阻塞性睡眠呼吸暂停与肺癌研究进展

何芳 吴娜 杨婷 艾丽 李永霞

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一种因睡眠过程中上气道反复塌陷，以反复发作的夜间呼吸暂停、间歇性缺氧(Intermittent hypoxia，IH)、睡眠片段化(sleep fragmentation，SF)等为特征的疾病，已有研究表明，严重OSA罹患癌症的危险增加15%[1]，合并OSA的癌症患者死亡率也有增加。据最新全球癌症统计资料显示[2]，肺癌仍是导致癌症死亡的主要原因(发病率11.4%，预估死亡率18%)。目前，许多研究发现OSA与肺癌发生密切相关，明确OSA与肺癌发生发展的相关性，为肺癌治疗及预防提供新的视角。本文综述了OSA与肺癌相关的研究现况、潜在致病机制及治疗方向。

OSA与肺癌的关系

近年来的动物和临床研究均表明，OSA可能是肺癌发生和进展的一个促成因素[3-4]。睡眠障碍与癌症死亡率增加有关，且其中肺癌居首位[5]。Seijo L.M.等[6]研究发现，OSA相关间歇性缺氧与肺癌患病率升高有关。一项大型多中心队列研究，在纳入的8748名OSA患者中，肺癌为最常见新诊断癌症之一，就肺癌发病的相关危险因素而言，经过调整包括吸烟、饮酒、共患疾病等多个变量后，夜间低氧血症与肺癌发病的相关性最为显著[7]。在肺癌分期及OSA分层中，重度OSA与Ⅲ～Ⅳ期肺癌患者的癌症死亡风险增加相关[8]。此外，多项研究指出，OSA与肺癌可能存在双向关系，不仅患有OSA的肺癌患者恶性事件增加，与对照组相比，肺癌患者睡眠障碍发病率增加，更容易出现夜间IH、低氧血症、呼吸暂停、白天嗜睡等症状[9-10]。

OSA影响肺癌的可能机制

一、IH引起肿瘤微环境(Tumor Microenvironment，TME)的改变

1.TME中的外泌体。肿瘤的发生及转移增殖涉及肿瘤细胞和TME之间异常复杂的联系，TME包括周围的免疫细胞、微血管、炎症细胞和信号分子等。肿瘤外泌体作为肿瘤与微环境之间有效信息交换的重要媒介，在调节肿瘤进展过程中具有重要作用，如血管生成、免疫调节和转移。Almendros I.研究[11]显示IH促进外泌体释放，从IH小鼠或OSA患者中获得的循环血浆外泌体在体外增加了TC1肺肿瘤细胞的增殖和迁移，且可破坏内皮屏障，促进转移。此外，这种促肿瘤效应在SF肺癌小鼠血浆外泌中也得到了验证[12]。

2.TME中巨噬细胞极化。肿瘤细胞和基质细胞之间的相互作用对于肿瘤的生长和侵袭必不可少。在巨噬细胞两种活化表型中，M1型具有抗肿瘤功能，而M2型细胞具有促进组织再生特性，支持肿瘤增殖和侵袭。Almendros I.等[13]的研究表明在移植的肺上皮肿瘤中，IH不仅能促使肿瘤生长加快，对邻近组织侵袭性也增强，这与M2极性的肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)的募集有关。恶性细胞能够修饰其微环境并影响包括脂肪组织(adipose tissue，AT)在内的相邻组织，以确保其存活和持续的增殖。一项基于肺肿瘤小鼠模型研究[14]显示，与空气组(room air，RA)相比，IH能调节肿瘤-AT的相互作用，形成脂肪组织巨噬细胞，迁移到肿瘤中，并在肿瘤中经历从M1到M2表型的极性转变，加速肿瘤的生长和侵袭。

5.血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor, VEGF)表达增加。VEGF是HIF-1α的下游基因，IH通过激活HIF-1a/VEGF通道，促进VEGF表达，诱导肿瘤血管生成。Liu 等研究[18]证明非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)合并OSA患者的VEGF水平升高与短期生存期较差密切相关。IH暴露加重Lewis肺癌小鼠肿瘤生长，促进组织血管生成，同时在小鼠血清及肿瘤组织中VEGF水平均有升高[19]。Carolina等[20]研究表明IH下的单核细胞，无论是OSA患者还是IH体外模型，都以HIF-1 α依赖的方式产生VEGF，并诱导肿瘤进展增强。

