脂肪酸合成酶抑制劑及其抗腫瘤作用研究進展

陳一婧　張厚德

[摘要] 研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，F(xiàn)AS）是一種可能的癌基因，在一般正常組織中表達較低，但在多種惡性腫瘤中表達較高，且FAS的高表達與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后密切相關(guān)。近年來大量研究表明，F(xiàn)AS抑制劑具有明顯的抗腫瘤作用，其機制與誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移等有關(guān)，同時FAS抑制劑也具有增敏化療藥物的作用。本文對近年來FAS抑制劑抗腫瘤作用機制進行綜述，對其抗腫瘤作用的研究方向進行展望。

[關(guān)鍵詞] 脂肪酸合成酶抑制劑；奧利司他；抗腫瘤作用

[中圖分類號] R977.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2015）15-0152-04

[Abstract] It has been proved that FAS is a potent oncogene. Its expression and activity is normal in most of the non-neoplastic cells， but it is over-expressed and associated with poor prognosis in several human malignancies. Recent studies show that FAS inhibitor can induce significant anti-tumor effect. It reduces cell proliferation， enhances apoptosis， inhibits tumor invasion and metastasis， while it is also an chemosensitization for other chemotherapy drugs. In this paper， the anti-tumor mechanism of FAS inhibitors is reviewed to prospect the research direction of its anti-tumor effect.

[Key words] Fatty acid synthase inhibitor； Orlistat； Anti-tumor effect

脂肪酸合成酶在哺乳動物細胞內(nèi)以含7個功能域的單鏈多功能酶的形式存在，是一個同型二聚體，分子量約273kDa[1]，這種胞質(zhì)酶在還原型輔酶Ⅱ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）的存在下催化乙酰輔酶A和丙二?；o酶A合成16碳棕櫚酸反應(yīng)，在調(diào)節(jié)脂肪酸鏈長度中起著至關(guān)重要的作用。其不僅是脂肪酸合成中的關(guān)鍵酶，也在胚胎發(fā)育、肥胖和癌癥生物學中具有重要的功能[2]。正常情況下，F(xiàn)AS在脂肪生成的組織如肝臟、哺乳期乳腺、胎肺以及脂肪組織中表達較高，而在其他大多數(shù)細胞中表達較低。近年來研究發(fā)現(xiàn)[3]，F(xiàn)AS驅(qū)動的脂肪合成具有致瘤性，在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、軟組織肉瘤等多種惡性腫瘤中都具有過度表達，這種高表達與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、病變級別、惡性程度及預(yù)后等相關(guān)[4]。

因此，通過選擇性抑制FAS從而減少惡性腫瘤細胞生存成為腫瘤診治的一種新思路，目前在這方面已經(jīng)開展了大量的實驗研究，且取得一定成果。

淺藍菌素是最早應(yīng)用于抗腫瘤研究的FAS抑制劑，Loftus TM等在淺藍菌素基礎(chǔ)上合成小分子化合物C75，研究發(fā)現(xiàn)對腫瘤發(fā)生、發(fā)展確有抑制作用，但是同時具有反應(yīng)不可逆性、低特異性、高度化學反應(yīng)性、對細胞正常活動的干預(yù)以及毒性作用等[5]，限制了其作為抑制FAS的靶向化療藥物應(yīng)用于臨床。近年來，對另一種新型FAS抑制劑——奧利司他（四氫利普司他汀，tetrahydrolipstatin）的研究日益增多。奧利司他是脂抑素利普司他汀（lipstatin）的氫化衍生物，具有更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，是近年來較為熱點的抗肥胖藥物。臨床應(yīng)用廣泛，安全性較佳，主要在胃腸道內(nèi)抑制胃內(nèi)及胰腺的脂肪酶發(fā)揮減肥作用[6]，而最新發(fā)現(xiàn)其能夠與FAS的硫酯酶（thioesterase，TE）功能域的相互作用對FAS產(chǎn)生抑制。研究發(fā)現(xiàn)[2]奧利司他同樣能夠抑制體內(nèi)外腫瘤發(fā)生發(fā)展及其侵襲行為。現(xiàn)以奧利司他為重點，就近年來的研究結(jié)果介紹其作用機制。

1 誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是一種程序性死亡（programmed cell death，PCD），其失效可以導(dǎo)致多種癌癥的發(fā)生。奧利司他在多種細胞株中都表現(xiàn)出誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡的能力。

1.1 活化細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路

細胞凋亡主要有兩條途徑，一條是通過線粒體釋放的凋亡酶激活因子激活半胱天冬酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase），另一條是通過細胞外信號直接激活細胞內(nèi)的caspase，這些活化的caspase可降解細胞內(nèi)的重要蛋白從而引起細胞凋亡。Zecchin KG等[7，8]通過研究發(fā)現(xiàn)FAS抑制劑淺藍菌素及奧利司他均通過線粒體途徑參與誘導(dǎo)的黑素瘤B16-F10細胞凋亡，機制主要與促進細胞色素C釋放和caspase-9、caspase-3激活等有關(guān)。Chuang HY等[9]發(fā)現(xiàn)奧利司他在人類結(jié)直腸癌HT-29/tk-luc細胞中通過caspase-3的活化引發(fā)細胞凋亡； Knowles LM等[10]在乳癌MDA-MB-435、MCF-7細胞及前列腺癌LNCaP、PC-3細胞中，F(xiàn)ASN基因敲除或用奧利司他抑制FAS均致caspase-8介導(dǎo)的腫瘤細胞凋亡[10]。綜上，F(xiàn)AS抑制劑在不同腫瘤細胞中通過不同途徑誘導(dǎo)凋亡。

