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《北京口腔醫(yī)學(xué)雜志》2016年第3期

摘要：

流行病學(xué)調(diào)查及研究表明，吸煙與口腔癌密切相關(guān)，煙草是口腔癌主要危險(xiǎn)因素之一。尼古丁是煙草、無(wú)煙煙草和戒煙替代療法的主要成分。尼古丁除具有成癮性外，可與受體特異性結(jié)合，調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、新生血管生成、氧化應(yīng)激、腫瘤的侵襲等。本文就尼古丁在口腔癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制做一綜述。

口腔癌是世界第六大癌癥，平均每年發(fā)病人數(shù)達(dá)500，000人，每年死亡人數(shù)可達(dá)250，000人。在東南亞，90%的口腔癌患者都有吸煙史或煙草咀嚼史［1］。吸煙與口腔癌有顯著的流行病學(xué)相關(guān)性，在口腔癌發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。中國(guó)吸煙者約占世界成年吸煙者的1/3［2］。吸煙者比非吸煙者罹患口腔癌的風(fēng)險(xiǎn)要高7～10倍［3］，發(fā)生第二原發(fā)癌的風(fēng)險(xiǎn)要高3倍［4］。尼古丁(Nicotine)是煙草中主要活性成分，除具有成癮性外，可與受體特異性結(jié)合，調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、新生血管生成、氧化應(yīng)激、腫瘤的侵襲等［5］。本文就尼古丁在口腔癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制做一綜述。

一、尼古丁理化特性及代謝

尼古丁(又名煙堿，C10H14N2)是存在于煙草、茄子、西紅柿等茄科煙草屬植物中一種天然生物堿，是煙草生物堿的主要成分。它是一種高毒性、易揮發(fā)的油狀液態(tài)物質(zhì)，可溶于水、乙醇等。它還可快速被口腔黏膜、氣管粘膜等吸收，迅速通過(guò)血腦屏障及胎盤(pán)屏障，吸入后10秒即可到達(dá)腦部。尼古丁可通過(guò)多種途徑攝入，其中以吸入式、口嚼式、口含式等方式攝入人體的效率較高。70%～80%的尼古丁由肝代謝為可替寧，隨尿排出。尼古丁主要通過(guò)細(xì)胞色素P450酶代謝(主要為CYP2A6)，少數(shù)也可以通過(guò)CYP2A6和CYP2B6代謝為去甲煙堿。尼古丁在體內(nèi)清除的半衰期為2小時(shí)，而可替寧的半衰期大約19小時(shí)，可作為檢測(cè)吸煙與否及反映吸煙量大小的重要指標(biāo)［5］。一支香煙中尼古丁的含量大約在1．0～1．8mg，吸煙者血漿中尼古丁水平為200nM～1μM。吸煙后尼古丁在氣管黏膜中的含量可迅速達(dá)到0．5mM～1mM［6］。

二、尼古丁在口腔組織中的主要作用受體

尼古丁的多種功能是通過(guò)與其受體的相互作用完成的。目前，發(fā)現(xiàn)尼古丁在口腔中的作用主要是通過(guò)煙堿乙酰膽堿受體實(shí)現(xiàn)的。nAChR是與尼古丁結(jié)合并與之應(yīng)答的配體門(mén)控跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)離子通道受體，目前已發(fā)現(xiàn)有九個(gè)不同的α亞型(α1-α7，α9，α10)和三種β亞型(β2-β4)。在口腔上皮細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)α3，α5，α7，α9，β2，β4共六個(gè)亞型，在口腔角質(zhì)細(xì)胞(keratinocytes，KCs)中也已發(fā)現(xiàn)α3，α5，α7，α9，α10和β2亞型，β1-nAChR也有表達(dá)［7］。α7-nAChR是調(diào)節(jié)煙草產(chǎn)物和純尼古丁在上皮細(xì)胞中作用的主要受體亞型，在人類(lèi)惡性腫瘤細(xì)胞中也有表達(dá)，α7-nAChR耦合的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在煙草介導(dǎo)的癌癥發(fā)展中發(fā)揮重要的作用［8］。尼古丁衍生的亞硝胺類(lèi)可激活α7-nAChR導(dǎo)致口腔細(xì)胞惡變［9］。有研究表明，尼古丁還可通過(guò)腎上腺素受體而起作用［10］。另外，尼古丁還可通過(guò)前列腺素E受體EP2/4調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子NF-κB活性調(diào)控細(xì)胞增殖［11］。

