关键词 生长抑素受体肿瘤
提要 生长抑素及其类似物具有抑制肿瘤增殖或其异常分泌的作用。这些作用是通过肿瘤内高密度表达的生长抑素受体而介导的, 并且具有受体亚型的选择性。 明确肿瘤中生长抑素受体亚型的分布与表达, 对选择特异性的生长抑素类似物, 以及提高介导治疗效应具有重要的意义。
生长抑素受体作为基因型肿瘤标志物之一, 正逐步受到研究者的重视。随着生长抑素受体5种亚型先后被克隆, 人们对生长抑素受体家族各成员的分子生物学特性及其特异性配体(生长抑素及其类似物)等方面的研究也进一步深化。 更令人瞩目的是, 生长抑素受体家族广泛分布于神经内分泌肿瘤的细胞膜上, 成为介导该肿瘤诊断与治疗的又一新思路。由此开辟了用放射性核素标记生长抑素类似物进行肿瘤闪烁显像的应用新领域, 并为临床开展生长抑素靶向治疗神经内分泌肿瘤展示了良好的前景。
1 生长抑素及其生物学作用
于1968年发现、 1972年正式命名的促生长素抑制素, 简称生长抑素(somatostatin, SST), 是含14 个氨基酸的环形肽(SST14), 其氨基酸序列于1972年由 Brazeau 等［1］首先报道。 1980年前后, 人们又发现了另一种天然 SST, 由28个氨基酸组成, 称为 SST28。
SST 广泛分布于与生长激素调节有关或无关的组织中, 包括中枢神经系统、 下丘脑及肠、胰等外分泌、 内分泌系统, 也有少量分布于甲状腺、 肾、 肾上腺及前列腺等处。 SST 具有显著的生物学活性, 首先发现的是它对生长激素分泌和释放的抑制作用。 继之发现, 它对处于基础状态和受刺激状态下的多种内分泌、外分泌细胞功能均具有强大地抑制效应, 如可抑制胰岛素、 胰高血糖素、 胃泌素及胃酸的分泌等［2］。 位于中枢神经系统内的 SST 可作为神经递质, 发挥调节大脑运动和识别功能的生物学效应。 特别值得一提的是, SST 有可能作为一种重要的细胞增殖和分化的激素调节肽, 其抑制肿瘤细胞增殖的效应, 将使 SST及其多种类似物 (SSA), 具有发展成为抗肿瘤药物的乐观前景［3］。
2 生长抑素受体家族
学者们很早就注意到, SST 的多种多样生物学作用, 是通过应答细胞的细胞膜上高特异性、 高亲和力的SST 受体(SSTR)而介导的。 1978年， Schonbrun 等［4］首先提出了此观点。 经过将近二十年的研究, 已对 SST 受体(SSTR)家族中5种受体亚型(SSTR1～SSTR 5)的氨基酸序列、组织学分布与表达, 以及其生化、 药理性质等, 均有了较详细的了解, 积累了丰富的资料。
2.1SSTR1～5 亚型基因的克隆于1992年～1995年间, 已陆续确认, SSTR 基因中存在着 5 种不同的分子亚型［5］。 Yamada 等于1992年首先克隆成功2种人 SSTR 亚型( hSSTR1～2)。所采用的技术策略是, 以与G 蛋白偶联受体的保守序列相符合的变性寡核苷酸为引物, 以人胰岛 RNA 为模板, 用反转录 PCR 技术来合成 SSTRcDNA 片段,然后用人基因组 DNA 筛选。 紧接着 Yamada 等于1993年又克隆出 hSSTR3; Rohrer 等克隆出 hSSTR4; 1994年O′Carroll 等克隆出 hSSTR5。 Patel 等还发现, 在 hSSTR2 中有两种不同的异构体(亚基), 即一个较长的 hSSTR2A, 和一个较短的 hSSTR2B。 两者的区别仅在于细胞浆内 C尾端的长度分别为369和356个氨基酸残基［6］。
2.2hSSTR各亚型的基本特性生长抑素受体属于一类 G 蛋白偶联的受体家族, 它们均具有以下基本特性: ①SSTR各亚型间存在着种属及组织学分布上的异质性; 由各个亚型基因编码的受体蛋白质, 在其氨基酸数目及结构上具有高度的保守性; ②各个亚型之间的氨基酸序列存在着不同程度的同源性。 根据对 hSSTR各成员间氨基酸序列的比较,其同源性在39％～57％。学者们建议, 依据氨基酸序列同源性的高低及与此相关配体的选择性及功能应答的相似性, 将SSTR家族分为两个大的亚族。 其一为 SSTR1, 4组成的亚族; 另一为由SSTR2, 3和5组成的亚族［7］; ③各亚型具有选择性结合相应配体的能力; ④各亚型均通过对腺苷酸环化酶的抑制而发挥其功效。
2.3SSTR 的跨膜区(TMD)SSTR 所含公认的7个 TMD 拓扑学分布, 具有 G 蛋白的偶联 受体的典形图形。 人 SSTR 5 种亚型 TMD 的氨基酸序列, 显示出比全分子更大的同源性［5］, 详见表1。 从全分子39％～57％的同源性提高至TMD 55％～70％的同源性， 这表明 SSTR 全分子的分歧点更多的出现在其氨基端和羧基端。在人 SSTR 各亚型 TMD 排序中, 仍以SSTR1 和 SSTR4 间的同源性最高(70％)。