1.2 調(diào)控基因及相關(guān)蛋白

細胞凋亡受許多基因所調(diào)控，參與凋亡調(diào)控的基因主要分為促凋亡及抑凋亡兩大類，研究較多的包括Bcl-2家族、p53、Fas/APO-1等。同時，F(xiàn)AS在多種腫瘤中高表達，而FAS抑制劑能夠調(diào)節(jié)細胞FAS表達及活性，進而影響其他蛋白表達。Kant S等[11]研究發(fā)現(xiàn)奧利司他能抑制T細胞淋巴瘤細胞中HSP-70和Bcl-2表達，上調(diào)p53、Caspase-3、CAD蛋白以及PUMA基因等，細胞出現(xiàn)活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成的改變、細胞素平衡的轉(zhuǎn)變和一系列細胞生存調(diào)節(jié)分子的表達調(diào)節(jié)，最終促進腫瘤細胞凋亡。Gelebart P等[12]發(fā)現(xiàn)敲除FAS基因能明顯減少套細胞淋巴瘤細胞（mantle cell lymphoma，MCL）生長，伴有CCND1水平明顯降低，在奧利司他處理的MCL細胞中，凋亡機制與下調(diào)β鏈蛋白表達有關(guān)[12]。

1.3 其他

Zecchin KG等[7]發(fā)現(xiàn)在黑素瘤B16-F10細胞中，淺藍菌素及奧利司他處理的細胞在凋亡前均可觀察到Ca+水平的升高，而只有奧利司他處理的細胞在凋亡前可以觀察到ROS的生成增加。Knowles LM等[10]證實FAS抑制引起的細胞凋亡反應(yīng)通過的是DDIT4上調(diào)的mTOR途徑作用。Dowling S[10]觀察到在胃癌NUGC-3細胞中，通過控制外源脂肪供給并以奧利司他抑制FAS，細胞對于凋亡活化具有更好的敏感性，細胞死亡增加，且無論是奧利司他本身，或是通過控制細胞生長微環(huán)境，均未明顯影響牛晶狀體上皮細胞的生長。這些研究提示我們[13]，腫瘤細胞生長的微環(huán)境，包括離子水平、ROS生成等對于細胞凋亡具有顯著的作用，而脂肪酸合成酶抑制劑可以通過直接影響這種微環(huán)境，或是人為干預(yù)藥物作用時的微環(huán)境，在促進腫瘤細胞凋亡的同時，減少對于正常細胞的傷害。因此，進一步研究脂肪酸合成酶抑制劑與腫瘤細胞生長微環(huán)境的相互作用及其機制，對于設(shè)計新的抗腫瘤化療方案有著重要的提示作用。

2 抑制腫瘤細胞增殖

惡性腫瘤細胞分裂速率加快，不受限制地生長是其特點之一，它們不受胞間接觸抑制所影響，且對于生長因子需求較低，因此，控制腫瘤細胞代謝、抑制細胞增殖成為抗腫瘤藥物的研究重點之一。

2.1 影響細胞新陳代謝

FAS抑制劑奧利司他抑制腫瘤細胞增殖，這些作用與抑制細胞β-氧化、新生脂肪酸合成、降低P21蛋白水平及細胞蛋白質(zhì)的磷酸化作用水平有關(guān)，但奧利司他并不明顯改變葡萄糖代謝[14，15]。Olsen AM等[16]的研究證明脂肪肉瘤細胞的生長依賴長鏈脂肪酸重新合成，奧利司他通過減少腫瘤細胞脂肪生成抑制LiSa2、SW872兩株細胞的增殖，同時它并不顯著影響正常成纖維細胞的生長。Zecchin KG等[8]研究發(fā)現(xiàn)在黑素瘤B16-F10細胞中，奧利司他的處理改變了線粒體中游離脂肪酸組成，隨后Vandhana S等[17]也發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜母細胞瘤Y79細胞中淺藍菌素、奧利司他均改變了細胞內(nèi)脂質(zhì)的分布和利用，他們都闡述FAS抑制劑能顯著抑制FAS酶活性，引起的細胞凋亡在DNA損傷的同時伴有脂質(zhì)過氧化作用的增強。