三、尼古丁與細(xì)胞增殖

尼古丁通過(guò)激活A(yù)KT/MTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞生存、細(xì)胞增殖，產(chǎn)生致癌作用［12］。尼古丁可誘導(dǎo)EGF家族多種生長(zhǎng)因子分泌，而EGF家族過(guò)表達(dá)與80%～90%的頭頸鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。尼古丁的代謝物可替寧通過(guò)P13K/Akt信號(hào)通路促進(jìn)A549細(xì)胞增殖。West等［13］報(bào)道尼古丁可通過(guò)nAChR介導(dǎo)的P13激酶通路激活P-Akt，使正常的呼吸道上皮細(xì)胞具有更長(zhǎng)的生存期。Kim等［14］發(fā)現(xiàn)1～100μmol/L尼古丁對(duì)人自體骨髓間質(zhì)干細(xì)胞hABMMSCs的細(xì)胞增殖和成骨分化無(wú)明顯作用，但是1mmol/L和2mmol/L尼古丁可促進(jìn)細(xì)胞增殖，5mmol/L尼古丁則明顯抑制細(xì)胞增殖并伴細(xì)胞空泡形成，5天后出現(xiàn)細(xì)胞死亡，提示尼古丁對(duì)細(xì)胞增殖的作用與劑量密切相關(guān)。而Rothem等［15］用低濃度尼古丁(0．01～100μmol/L)處理骨肉瘤細(xì)胞株MG63，發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)細(xì)胞增殖，而高濃度尼古丁(＞1mmol/L)則可抑制細(xì)胞增殖。另有研究顯示尼古丁處理口腔癌Tca8113細(xì)胞較短時(shí)間(24h、48h)、較低濃度(0．1umol/L、1umol/L、10umol/L)可促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，且呈濃度依賴(lài)性。高濃度(100μmol/L)尼古丁或時(shí)間延長(zhǎng)(72h))可抑制Tca8113細(xì)胞生長(zhǎng)［16］。Yanagita等［17］卻發(fā)現(xiàn)1mmol/L尼古丁對(duì)小鼠牙周韌帶細(xì)胞株MPDL22細(xì)胞增殖無(wú)明顯作用。提示尼古丁對(duì)細(xì)胞增殖作用不同，除了與劑量有關(guān)，可能亦與細(xì)胞類(lèi)型有關(guān)。

四、尼古丁與細(xì)胞凋亡

一些研究表明，尼古丁具有抗凋亡和誘導(dǎo)凋亡的雙重作用。尼古丁的抗凋亡作用是通過(guò)對(duì)多種信號(hào)蛋白調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，包括Bcl-2，NF-κB，Bax，Bad，蛋白激酶B(AKT)和凋亡抑制基因survivin等凋亡相關(guān)蛋白。也有報(bào)道尼古丁可通過(guò)AKT磷酸化來(lái)抑制人口腔癌細(xì)胞凋亡［18］。尼古丁可抑制腫瘤壞死因子、UV或某些化療藥物(如順鉑、長(zhǎng)春花堿、紫杉醇和阿霉素等)誘導(dǎo)的口腔癌細(xì)胞凋亡［18］。尼古丁不直接干擾順鉑誘導(dǎo)的頭頸鱗癌細(xì)胞株UMSCC10b和UMSCC5損傷的修復(fù)，但影響死亡信號(hào)通路，降低JNK1信號(hào)通路及其下游基因c-jun的表達(dá)，從而導(dǎo)致抗癌療效下降［19］。少數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道尼古丁可促進(jìn)凋亡，用0．06～0．6μmol/L尼古丁誘導(dǎo)人Rsa細(xì)胞發(fā)生凋亡，可能是通過(guò)上調(diào)熱休克蛋白Hsp90α表達(dá)實(shí)現(xiàn)的［20］。尼古丁可抑制易感細(xì)胞凋亡，促進(jìn)血管生成，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)展，并且尼古丁可能會(huì)使靶細(xì)胞對(duì)煙草中其他致癌成分更加易感［21］。

