三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中的研究進(jìn)展*

茍鑫，方克偉

（昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 泌尿外科，云南 昆明 650101）

三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1（ATP-binding cassette transporter A 1,ABCA1）作為脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮功能，通過水解三磷酸腺苷轉(zhuǎn)運(yùn)多種底物，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)磷脂和游離（未酯化）膽固醇向細(xì)胞外基質(zhì)中存在的載脂蛋白（Apo）A-I和相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)，在膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)中起著關(guān)鍵性作用[1]。膽固醇在動物體內(nèi)廣泛存在，不僅是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要組成部分，而且在合成膽汁酸參與胃腸消化，合成維生素D和激素方面也起著重要作用[2]。人體內(nèi)過量的膽固醇積累在腫瘤生長起著一定作用[3]，ABCA1介導(dǎo)膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)可使細(xì)胞內(nèi)膽固醇降低，在腫瘤抑制及預(yù)防方面可能會有新的突破。

1 ABCA1基因的基本結(jié)構(gòu)與功能

ABCA1基因雖早在1994年由LUCINAI[4]經(jīng)克隆所得，發(fā)現(xiàn)人類ABCA1基因位于9q31，約150 kb，包含50個外顯子和49個內(nèi)含子。轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游1 453 bp是啟動子區(qū)，有多個調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)其編碼的蛋白質(zhì)由2 261個氨基酸構(gòu)成，近日，由清華大學(xué)顏寧教授與龔欣博士組成的研究團(tuán)隊(duì)采用冷凍電子顯微鏡技術(shù)，經(jīng)過重組人全長ABCA1蛋白制備、透射電子顯微鏡成像、圖像處理及結(jié)構(gòu)解析等步驟，首次獲得重組ABCA1在未結(jié)合ATP狀態(tài)下近原子級分辨率的結(jié)構(gòu)，并提出ABCA1以lateral access方式轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞內(nèi)膽固醇的學(xué)說[5]。ABCA1是以ATP為主要能源，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)游離的膽固醇和磷脂流出，與細(xì)胞表面的載脂蛋白A-I結(jié)合形成新生的高密度脂蛋白（HDL），HDL攝取多余的膽固醇至肝臟，在肝臟中以生成膽汁酸的形式排除體外，維持體內(nèi)膽固醇的動態(tài)平衡，這也是ABCA1預(yù)防動脈粥樣硬化的機(jī)制之一。丹吉爾疾病（tangier disease,TD）和家族型HDL缺乏正是由于ABCA1基因突變導(dǎo)致HDL嚴(yán)重不足[6]。ABCA1基因在抗動脈粥樣硬化中起著不可或缺的作用，其在乳腺癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌等惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也起著關(guān)鍵性的作用。

2 ABCA1在腫瘤研究中的進(jìn)展

2.1 ABCA1在腫瘤細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移中的作用

ABCA1基因介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)游離的膽固醇外流至肝臟中，維持體內(nèi)膽固醇的正常代謝，有研究發(fā)現(xiàn)[7]，在小鼠轉(zhuǎn)基因模型中，小鼠體內(nèi)的高膽固醇水平能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖，通過上調(diào)ABCA1的蛋白表達(dá)，不僅能維持膽固醇的動態(tài)平衡，并且在腫瘤細(xì)胞增殖中發(fā)揮著抑制作用。膽固醇的囤積在前列腺癌的發(fā)生中也起著促進(jìn)作用，并且在腫瘤細(xì)胞中膽固醇的合成增加。SMITH等[8]發(fā)現(xiàn)ABCA1的缺乏增加線粒體膽固醇，抑制線粒體細(xì)胞死亡促進(jìn)分子的釋放，從而促進(jìn)癌細(xì)胞存活，這表明升高的線粒體膽固醇對癌癥表型是必需的。YANG等[9]發(fā)現(xiàn)，番茄紅素通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）-肝x受體α（1xrα）-ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體1（Abca 1）途徑，抑制雄激素依賴性前列腺癌細(xì)胞的增殖。并且番茄紅素和LXRα激動劑T0901317通過PPARγ-LXRα-ABCA1途徑協(xié)同抑制雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞的增殖。LNCaP前列腺癌細(xì)胞中主要細(xì)胞膽固醇流出轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCA1啟動子發(fā)生明顯的甲基化。研究發(fā)現(xiàn)癌癥特異性的ABCA1超甲基化和蛋白質(zhì)表達(dá)的缺失直接導(dǎo)致高細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平，并因此促成有利于腫瘤進(jìn)展的環(huán)境[10]。ABCA1還可磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號刺激腫瘤血管內(nèi)皮生長因子增加，促進(jìn)肝癌組織血管生成，并增加血管通透性，血管通透性的增加可使腫瘤細(xì)胞向毛細(xì)血管侵襲的概率增加，使得腫瘤在血液中轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)升高[11]。

