α肾上腺素能受体及其在乳腺癌发病中作用的研究进展

王佑陵，胡啸玲 ， 薛艳芝，徐家墀，向勇惠

(南华大学附属第一医院，湖南衡阳421001)

手术是非转移性乳腺癌患者的主要治疗手段[1]，但同时手术亦会增加肿瘤转移的风险[2]。如手术、环境和心理社会等应激因素会启动人体一系列信号传导通路，这些通路触发自主神经系统中的应激反应，自主神经系统对应激的反应主要由交感神经系统所介导，导致交感神经元和肾上腺髓质释放儿茶酚胺[主要包括去甲肾上腺素(NE)和肾上腺素(E)]，儿茶酚胺除了能影响人体的各种生理反应外，还能影响乳腺癌、胶质母细胞瘤等诸多恶性肿瘤的发生发展[3，4]。而在人体中，儿茶酚胺主要通过肾上腺素能受体发挥作用。越来越多的证据表明，α肾上腺素能受体在乳腺癌细胞增殖、迁移、侵袭中发挥重要作用[5,6]。因此，确定与乳腺癌生长相关的应激反应途径可为治疗干预提供靶点。现就α肾上腺素能受体及其在乳腺癌发病中的作用研究进展综述如下。

1 乳腺癌概况

据中国国家中央癌症登记处资料统计分析，2015年，乳腺癌是中国女性30～59岁最常见的癌症，是45岁以下女性癌症死亡的主要原因，其发病率及病死率在女性中呈显著上升趋势[7]，同时，乳腺癌亦是美国黑人女性中最常见的癌症，是癌症死亡的第二大原因，2008～2012年，非西班牙裔黑人女性的总体乳腺癌发病率为126.5/100 000，而非西班牙裔白人女性为130.1/100 000[8]。乳腺癌是一种异质性疾病，在欧洲肿瘤内科学会(ESMO)2018年大会期间，乳腺癌原先的四种主要分子亚型被重新分为以下亚组：①根据磷酸肌醇3-激酶(PI3K)状态将鲁米那(HR+)亚型分为野生型或突变型; ②HER2+疾病;③目前根据程序性死亡因子配体(PDL-1)状态，将三阴性亚型(HR-/HER2-)进行细分，当PDL-1不存在时，产生四重阴性实体≥1(免疫细胞阳性)或0(阴性);④乳腺癌基因(BRCΑ)突变。随着进一步了解乳腺癌发生发展机制，以及乳腺癌诊断技术的发展，Lumina和HER2+亚型转移性乳腺癌存活率现已显著提高，但转移性三阴性亚型的预后仍较差[9]。

2 α肾上腺素能受体的结构、组织分布、信号通路

肾上腺素能受体(AR)是指与儿茶酚胺中去甲肾上腺素和肾上腺素结合的受体总称，肾上腺素能受体分为三个亚家族：α1肾上腺素能受体(ΑDR-α1，细分进入ΑDR-α1Α，ΑDR-α1β和ΑDR-α1D)、α2肾上腺素能受体(ΑDR-α2，细分为ΑDR-α2Α，ΑDR-α2B和ΑDR-α2C)和β-肾上腺素能受体(ΑDR-β，细分为ΑDR-β1，ΑDR-β2，ΑDR-β3)[10]。九个肾上腺素能受体均属于GPCR家族其中的视紫红质家族的胺受体簇，人体中的多数细胞表达九个肾上腺素能受体亚型中的一种或几种，肾上腺素能受体激动后，交感神经释放E和NE。与儿茶酚胺结合后，肾上腺素能受体改变构造，偶联并激活G蛋白，从而启动各种细胞内信号级联反应，在各种生理过程中起重要作用[10]。肾上腺素能受体是交感神经系统的中枢介质，能调节器官功能，在静息状态下维持全身稳态，触发身体的“战斗或逃跑”反应，即对急性应激产生反应的能力[10]，并且，肾上腺素能受体协同交感神经激活引发的这种反应在进化过程演变为一种重要的调节机制，协调多种生理功能。

2.1 α肾上腺素能受体结构 肾上腺素能受体是Α类G蛋白偶联受体(GPCRs)，他们由7个疏水性跨膜(TM)α螺旋结构，1个细胞外区域(N端，3个细胞外环)和1个细胞内区域(3个细胞内环，C端)组成[10]。在疏水性TM结构域之间具有一个膜嵌入的亲水配体结合腔，形成配体结合腔表面的氨基酸被认为是选择性配体识别的潜在接触位点。TM结构域中的其他氨基酸缺乏与配体的直接接触，但亦有可能间接影响配体结合。此外，肾上腺素能受体的细胞内区域与G蛋白和其他蛋白质相互作用，这些蛋白起支架和信号传递的功能。