五、尼古丁與新生血管生成

新血管生成是腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟。許多文獻(xiàn)報(bào)道尼古丁可以促進(jìn)血管生成。尼古丁在非神經(jīng)元組織中可誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子的分泌，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等。尼古丁通過(guò)上調(diào)環(huán)氧合酶COX-2、環(huán)前列腺素、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-2、基質(zhì)金屬蛋白酶等誘導(dǎo)血管生成［20，21］。當(dāng)暴露于尼古丁24～48小時(shí)或更短時(shí)間，血管內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量可增加，凋亡減少。小鼠飲用含尼古丁的水(100μg/ml，飲后血漿可替寧濃度相當(dāng)于輕中度吸煙者)2周，可誘導(dǎo)病理性血管生成［22］。用尼古丁(200μg/ml)處理口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞BHY6小時(shí)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子水平顯著升高［23］。Konishi等［24］首次長(zhǎng)期(16周)給予C57/Bl6小鼠尼古丁飲用水(200ug/ml)可削弱nAChR調(diào)節(jié)的血管生成，降低尼古丁誘導(dǎo)的VEGF釋放，這可能與長(zhǎng)期吸煙者血管形成能力受損有關(guān)。提示尼古丁對(duì)血管生成的影響可能與尼古丁濃度、時(shí)間、細(xì)胞類(lèi)型有關(guān)。

六、尼古丁與氧化應(yīng)激、DNA損傷

大量研究表明，吸煙可以產(chǎn)生大量的活性氧簇，使正常生理狀態(tài)下氧化物和抗氧化物的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被破壞。Ginzkey等［25］研究發(fā)現(xiàn)，1mmol/L尼古丁可顯著誘導(dǎo)DNA損傷，而應(yīng)用1mmol/L抗氧化劑n-乙酰半胱氨酸(NAC)可以完全阻止其產(chǎn)生的基因毒性，提示尼古丁介導(dǎo)的DNA損傷與氧化應(yīng)激有關(guān)。不同濃度尼古丁在不同的PH值環(huán)境下，處理口腔鱗狀細(xì)胞癌株OEC-M1，發(fā)現(xiàn)PH8組尼古丁處理OEC-M1細(xì)胞16小時(shí)，導(dǎo)致DNA鏈顯著斷裂并呈時(shí)間依賴(lài)性，PH6．5組未引起DNA損傷。而當(dāng)用過(guò)氧化氫酶或NAC預(yù)處理細(xì)胞后，DNA損傷明顯減少。且10μmol/L組8-羥基鳥(niǎo)嘌呤水平顯著升高。提示尼古丁誘導(dǎo)的DNA損傷呈PH值依賴(lài)，并與氧化應(yīng)激有關(guān)［26］。同樣，Argentin等［27］研究發(fā)現(xiàn)，1mmol/L的尼古丁作用于人牙齦成纖維細(xì)胞可顯著增加微核的出現(xiàn)頻率。1mmol/L的尼古丁作用24小時(shí)，微核出現(xiàn)頻率最高，隨后下降。通過(guò)加入抗氧化劑，如H2O2酶，微核出現(xiàn)頻率下降。提示尼古丁可能通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激從而對(duì)成纖維細(xì)胞DNA造成損傷。尼古丁可誘導(dǎo)正常口腔上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和口腔癌細(xì)胞及唾液中ROS水平升高［26］，引起氧化應(yīng)激反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，采用相同時(shí)間不同濃度，及同一濃度不同時(shí)間尼古丁作用于Tca8113細(xì)胞，Prx1mRNA及蛋白表達(dá)均增高。且尼古丁誘導(dǎo)Tca8113細(xì)胞Prx1mRNA和蛋白表達(dá)增加呈時(shí)間和濃度依賴(lài)性。表明尼古丁作為一種外源性氧化應(yīng)激源誘導(dǎo)機(jī)體氧化應(yīng)激，可使細(xì)胞內(nèi)ROS增加［16］。