2.2 ABCA1在腫瘤細(xì)胞治療方面的研究進(jìn)展

前列腺癌在西方國家是男性常見的惡性腫瘤，但最近在包括中國在內(nèi)的幾個亞洲國家觀察到前列腺癌的發(fā)病率和病死率急劇上升[12]。與正常前列腺細(xì)胞相比，前列腺腫瘤細(xì)胞內(nèi)膽固醇前體水平升高，與ABCA1介導(dǎo)的膽固醇外流有關(guān)[13]。轉(zhuǎn)化生長因子β信號通路在前列腺癌發(fā)生和維持腫瘤干細(xì)胞特性中起關(guān)鍵作用，其抑制作用可能與前列腺癌細(xì)胞中ABCA1的過度表達(dá)有關(guān)[14]。流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，低血清膽固醇以及他汀類藥物的使用降低前列腺癌的風(fēng)險(xiǎn)，證明膽固醇代謝在侵襲性前列腺癌發(fā)展中的作用[15]。ABCA1的過度表達(dá)導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞的細(xì)胞膽固醇降低和腫瘤生長抑制。另外有研究表明，線粒體膽固醇的升高對前列腺癌細(xì)胞有一定的保護(hù)性，并可能導(dǎo)致惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化[16]。ABCA1促進(jìn)線粒體膽固醇水平的降低，線粒體通透性轉(zhuǎn)換相關(guān)細(xì)胞色素c的釋放，以及細(xì)胞的非凋亡/壞死細(xì)胞死亡。最終，ABCA1介導(dǎo)的細(xì)胞死亡依賴于膽固醇來調(diào)節(jié)線粒體功能，而ABCA1缺乏則使線粒體膽固醇升高，最終促進(jìn)癌細(xì)胞存活。ABCA1通過介導(dǎo)膽固醇外流使腫瘤細(xì)胞中的膽固醇含量降低，在前列腺癌中起著防止作用，ABCA1各種交叉調(diào)控機(jī)制也對未來前列腺癌及其他腫瘤的治療得到優(yōu)化。他汀類藥物通過抑制膽固醇合成來防止侵襲性和晚期前列腺癌的發(fā)生，但它能否成功地應(yīng)用于ABCA1失活的前列腺癌中將是一個有趣的問題。

