丙泊酚抗肿瘤作用及分子机制在肺癌中的研究进展

吴长帅 张宝慧 高正莲 张校望 综述 王坤 审校

肺癌是最常见的恶性肿瘤，早期肺癌检出率低，57%肺癌患者确诊时已经发生远处转移。肺癌治疗效果不理想，5年生存率只有19%[1]。目前，手术切除仍是治疗肺癌的主要手段，但许多围手术期因素(包括不同麻醉方法，不同麻醉药物)也可能影响肿瘤预后[2]。丙泊酚是一种静脉麻醉药物，由于其短效和快速苏醒特性，常用于全麻诱导和维持[3]。值得注意的是，最近研究发现丙泊酚具有抗癌或致癌的非麻醉作用。大量文献报道，丙泊酚可抑制胰腺癌、肝癌和宫颈癌的癌细胞生物学活性[4-6]，但也研究表明，丙泊酚可促进胆囊癌和乳腺癌的细胞增殖和侵袭[7-8]。目前，关于丙泊酚对肿瘤细胞活性的影响出现不同结果，可能是因为研究的肿瘤细胞组织类型不同所致。鉴于丙泊酚对于肺癌预后影响报道较少且结论不统一，本文系统综述丙泊酚在体外细胞、体内动物模型和临床肺癌患者预后等方面对肺癌生物学特性的影响及相关机制，以探索肺癌患者最适麻醉方案。

1 丙泊酚在体外肺癌肿瘤细胞中的作用

1.1 丙泊酚抗肺癌肿瘤细胞作用

1.1.1 丙泊酚和微小RNA(miRNA) miRNA是一种小的非编码RNA，单一的miRNA就可以通过识别靶miRNA的UTR 3′末端的互补序列来调控数千个基因。据统计，这些miRNA分子负责调节约33%的人类基因。肺癌细胞不受限制的增殖、转移和复发，这与众多的miRNA的失调有关[9-10]。丙泊酚可以通过下调或者上调异常表达的miRNA进而影响下游分子发挥直接抗肿瘤作用。

最新文献证实，丙泊酚可下调肺癌中某些异常表达的癌基因来实现抗肿瘤作用。研究表明，miR-372在肝癌和结直肠癌患者中表达上调。miR-372的上调同样促进了肺鳞癌的生长和转移，而miR-372的下调则抑制了肿瘤细胞的生长和转移[11]。在Sun等[12]研究中，丙泊酚下调A549细胞中miR-372表达，抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭。实验结果显示，经过丙泊酚处理后A549细胞中Wnt蛋白、β-连环蛋白(β-catenin)和雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)表达均下调。该研究表明，丙泊酚下调miR-372表达使A549细胞中Wnt/β-catenin和mTOR通路失活发挥抗肿瘤作用。

Zheng等[13]研究发现，miR-21/人第10号染色体的磷酸酶(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)途径可能也是丙泊酚抑制A549细胞活性的机制之一。miR-21被认为是一种促癌基因，在许多癌症中发现其表达上调的证据[14]。而PTEN是miR-21的靶基因之一，可以磷酸化下游靶基因的蛋白磷酸酶。PTEN负调控AKT，PTEN的失活会导致AKT磷酸化，促进肿瘤细胞增殖，同时通过阻断凋亡途径，抑制肿瘤细胞凋亡，使肿瘤细胞生长。研究发现，丙泊酚在时间和剂量上均会降低A549细胞中miR-21的表达，同时上调PTEN蛋白，从而降低AKT促进肿瘤细胞生长而抑制肿瘤细胞凋亡的作用，丙泊酚这一作用在裸鼠体内也得到证实，抑制肺癌组织的生长[13]。

图1 丙泊酚抗肿瘤作用机制

Wu等[15]研究发现，丙泊酚可以通过下调miRNA-21-5p抑制肺癌肿瘤细胞生长。miR-21-5p是miR-21家族中的一员，可靶向促分裂原活化蛋白激酶10(Mitogen-activated protein kinase 10，MAPK10)的3′-非翻译区，发挥负调控作用。与正常组织比较，非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)肿瘤细胞的MAPK10水平显著降低，而miR-21-5p水平较高。作为NSCLC中重要的癌基因，高表达的miR-21-5p与NSCLC患者复发、肿瘤分期及较差的总生存期密切相关。MAPK10是重要促凋亡基因[16]。在许多细胞类型中，应激反应诱导MAPK10活化可通过线粒体凋亡途径诱导细胞调亡。有研究显示，经过丙泊酚处理过的NSCLC肿瘤细胞活力和数目明显下降，同时miR-21-5p表达也下降，而MAPK10表达水平升高。这些研究表明丙泊酚通过下调miR-21-5p/MAPK10轴来抑制NSCLC肿瘤细胞的活力并促进其凋亡。

