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肿瘤治疗中GPR35的表达及作用研究

2020-07-08 1474 上传者：管理员

摘要：GPR35亦称趋化因子受体8(CXCR-8),是最新发现的一个G蛋白偶联受体,与其他G蛋白偶联受体结构相同,其调控的分子信号通路与其他G蛋白家族成员相似,即受体被配体激活后,通过改变分子结构与G蛋白结合并激活G蛋白,再通过一系列的反应将信号转导至下游最终效应位点。研究证明GPR35在心血管疾病、肿瘤、炎症、免疫和癌症等重要疾病的发生、发展密切相关。目前有关GPR35在各类肿瘤中表达及作用机制的研究尚处于起步阶段,但研究结果充分证实,GPR35在肿瘤的发生、发展过程中扮演着重要的角色,相信随着研究的逐步深入,必将带给我们极大的惊喜。

关键词：
GPR35
作用机制
信号通路
分子结构
肿瘤
肿瘤实验研究
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GPR35为细胞膜受体,属于G蛋白偶联受体家族,与其他G蛋白偶联受体相同,其立体结构中都有7个跨膜α螺旋,且其肽链的C端与连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白的结合位点[1]。广泛表达于各类细胞,以腺组织、黏膜组织、骨髓来源CD33+、CXCL17反应性单核细胞和THP-1单核细胞系中表达最为活跃[2]。目前研究表明GPR35与疼痛、炎症、哮喘、心血管和肿瘤等疾病相关,成为多个学科领域关注的焦点蛋白[3,4,5]。现将GPR35的研究进展总结如下。

1、GPR35内源性配体

一般情况下,体内的受体必然存在相应配体,趋化因子CXCL17已经被证明为GPR35的特异性配体。CXCL17趋化因子为小分泌蛋白,又称血管内皮生长因子趋化因子。正常状态下限定表达于组织黏膜中,以气管、支气管表达最多,胃次之;病理状态下可于多种不同类型的肿瘤细胞中表达,其中在结肠癌和乳腺癌细胞表达最为活跃。Matsui等[6]检测了54种癌细胞系CXCL17的表达水平,发现在结肠癌、乳腺癌和非小细胞肺癌等细胞表达上调,但在黑素瘤细胞系中沉默表达或表达水平极低。其与靶细胞上表达的G蛋白偶联受体结合,可触发信号级联反应并诱导趋化作用。近来研究表明,GPR35与其配体CXCL17在多种类型肿瘤的生长、器官的特异性转移、新血管生长及肿瘤免疫抑制中发挥重要作用[6,7]。此外,趋化因子CXCL17还参与调控血管内皮生长因子(VEGF)促进肿瘤血管的生长,因此,可能通过促进新血管的生成而有利于肿瘤的发生发展。从治疗的角度,CXCL17可望成为一个重要的治疗靶点。

2、GPR35发挥生物学功效的信号通路

目前已有报道,GPR35在炎症反应过程中通过激活MAPK炎症通路发挥作用,其机制为:配体激活Gs蛋白偶联受体,通过GAs亚基使腺苷酸环化酶活化,引起cAMP升高,从而激活PKA,致MAPK活化,激活Gq蛋白偶联受体,通过Gq蛋白的A亚基及PLC、PKC途径进而激活MAPK[8,9]。朱玮玮[10]以GRP35激动剂NPPB促进LPS诱导巨噬细胞TNF-α表达,证实GPR35可以上调p38MAPK磷酸化实现,同时试验还发现,GPR35对JNK和ERK的磷酸化影响不明显,对C-jun磷酸化有抑制作用。

有学者研究发现,GPR35通过与钠钾泵结合促进糖酵解,从而增强致癌转导信号,具体机制为GPR35与Na/K-ATP酶的α链交互作用同时对Na/K-ATPase的活性有积极作用,Na/K-ATPase活性的提高可激活激酶Src,从而增加了肿瘤的发生发展的机率[11]。

3、GPR35与不同肿瘤中的相关研究

3.1GPR35与肺癌

通过采集Oncomine数据库各种类型肺癌中GPR35的表达数据,利用GEO进行统计分析,结果显示腺癌组中GPR35基因表达显著升高,而在肺鳞癌和大细胞肺癌的表达与正常组织无明显差异。将肺腺癌中GPR35的表达水平与其病理分期综合分析,发现GPR35的表达上调与肺腺癌Ⅰ期和Ⅳ期密切相关,提示GPR35可以作为判断肺腺癌的分期和预后的检测指标,然而应用于临床尚需大量的临床样本进行检验[12]。

采用人肺泡上皮细胞A549细胞株建立耐药细胞模型,研究GPR35与乳腺癌的相关性及作用机制。发现GPR35在模型细胞中的表达明显升高,应用生物学技术沉默细胞中β-抑制蛋白-2的表达,结果引起GPR35的表达显著降低。进一步研究发现,抑制Akt信号通路,GPR35和β-抑制蛋白-2的表达均显著降低。说明Akt信号通路可以通过抑制β-抑制蛋白-2的表达,导致GPR35表达降低。这一研究结果,为肺癌的临床治疗,提供了一个新的思路,也为其他的肿瘤研究提供触类旁通的研究思路[13]。