2.3 ABCA1的表達(dá)對腫瘤患者預(yù)后的影響

卵巢癌是女性最致命的腫瘤，也是婦科惡性腫瘤中第2常見的惡性腫瘤[17]。由于卵巢癌的早期癥狀較少，患者一般被診斷為晚期腫瘤，盡管化療取得進(jìn)展，但晚期卵巢癌患者的5年生存率不到20%，反映了晚期卵巢癌患者的不良預(yù)后[18]。ABCA1基因啟動子甲基化在卵巢癌細(xì)胞株和患者標(biāo)本中均有表達(dá)，其甲基化程度較高、ABCA1表達(dá)較低的卵巢癌患者生存期較短[19]。近年來也有流行病學(xué)研究表明高膽固醇水平與前列腺癌侵襲性呈正相關(guān)[20]。因此，研究前列腺癌細(xì)胞如何操縱細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量對了解前列腺癌生物學(xué)是很重要的。LEE等[21]發(fā)現(xiàn)，在LNCaP細(xì)胞中ABCA1啟動子的DNA超甲基化有效地抑制基礎(chǔ)表達(dá)，并防止由反式激活劑誘導(dǎo)的完全誘導(dǎo)。ABCA1表達(dá)的缺失導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)膽固醇的保留。此外，ABCA1高甲基化僅在中、高級別前列腺癌中被檢測到，表明ABCA1的表觀遺傳失活與前列腺癌的進(jìn)展有關(guān)。最后，在研究的所有前列腺癌中，ABCA1蛋白表達(dá)的顯著減少和完全喪失是明顯的。總之，研究結(jié)果表明ABCA1是前列腺上皮細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平的重要調(diào)節(jié)因子，其在前列腺癌中的普遍失活可能提供有利的環(huán)境。ABCA1基因在卵巢癌及前列腺癌細(xì)胞中高度甲基化和基因失活，使得ABCA1表達(dá)降低，導(dǎo)致癌細(xì)胞中膽固醇的積累，促進(jìn)癌細(xì)胞的生長。最近研究發(fā)現(xiàn)，ABCA1在結(jié)直腸癌晚期患者中明顯過度表達(dá)，其過度表達(dá)具有增殖優(yōu)勢，促進(jìn)上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），增加腫瘤侵襲力，進(jìn)而惡化大腸癌預(yù)后[22]。在腫瘤預(yù)后方面，ABCA1的過表達(dá)與下調(diào)均與其有著直接的關(guān)系。

2.4 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在腫瘤耐藥機(jī)制中的研究進(jìn)展

腫瘤干細(xì)胞是腫瘤形成的基礎(chǔ)，維持腫瘤的自我更新，因此腫瘤患者的腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和高病死率都與腫瘤干細(xì)胞有著密切的關(guān)系[23]。雖然腫瘤的治療方法很多，但化療仍是腫瘤治療的主要方法之一。遺憾的是，完全清除腫瘤是目前無法做到，化療失敗是常常面臨的問題，其中90%的是由于化療耐受所引起[24]。目前有研究發(fā)現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞化療失敗正是與ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括ABCA1、ABCB1、ABCC1、ABCG2等，其中ABCG2有轉(zhuǎn)運(yùn)阿霉素、氨甲蝶呤等化療藥物，而ABCB1即P-糖蛋白在50%以上的腫瘤化療中有所表達(dá)，能夠轉(zhuǎn)運(yùn)多種抗腫瘤藥物[25]。在乳腺癌中，SUN等[26]發(fā)現(xiàn)，將阻礙ABC轉(zhuǎn)運(yùn)表達(dá)的siRNA和腫瘤化療藥物一起加入腫瘤干細(xì)胞培養(yǎng)液中時，腫瘤干細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)化療藥物敏感性，這種反向抑制ABC轉(zhuǎn)運(yùn)表達(dá)體證明其在腫瘤干細(xì)胞中的作用。BLOISE等[27]發(fā)現(xiàn)許多腫瘤耐藥均是由于ABCA1編碼的多藥耐藥（MDR）高度表達(dá)，在成人白血病治療中，正是由于MDR1高度表達(dá)導(dǎo)致治療失敗。在現(xiàn)階段研究中，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在腫瘤耐藥機(jī)制中已明確其作用，但對ABCA1來講，在這方面仍存在許多謎團(tuán)，需要各位同行一起探討其與腫瘤耐藥的關(guān)系，在腫瘤治療方向及探索中提供新的思路。

ABCA1作為細(xì)胞內(nèi)膽固醇外流的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)體，目前在抗動脈粥樣硬化中已經(jīng)取得認(rèn)可和應(yīng)用[28]。研究ABCA1基因突變導(dǎo)致其表達(dá)降低從而對腫瘤的影響，將為以后的遺傳藥理學(xué)奠定一定的基礎(chǔ)。對ABCA1的進(jìn)一步研究，通過提高和抑制該基因的表達(dá)可了解腫瘤細(xì)胞的生長機(jī)制以及其在化療藥物中的影響機(jī)制，為脂質(zhì)代謝以及腫瘤治療提供更為廣闊的思路，最終為腫瘤抑制、治療及預(yù)防提供新的靶點(diǎn)。