芳香烃受体的配体在肿瘤发生发展中的作用

张健鑫,许丽萍，常福厚△,白图雅,吕晓丽,高峰

（1.内蒙古医科大学 药学院 药理教研室，内蒙古 呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学 基础医学院 药理教研室，内蒙古 呼和浩特，010110）

芳香烃受体的配体在肿瘤发生发展中的作用

张健鑫1,许丽萍2，常福厚1△,白图雅1,吕晓丽1,高峰1

（1.内蒙古医科大学 药学院 药理教研室，内蒙古 呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学 基础医学院 药理教研室，内蒙古 呼和浩特，010110）

芳香烃受体（Aryl hydrocarbon receptor，AhR)是一个配体依赖性激活的转录因子，配体与AhR结合后，从而引起一系列下游基因的表达和代谢酶的活化，与肿瘤发生发展的关系密切。根据AhR配体结构和功能的不同对其在肿瘤形成中的作用进行综述,以便为肿瘤的治疗提供新的靶点。

芳香烃受体;配体;激动剂;拮抗剂;肿瘤

肿瘤的发生是环境和宿主多种因素多个步骤相互作用的结果。在与肿瘤发生有关的诸多环境因素中，环境有毒化学物质如多环芳烃、卤代芳烃等污染在现代工业社会中扮演重要的角色。该类物质导致肿瘤发生的主要作用机制是通过芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor，AhR)诱导基因表达， 改变激酶活性， 从而改变蛋白质功能。 AhR是一种配体依赖性激活的转录因子，也是细胞信号通路的调节因子，其生物学功能表现为AhR的配体与外源性反应元件（xenobiotic response element，XRE）依赖或非依赖活动。不同功能的配体与AhR结合并使其激活，诱导目的基因表达，进而调控配体的生物转化，产生一系列的生物学效应，从而影响肿瘤的发生与发展。本文根据XRE依赖或独立的转录活性将配体进行分类，探讨不同功能的配体与肿瘤的关系，为治疗肿瘤提供新的途径。

1 AhR简介

AhR是一种配体依赖性激活的转录因子，配体激活后的AhR与AhR核转位蛋白(AhR nuclear trans locator，ARNT)形成二聚体转位至核内，与具体的XRE结合，结合靶基因启动子区，调节基因的转录[1]。

2 AhR配体

2.1 AhR配体的分类 AhR的配体是与AhR结合后并激活其转录反应的物质，可分为外源性配体和内源性配体[2]。最近的研究表明，配体激活AhR的途径更加多样化，不能简单的以外源性/内源性对配体进行分类，为了更好的探究不同配体与肿瘤的相关性，针对这种复杂的配体系统，KaylaJ等[3]根据配体与XRE依赖或非依赖的转录活性将配体分为三类（图1）：完全激动剂(agonist)、选择性激动剂/拮抗剂（selective AhR modulators， SAhRMs）、纯粹拮抗剂(pure antagonist)。

图1 AhR配体的分类Fig.1 Classification of AhR ligands

完全激动剂：配体结合AhR后，能够增强XRE依赖性转录和非XRE依赖性转录AhR功能表现为激动剂活性。如，2，3，7，8-四氯二苯并-p-二英（tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD）是迄今发现的与AhR亲和力最高的完全激动剂，其毒性作用也最强，是目前人们高度关注的一种化合物[4]；SAhRMs：配体结合AhR后，基本上不表现由XRE介导转录的激动剂活性，但是能够抑制由细胞因子（非XRE）介导的急性期和补体反应相关的基因表达[5]，如，在Huh7细胞内3′，4′-二甲氧基-α-萘（3′，4′-dimethoxy-α-naphthoflavone，DiMNF）激活AhR，可以抑制细胞因子介导的膜补体调节蛋白CD55和CD46的表达，促进补体成分3（C3）转化酶的衰变[6]，促进了T细胞的活化，抑制肿瘤细胞的生长；纯粹拮抗剂：配体结合AhR后，配体表现出同时抑制XRE依赖性转录和非XRE依赖性转录的AhR功能。

2.2 AhR配体介导的转录反应 激活后的AhR通过经典的信号通路即AhR-ARNT异二聚体， 与XRE结合，诱导代谢的基因转录。AhR-XRE调节的转录还可能受到非XRE途径的影响如：激活的AhR通过调节细胞周期、激素受体、细胞内炎症因子、免疫因子介导转录反应。然而不同类型的AhR配体可能引起不同的反应。