2.4SSTR各亚型对配体的选择特性为了评价 SSTR 各亚型受体的不同生物学功能, 了解其分子的药理学性质, 有必要研究各亚型受体对配体的选择特性。 但由于生长抑素生物半排期极短, 因此, 多种半排期较长、 生物代谢性状稳定的类似物被相继合成, 它们与各亚型的结合特性详见表2［5］。从表2可以看出, SSTR 5种亚型结合SST14的亲和力大体相近, 其竞争性抑制浓度值均在nmol／L水平, 提示 SST14 对 SSTR 各亚型无选择性。 SSTR1～4这4种亚型结合 SST14 的亲和力比 SST28 高 2～4 倍。 从表2所列的几种人工合成的类似物与 SSTR 各亚型的选择性结合来看, 它们对SSTR2, 3和5的亲和力均较高, 而对 SSTR1和SSTR4 的亲和力甚低或较低。
3 SSTR 亚型与肿瘤
通过对肿瘤标本组织切片, 以放射自显影法及肿瘤匀浆的配体结合分析法观察, 证实了在多种神经内分泌肿瘤(即含 SST 靶组织的肿瘤)中, 存在着 SSTR 的高密度表达。
1984年， Reubi 首次报道［8］, 在大多数垂体腺瘤(GH型)中, 存在高密度的 SSTR。90年代以来, 采用先进的分子生物学技术, 检测 SSTR 各亚型的 mRNA(包括原位杂交法、RTPCR 法及Northern 印迹法等), 发现 SSTR 表达的阳性率在70％以上的神经内分泌肿瘤中。除垂体腺瘤外, 还有内分泌胰腺瘤、 胃肠道类癌瘤、 嗜铬细胞瘤及小细胞肺癌等。此外, 在恶性淋巴瘤、 乳腺癌及若干种神经系统肿瘤（如脑膜瘤、 星形细胞瘤等）中, SSTR表达的阳性率也在70％以上［9～10］。
人类肿瘤表达的 SSTR分属不同亚型, 如垂体腺瘤对 SSTR1～5 5种亚型都有不同程度的表达, 其中以 SSTR2和SSTR5的表达水平最高［11～12］。 1995年， Smiljka 等［13］ 采用RTPCR法, 检测了 SSTR1～4在乳腺癌中的表达, 发现 SSTR2 的表达率亦居各亚型之首; 并提出 SSTR 各亚型的表达与患者的年龄、 月经状况、 乳腺癌的组织学类型及另两种激素(雌激素和孕激素)受体等, 均无相关关系。 1994年， Toshikazu 报道［14］, 用 Southern 印迹法, 可显示16类肺癌细胞株的 SSTR1与SSTR2基因的表达结果。 无论小细胞肺癌(SCLC) 或非小细胞肺癌(NSCLC, 包括鳞状细胞癌和腺癌), 70％以上都有 SSTR 表达, 其中SCLC 及鳞癌以表达 SSTR2 为主。
4 研究肿瘤 SSTR 亚型的临床意义
了解肿瘤组织中 SSTR 亚型的主要意义在于: 根据不同受体亚型, 选择与之亲和力高、 特异性强的 SSA 作为配体, 并在此基础上进一步探索、 合成新型的 SSA。 用放射性核素标记所选的 SSA, 对肿瘤进行 SSTR 的受体闪烁显像(SRS), 对肿瘤进行定位诊断和／或受体介导的靶向药物治疗, 是医学科学工作者的最终目标。 此外, 研究肿瘤 SSTR 亚型还具有对某些肿瘤进行鉴别诊断、 病程分期和预后判断等的价值。
4.1发展肿瘤受体显像的意义肿瘤受体显像, 与抗肿瘤抗体放射免疫显像和反义核酸显像, 构成了当代分子核医学影像的3个主要领域, 有可能作为放射免疫显像的有力竞争者, 而成为近年来诊断肿瘤的重要发展方向和研究的热点［15, 16］。 多种神经内分泌肿瘤（如垂体腺瘤、 GEP肿瘤和小细胞肺癌等）及某些非神经内分泌肿瘤(如乳腺癌、 非小细胞肺癌和结肠癌等), 均含有足以进行闪烁显像的高密度 SSTR。 至1993年为止, Krenning 等［17］已总结报道了上千例的 SRS, 其对多种肿瘤显像的总符合率高达81％, 这就为原发性或转移性 SSTR 阳性肿瘤, 提供了一种敏感的新的定位诊断技术。 特别是对那些难以发现、 很小的神经内分泌肿瘤, 用 SRS 定位诊断的意义更大; 对其转移灶的检出率也往往超过其它常规诊断方法。但 SRS 也存在着一些问题, 如其假阴性率平均为19％。 造成假阴性的原因, 主要是肿瘤中 SSTR 表达的密度低, 或所采用的标记 SSA 与 SSTR 亚型不匹配。 这说明采用分子生物学方法检测各类各例肿瘤的 SSTR 亚型, 及选择与之匹配的高亲和力配体的重要性。 如对富含 SSTR2 亚型的肿瘤, 选用与之具有高亲和力的 Octreotide 作为标记配体, 可获得较佳的显像; 而对富含 SSTR1 亚型的肿瘤, 则应选用与 SST14 类似的人工合成的 SSA 为宜。
