综述：GPR55和PINK1作为胶质瘤新兴治疗靶点：植物化学物质和植物提取物对其调节的见解

《Frontiers in Pharmacology》：GPR55 and PINK1 as emerging therapeutic targets in Glioma: insights into their modulation by phytochemicals and plant extracts

　　

脑肿瘤，特别是胶质瘤中某些基因和蛋白的表达，呈现出潜在的治疗靶点和生物标志物。其中一个基因编码蛋白PINK1（PTEN诱导激酶1），该蛋白主要因其突变与帕金森病（PD）相关而被研究。此外，流行病学研究观察到，神经退行性疾病患者患某些类型癌症的风险降低，反之亦然。GPR55受体（G蛋白偶联受体55）表现出促癌特性，其表达与肿瘤侵袭性及MAPK/ERK信号通路的激活相关。本综述旨在概述当前对PINK1和GPR55蛋白在胶质瘤病理生理学中关系的理解，并探讨使用植物提取物作为调节其表达的治疗替代方案的潜力。

PINK1

PINK1（PTEN诱导激酶1）基因编码一种含有581个氨基酸的蛋白，由非经典N端线粒体靶向序列（MTS）、跨膜结构域、高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和C端自调控序列组成。PINK1与Ca²⁺/钙调蛋白激酶家族具有同源性，与CaMKI、CaMKII和肌强直性营养不良蛋白激酶（DMPK）关系最密切。PINK1广泛表达于线粒体和胞质，在CNS、心脏、睾丸、肝脏和骨骼肌中水平较高。PINK1具有重要的促存活、抗凋亡和细胞保护功能，主要活性涉及线粒体稳态调控，包括线粒体自噬、生物能量学、分裂和融合。然而，现有证据表明，PINK1在癌症生物学中具有双重作用，既可作为肿瘤促进因子和化疗耐药介质，也可发挥肿瘤抑制特性，具体取决于细胞环境。PINK1与关键的致癌信号轴PI3K/AKT/mTOR相互作用，通过调节线粒体代谢功能影响癌细胞存活、生长、应激抵抗和细胞周期。PINK1通过激活AKT发挥细胞保护和化疗耐药功能，机制涉及增强无氧糖酵解。FOXO3a转录因子在生长因子剥夺时调控PINK1的转录，PINK1通过FOXO3a抑制ROS生成和肿瘤生长，FOXO3a作为氧化应激的主调控因子，通过调控超氧化物歧化酶2（SOD2）来减弱GBM生长。PINK1缺失在不同细胞类型和环境中引发不同反应：在神经元中诱导细胞死亡，但在相当数量的人类脑肿瘤（包括GBM）中观察到PINK1表达缺失，且与患者生存期缩短相关。PINK1表达降低时，通过升高的ROS水平稳定HIF-1α（缺氧诱导因子α），导致癌细胞增强有氧糖酵解并产生更高水平的氧化应激。PINK1过表达在小鼠原位异种移植模型中通过调节线粒体氧化磷酸化、有氧糖酵解和ROS生成，减弱了体内GBM生长。此外，PINK1对线粒体自噬的影响可能与胶质瘤细胞对常规治疗（手术、化疗、放疗）的脱敏相关，从而恶化患者预后。PINK1在GBM中主要发挥抗肿瘤作用，通过三种机制：FOXO3a介导的代谢重编程（增强氧化磷酸化，抑制Warburg效应）、ROS稳态（通过SOD2稳定和HIF-1α衰减）以及线粒体自噬依赖性质量控制。然而，PINK1对PI3K/AKT/mTOR存活轴的激活可促进化疗耐药和代谢应激下的细胞存活，这种矛盾取决于基线线粒体应激、PTEN突变状态、缺氧微环境和治疗干预等背景因素。总体而言，现有证据表明PINK1在GBM中主要作为肿瘤抑制因子，但功能在特定病理条件下可能被破坏或逆转。

