综述：活性氮介导肿瘤发生的调控网络研究新进展：分子机制与靶向治疗策略

本综述系统归纳了活性氮（RNS）在肿瘤微环境（TME）中的浓度依赖性双向调控作用，重点阐述其通过PI3K/Akt、NF-κB、HIF-1α等信号通路调控肿瘤增殖、凋亡、侵袭和代谢重编程的分子机制，并探讨iNOS抑制剂、NO供体等靶向策略的临床转化潜力。

　　

引言

活性氮物种（RNS）包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）和过氧亚硝酸盐（ONOO^?）等，是肿瘤微环境（TME）中重要的内源性调控分子。早期研究将NO与肿瘤血管生成关联，但后续发现其作用具有浓度依赖性双向效应：低浓度NO促进肿瘤细胞增殖和免疫逃逸，而高浓度NO或ONOO^?诱导DNA损伤和凋亡。这种复杂性源于RNS在TME中与免疫细胞（如TAMs、TANs）、基质成分及关键信号通路（如PI3K/Akt、NF-κB、HIF-1α）的交互作用。

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RNS概述及在肿瘤微环境中的产生

RNS核心组分与特性

RNS通过信号传导和氧化/硝化损伤双重角色参与TME调控。其主要组分包括NO、NO₂和ONOO^?。NO由一氧化氮合酶（NOS）催化L-精氨酸生成，半衰期仅数秒，具有高反应性和扩散性，参与血管舒张、神经传递、免疫应答等过程。NO₂通过NO自氧化或髓过氧化物酶（MPO）催化产生，可硝化酪氨酸残基、诱导脂质过氧化和DNA损伤。ONOO^?由NO与超氧阴离子（O₂^?•）反应生成，虽半衰期短（10–20毫秒），但能穿透脂质双层，损伤线粒体组分和DNA。

RNS的特性包括：

1. 1.
   浓度依赖性双向效应：低浓度NO（≤100 nM）促进肿瘤进展，高浓度（≥500 nM）诱导细胞凋亡。
2. 2.
   亚细胞靶向性：靶向线粒体、细胞核和细胞膜，通过S-亚硝基化或金属亚硝基化修饰蛋白质功能。
3. 3.
   高反应性：通过硝化、氧化或亚硝基化修饰生物大分子，影响蛋白构象和DNA完整性。
4. 4.
   信号分子特性：通过经典sGC-cGMP通路和非经典蛋白修饰途径（如S-亚硝基化）调控细胞功能。
5. 5.
   微环境依赖性：NO合成受缺氧和炎症因子（如TNF-α、IFN-γ）调控，TME中L-精氨酸竞争抑制eNOS活性，导致血管功能障碍。

RNS在TME中的来源

RNS主要来源于肿瘤细胞自主合成和免疫细胞分泌：

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  肿瘤细胞自主合成：缺氧通过抑制PHD稳定HIF-1α，与NF-κB协同激活iNOS转录，形成“缺氧–HIF-1α–iNOS–RNS”正反馈环路。炎症因子（TNF-α、IL-1β）通过NF-κB和MAPK通路增强iNOS表达。肿瘤干细胞共表达ARG1和iNOS，消耗L-精氨酸导致免疫抑制。
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  免疫细胞介导分泌：TAMs和TANs通过TLR激活NF-κB和MAPK通路，诱导iNOS表达并产生大量NO和ONOO^?。M1巨噬细胞来源的NO具有细胞毒性，而低浓度NO可被肿瘤细胞利用促进迁移。

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RNS调控肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭、转移及代谢微环境

干预肿瘤细胞增殖

NO通过浓度依赖性机制调控增殖：低浓度激活PI3K/Akt和AMPK通路，促进Cyclin D1表达和G₁/S期转换；高浓度通过p53磷酸化和CDK抑制诱导G₁期阻滞。

