主要促進(jìn)因子超家族成員Mfsd 2a的研究進(jìn)展

朱嘉微，肖 汀*

（國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院，分子腫瘤學(xué)國家重點實驗室，癌發(fā)生及預(yù)防分子機理北京市重點實驗室，北京 100021）

主要促進(jìn)因子超家族成員2a（major facilitator superfamily domain containing 2a，Mfsd2a）是一種細(xì)胞膜蛋白，具有12個跨膜結(jié)構(gòu)域，屬于次級轉(zhuǎn)運蛋白的主要促進(jìn)因子超家族[1]。Mfsd2a最早研究開始于胚胎發(fā)育中，是人類syncytin-2的受體[2]。研究發(fā)現(xiàn)，Mfsd2a在肝臟、腦橋、腦胼胝體、脊髓、小腦等一系列人體組織中表達(dá)（骨骼肌和心臟中未檢測出），尤其富集于腦微血管中并且在構(gòu)成血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）的內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)[3]。盡管中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞是血腦屏障的主要單元，但現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，在胚胎發(fā)育過程中多種細(xì)胞間相互作用形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對血腦屏障的形成和成年期完整性的維持至關(guān)重要[4]。其中特異性大分子轉(zhuǎn)運蛋白，例如葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 1（glucose transporter 1，GLUT-1）、Mfsd2a[3，5-6]和細(xì)胞外緊密連接（tight junction，TJ）復(fù)合物的缺陷可能影響整個腦血管的完整性并產(chǎn)生各種疾病。

1 Mfsd2a在血腦屏障中的作用

哺乳動物腦干的干重大約一半由脂質(zhì)組成，使其成為體內(nèi)僅次于脂肪組織的第二大含脂肪的器官[7]。血腦屏障在建立和維持這種高脂質(zhì)中至關(guān)重要[8]。血腦屏障是一把雙刃劍。一方面，這種細(xì)胞界面通過屏障和選擇性轉(zhuǎn)運系統(tǒng)來調(diào)節(jié)所需的分子，有助于維持恒定的、最佳的神經(jīng)元功能環(huán)境。但另一方面，它在醫(yī)學(xué)上產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)：阻止大多數(shù)藥物從血液流向大腦。在這個問題上有兩篇文章可增加我們對血腦屏障的了解：Nguyen等[3]揭示了Mfsd2a能以溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式向腦運輸ω-3 脂肪酸；Ben-Zvi等[6]確定了Mfsd2a通過抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞作用，從而調(diào)節(jié)血腦血漿成分向大腦轉(zhuǎn)移的機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩個看似無關(guān)的過程都依賴于相同的基因Mfsd2a，它在血腦屏障的物質(zhì)轉(zhuǎn)運方面起重要作用。

Mfsd2a被認(rèn)為是血腦屏障形成和維持完整性的關(guān)鍵組成部分。有研究工作表明，Mfsd2a在禁食期間由肝臟因素誘導(dǎo)表達(dá)[9]，但在肝臟中表達(dá)僅為低水平，在大腦中高表達(dá)。缺少Mfsd2a的小鼠盡管肝臟代謝正常，但會產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)疾病[10]。

1.1 Mfsa2a抑制內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞作用

Ben-Zvi等[6]通過建立功能性血腦屏障來研究Mfsd2a在血腦屏障時空發(fā)育中的作用，篩選血腦屏障形成期間表達(dá)的特異性基因，發(fā)現(xiàn)包括Mfsd2a的主要促進(jìn)因子超家族在中樞神經(jīng)系統(tǒng)含血腦屏障的血管中選擇性表達(dá)。當(dāng)Mfsd2a基因敲除后，小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)胞吞作用顯著增加，推測Mfsd2a可通過抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞的胞吞起調(diào)節(jié)作用。并且已有研究[11-12]通過降低小鼠周細(xì)胞密度（小細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞周圍的細(xì)胞），發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)胞吞作用有所增加，進(jìn)一步證實了它在血腦屏障中發(fā)揮重要作用。這種轉(zhuǎn)運途徑從藥物輸送的角度來看極具吸引力，并且至今還沒有證據(jù)表明這一運輸過程中對相對分子質(zhì)量或物理化學(xué)性質(zhì)有限制[12]。