GPR55

GPR55（G蛋白偶联受体55）属于嘌呤能亚家族，在CNS的尾状核、壳核、海马、丘脑、额叶皮层和下丘脑等多个区域表达，也存在于肾上腺、背根神经节、内皮细胞和胃肠道。GPR55结合Gα12/13和Gq蛋白，其中Gα12/13信号在促进癌细胞增殖、侵袭和转移扩散中发挥重要作用。升高的GPR55 mRNA表达与人类GBM等肿瘤的侵袭性相关。L-α-溶血磷脂酰肌醇（LPI）是GPR55的激动剂，可诱导细胞外信号调节激酶（ERK）快速磷酸化和细胞内Ca²⁺水平升高。GPR55在多种人类癌细胞系模型中表达，与LPI一起在体外与乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和GBM细胞的增殖、血管生成、迁移和侵袭相关。相反，下调GPR55产生相反效果。体内研究也支持GPR55的致癌作用：GPR55缺失可减少异种移植小鼠的肿瘤生长，GPR55缺陷小鼠对致癌物诱导的癌和结肠癌更具抵抗力。使用GPR55拮抗剂（如MNF或CID16020046）可降低多药耐药（MDR）蛋白（如P-糖蛋白Pgp）的水平，并减少核内Pgp和乳腺癌耐药蛋白（BCP）的表达，同时增强化疗药物（如多柔比星）的细胞毒性。在U87MG GBM细胞中，抑制GPR55活性通过减弱MEK/ERK和PI3K/AKT通路产生抗肿瘤效应，降低MDR蛋白表达和功能，减少化疗耐药和肿瘤存活。尽管多数研究支持GPR55的促癌作用，但也有报道称anandamide和O-1602以GPR55依赖性方式在胆管癌中发挥抗增殖作用。GPR55表现出配体依赖性功能多样性，不同配体激活具有相反生物学结果的信号通路。内源性脂质LPI通过Gα12/13-RhoA-ERK信号促进增殖、迁移和侵袭，而anandamide和O-1602通过GPR55依赖性机制发挥抗增殖作用。大麻萜酚（CBG）在胶质母细胞瘤干细胞中作为GPR55拮抗剂，诱导细胞周期停滞和凋亡。受体串扰调节GPR55的致癌性：β2-肾上腺素能受体（β2-AR）的同步激活与GPR55阻断协同破坏胶质瘤细胞中的促癌信号。这种配体特异性和受体串扰需要差异化治疗策略：对LPI驱动的肿瘤使用拮抗剂，对GPR55-β2-AR轴采用组合方法，并可能根据肿瘤脂质谱、肾上腺素能受体状态和大麻素受体表达进行患者分层。

植物提取物与癌症

多种植物来源的生物活性产品已被报道可预防不同类型肿瘤的发生。约一半的常规化疗药物具有植物起源，其中约25%直接来自植物，另外25%是植物衍生物的化学修饰版本。这促使人们广泛鉴定植物中的抗癌特性，如多酚、紫杉醇和油菜素内酯等。在胶质瘤模型中，已有多种植物提取物显示出抗肿瘤效果，如α-没药醇（诱导凋亡）、β-榄香烯（诱导凋亡）、大戟属植物中的IngC（蛋白激酶抑制剂）和eufol（选择性细胞毒性高于替莫唑胺）、大麻中的大麻二酚（CBD）和大麻萜酚（CBG）（通过多种机制诱导凋亡、抑制侵袭和干细胞特性）。表1总结了多种植物提取物、组分和化合物在胶质瘤细胞系中的效应和潜在作用机制。其中，α-没药醇在临床前研究中显示出强效凋亡诱导作用；百里酚抑制细胞生长；β-榄香烯诱导凋亡；大戟属植物中的eufol对胶质瘤细胞具有强效且选择性的细胞毒性；大麻中的CBD和CBG通过调节GPR55、TRPV1、CB1等受体，诱导凋亡、抑制干细胞特性，并通过ROS产生和线粒体途径发挥作用。此外，胡椒属植物（如Piper nigrum）中的化合物，如piplartine、gibbilimbols、eriopodol和erioquinol，显示出细胞毒性/抗肿瘤效应，通过线粒体外膜去极化、细胞色素c释放和XIAP调节等机制诱导凋亡或非凋亡性细胞死亡。这些化合物可能通过下游调节PINK1发挥作用。研究人员自己的初步数据表明，某些大麻素化合物（如CBD和CBG）在计算机模型中可能调节PINK1和GPR55，并在体外诱导星形细胞瘤和胶质母细胞瘤模型中与PINK1相关的细胞死亡。此外，PINK1和GPR55在胶质母细胞瘤患者中相对于正常脑组织存在差异表达，PINK1在正常胶质细胞中缺失，而在胶质母细胞瘤中表达，且其水平影响患者生存期。