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  PI3K/Akt通路：低浓度NO通过S-亚硝基化激活PI3K，促进肿瘤生长；高浓度通过氧化修饰抑制该通路。
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  AMPK通路：RNS硝化ATP synthase亚基降低ATP产量，激活AMPK并抑制mTOR，导致细胞周期阻滞。

调控肿瘤细胞凋亡

RNS通过线粒体途径和死亡受体通路调控凋亡：

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  ONOO^?氧化线粒体膜蛋白，促进细胞色素c释放和caspase激活。
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  NO通过S-亚硝基化Bcl-2家族蛋白或激活NF-κB上调抗凋亡基因（如Survivin）。
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  RNS逆转Fas和TRAIL耐药：通过抑制YY1增强Fas和DR-5表达，恢复凋亡敏感性。

促进肿瘤侵袭和转移

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  基底膜降解：ONOO^?通过S-亚硝基化激活MMP-2和MMP-9，增强胶原降解能力；通过NF-κB上调MMP转录。
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  迁移相关通路激活：RNS氧化修饰Rho GTPases（如RhoA、Rac1），激活细胞骨架重组；通过NF-κB/HIF-1α增强CXCR4表达，引导肿瘤细胞沿SDF-1α梯度迁移。

重编程肿瘤代谢微环境

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  碳水化合物代谢：NO抑制线粒体复合体IV，增强糖酵解和乳酸分泌；通过稳定HIF-1α促进糖酵解基因表达。
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  谷氨酰胺代谢：RNS通过NF-κB和HIF-1α上调GLS1表达，促进谷氨酰胺分解为α-KG，支持肿瘤生物合成。

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RNS调控影响肿瘤进展和免疫应答的信号通路

免疫相关信号通路

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  免疫抑制：NO通过S-亚硝基化ZAP70抑制IFN-γ转录，促进Treg分化和PD-L1表达。
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  免疫激活：低浓度RNS增强NK细胞毒性（通过Lck/Syk磷酸化）和DC成熟（通过NF-κB上调MHC-II和共刺激分子）。

血管生成相关通路

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  促血管生成：NO通过sGC-cGMP-PKG通路促进内皮细胞增殖和迁移；通过稳定HIF-1α上调VEGF表达。
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  诱导血管功能障碍：ONOO^?硝化VE-cadherin，破坏内皮连接，增加血管通透性；抑制PDGFR-β信号导致周细胞凋亡和血管结构异常。

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RNS调控肿瘤机制的临床转化应用

新型诊断和预后生物标志物开发

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  NO探针：BODIPY和罗丹明基荧光探针实现实时监测线粒体NO。
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  ONOO^?探针：近红外有机硒探针和比率型荧光探针实现高选择性检测。
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  HNO探针：基于FRET的探针检测硝酰基，用于氧化应激成像。

靶向治疗靶点及干预策略

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  抑制RNS生成：iNOS抑制剂（1400W、AG）在TNBC和CRPC模型中抑制肿瘤生长；前药JS-K通过GST激活释放NO，诱导前列腺细胞凋亡。
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  干预下游通路：联合MEK抑制剂阻断异常增殖信号；靶向YY1 S-亚硝基化逆转免疫逃逸。
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  优化光动力疗法（PDT）：联合iNOS/BET抑制剂阻断NO“旁观者效应”，减少迁移和复发。

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未来展望

RNS靶向治疗的核心挑战在于其双向复杂性及TME异质性。未来需开发TME响应型精准递送系统（如缺氧激活抑制剂）、整合单细胞空间多组学解析RNS分布，并设计协同组合方案（如iNOS抑制剂联合免疫检查点阻断或代谢抑制剂）。

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结论

RNS通过多维度网络调控TME，其浓度和来源决定促瘤或抑瘤效应。靶向RNS的策略（如iNOS抑制剂、NO前药）在 preclinical 模型中显示潜力，结合生物标志物（如iNOS表达、ONOO^?积累）有望实现精准肿瘤治疗。