体则通过影响基因的表达调控相应蛋白质的合成，即VDR作为核转录因子在维生素D反应性细胞中调节基因表达，进而调控相应蛋白的合成。VDR可分为多个功能区，有2个主要功能区，DNA结合区（DNA－binding domain，DBD）和配体结合区（1igand－binding domain，LBD）。DBD是 VDR发挥转录因子作用所必需的，定位于VDR的N－末端，主要功能为参与DNA顺序识别，也部分参与二聚体的形成，具有高度保守性；LBD定位于VDR的C－末端，其功能较多，主要在维持1，25（OH）2D3强大的亲和力及促进二聚体的形成中发挥重要作用，此区与1，25（OH）2D3相结合，并与维甲酸X受体（RXR）发生异二聚作用，形成的二聚体VDR－RXR能增强受体与靶基因上反应元件（VDRE）的结合力。VDR基因长约75×103bp，由9个外显子和8个内含子组成。与疾病相关的VDR基因多态性位于多个酶切位点，现在已确证有功能的VDR多态基因包括：Cdx－2、Fok I、Bsm I、Apa I和Taq I等。

2.2 1，25（OH）2D3的调节机制 1，25（OH）2D3被发现是一种在细胞的生长、分裂、分化、凋亡和免疫调节中起着关键作用的固醇类激素，其通过VDR的介导对细胞生长、增殖和分化，细胞附着、转移和凋亡起作用。VDR作为一种核受体时存在于大部分组织中，包括心脏、肺、肌肉、乳腺、消化道、前列腺、脑、肾脏、骨骼和免疫细胞等多种组织细胞中［3－5］。1，25（OH）2D3的调节机制是通过在胞质中与VDR结合，再与维甲酸X受体（RXR）形成具有活性的络合物（1，25（OH）2D3＊VDR＊RXR异二聚体）。有活性的络合物转移到细胞核中再与维生素D反应靶基因启动子区的维生素D反应元件相连接，通过在相应启动子中的活动来诱发或抑制不同组织细胞中的基因表达，从而通过调控细胞周期、细胞凋亡和细胞分化发挥其生物学效应。

2.3 1，25（OH）2D3抗肿瘤作用的机制 现已证实，1，25（OH）2D3几乎对所有类型的肿瘤均有抑制作用，从而能抑制、治疗或预防体内多种肿瘤。其抗肿瘤作用的机制是：（1）1，25（OH）2D3的抗肿瘤效应主要表现在诱导肿瘤细胞的分化和成熟［6］。其机制是通过上调周期素依赖性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK复合物的活性使视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化减少，抑制E2F的转录活性，阻止肿瘤细胞进入S期，从而调节肿瘤细胞的增殖和分化。（2）1，25（OH）2D3通过增加胰岛素样生长因子β（IGF－β）的生成，改变细胞对表皮生长因子受体（EG－FR）的敏感性，抑制肿瘤细胞的生长；而抑制肿瘤细胞生长的实现还涉及癌基因c－myc和e－jun表达下调，前列腺素和转化生长因子B2（TGFβ2）表达上调等。（3）动物模型中显示，1，25（OH）2D3可以使肿瘤细胞数量减少，瘤体积缩小，提示1，25（OH）2D3可以通过介导肿瘤细胞的凋亡而对肿瘤有一定的治疗作用［7］。其机制是通过上调胰岛素生长因子结合蛋白（IGFBP）的表达，降低胰岛素样生长因子（IGF）的活性，阻断IGF－1的有丝分裂作用，从而诱导肿瘤细胞凋亡［8］。（4）1，25（OH）2D3还通过诱导细胞黏附分子上皮细胞钙黏蛋白的表达来改变癌细胞的形态，使其更具有黏合性，更接近于正常细胞的表现型，从而抑制肿瘤的转移；（5）1，25（OH）2D3是肿瘤血管形成强有力的抑制剂，其机制是通过降低肿瘤细胞的金属蛋白酶（MMP）－2和MMP－9、血管上皮生长因子和甲状旁腺激素相关蛋白的表达及抑制纤维生长因子对血管形成的诱导作用，从而抑制肿瘤的生长；（6）1，25（OH）2D3还能降低丝氨酸蛋白激酶和金属硫蛋白表达，并抑制其活性，从而减少癌细胞浸润所需要的蛋白水解酶；同时减少癌细胞层黏连蛋白受体和胶原酶的表达，减弱其侵袭性［9］。

3 1，25（OH）2D3 对肺癌的抑制作用

3.1 临床研究 临床研究发现能促进维持维生素D高水平的因素及提高VDR活性的多态性基因型有益于肺癌患者预后的改善和健康人患肺癌风险的降低。

Heist等［10］通过研究456例早期非小细胞肺癌患者手术季节和维生素D摄入量与患者无复发生存率和总生存率之间的关系，发现在夏季接受手术并且通过食物及药物维生素D摄入量高的患者比在冬季接受手术且维生素D摄入量低的患者有更高的生存率，并推断足够的维生素D可能对早期肺癌患者的预后改善有益。Mohr等［11］对111个国家的肺癌年龄调整后发病率及美国国家航空及太空总署对相应国家的实测B型紫外线（UVB）数值的研究，在排除吸烟、肥胖等其他影响因素后，发现太阳紫外线照射量与肺癌的发病率有关，即更低水平的UVB与更高的肺癌发病率有独立的联系。来自芬兰的研究显示，女性和青年人血清维生素D含量较高，而这两类人群患肺癌的风险相对较低［12］。