PINK1与GPR55信号通路的汇聚：一个工作假设

尽管PINK1和GPR55分别在线粒体和质膜等不同细胞区室中运作，但新兴证据表明存在潜在的功能串扰，这在胶质瘤中仍主要是假设性的。两种蛋白独立调控GBM中的核心癌症特征：PINK1通过线粒体氧化磷酸化、ROS稳态和抗Warburg效应抑制肿瘤生长；GPR55通过PI3K/AKT和MAPK/ERK通路促进增殖、化疗耐药和侵袭信号。三个潜在的功能相互作用节点值得研究：代谢重编程与Warburg效应——PINK1通过FOXO3a介导的ROS控制抑制HIF-1α稳定化和下游糖酵解靶点（HK2、PDK1、LDHA），而GPR55激活则通过PI3K/AKT依赖机制和核PKM2转位稳定HIF-1α，两者对HIF-1α的相反效应提示相对通路活性决定糖酵解与氧化代谢状态；ROS稳态——PINK1通过SOD2调节和线粒体自噬维持线粒体ROS在非遗传毒性水平，GPR55信号影响细胞内钙和潜在的线粒体Ca²⁺摄取，从而调节电子传递链的ROS产生，但缺乏直接证据；化疗耐药与细胞存活——PINK1依赖性线粒体自噬保护细胞免受放疗和化疗诱导的凋亡，而GPR55通过PI3K/AKT/β-catenin信号上调多药耐药蛋白（P-gp、BCRP），同时靶向两条通路（PINK1抑制以防止细胞保护性线粒体自噬，GPR55拮抗以减少外排泵表达）是一种合理但未经实验验证的组合策略。目前尚无研究证明GPR55与PINK1之间存在物理相互作用，也未在胶质瘤模型中建立遗传或药理学上位性。提出的串扰发生在共享下游效应器（HIF-1α、代谢酶、存活激酶）水平，而非直接信号复合物形成。未来研究需优先验证：GPR55激活是否调节PINK1表达、稳定性或线粒体定位；PINK1依赖性线粒体质量控制是否影响GPR55表面表达或信号偏向；两条通路的联合调节是否在胶质瘤模型中产生协同、相加或拮抗效应；肿瘤特异性突变（PTEN、IDH、EGFR）如何改变PINK1肿瘤抑制与GPR55致癌性之间的平衡。植物来源化合物（如具有双重GPR55拮抗剂/PINK1调节特性的大麻素）可能通过破坏汇聚机制提供治疗优势，但应谨慎解释“双重靶向”的说法，因为缺乏已证明的通路相互作用，观察到的效应可能反映平行而非协同的通路抑制。