4.2发展肿瘤受体靶向药物治疗的意义采用 Octreotide 治疗神经内分泌肿瘤, 对抑制肿瘤异常分泌激素早已获得肯定的疗效。 Reubi 等［18］ 给患者单次注射100μg的Octreotide, 可有效地抑制 GH 型垂体腺瘤分泌 GH, 抑制效果与手术标本中 SSTR 的表达数量呈正相关。 通过对 SSTR 亚型的研究, 进一步证明, SSA 对 GH 释放的抑制是通过SSTR2介导的, 与其它4种 SSTR 亚型无关。 而在减少胰岛素的释放上, 则以 SSTR5 介导的 SST28的作用最强。
当前引起广大学者关注的热点是, SST 或 SSA 抑制肿瘤增殖效应的研究。 1996年， Eva Tiensuu等［19］采用 SRS 和 SSTR1～2原位杂交方法, 与3 种 SSA ( Octreotide, anreotide 和 Octastatin) 所致肠道类癌瘤缩小反应的对比研究, 得到一批有价值的结果。 并认为, 用原位杂交法获得的 SSTR 亚型表达模式的资料, 对今后选择具有特异性疗效的 SSA 具有指导意义, 预测其疗效的可靠性超过了 SRS 法; 并认为SSTR2 是介导 SSA 对肠道类癌瘤发挥抑癌疗效的主要 SSTR 亚型。 关于 SST 抗肿瘤增殖的机理, 认为系由存在于瘤细胞中的 SSTR 直接介导抑制生长因子受体激酶的有丝分裂信号, 从而导致肿瘤生长停滞或肿瘤细胞凋亡; 或通过肿瘤周血管壁内高密度表达的 SSTR, 抑制血管形成和促进血管强烈收缩, 以及调节免疫细胞等环节而发挥抑癌效应［20］。
5 今后发展的方向
应继续深入地研究各类肿瘤中, SSTR 亚型的分布模式, 研制和合成亲和力高、 稳定性好的新型 SSA。 它们不仅可用来作为离体研究肿瘤 SSTR 的理想标记物, 亦有可能发展为对肿瘤进行活体定位诊断的显像药物, 以及抗肿瘤的治疗药物。 近几年, 采用多种离体结合分析技术, 发现人类肿瘤至少存在着8～9种肽类受体。对其研究得最多的除 SSTR 外, 还有表皮生长因子受体(EGFR)和血管活性肠肽受体(VIPR)等。 今后发展的趋势是, 更深入、 精细地研究 SSTR 的生物学特征特别是其抗肿瘤增殖的行为特点, 及其与 EGFR 和 VIPR 等受体之间的关系［21］, 以及肿瘤过度表达 SSTR 与原癌基因的关系等。
参考文献
1 Brazeau P, Vale W, Burgus Ret al. Hypothalamaic polypeptide that inhibits the secretion of immunereactive pituitary growth hormone. Science, 1972; 129: 77-79
2 Brown M, Rivier J, Vale Wet al. Somatostatin analogs with selected biological activities. Science, 1977; 196: 1467-1468
3 Lamberts S, Krenning E, Reubi JCet al. The role of somatostatin and its analogs in the diagnosis and treatment of tumors. Endocr Rev, 1991; 12: 450-482
4 Schonbrun A, Tashjian AH. Charaterization of functional receptors for somatostatin in rat pituitary cells in culture. J Biol Chem, 1978; 253: 6473-6483
5 Patel YC, Greenwood MT, Panetta Ret al. Minireview the somatostatinreceptor family. Life Science, 1995; 57(13): 1249-1265
6 Patel YC, Greenwood M, Kent Get al. Multiple gene transcripts of the somatostatin receptors SSTR2, tissues selective distribution and CAMP regulation. Biochem Biophys Res Commun, 1993; 192: 288-294
7 ReisineT. Somatostatin receptors. Am J Physiol, 1995; 269: G813-G8208Reubi JC, Landolt AM. High density of somatostatin receptors in pituitary tumors from acromegalic patients. J Clin Endocrinol Metab, 1984; 59: 1148-1151