此外，Liu等[17]研究表明，丙泊酚可通过上调miR-1284促进E-钙粘蛋白(E-cadherin)表达，抑制N-钙粘蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)、Snail蛋白和叉头盒蛋白质M1(Forkhead box protein M1，FOXM1)的表达来抑制上皮-间质转化过程从而抑制肺癌肿瘤细胞的活性、降低肿瘤细胞的迁移与侵袭。这项研究结果和Yang等[18]研究证明丙泊酚上调miR-486增加凋亡蛋白表达抑制肺癌细胞的结果一致。因此，可以初步得出结论，在肺癌中丙泊酚可以通过上调miR-1284和miR-486，下调miR-372和miR-21发挥抗肿瘤作用。

1.1.2 丙泊酚和环状RNA(circRNA) circRNA是一类新的具有共价闭环结构的非编码RNA分子[19]。circRNA可以通过直接结合miRNA，形成在蛋白质水平上相互作用的miRNA-circRNA的复杂网络从而间接地调节基因表达[20]。同样circRNA也具有致癌和抑癌作用[21]。circRNA转录衔接子2A(circTADA2A)是一种新型鉴定的circRNA分子，在NSCLC中过表达。circTADA2A可作为NSCLC肿瘤发生中的癌基因[22]。在肺癌细胞中，circTADA2A可以充当miR-455-3p海绵，而miR-455-3p是FOXM1的靶标。circTADA2A通过与肺癌肿瘤细胞中的miR-455-3p结合可以下调FOXM1表达。Zhao等[23]研究发现，丙泊酚通过circTADA2A/miR-455-3p/FOXM1轴抑制肺癌肿瘤细胞致癌作用和有氧糖酵解。同时也观察到丙泊酚在体内也可抑制A549细胞的增殖、迁移和侵袭。

1.1.3 丙泊酚和缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor，HIF) 肿瘤缺氧已被认为是肿瘤微环境的特征，并促进肿瘤细胞的转移[24]。肿瘤细胞疯狂生长，正常组织受到破坏，淋巴细胞浸润而造成组织耗氧量增加，由于肿瘤组织血管异常增殖或者扩张的毛细血管可导致血流缓慢而造成氧气的输送与消耗不平衡。最近证据表明[25]，伴随低氧炎症刺激可以在恶性肿瘤中激活HIF。HIF能调控多种促血管生成因子从而促进肿瘤血管生成，调控与葡萄糖代谢相关的酶，进而提高肿瘤的糖酵解水平，诱导基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)的表达促进肿瘤的转移。Yang等[26]研究中发现，经过脂多糖处理的NSCLC肿瘤细胞与正常组织相比，HIF在基因和蛋白水平均上调，而HIF高表达的患者预后较差。丙泊酚可抑制脂多糖刺激引起的NSCLC肿瘤细胞中HIF表达上调，也抑制添加脂多糖后活性氧的产生。在NSCLC肿瘤细胞中，丙泊酚通过抑制脂多糖诱导HIF蛋白的活化并抑制巨噬细胞的葡萄糖代谢，促进肿瘤细胞凋亡，抑制侵袭和转移[26]。

1.1.4 丙泊酚和MMPs MMPs是一类钙锌依赖性内肽酶家族。MMPs可以溶解细胞外基质，破坏血管屏障，诱导血管表面生长因子释放，促进血管生成，促进肿瘤转移[27]。其中MMP-2和MMP-9在肺癌肿瘤转移过程中发挥主要作用。Wu[28]等研究发现丙泊酚可降低A549细胞中MMP-2、MMP-7和MMP-9的形成，从而抑制肿瘤细胞侵袭和转移。

1.2 丙泊酚提高癌细胞对化疗药物的敏感性

化学疗法常用于肺癌术前和术后的辅助治疗，它不仅减缓肺癌的进程，缩小病灶有助于手术切除，而且还发挥细胞毒性作用，以彻底清除癌细胞并延长患者的生存时间。顺铂是肺癌、卵巢癌、食管癌化学疗法中最常用的药物[29]。但化疗药物耐药性明显缩短患者的生存时间。Huang等[30]研究证明，丙泊酚通过调节Wnt/β-catenin信号通路抑制肺癌癌细胞对顺铂的耐药性从而发挥抗癌特性。该研究也验证Sun等[12]研究的实验结论：丙泊酚通过下调miR-372以及Wnt/β-catenin和mTOR通路失活来抑制A549细胞的生长、迁移和侵袭。这表明丙泊酚可能是肺癌手术理想麻醉药，并可能为肺癌的抗顺铂耐药性提供新的疗法。