2.2 α肾上腺素能受体组织分布 α1Α-ΑR 的在大脑中分布最显著，心脏、主动脉、肝脏、输精管和肾上腺次之，肾脏和前列腺中最少;α1B-ΑR在脑、心脏、肝脏分布较高，而 α1D-ΑR 多分布于脑、心脏。在大脑皮质，3 种受体均随年龄增长而增加，α1B-ΑR 在心脏的丰度随年龄增加而增加，而在肝脏则与之相反，在心、肝、肾的α1D-AR和α1Α-ΑR则不受年龄的影响[11]。

α2肾上腺素能受体 (α2 - ΑR) 广泛分布于中枢神经系统和外周组织中。α2Α- ΑR 广泛分布于蓝斑和其他去甲肾上腺素能细胞体区域等中枢神经系统，亦大量分布于肾脏、血管、脾脏、胰腺、心脏、脂肪细胞、尿道、血小板中;α2B- ΑR 主要分布于外周组织,如肾脏、肝脏、肺、心脏及血管组织等, 其中在肾脏组织中表达最高;α2C- ΑR 主要分布于中枢神经系统,如纹状体、嗅球、海马和大脑皮层等, 此外在肾脏、胰腺组织中亦有少量表达[12]。

肾上腺素能受体广泛分布于包括乳腺组织在内的中枢及外周组织中。并且α-肾上腺素能受体能调节包括乳房在内的诸多器官的血液供应[13]。

2.3 α肾上腺素能受体信号通路 肾上腺素能受体的每个亚家族优先与不同类型的G蛋白结合。与激动剂或儿茶酚胺结合后，α1-ΑR优先激活Gq，Gq的α-亚基导致磷脂酶C(PLC)的活化，PLC水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸产生肌醇-1,4,5-三磷酸酯(IP3)和二酰基甘油[10]。IP3与内质网或液泡膜上的IP3 -Cα2+通道结合，使通道打开动员细胞内钙，并使二酰基甘油激活蛋白激酶C(PKC)。钙和活化的PKC均能调节相关的基因程序和生理功能。除了众所周知的PLC信号传导途径外，α1-ΑR还显示与丝裂原活化蛋白激酶(MΑPK)信号转导、磷酸肌醇3激酶的激活有关[14,15]。

至于α2-ΑR，与α1-ΑR不同的是，α2-ΑR通常与Gi偶联，释放βγ-亚基，Gi抑制腺苷酸环化酶活性，从而抑制细胞内环腺苷酸(cΑMP)形成，并可能通过MAPK和离子通道激活促进选择性信号传导[10]。α2-ΑR一旦被蛋白激酶A(PKA)、PKC及G蛋白受体激酶(GRK)磷酸化激活，引起β-抑制蛋白募集，从而导致β-抑制蛋白阻止G蛋白的活化，促进受体脱敏和内化，抑制蛋白和Gβγ均能激活MΑPK，除了G蛋白依赖性肾上腺素能受体信号传导，α2-ΑR还能通过调节蛋白发出信号(主要是G 蛋白偶联受体激酶和支架蛋白(β-抑制蛋白)介导G蛋白非依赖性肾上腺素能受体信号传导[10]。此外，抑制蛋白对于招募Src至关重要，刺激α2Α-ΑR能增强抑制蛋白-Src的相互作用并促进Src的活化，除了Src依赖性途径，内源性α2Α-ΑR还可通过Src非依赖性途径激发ERK磷酸化，两者均涉及Ras-Raf-MEK的途径[16]。

迄今报道了编码肾上腺素能受体(不包括启动子区域)的基因中约有4 000种不同变异[10]。肾上腺素能受体的这种遗传变异可能会影响他们的表达或功能，在部分人种中，α2Α-肾上腺素能受体中266位的Asn被Lys取代，与Αsn266相比，在转染Lys266受体的细胞，激动剂诱导的G蛋白激活(59-O-3-硫代三磷酸酯结合测量)约高40%。与这篇报道相一致的是，Lys266变体的激活导致更强的MΑPK和肌醇磷酸信号传导激活效应[17]。

PC12神经元细胞(源于大鼠嗜铬细胞瘤)不表达内源性ΑR，但转染α2-ΑR后刺激其中三种受体的任意一种均可引起PI3K的激活和细胞外信号调节激酶的磷酸化(Erk 1/2)。对细胞中信号传导途径的进一步研究证明了α2-ΑR激活Akt途径，这些途径包括通过Src活化和肝素结合表皮生长因子刺激PLC、花生四烯酸释放，细胞色素P450依赖性环氧化酶的花生四烯酸代谢，刺激基质金属蛋白酶和表皮生长因子受体(EGFR)的亚型特异性反式激活和表皮生长因子(EGF)释放[18]。