七、尼古丁與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是上皮細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征丟失，獲得間充質(zhì)特征。以細(xì)胞間連接松解，細(xì)胞支架重排，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力增加和細(xì)胞外基質(zhì)合成為特征。EMT進(jìn)程受信號(hào)分子調(diào)節(jié)并與E-鈣粘蛋白和緊密連接蛋白-1等上皮標(biāo)志物的下調(diào)，及間充質(zhì)標(biāo)志物如纖連蛋白、N-鈣粘蛋白和波形蛋白的上調(diào)有關(guān)。Snail，Slug，Twist1和ZEB1等轉(zhuǎn)錄因子過(guò)表達(dá)與E-鈣粘蛋白表達(dá)抑制及誘導(dǎo)EMT有關(guān)［28］。尼古丁可誘導(dǎo)不同癌細(xì)胞發(fā)生EMT。用不同濃度尼古丁分別處理肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549、乳腺癌細(xì)胞株MCF-7和MDA-MB-468，三種腫瘤細(xì)胞在不同濃度尼古丁作用下E-鈣粘蛋白水平下降，纖連蛋白、N-鈣粘蛋白和波形蛋白水平上調(diào)并呈濃度依賴(lài)性［29］。有研究表明長(zhǎng)期尼古丁處理口腔上皮細(xì)胞可誘導(dǎo)腫瘤干細(xì)胞特性，促進(jìn)EMT進(jìn)程及口腔癌的發(fā)生［30］。

八、尼古丁與動(dòng)物腫瘤實(shí)驗(yàn)

給予小鼠相當(dāng)于尼古丁替代療法劑量的尼古丁飲用水(100μg/ml)，結(jié)果顯示尼古丁并未影響NNK致癌劑誘發(fā)肺部腫瘤的大小、數(shù)量及整體生存率，提示尼古丁可能存在劑量閾值，低于此值尼古丁不能增加肺部腫瘤形成［31］。Murphy等［32］也發(fā)現(xiàn)采用低劑量尼古丁(0．44μmol/mL)飲用水，對(duì)NNK誘導(dǎo)的肺部腫瘤發(fā)生無(wú)明顯作用。采用高濃度尼古丁(1mg/kg)腹腔注射，可促進(jìn)BALB/c小鼠移植瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。且當(dāng)手術(shù)切除腫瘤后，小鼠腹腔繼續(xù)注射尼古丁(1mg/kg)，腫瘤復(fù)發(fā)率(59．7%)較對(duì)照組(19．5%)顯著升高，提示尼古丁可促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā)［33］。同樣濃度的尼古丁注射到AB6F1小鼠腹腔內(nèi)，導(dǎo)致約1/10小鼠在24小時(shí)內(nèi)死亡［32］。用50mg/ml或200mg/ml尼古丁處理25天，可顯著促進(jìn)裸鼠人結(jié)腸癌移植瘤生長(zhǎng)。用500uM尼古丁處理人N417細(xì)胞7天后進(jìn)行裸鼠背部移植，發(fā)現(xiàn)尼古丁預(yù)先處理組較未處理組腫瘤增大，血供更豐富，凋亡率較低［6］。目前，有關(guān)尼古丁和口腔癌相關(guān)性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究較少。實(shí)驗(yàn)對(duì)象均為大鼠，但均證實(shí)了尼古丁的促癌作用。用50μl含有6%尼古丁與1%DMBA溶液涂于敘利亞金黃地鼠頰囊12周，與單純涂DMBA組相比，腫瘤數(shù)量和體積均顯著升高［34］。將6%尼古丁與弱致癌劑亞硝胺類(lèi)聯(lián)合作用于金黃地鼠頰囊和前胃13周，較單純用致癌劑和單純用尼古丁組，其上皮異常增生程度顯著升高，證實(shí)尼古丁的促癌作用［35］。

九、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煙草與口腔癌的發(fā)生密切相關(guān)，煙草中的主要成分之一尼古丁通過(guò)參與腫瘤細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、新血管生成等在口腔癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。因此，進(jìn)一步研究尼古丁在口腔癌發(fā)病中作用的分子機(jī)制，對(duì)防治口腔癌具有重要意義。

作者:景新穎 湯曉飛 單位:北京首都醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)研究所