2 丙泊酚在体内动物模型的研究

研究发现，丙泊酚不仅在体外而且在动物体内发挥抗癌特性。研究证明，在裸鼠模型中，丙泊酚可抑制异种移植过来的肺癌肿瘤的生长。Zheng[13]和Zhao[23]两项研究发现，丙泊酚在裸鼠内抑制A549细胞生长。Cui等[31]研究发现，经过丙泊酚治疗后的H460小鼠的肿瘤体积和重量明显小于未治疗的H460小鼠和对照组小鼠。然后检测了小鼠的存活率，发现治疗组小鼠的存活率明显高于未治疗组和对照组，证实丙泊酚能够有效地激起H460小鼠的内质网应激，进而内质网应激分子伴侣葡萄糖调节蛋白78/重链结合蛋白(GRP78/BiP)水平的显著增高，从而抑制体内肿瘤生长。体内研究结果进一步证实，丙泊酚在肺癌中具有抗肿瘤特性。

3 有关丙泊酚的临床研究

3.1 丙泊酚对肺癌患者免疫功能的影响

外科手术和麻醉使人体产生强烈的应激反应，不仅激活交感神经系统还刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴诱导机体产生免疫抑制[2]。丙泊酚不仅可以促进T细胞分化，还抑制促炎因子的表达和分泌，增强宿主抗肿瘤的免疫反应。Ren等[32]研究发现，30例接受肺癌肺叶切除术患者分为丙泊酚和异氟烷组，与异氟烷相比，丙泊酚增强外周T辅助细胞的表达，促进T细胞分化活化，而且皮质醇浓度低于异氟烷组，表明丙泊酚可能有效的降低应激反应。

3.1.1 丙泊酚与白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)和白细胞介素-10(Interleukin-10，IL-10) Tian等[33]研究发现，接受肺叶切除术62例肺癌患者随机分为丙泊酚组和七氟醚组，两组分别用丙泊酚和七氟醚维持麻醉，且所有患者均由同一操作者进行手术切除，检测围手术期不同时间点患者的炎症介质表达水平，结果显示，丙泊酚显著降低促炎细胞因子IL-6表达水平并提高抗炎细胞因子IL-10表达。IL-6在对损伤和感染的应答中起着重要作用，是预测NSCLC不良结局标记物[34]。实验证明，在肺癌切除术中应用丙泊酚麻醉，可以有效减轻围手术期的炎症反应，保护肺功能，缩短麻醉苏醒时间并保护患者的认知功能[34]。

3.1.2 丙泊酚与血管内皮生长因子(Vascular permeability factor，VPF)和转化生长因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β) Sen等[35]研究发现，将90例接受胸腔镜根治性切除的NSCLC患者随机分为静脉组和吸入组。在丙泊酚组中，全身麻醉前用罗哌卡因进行胸椎旁神经阻滞，丙泊酚静脉靶控输注维持麻醉；在吸入组，使用七氟醚维持麻醉，结果显示丙泊酚组血清VEGF和TGF-β浓度明显小于吸入组。VEGF和TGF-β促进血管生成，并在NSCLC的发生发展和转移中发挥重要作用。实验证明丙泊酚复合椎旁神经阻滞可以降低VEGF和TGF-β浓度发挥抗肿瘤作用[35]。

3.2 丙泊酚对肺癌患者预后的影响

最近国内一项临床试验发现，相对于吸入麻醉，基于丙泊酚的全凭静脉麻醉有助于降低肿瘤微转移指标细胞角蛋白19和肺特异性X蛋白的阳性表达，从而降低围术期肿瘤细胞进入循环系统形成微转移的风险[36]。这项研究结果表明，围术期应用丙泊酚对于肺癌患者手术后的预后可能是有益处的。但目前有关这方面的研究较少，因此今后需要大规模多中心临床试验去验证丙泊酚对肿瘤生物学功能的影响。

4 小结与展望

在体外细胞、动物实验和和临床研究中，丙泊酚对肺癌生物学特性的影响几乎一致。体外研究表明，丙泊酚不仅通过调控miRNA和circRNA调节多种信号通路，调节转化因子HIF，减少MMPs生成，发挥直接抗肿瘤作用；动物实验研究表明，丙泊酚可抑制肿瘤的生长和转移；临床试验表明，丙泊酚还可增强淋巴细胞活性减少炎症介质释放发挥间接抗癌作用。临床试验也指出，相对于挥发性麻醉药，丙泊酚可能与肺癌术后更好的生存结果相关。此外丙泊酚在提高对化疗药物敏感性方面也起着协同作用。综上所述，丙泊酚在肺癌中发挥抗肿瘤特性，这为肺癌手术麻醉药物选择提供新依据。今后，需要大规模多中心临床试验去验证丙泊酚对肿瘤生物学功能的影响。