局限性与转化挑战

尽管临床前结果令人鼓舞，但PINK1和GPR55靶向疗法从实验室到临床的转化面临重大障碍。当前证据基础主要依赖体外研究（使用U87MG、U251等已建立细胞系）和免疫缺陷小鼠皮下异种移植模型，这些模型存在关键局限：缺乏肿瘤异质性、缺乏免疫环境、非生理性微环境。原位模型更具代表性，但存在小鼠血-肿瘤屏障与人类GBM血管系统的差异、物种间药物代谢差异等问题。血脑屏障（BBB）是胶质瘤药物递送的主要障碍，由脑微血管内皮细胞间的紧密连接、周细胞和星形胶质细胞终足形成，排除了约98%的小分子和几乎所有生物制剂。植物化学物质面临的挑战包括：分子量高、极性表面积大、氢键供体/受体数量多，以及被P-糖蛋白（P-gp）和乳腺癌耐药蛋白（BCRP）外排，这些蛋白在BBB高表达并在胶质瘤内皮中进一步上调。例如，姜黄素口服后脑生物利用度不足1%。啮齿动物BBB在转运体表达、紧密连接蛋白组成和旁细胞通透性方面与人类不同，使脑渗透数据外推复杂化。GBM中的血-肿瘤屏障（BTB）具有异质性：屏障破坏区域（“渗漏”血管）与完整BBB共存，尤其在浸润性肿瘤边缘，这导致即使化合物在肿瘤核心达到治疗浓度，也可能无法靶向侵袭性细胞。植物化学物质通常表现出欠佳的CNS药物开发药代动力学特征：低口服生物利用度（如CBD约6%）、高血浆蛋白结合（>95%）、有限代谢稳定性、剂量-暴露非线性。为克服这些递送障碍，需要先进的药物制剂策略，如脂质体包封（提高溶解度、稳定性，实现缓释）、肽基纳米载体（增加水溶性）、双受体靶向共载药纳米颗粒等。植物提取物的化学异质性构成转化开发的基本挑战，批次间差异源于地理、季节、栽培条件、收获时间、提取方法等，导致临床前结果可重复性差、监管审批困难。许多体外效应发生在药理上无法在人类脑组织中达到的浓度（如CBD体外5-50μM，而体内游离脑浓度仅0.1-1μM），治疗窗口不确定（PINK1抑制可能诱导神经元死亡），制剂挑战增加监管复杂性和制造成本。截至2024年12月，尚无III期试验证明植物化学物质单药治疗可改善GBM总生存期。早期大麻素试验（NCT03529448、NCT05753007、NCT05629702）正在进行，主要评估安全性和耐受性，疗效终点不足以得出明确结论。TTX101（piperlongumine水凝胶）是获得FDA孤儿药认定的最先进植物来源疗法，但全身给药面临药代动力学障碍。已发表的大麻素胶质瘤试验多为单臂、非随机或回顾性，缺乏生物标志物分层。研究人员自己的初步数据（计算机模拟和体外实验）应在这些局限内解释，需在原位模型中进行独立重复并确认药代动力学，才能断言临床相关性。未来研究需要建立标准化临床前评估（原位PDX或GEMM模型），评估脑渗透性（体外BBB模型、体内微透析），开发CNS递送制剂（脂质纳米颗粒、外泌体包裹、聚焦超声BBB破坏），进行生物标志物驱动的临床试验设计，并投资监管科学以建立植物制剂质量控制标准。

结论

GBM是成人中最常见的恶性脑肿瘤，目前仍无法治愈，中位生存率低。大多数化疗药物临床试验失败，部分原因在于其BBB穿透性差。植物提取物或由此衍生的合成药物可能改变这一限制，从而改变BBB通透性，并作为其他治疗靶点（包括GPR55和PINK1）的潜在调节剂，改善GBM预后。临床前数据支持进一步研究植物衍生物在胶质瘤中的应用。未来应进行前瞻性随机临床试验，探索植物提取物疗法以改善患者结局，并评估其作为标准治疗辅助剂的潜力。值得注意的是，TTX101、NCT03529448、NCT05753007和NCT05629702等近期研究强调了植物基研究在胶质母细胞瘤治疗中的重要性，这些研究展示了植物来源疗法在改善药物递送、靶向特定通路和提升患者结局方面的创新潜力。