2.2.1 影响细胞进程 TCDD激活AhR除了与视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，RB）作用抑制进入S期细胞周期所需的基因表达，还通过诱导G1期调节蛋白（p27）直接抑制CDK 2/4的活性，引起RB灭活阻止细胞从G1期进入S期[7]；Chang X等[8]指出某些配体通过非XRE 途径激活AhR，如通过下调某些生长促进基因（转化生长因子-β1(TGF-β1)）、细胞外基质相关基因调节细胞增殖。

2.2.2 影响炎症反应、免疫反应 AhR通过两种途径与核因子kappa-B（NF-κB）相互作用，经典的AhR途径如，TCCD激活AhR与NF-κB作用，一方面通过RelA（NF-κB的亚基）诱导CYP1 A1基因表达的下调，另一方面能诱导乳腺癌细胞中的原癌基因c-myc的表达促进肿瘤增殖[9]；一种新的途径如，JustinJ等[10]表明：SAhRMs作为NF-κB活化的有效抑制剂，抑制RelA-AhR的二聚体形成，抑制BV-2小胶质瘤细胞的增殖。

TCDD激活的AhR诱导Treg细胞，通过TGF-β1依赖的机制抑制实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE），而6-甲酰基吲哚并[3，2-b]咔唑（6-formylindolo[3，2-b]carbazole，FICZ）与AhR有很高的亲和力，激活AhR 促进Th 17细胞分化， 从而针对肿瘤产生自身免疫， 达到杀伤肿瘤细胞的作用[11]。

2.2.3 影响激素水平 激活后的AhR除了作为转录因子外，已有实验表明TCDD通过抑制CYP1 A1和CYP1 B1的表达调节雌激素受体α（estrogen receptor α，ERα）通路，抑制SD大鼠乳腺肿瘤的生长，但是其作用受到17β-雌二醇的调节[12]。其他配体的AhR/ARNT与非XRE结合，阻断ERα转录[13]，如配体诱导的AhR通过泛素连接酶复合物，CUL4 B促进雌激素/雄激素受体的（ERα/AR）降解。抑制蛋白激酶C（protein kinase C PKC），磷酸化的ARNT引起异二聚体的形成，抑制CYP1基因表达[14]。

2.2.4 其他 AhR 也可通过非XRE 途径诱导其他基因的表达。如，1-烯丙基3-（3，4-二甲氧基苯基）-7-（三氟甲基）-1 H-吲唑(1-allyl-7-trifluoromethyl-1 H-indazol-3-yl]-4-methoxyphenol SGA 360)能抑制各种细胞因子诱导急性期的基因表达，包括血清淀粉样蛋白（serum amyloid A 1，SAA 1）和C-反应蛋白（C-Reactive protein CRP）补体因子C 3，促进T细胞的活化，抑制肿瘤的生长[15]。

3 AhR的配体与肿瘤的关系

配体与AhR结合引起一系列靶基因的表达，AhR被激活后，上调外源物代谢酶基因的表达[16]，参与许多信号转导途径[17]，如控制昼夜节律[18]、介导炎症反应[19]、影响免疫功能[20]、调节细胞的生长分化、以及体内激素参与的各种反应等[21]，而这些过程与肿瘤的发生、发展相关，如乳腺癌、肝癌、肺癌、胰腺癌，胃癌[22]等。现就不同类型AhR的配体探讨其与肿瘤生长的相关性，为研发抗肿瘤药物提供新思路。

3.1 完全激动剂 TCDD是一类具有高亲和力的完全激动剂，与胞浆中的AhR结合使之激活，调节代谢酶靶基因表达，从而诱导自身代谢。一方面降解外源性有毒物质，促使机体对有毒物质的氧化代谢，对机体起到了保护作用，但是另一方面也可产生有毒的代谢物，它能与DNA和蛋白质共价结合导致染色质形态改变、基因表达改变、蛋白质分子功能失常和氧化应激等，从而促使或诱导肿瘤的发生[23]。TCDD通过激活AhR诱导蛋白酶体依赖性的雌激素受体（estrogen receptor ER）降解，起到抗激素依赖性肿瘤（乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌）的作用，但是又能促进非激素依赖性肿瘤（腺癌、鳞癌）的形成[24]。

