ω - 3 多不饱和脂肪酸对皮肤肿瘤的作用及机制研究进展
2020-10-24
来源:中国皮肤性病学杂志
作者:薛欢,王佩茹,王秀丽等,安徽医科大学上海皮肤病临床学院,同济大学医学院光医学研究所
皮肤肿瘤是最常见的肿瘤之一。大量研究表 明,紫外线辐射( ultraviolet radiation,UVR) 是导致皮 肤肿瘤最常见的危险因素[1]。UVR 和其他致病因 素使皮肤处于慢性炎症、免疫抑制和氧化应激失衡 的状态,并造成角质形成细胞 DNA 损伤[2]。免疫抑 制及慢性炎症构成适合肿瘤生长的微环境。这些机 制共同作用,促进肿瘤的发生发展。 50 年前,研究者发现习惯高鱼油饮食的爱斯基 摩人冠心病和炎症相关疾病的发病率极低。随后研 究者对鱼油的活性物质进行提取,发现其中含有大 http: //pfxbxzz. paperopen. com 量的多不饱和脂肪酸 ( polyunsaturated fatty acids, PUFAs) 。其中 ω-3 多不饱和脂肪酸( ω-3 PUFAs) 是 主要的活性物质。这些多不饱和脂肪酸可辅助治疗 类风湿性关节炎、银屑病、哮喘、心血管疾病、肿瘤等 疾病[3-4],并对神经系统、免疫系统、视觉系统和皮 肤发挥有益效应[5]。缺乏 PUFAs 可导致经皮水分 流失( TEWL) 增加[6],损伤皮肤屏障功能,引起增殖 性角蛋白和炎症相关角蛋白的上调[7],补 充 ω-3 PUFAs 可增加皮肤屏障功能相关基因表达[8],降低 水分丢失[9]。ω-3 PUFAs 具有调控免疫作用、增强 皮肤屏障功能、增强皮肤紫外线防御等能力,在皮肤 肿瘤的发生、发展中亦发挥相应作用。因此,本文综 述了 ω-3 PUFAs 在预防或治疗皮肤肿瘤中发挥的作 用及相关机制。
1 ω-3 多不饱和脂肪酸的生理作用
多不饱和脂肪酸是含有多个不饱和双键脂肪酸 的统称。ω-3 PUFAs 的命名是因其第一个双键出现 在碳链甲基端的第三位,相应的也存在 ω-6、ω-7 系 脂肪酸。人类日常食用的动物油脂以饱和脂肪酸为 主,植物油脂以 ω-6 不饱和脂肪酸为主,而 ω-3 PUFAs 含量较少。ω-3 PUFAs 在自然界中多存在于海 洋鱼类、海藻中[10]。ω-3 PUFAs 主要包括 α-亚麻酸 ( α-linolenic acid,ALA) ,二十碳五烯酸( eicosapentaenoic acid,EPA) ,二十二碳六烯酸( docosahexaenoic acid,DHA) 。ALA 可代谢生成 EPA 和 DHA,其生 理活性主要是由衍生物发挥的。ω-6 多不饱和脂肪 酸主要包括如花生四烯酸( arachidonic acid,AA) 和 亚油酸( linoleic acid,LA) 等。 由于哺乳动物缺乏合成 ω-3 和 ω-6 PUFAs 的去 饱和酶,所以 ω-3 和 ω-6 PUFAs 都是必需脂肪酸。 ω-3 和 ω-6 PUFAs 均接受磷脂酶 A2( phospholipase, PLA2) 的催化,从而代谢生成各种类二十烷酸系列 脂肪酸。两者各有其代谢途径,但需要相同的关键 酶: 环 氧 合 酶 ( cyclooxygenase,COX) 及 脂 氧 合 酶 ( lipoxygenase,LOX) [11]。ω-6 PUFAs 经代谢可产生 促炎作用强的前列腺素( Prostaglandin,PGE2) 、白三 烯 4( LTB4) 和血栓烷 2( TXA2) [12]; ω-3 PUFAs 代谢 产生促炎作用较弱的 PGE3、LTB5 和 TXA3 等。ω-3 和 ω-6 PUFAs 相互影响合成类二十烷酸化合物的速 度,ω-3 PUFAs 可通过竞争抑制作用减少 ω-6 PUFAs 来源的促炎介质,显著提高 GSH 水平和抗氧化酶活 性,发挥抗氧化和抗炎作用[13-14]。
2 延缓皮肤肿瘤发生的效应研究