2.2 誘導(dǎo)細胞周期阻滯

Menendez JA等[18，19]發(fā)現(xiàn)奧利司他的處理能夠?qū)⑷榘㏒K-Br3細胞阻滯于G1-S期，而其在胃癌NCI-N87細胞中，經(jīng)過48 h奧利司他處理，G2-M期細胞完全消失，腫瘤細胞完全阻滯于G1期。Chuang HY等[9]用奧利司他處理人類結(jié)直腸癌HT-29/tk-luc細胞，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞被阻滯于G1期；在高濃度組中去除奧利司他后，抑制增殖的作用一直存在。推測奧利司他主要抑制DNA合成從而誘導(dǎo)細胞周期阻滯于G0/G1期。

3 抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移

近年多項研究表明，在FAS抑制劑奧利司他處理的荷瘤小鼠模型中，原位腫瘤均有生長抑制的表現(xiàn)，瘤體數(shù)量、大小等均較對照組大大減少，而惡性腫瘤更為突出的特點在于其侵襲性和轉(zhuǎn)移能力[3，9，14，20，21]。

3.1 抑制蛋白水解酶對基底膜和細胞外基質(zhì)的降解

細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移過程中起到重要的屏障作用，而基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族位于腫瘤侵襲的偽足頭部，能夠降解ECM在腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移過程中起到關(guān)鍵性作用，因此在近年來備受關(guān)注。Agostini M等[3]從荷瘤小鼠的OTSCC SCC-9細胞中分離出遠端轉(zhuǎn)移的ZsGreen LN-1細胞株，并檢測其蛋白表達等，發(fā)現(xiàn)MMP-2、人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2，亦稱ErbB-2）和粘附因子-2（Cadherin-2，CDH2）等表達明顯增強，而給予奧利司他處理后，頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的數(shù)量明顯減少。Yoshii Y等[14]發(fā)現(xiàn)在前列腺癌細胞株中FAS抑制劑阻止細胞偽足的形成，并抑制細胞粘附、遷移和侵襲。表明MMP家族與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)系，推測FAS抑制劑奧利司他能夠?qū)MP-2、ERBB-2、CDH2等產(chǎn)生影響，從而抑制腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移。

3.2 抑制新生血管形成

Seguin F等[4]發(fā)現(xiàn)奧利司他及淺藍菌素均能明顯減少荷瘤小鼠黑素瘤肺轉(zhuǎn)移瘤周邊的血管長度、覆蓋面積；同時他們使用藥物處理黑素瘤細胞，并收集其培養(yǎng)基培養(yǎng)兔血管內(nèi)皮細胞（rabbit aortic endothelial cell，RAEC），RAEC細胞的數(shù)量、活性明顯下降，在基質(zhì)上的毛細血管樣結(jié)構(gòu)形成明顯減少，進一步研究表明奧利司他通過VEGFA165b的介導(dǎo)表現(xiàn)抗血管生成的作用。Agostini M等[3]也發(fā)現(xiàn)在OTSCC SCC-9 ZsGreen LN-1細胞中，奧利司他能夠刺激VEGFA165b分泌，從而減少血管新生。

4 奧利司他與聯(lián)合用藥

研究發(fā)現(xiàn)FAS高表達是腫瘤抗藥性的一種新機制[3]，奧利司他單獨使用能誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，同時能增敏多種化療藥物作用，Tirado-Velez JM等[15]發(fā)現(xiàn)奧利司他增敏硼替佐米誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤RPMI-8226細胞凋亡， Kant S等[20]的研究表明奧利司他增敏順鉑化療T細胞淋巴瘤，降低FAS表達或應(yīng)用低濃度的FAS抑制劑奧利司他同樣可使FAS高表達的細胞增敏。

同時Tirado-Velez JM等[15]還發(fā)現(xiàn)奧利司他和乙莫克舍分別對RPMI-8226細胞具有細胞增殖的抑制作用，兩者聯(lián)用能增強這種作用。

Fujiwara J等[22]則發(fā)現(xiàn)奧利司他增敏ROS介導(dǎo)途徑腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）化療前列腺癌，特別是TRAIL耐藥的細胞，兩者聯(lián)用對于激素不敏感性前列腺癌（hormone-refractory prostate cancer， HRPC）是一種有前景的化療策略。

由于FAS抑制劑、傳統(tǒng)抗癌化療藥物作用機制存在差異性，奧利司他單獨使用可抑制腫瘤細胞增殖并促進其凋亡，與傳統(tǒng)抗癌化療藥聯(lián)用可以起到增敏甚至協(xié)同的作用，同時，F(xiàn)AS抑制劑還能夠逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥的效果等，其完整機制尚需進一步研究。

5 展望

FAS抑制劑近年來是抗腫瘤用藥研究的熱點，早期的淺藍菌素、C75等因為其不穩(wěn)定性及毒性等無法應(yīng)用于臨床，但奧利司他作為獲得FDA批準的減肥藥，當前研究提示其較傳統(tǒng)抗癌化療藥抗癌譜廣、毒副作用少，具有明顯的優(yōu)勢，雖然目前FAS抑制劑的抗腫瘤作用還在體外實驗階段，但進一步深入研究其作用機制，對于開發(fā)抗癌新藥以及尋找藥物抗癌作用新靶點、設(shè)計新的化療方案等都具有重要意義。

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（收稿日期：2015-03-24）