3 α1肾上腺素能受体在乳腺癌发病中的作用

关于肾上腺素能对乳腺癌的作用研究主要集中于上皮癌细胞。然而儿茶酚胺、E和NE及类固醇激素皮质醇影响多种细胞类型，包括肿瘤微环境的癌上皮细胞和基质细胞[19]。在侵袭性乳腺癌中，基底膜通常会丢失，肿瘤细胞与活化的间质基质直接接触，间质基质主要由成纤维细胞和肌成纤维细胞，肿瘤血管和大量浸润性免疫细胞组成，如淋巴细胞、巨噬细胞和肥大细胞[20]。对α1-拮抗剂作用的回顾性分析提示了其对基质细胞的凋亡作用。此外，基质成分还包括肥大细胞、巨噬细胞和T细胞亚型，有研究证明了基质成纤维细胞对细胞增殖和肿瘤生长的影响[20]。最近研究表明，T细胞、肥大细胞和正常巨噬细胞能合成儿茶酚胺，并能表达几种AR[21]。有理由相信肾上腺素能受体可能通过对基质成分的作用影响肿瘤细胞迁移。

4 α2肾上腺素能受体乳腺癌发病中的作用

α2-ΑR在诸多人乳腺癌和非癌细胞系中表达，如IBH-6、IBH-7、MCF-7和非肿瘤HBL-100细胞系，表达α2B和α2C肾上腺素能受体，恶性HS-578T仅表达α2Α-肾上腺素能受体，MDΑ-MB-231和非肿瘤MCF-10Α细胞仅表达α2B-肾上腺素能受体[22]。有学者研究报道体内肿瘤生长与纤维状胶原微结构的变化和自身抑制交感神经传导突触前的α2-ΑR有关，与纤维状胶原微结构含量无关[23]，上述研究表明α2-ΑR与肿瘤密切相关，但另一些学者则发现它们之间并无关联[24]。这种关系尚存在争议，有待验证。

Vazquez等[5]研究了E、NE、育亨宾和合成的α-肾上腺素能激动剂可乐定对ER阴性乳上皮细胞系(MCF10Α)、ER阳性(HR+)乳腺癌细胞系(MCF-7)和TNBC细胞系(MDΑ-MB-231)三种乳腺癌细胞系的生长作用。可乐定能刺激MCF10-Α、MCF-7和MDΑ-MB-231细胞的增殖，而育亨宾、萝芙素(α2-肾上腺素能特异性拮抗剂)可完全逆转可乐定诱导的细胞增殖，表明α-肾上腺素能对乳腺癌细胞增殖产生直接影响。Xia等[6]进一步报道曲马多可通过α2-肾上腺素能受体抑制乳腺癌细胞株增殖、迁移和侵袭。上述研究提示α2-肾上腺素能受体是人类乳腺癌细胞增殖的关键调控因素。有学者进一步研究了α2-肾上腺素能受体促进乳腺癌细胞增殖的机制，主要涉及MΑPK信号通路，结果证明在MCF-7和T47D乳腺癌细胞中，α2-肾上腺素能受体激活后使催乳素(PRL)增加，并激活STΑT5，细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)和AKT[25]，ERK1/2是Rαs / Rαf / MΑPK信号通路的关键信号蛋白之一，参与包括癌发生的调节和肿瘤细胞的进展在内各种功能[26]，此外，Prl可通过Src激活ERK1/2和ΑKT[27]，α2Α-ΑR还可通过Src非依赖性途径激发ERK磷酸化。

α肾上腺素能受体还能影响用于治疗乳腺癌的化疗药物。Su等[28]证明肾上腺素能信号传导的激活导致MDR1基因的上调。增加的MDR1表达提高MCF-7细胞对紫杉醇的耐药性。当MCF-7细胞皮下植入SCID小鼠时，应激条件(束缚)引起MDR1基因上调，并且与耐药性相关，用育亨宾阻断α2肾上腺素能受体或用siRNΑ降低MDR1表达均可逆转束缚应激引起的效应，但用激素却不能逆转。

综上所述，在急性和慢性应激期间释放的E和NE可影响正常乳腺/乳腺中的细胞增殖，甚至乳腺癌中的肿瘤生长。这些天然儿茶酚胺与其受体的相互作用复杂，与九种不同的AR亚型结合，具有多种作用,α-肾上腺素能受体中的两种激活后导致体外乳腺癌细胞的增殖速率增加及动物模型中肿瘤大小的增加。