Heist等［13］对VDR基因多态性与肺癌的发生及预后之间的关系进行分析，他们就Cdx－2、Fok I、Bsm I这3个多态性基因与294例进展期肺癌患者（TNMⅢ－IV）的生存率之间的关系进行了研究，发现能提高VDR活性的Fok I的C/C基因型进展期肺癌患者有更高的生存率，而会降低VDR活性的G－TC（Cdx－2－Fok I－Bsm I）单倍型与更差的预后有关。且 Zhou等［14］也曾就上述3个多态性基因在373例早期非小细胞肺癌患者（TNMⅠ～Ⅱ）总生存率与无复发生存率的区别进行了研究，研究证实VDR多态性基因型对早期肺鳞癌患者生存率的改善有关。Dogan等［15］也对VDR的TaqⅠ、BsmⅠ和ApaⅠ这3个多态性基因与肺癌发病风险之间的关系进行了研究，发现会降低VDR活性的TaqⅠ多态性基因可能是患肺癌的危险因素之一，而年龄、性别、吸烟可能加重这一因素的影响。

3.2 实验室研究 体内和体外实验均充分证实，1，25（OH）2D3可抑制肺癌细胞生长、增殖和转移，并促进其分化、凋亡。Güzey等［16］是最早研究维生素D对小细胞肺癌细胞系体外抑制实验的，通过比较高浓度维生素D条件下与普通条件下2种小细胞肺癌细胞系生长和增殖的区别，提示维生素D对这2种细胞系具有明显的抑制作用。

Sato等［17］进行维生素D对肺癌的体内抑制实验研究证实，维生素D对于肺癌转移的抑制作用。但随着分子生物学技术的发展，Nakagawa等［18］通过 VDR基因敲除（VDR－/－）的小鼠模型进一步证实，维生素D对肺癌生长及转移的抑制作用，其优势在于该实验运用了能表达绿色荧光蛋白的Lewis肺癌细胞系（LLC－GFP）。它是Lewis肺癌细胞系（LLC）与水母的绿色荧光蛋白（GFP）基因相结合形成的，只要测定GFP mRNA在小鼠肺中的表达的多寡就能了解其转移程度，且这种动物模型充分排除了维生素D对宿主血钙和其他代谢凋节间接引起肿瘤抑制作用的可能。同时Nakagawa等［19］证实维生素D除对肺癌转移的抑制作用外，还通过体外实验证实1，25（OH）2D3和22－Oxa－l，25（OH）2D3通过降低基质中 LLCGFP细胞的金属蛋白酶MMP－2和MMP－9、血管上皮生长因子和甲状旁腺激素相关蛋白的表达，使肺癌的血管形成受到抑制，抑制肺癌的生长。

姜淑娟等［20］研究证实1，25（OH）2D3对肺腺癌A549细胞株有较明显的促进其分化、凋亡的作用。其机制是通过上调周期素依赖性激酶抑制因子（CDKI）p16、p21和p27，抑制cyclin－CDK复合物的活性使视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，Rb）磷酸化减少，抑制E2F的转录活性，阻止肿瘤细胞进入S期，从而诱导肿瘤细胞的分化和成熟。另外1，25（OH）2D3还可通过上调胰岛素生长因子结合蛋白（IGFBP）的表达，降低胰岛素样生长因子（IGF）的活性，阻断IGF－1的有丝分裂作用，从而诱导肿瘤细胞凋亡或是通过下调抗凋亡基因bc1－2的表达，解除bcl－2抑制细胞凋亡的作用，增加肿瘤细胞的凋亡。

4 结 语

现在已从临床研究及实验室研究等许多方面证实了1，25（OH）2D3对肺癌的抑制作用，但由于1，25（OH）2D3所引起的高钙血症以及大剂量时的心脏毒性、肾结石等不良反应限制了它在抗肿瘤中的应用，而现有的实验室研究还未提出既能有效抑制肺癌又有较少不良反应的1，25（OH）2D3浓度水平；而且1，25（OH）2D3浓度水平对于不同病理类型肺癌作用的区别一直未予阐释。因此，未来的研究重点在于通过进一步的实验室研究找到合适的抑制肺癌的1，25（OH）2D3浓度水平或是进一步寻找一种高活性、低不良反应的1，25（OH）2D3类似物来作为新的抗癌药物，以及通过进一步的临床研究以期找到更多直接、充分、恒定的证据来证实1，25（OH）2D3对不同病理类型肺癌抑制作用的区别。

［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，白雪丽，等.1，25－二羟基维生素D3对肺腺癌细胞株生长及凋亡的影响［J］.肿瘤防治杂志，2005，12（20）：1542－1545.