3.2 SAhRMs 在治疗肿瘤时，完全激动剂会表现出与XRE依赖的基因表达有关的副作用，所以研究SAhRMs与肿瘤的关系，对于预防及治疗肿瘤具有重要意义。 目前，一些化合物作为SAhRMs的抗肿瘤机制已经明确（见图2）。如白藜芦醇通过增强肝癌细胞PON-1基因启动子活性[25]，影响细胞中IL-6启动子区的AhR/ARNT异二聚体的位移[26]，来抑制肿瘤的生长。3，3-二吲哚甲烷（3，3′-diindolylmethane DIM）能激活多条AhR相关信号通路，如AMPK信号通路、钙信号通路，从而影响肿瘤细胞周期及凋亡，如肺癌、乳腺癌、卵巢癌、肝癌、前列腺癌细胞等[27-30]。6-甲基-1，3，8-三氯二苯并呋喃（6-methyl-1，3，8-trichlorodibenzofuran，6-MCDF）通过抑制ER来抑制阴性乳腺癌细胞系的增殖，但有效剂量并不激活XRE依赖的AhR毒性反应[31]。 SAhRMs在诸多肿瘤中起到抑制作用但仍存在缺陷，如α-萘已被证明在人和小鼠肿瘤细胞中具有部分激动剂活性[32]，浓度较高时显示XRE依赖的副反应。

图2 SAhRMS的作用机制Fig.2 The mechanism of SAhRMS function

3.3 纯粹拮抗剂 Kayla J等[3]研究证明N-（2-1 H-吲哚-3-基）乙基）-9-异丙基-2-（5-甲基吡啶-3-基）-9 H-嘌呤-6-胺（N-(2-(1 H-indol-3-yl)ethyl)-9-isopropyl-2-(5-methylpyridin-3-yl)-9 H-purin-6-amine GNF 351）是AhR高亲和性的配体，为强效AhR拮抗剂，能抑制细胞因子诱导的急性期基因表达。GNF 351能够拮抗AhR的配体，包括TCDD、SGA 360，这代表三种不同类型AhR的配体间作用的多样化。实验结果显示，低至100 nmol/L的GNF 351完全抑制TCDD诱导人体细胞系的转录活性，因其在较低的实验剂量是有效的，能减少由于抑制机体的所有细胞因子所造成的全身性副作用，值得作为抗肿瘤药物进行研发。

4 展望

AhR是一种历史悠久的功能性蛋白质，4.5亿年前的生物体中就有AhR表达，一直以来，AhR直接或间接参与病理生理过程，包括动脉粥样硬化、炎症、免疫调节和癌症。很多被FDA批准的药物作为配体激活AhR发挥治疗作用，包括奥美拉唑、来氟米特、氟他胺和尼莫地平等[33]。现代社会由于环境恶化导致肿瘤发生率大幅升高，AhR的配体在肿瘤发生发展中起着重要的作用，完全激动剂虽然能用于治疗激素依赖性肿瘤，但对人体有明显的危害，可引发软组织癌等多种肿瘤。因此积极寻找低毒或无毒的SAhRMs和纯粹拮抗剂将为治疗肿瘤的提供新的方向。

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Role of the AhR ligand in the development of tumor

ZHANG Jian-xin1,XU Li-ping2,CHANG Fu-hou1△,BAI Tu-ya1,LV Xiao-li1,GAO Feng1
(1.Department of Pharmacology of Pharmaceutical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, China; 2.Department of pharmacology of Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, China)

Aryl hydrocarbon receptor (AhR) is a ligand-dependent activation of transcription factor, which is activated by a large variety of ligands, resulting in the expression of metabolic enzymes and a series of downstream gene activation, and closely related with tumor development . Now a review for AhR ligands with different structural and functional and its relationship with tumor, in order to provide a new target for tumor therapy.

aryl hydrocarbon receptor； ligand；agonists；antagonists；tumor

R 730.1

A

1005-1678(2014)01-0150-03

国家自然科学基金（81260499,81160406）

张健鑫，女，硕士在读，研究方向：生化与分子药理;常福厚，通信作者，男，教授，研究方向：生化与分子药理学，E-mail：changfh@sina.com。