以往研究发现,饮食中 ω-3 PUFAs 与 ω-6 PUFAs 的摄入量与鳞状细胞癌的发生风险之间存在相 关性。美国亚利桑那州人群病例对照研究的结果显 示,随着饮食中 ω-3 PUFAs/ω-6 PUFAs 比例增加, SCC 发病风险有降低的趋势[15]。Fortes 等[16]在一 个研究地中海饮食的病例对照研究中发现,食用富 含 ω-3 PUFAs 的鱼类或贝类与黑素瘤低发病率 相关。 在使用 UVB 诱导的小鼠皮肤肿瘤模型中,发现 ω-3 PUFAs 具有延缓肿瘤发生的作用。富含 ω-3 PUFAs 的鱼油饮食组较富含 ω-6 PUFAs 的对照组皮 肤肿瘤发生减少,乳头状瘤、角化棘皮瘤和鳞状细胞 癌的发生率分别减少 64% 、52% 和 46% ,乳头状瘤、 角化棘皮瘤和鳞状细胞癌的大小分别减少 98% 、 80% 和 83%[17]。 除了饮食补充 ω-3 PUFAs 可延缓皮肤肿瘤的发 生发展,有学者认为体内 ω-3 与 ω-6 PUFAs 的比例 改变也是延缓肿瘤发生的重要原因。ω-3 PUFAs 去 饱和酶可将 ω-6 PUFAs 转化为 ω-3 PUFAs,增加 ω3 /ω-6 PUFAs 的相对比值。控制 ω-3 PUFAs 去饱和 酶的基因为 fat-1 基因。使用 B16 黑素瘤细胞感染 小鼠时,fat-1 转基因小鼠的黑素瘤明显小于正常小 鼠[18]。口腔鳞癌细胞转染 fat-1 基因后,细胞增殖 显著受抑[19]。 ω-3 PUFAs 也可和其他药物联合或开发新剂型 用以治疗肿瘤。咪喹莫特是一种 Toll 样受体激动 剂,用于治疗皮肤恶性肿瘤,但可能会引起严重的皮 肤炎症甚至溃疡。将鱼油与低剂量咪喹莫特联合用 于治疗人类基底细胞癌和鳞状细胞癌,与单独的咪 喹莫特相比,联合治疗表现出更强的肿瘤细胞抑制 作用,且可通过诱导白细胞介素-10 的表达,抑制白 细胞 介 素-6 ( interleukin,IL-6 ) 和 肿 瘤 坏 死 因 子-α ( tumor necrosis factor-α,TNF-α) 的产生,降低咪喹莫 特副作用[20]。Homsi 等[21]进行了一项二期临床研 究以评估在转移性黑素瘤患者中 DHA-紫杉醇结合 物的安全性。紫杉醇是目前应用最广泛和最有效的 广谱抗肿瘤药物之一,但是其物理化学特征及常规 制剂造成的副作用限制了临床应用。DHA-紫杉醇 独特的药代动力学特征,可提高黑素瘤细胞中的紫 杉醇浓度,其作为单药在转移性黑素瘤患者中具有 良好的治疗效果及安全性。Chiu 等[22]发现,应用塞 来昔布和吲哚美辛可抑制黑素瘤细胞的增殖,并且 和 DHA 联用后,非甾体类抗炎药( NSAIDs) 对人皮 肤黑素瘤细胞生长的抑制作用显著增强。与 DHA 合用也可降低其半数致死剂量。低剂量补充长链多不饱和脂肪酸或许是减轻 NSAIDs 治疗肿瘤时不良 反应风险的方法。
3 防治皮肤肿瘤的相关机制研究
早在 1992 年,Orengo 等[23]发现 PUFAs 可提高 人体对 UVR 的耐受能力。在一项双盲随机对照研 究中,Rhodes 等[24]让 42 名健康受试者每天服用 4 g 纯化的 ω-3 PUFAs,发现与补充单不饱和酸的对照 组相比,3 个月后 EPA 饮食使 UVR 诱导的红斑阈值 从 36 mJ/cm2 升至 49 mJ/cm2 ,人体对 UVR 的耐受 增强。在 UVR 暴 露 24 h 后,补 充 ω-3 PUFAs 组 UVR 诱导的 p53 突变降低。ω-3 PUFAs 对外周血淋 巴细胞中 UVR 诱导的 DNA 链断裂也有保护作用。 这些结果证明通过饮食补充 EPA 对急性 UVR 诱导 的遗传毒性具有保护作用,长期补充可能会减少人 类皮肤肿瘤的发生。 此外,遗传物质受损且无法修复时,细胞凋亡程 序即启动,阻断已受损的遗传物质继续复制表达。 UVR 会诱导环氧合酶-2( Cyclooxygenase,COX-2) 的 表达。