二、IH条件下，肺癌细胞中可能被激活的信号通路

1.IH/ALKBH5-m6A-FOXM1信号轴。FOXM1是一种与细胞增殖相关的转录因子，根据其在肿瘤发生和发展中的作用，已将其定为致癌状态[21]。N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)是真核生物mRNA上最普遍的化学修饰，人AlkB同系物H5(human AlkB homolog H5,ALKBH5)作为主要的m6A脱甲基酶，可通过调节多种生物过程，在多种癌症中起双重作用[22]。Chao Y.H.等[23]研究发现，IH加速了小鼠肺腺癌肿瘤重量和体积的增长，与RA相比，IH上调肺腺癌细胞中ALKBH5的表达，肿瘤组织中FOXM1蛋白水平明显升高，m6A水平减少。同时，该研究分别进行了IH条件下ALKBH5、FOXM1敲除和ALKBH5敲除后强制表达FOXM1试验，发现ALKBH5通过降低IH条件下的FOXM1 m6A水平来促进FOXM1 mRNA的翻译，促进FOXM1表达，表明m6A脱甲基酶ALKBH5通过下调m6A对FOXM1基因的修饰和促进FOXM1的表达影响IH下肺腺癌细胞的增殖和侵袭。

2.ESM1/HIF-1α通路调节。内皮细胞特异性分子-1(Endothelial cell specific molecule-1，ESM 1)是一种受炎症因子调节在肺部表达的分子，与内皮功能障碍有关。IH通过ESM1/HIF-1α途径使上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)相关的蛋白——N-钙黏蛋白、Snail蛋白和波形蛋白水平显著升高，促进细胞的迁移和侵袭[24]，该过程增强了肺癌干细胞(lung cancer stem cells，LCSCs)特性及耐药性。Gu X.等[25]在NSCLC小鼠研究中发现，Si-ESM1质粒转染肺癌细胞后，EMT相关蛋白表达减低，抑制了IH诱导下HIF-1α介导的的细胞增殖、迁移和侵袭，逆转了IH相关的负面效应。

3.Wnt/β-Catenin通路。Wnt是一类分泌型糖蛋白，Wnt分泌后能与细胞表面特异性受体互相作用，引起β-Catenin积累，游离的β-Catenin可进入细胞核，调节基因表达。氧化应激激活Nrf2有利于恶性细胞的存活。Kang H.S.等[26]发现，OSA相关的IH增强了Nrf2和Wnt/β-Catenin相关基因的表达，导致Wnt/β-Catenin信号通路的下游靶基因(即c-Myc、细胞周期蛋白D1、CDK4、p21、VEGF等)的水平增加，而加速肺癌小鼠模型肿瘤发展。

4.COX-2/PGE2通路。环氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)在不同类型的肿瘤中表达上调，与肿瘤不良预后直接相关，其下游代谢物前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)可以诱导免疫监视受损和血管生成增加促使肿瘤进展增强。Campillo N.等[27]肺癌小鼠研究中发现，IH诱导巨噬细胞前列腺素-内过氧化物合成酶2(PTGS2)基因表达和PGE2生成，此效应能被COX-2特异性抑制剂塞来昔布抑制，从而抑制肿瘤生长，此外，该研究还证实了在OSA的肺癌小鼠模型中，TAMs和肺癌细胞均是PGE2的相关来源，表明IH能够增强肿瘤细胞恶性生物学特点。

5.增强Bach1的表达促进肺癌干细胞样特性。癌症干细胞(CSCs)是肿瘤细胞的亚群，具有自我更新、分化和促进肿瘤生长的能力。转录因子BTB和CNC同源体1(BTB and CNC homology 1，Bach1)是氧化应激条件应答的关键因素，与肺癌患者的不良预后相关。OSA患者反复的缺氧/复氧发作，促进活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生，而在ROS中，特别是线粒体ROS(mitochondrial ROS, mtROS)是OSA相关疾病发病的核心因素[28]，也是ROS的主要来源。Hao S.Y.等[29]在暴露于IH原发肺癌小鼠研究中发现，CD44、CD133、SOX2、Nanog、Oct4和ABGG2作为重要的干细胞转录因子，与RA小鼠肺癌组织相比，其肺癌结节中上述干细胞转录因子的表达显著上调，并且在体外和体内，IH均促进了mtROS的积累和Bach1的表达，Bach1基因敲除减低了IH诱导的mtROS积累和CSCs样表型，阐明IH通过激活mtROS促进肺癌CSCs样特性，促进肺癌细胞增殖、克隆多样性。