腦內(nèi)出血是一種常見且致命的中風(fēng)亞型，它是由腦實質(zhì)內(nèi)的血管出血和血腫引起的[13]。由腦出血引起的腦損傷，其發(fā)病率和死亡率都很高，嚴(yán)重威脅公眾健康。利用顱內(nèi)出血（intracerebral hemorrhagei，ICH）模型，YANG 等[14]發(fā)現(xiàn) Mfsd2a蛋白表達(dá)在腦血腫組織中明顯減少，Mfsd2a敲除/敲降型小鼠誘導(dǎo)腦出血后，血腦屏障滲透性、神經(jīng)缺陷評分以及腦組織含水量顯著增加，當(dāng)Mfsd2a過表達(dá)后，這些現(xiàn)象得以恢復(fù)。YANG等[14]還發(fā)現(xiàn)其中調(diào)節(jié)血腦屏障滲透性的Mfsd2a與囊泡數(shù)量的改變密切相關(guān)，通過分析緊密連接蛋白表達(dá)譜，顯示在Mfsd2a敲降和過表達(dá)小鼠中盡管蛋白表達(dá)并無差異，但是電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)在Mfsd2a敲除型小鼠中，胞飲囊泡數(shù)量顯著增加[14]。因此，Mfsd2a能通過抑制囊泡轉(zhuǎn)胞吞作用，減輕由血腦屏障破壞引起的腦出血，這對于開發(fā)針對腦損傷病人的藥物影響重大。

1.2 Mfsd2a促進(jìn)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運

二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）是一種ω-3脂肪酸，高度富集于腦磷脂，對腦的正常生長和認(rèn)知功能至關(guān)重要[15]。盡管腦磷脂中含有豐富的脂肪酸，但DHA在大腦中無法進(jìn)行合成，必須通過血腦屏障導(dǎo)入，但大腦中DHA攝取的機制仍未知。脂質(zhì)體分析表明，Mfsd2a缺陷型小鼠在海馬和小腦中伴隨有神經(jīng)元細(xì)胞損失、認(rèn)知缺陷、嚴(yán)重焦慮癥以及小頭癥，并且腦中DHA水平顯著降低。Mfsd2a是DHA的腦受體，對腦生長和發(fā)揮功能而言是必需的[3]。近期研究發(fā)現(xiàn)，Mfsd2a以溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式運輸DHA[16]。研究結(jié)果揭示了Mfsd2a是第1個促進(jìn)磷脂運輸?shù)霓D(zhuǎn)運蛋白[3]。

Guemez-Gamboa等[17]調(diào)查了兩個非洲家庭，其中4名兒童表現(xiàn)出嚴(yán)重的智力障礙和運動缺陷，并在幼年期死亡。突變體Mfsd2a蛋白功能分析顯示，Mfsd2a功能完全喪失，即攜帶DHA和某些其他脂肪酸的LPC轉(zhuǎn)運功能喪失。Alakbarzade等[18]調(diào)查了10名巴基斯坦血統(tǒng)的小頭畸形患者，呈現(xiàn)出了比非洲病例輕微的小頭癥，患者表現(xiàn)出較為溫和的神經(jīng)障礙，包括智力障礙、言語障礙和運動異常。作者通過全基因組單核苷酸多態(tài)（single nucleotide polymorphism，SNP）分析繪制疾病相關(guān)基因座，并對一個受影響個體進(jìn)行外顯子測序，確定了Mfsd2a中的純合突變。但基因功能分析顯示，其不完全失活，且保留了轉(zhuǎn)運LPC-長鏈脂肪?；湹囊恍┠芰?。這兩項研究建立了突變對Mfsd2a蛋白的損傷程度（全部或部分功能喪失）及其與小頭癥的癥狀嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性。

2 Mfsd2a在腫瘤中的研究進(jìn)展

癌癥進(jìn)程是由體細(xì)胞遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)改變的積累引起的[19]。已有研究表明1個含有遺傳組件的106 kb連鎖不平衡（linkage disequilibrium，LD）區(qū)域，與肺腺癌病人的生存緊密相關(guān)[20]。這個區(qū)域位于1號染色體p34區(qū)，包括Mfsd2a基因。