COX-2 在大多数正常上皮组织中含量甚微, 它的过度表达与包括皮肤肿瘤在内的一系列恶性肿 瘤相关。COX-2 过表达可抵抗由 UVR 诱导的细胞 凋亡,从而赋予细胞抗凋亡逃逸机制。Serini 等[25] 观察到 UVR 诱导的细胞抗凋亡特性由高水平的 COX-2 表达赋予,并且可通过用 DHA 处理来恢复。 皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌中含有比正常表 皮更多的前列腺素 E2 和 F2α( PGE2 和 PGF2α) , PGE2 具有促炎及免疫抑制作用,过量的前列腺素 水平可能与肿瘤的侵袭性生长特性相关[26]。膳食 补充 ω-3 PUFAs 可通过竞争关键酶 COX-2 减少皮 肤中 UVR 产生的前列腺 素[27]。另 一 途 径 是 ω-3 PUFAs 抑制磷脂酶 PLA2 的活性,减少 AA 来源的 PGE2 和白三烯 B4 等类二十烷酸的产生[28],最终降 低 IL-6、IL-8 等炎症因子的水平。有学者发现,ω-3 PUFAs 可显著降低金属蛋白酶组织抑制剂( tissue inhibitor of metalloproteinases-1,TIMP-1) 、脂多糖诱 导的趋化因子( lipopolysaccharideinduced CXC chemokine,LIX) 、巨噬细胞炎性蛋白-1c( macrophage inflammatory protein-1,MIP-1c) 及可溶性肿瘤坏死因 子-受体 1( soluble tumor necrosis factor-alpha receptor 1,sTNF RI) 等可能与 UVB 诱导的皮肤肿瘤形成有 关的细胞因子水平。其中,TIMP-1 蛋白能够促进多 种细胞增殖,并具有抗细胞凋亡功能,在重塑肿瘤的 细胞外基质和血管中起着重要作用[29]。LIX 可通 过 NF-κB 途径使促炎性细胞因子反应增加。MIP1c 诱导其他促炎细胞因子如 IL-1,IL-6 和 TNF-α 的 合成和释放。TNF-α 由活化的巨噬细胞产生,通过 诱导活性氧( reactive oxygen species,ROS) 在肿瘤生 长和转移中发挥作用,ROS 可导致 DNA 损伤并抑制 DNA 修复。通过上述的途径和机制,ω-3 PUFAs 可 抑制炎症微环境而延缓肿瘤发生。 以人体对金属镍的接触性超敏反应强度来评估 EPA 对免疫作用的临床实验中,EPA 可改善由 UVR 引起的免疫抑制[30]。ROS 在 UVR 产生的免疫抑制 中也发挥了作用。膳食补充 EPA 可通过抗氧化作 用减轻小鼠体内由 UVB 照射诱导的免疫抑制,保护 程度似乎与 EPA 在表皮中的含量及其抗氧化水平 相关[31]。减少肿瘤中增多的 PGE2 也与改善免疫 抑制有关。但并不是所有 ω-3 PUFAs 都会有完全相 同的抑瘤机制,DHA 并未发现有类似改善免疫抑制 的作用。
4 总结与展望
以往研究中发现,通过减轻皮肤炎症和免疫抑 制状态以及对 DNA 的保护作用,ω-3 PUFAs 展现出 确切的防治皮肤肿瘤作用。ω-3 PUFAs 为人体所需 营养物质,故其拥有较高的安全性,无毒副作用。近 年来有关 ω-3 PUFAs 的营养学、临床防治功能及药理 学研究获得了许多成果。但是,有关 ω-3 PUFAs 的研 究多集中在膳食补充疗法中,体外实验研究较少。确 定各种 ω-3 PUFAs 的不同作用和最佳补充剂量,如何 具体应用于临床,其具体成分对皮肤组织中各种细胞 的作用,以及具体的分子机制,还需进一步研究。
参考文献略。
来源:薛欢,王佩茹,王秀丽等,ω - 3 多不饱和脂肪酸对皮肤肿瘤的作用及机制研究进展[J],中国皮肤性病学杂志,2020,34(10).
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