三、睡眠片段化对肺癌的影响

1.NADPH氧化酶2(NADPH oxidase type 2，Nox2)活性降低介导了SF诱导肺癌的影响。Zheng J.M.等[30]建立TC1肺癌小鼠及缺乏Nox2活性肺癌小鼠(gp91phox-/Y小鼠)模型研究，发现与正常睡眠环境(normal sleep conditions，SC)的荷瘤小鼠相比，暴露于SF的小鼠和暴露于SC或SF的gp91phox-/Y小鼠的肿瘤生长速率、肿瘤重量和侵袭性均持续增加，转基因消融Nox2导致TC1细胞肿瘤的致癌特性增强，细胞的增殖、迁移、侵袭均有增加，表明SF可能通过改变Nox2的表达和活性而影响肿瘤恶性特点。

2.SF招募TAMs和上调Toll样受体4(Toll-like receptor4，TLR4)信号通路。Toll样受体是一种模式识别受体，在宿主免疫应答中起关键作用。在各种已知的TLRs中，TLR4是免疫、某些非免疫和肿瘤细胞表达最广泛的模式识别受体之一。TLR4在不同肿瘤类型中的表达也可以用作肿瘤增殖、分化、转移、预后和患者生存的标志。Hakim F.等[31]肺癌小鼠研究发现，SF诱导肿瘤生长加速、侵袭性增加，促进TAMs极性转向M2和更高的TLR4的表达，表明TLR4信号介导了SF和SC条件下肿瘤增殖的差异。

OSA相关肺癌的治疗

1.内皮抑素可抑制肿瘤内皮细胞增殖和血管生成。Zhang X.B.等[19]在IH条件下研究内皮抑素对Lewis肺癌小鼠的治疗效果发现，内皮抑素治疗后可降低血清和组织VEGF水平，从而降低微血管密度，减缓肿瘤的发展，经内皮抑素治疗后可发现更多的肿瘤坏死区域，并且荷瘤小鼠在IH条件下，内皮抑素抗肿瘤作用明显优于RA条件下。有Meta分析表明[32]，与铂类化疗相比，联合内皮抑素可提高NSCLC化疗反应率、疾病控制率和延缓进展时间，且不增加不良事件的发生率。

2.抗缺氧治疗。肿瘤缺氧是癌症治疗失败的一大原因，依托泊苷、顺铂和阿霉素是包括肺癌在内的各种癌症中常用的三种化疗药物，在缺氧的情况下，用这些药物治疗癌症可以显著增加耐药性。在NSCLC细胞中，当去除HIF-1α活性和改善缺氧时，可恢复对顺铂和阿霉素的敏感性[33]。使用姜黄素诱导NSCLC中HIF-1α的降解分别增加了细胞凋亡和对顺铂的敏感性[34]。OSA单核细胞表现出TAM表型，降低自然杀伤细胞活性，在体内(OSA患者经CPAP治疗后)和体外都进行足够的氧气恢复，可使单核细胞逆转其促肿瘤表型，表明先天免疫系统的可塑性和复氧的意义[20]。

3.PD-1/PD-L1抑制剂。PD-1/PD-L1抑制剂已在多种癌症中显示出疗效，IH诱导肺癌患者PD-L1/PD-1免疫检查点过表达，导致肿瘤发生免疫逃逸。靶向PD-1/PD-L1免疫疗法已成为癌症患者有前景的替代疗法。PD-1途径包括免疫细胞受体PD-1及其配体PD-L1(B7-H1)和PD-L2(B7-DC)，介导肿瘤微环境中的局部免疫抑制，阻断PD-1或PD-L1的药物可抑制肿瘤免疫逃逸[35]。秦泽敏等[36]Meta分析也证明，PD-1/PD-L1的单克隆抗体在NSCLC治疗方面的优势及较低的不良反应。

小 结

尽管很多数据表明，OSA患者罹患肺癌及促进肺癌进展风险明显增加，但OSA引起的慢性间歇性缺氧和睡眠片段化的促癌机制是复杂的，目前关于OSA与肺癌的研究，在临床中大多基于流行病学、发病率、死亡率的研究，许多OSA动物模型的机制研究，也不能完全模拟人体环境。未来需要开展更多的基础及临床机制研究，进一步发现肺癌患者中与OSA致癌相关的基因、细胞因子、蛋白等，为肺癌的防治提供更精准的临床治疗指导。