3.2GPR35与乳腺癌

已有研究表明,乳腺癌组织均存在不同程度的CXCL17和GPR35表达,且两者在癌组织表达均高于癌旁非癌组织,但两者在乳腺癌组织的表达并没有呈现明显的相关性。此外,Guo等[14]学者研究发现GPR35的表达与癌症病理组织学分期有关,而CXCL17与乳腺癌患者的短生存率密切相关,可作为乳腺癌预后不良的一个独立检测指标,在体内外均能促进癌细胞的增殖和迁移。研究表明,CXCL17-GPR35轴在乳腺癌发生发展中的作用,是联系胞外信号和胞内信号的桥梁,参与癌细胞转移的过程。可作为研究GPR35在乳腺癌中作用机制的一个关键环节。

近年来mTOR信号通路作为细胞生存信号通路备受关注,发现其涉及信号分子较多。一条是PI3K/Akt/mTOR促存活通路,包含3个关键蛋白分子,即PI3K、Akt、Mtor;另一条是LKB1/AMPK/mTOR信号通路,抑癌基因LKB1通过磷酸化磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)激活AMPK,进而实现对mTOR的负性调控。由于在mTOR信号通路中上游分子PI3Kγ可以被G蛋白偶联受体所激活,因此可以推测GPR35作为mTOR信号通路关键激活剂,在乳腺癌发生发展过程中起着重要作用。

3.3GPR35与结肠癌

有学者[15]在DSS诱导急性肠炎模型实验中发现敲除GPR35基因能够在肠炎中发挥保护作用。通过骨髓移植实验中也证明GPR35基因在肠上皮中的缺失后小鼠会降低对急性肠炎的敏感性。采用WesternBlot方法检测了炎症后小鼠肠组织的ERK、Akt信号通路分子表达水平,发现GPR35基因敲除型小鼠的组织磷酸化Akt信号更强。最终证明了GPR35基因通过影响肠上皮细胞稳态能够促进肠炎的发生发展[15]。这为以后在肠道疾病中研究GPR35与Akt通路蛋白分子是存在怎样内在的交互作用机制奠定了一定理论基础。进一步查阅文献发现GPR35分为两个亚型,即GPR35a和GPR35b[16],学者通过实时定量的方法检测结肠癌患者的细胞、结肠癌细胞系和正常结肠上皮细胞中的GPR35mRNA的表达水平,用双色免疫组织化学和免疫形态计量学方法检测G蛋白偶联受体35的表达。发现GPR35bmRNA和GPR35b均有表达,且在淋巴结中呈高表达,GPR35a未见表达。随后对患者的生存时间和预后进行随访调查,并通过风险对比分析,发现预后不良结肠癌的患者病理细胞中均呈现GPR35b表达上调。由此得出结论:GPR35b表达上调可作为结肠癌预后不良的一个指标,有望成为临床治疗的靶标[16]。

3.4GPR35与胃癌

日本学者冈村一郎在研究胃癌发生的转化过程中所涉及的新因素,利用逆转录病毒载体构建了人胃癌细胞cDNA文库[17]。通过筛选转染NIH3T3细胞的转化活性,进行功能克隆。共分离到6个cDNA克隆,其中1个编码延伸因子1α亚基,已知该亚基在肿瘤发生中起重要作用。在筛选过程中反复分离的一个cDNA(克隆56.2)编码了一个与G蛋白偶联受体蛋白GPR35相同的蛋白。另外,另一个cDNA克隆(72.3)是GPR35基因的另一个剪接产物,在GPR35的N端添加了31个氨基酸。因此,克隆56.2和72.3编码的蛋白质分别命名为GPR35a和GPR35b。RT-PCR实验显示GPR35基因在癌周围组织低表达或缺失,而两种mRNA在所有胃癌中均有表达。72.3编码mRNA水平显著高于56.2编码mRNA。在正常肠黏膜组织中检测到一种与胃癌相似的表达模式。根据两株GPR35克隆在NIH3T3细胞中的表观转化活性及其在癌组织中表达水平的显著上调,推测这两种新的GPR35亚型参与了胃癌的形成过程[17]。

4、展望

通过上面综述我们发现,GPR35作为G蛋白偶联受体家族中最新成员,我们对其了解知之甚少,尤其在肿瘤方面的研究可谓冰山一角,如GPR35在不同肿瘤细胞的分布和表达,在细胞癌变过程中所起的作用如何,其具体分子作用路径及调控机制等大量的工作亟待解决。就目前相关研究结果显示,GPR35是一个具有多种生物功效,极具潜力的新兴靶位分子,随着人们对其研究的逐步深入,其“神秘面纱”终将被人们揭开,那时相信必将会带给我们极大的惊喜。

参考文献：

[3]李子健.G蛋白偶联受体信号新调控机制[J].中国病理生理杂志,2015,31(10):1907

[8]王应灯,孙耕耘.G蛋白偶联受体激酶活性调控与细胞炎性损伤[J].中国药理学通报,2003,19(8):855

[9]朱卫忠,韩启德.G蛋白偶联受体激活丝裂原活化蛋白激酶的机理[J].生理科学进展,1998,29(2):141

[10]朱玮玮.5-硝基-2-3-苯丙胺苯甲酸(NPPB)对脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症因子表达的作用及机制研究[D].广州:暨南大学,2015

[12]葛丽艳,王琦,朱宏,等.基于数据挖掘分析GPR35表达对肺腺癌预后的影响[J].医学信息,2018,31(23):86

[15]卓林钢.G蛋白偶联受体35在炎性肠病中的功能和机制研究[D].上海:华东师范大学,2016

李丽霞,欧明坤,卢泳琪,潘海媚,罗海婷,谢海洋,欧叶涛.GPR35在肿瘤中表达及作用的研究进展[J].湖北科技学院学报(医学版),2020,34(02):182-184.

基金:广西高校大学生创新创业计划项目(201910601012);广西自然科学基金项目(2018JJA140112)