Spinola等[21]的研究發(fā)現(xiàn)在一組肺癌標(biāo)本中出現(xiàn)了Mfsd2a表達(dá)下調(diào)，并且通過檢測18對肺癌腫瘤組織以及配對的良性鄰近組織的mRNA水平，證實了原發(fā)型非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）發(fā)生了Mfsd2a的表達(dá)下調(diào)（較鄰近組織而言）。作者通過基因芯片分析，發(fā)現(xiàn)大部分與Mfsd2a表達(dá)相關(guān)的基因控制著機體生長發(fā)育、神經(jīng)發(fā)育、運動能力、黏附等方面。其中在肺癌細(xì)胞中過表達(dá)Mfsd2a，可誘導(dǎo)G1期阻斷、S期DNA合成減少、細(xì)胞黏附與體外遷移受阻。同時作者用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑和去甲基化劑處理非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系后，Mfsd2a的表達(dá)得以恢復(fù)，表明了甲基化在這個過程中所起的作用，但是Mfsd2a表達(dá)抑制的機制仍不清楚。其他有關(guān)基因沉默的可能機制，如體細(xì)胞突變、microRNA的影響等有待進(jìn)一步研究[22]。

成年肝臟具有獨特的再生能力來維持體內(nèi)平衡[23]。已經(jīng)有研究報道，肝細(xì)胞的干細(xì)胞和祖先細(xì)胞在受到損害時能產(chǎn)生新的肝細(xì)胞[24]。肝細(xì)胞在功能上是異質(zhì)性的，并且根據(jù)代謝區(qū)帶和基因表達(dá)差異可明顯的分為兩個群體：門靜脈周圍肝細(xì)胞和中心靜脈周圍肝細(xì)胞[25-26]。在肝臟平衡和再生過程中為何會有新形成的肝細(xì)胞，這仍然是肝臟生物學(xué)中的一個重要課題。研究人員發(fā)現(xiàn)，維持血腦屏障的Mfsd2a是門靜脈周圍干細(xì)胞的標(biāo)志物，他們對Mfsd2a+門靜脈周圍肝細(xì)胞進(jìn)行遺傳譜系追蹤，顯示在肝臟內(nèi)穩(wěn)態(tài)期間，Mfsd2a+群體減少；不過，通過肝部分切除術(shù)誘導(dǎo)的肝再生能夠顯著刺激Mfsd2a+門靜脈周圍肝細(xì)胞的擴(kuò)增；與此類似的是，在慢性肝損傷中Mfsd2a+門靜脈周圍肝細(xì)胞群體會擴(kuò)張，完全替代了肝中心靜脈周圍的肝細(xì)胞；進(jìn)一步的研究表明，在肝臟損傷得到修復(fù)之后，成年Mfsd2a+肝細(xì)胞被重編程為肝中心靜脈周圍肝細(xì)胞，由此重建肝臟的代謝區(qū)[23]。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助人們進(jìn)一步理解與肝臟相關(guān)的疾病。

潰瘍性結(jié)腸癌是一種影響結(jié)腸和直腸的長期自發(fā)性炎癥紊亂疾病，其中促炎癥消退信號通路調(diào)控的改變是導(dǎo)致潰瘍性結(jié)腸癌的關(guān)鍵[27]。促炎癥消退進(jìn)程由脂質(zhì)介導(dǎo)，例如在腦、視網(wǎng)膜、胎盤內(nèi)皮細(xì)胞中由Mfsd2a運輸?shù)腄HA介導(dǎo)[28]。Ungaro等[29]研究了Mfsd2a是如何通過調(diào)控腸內(nèi)皮細(xì)胞脂質(zhì)代謝來促進(jìn)炎癥消退反應(yīng)的，通過脂質(zhì)組和功能性的分析發(fā)現(xiàn)，相較于正常和炎癥消退的結(jié)直腸癌組織而言，潰瘍性結(jié)腸癌病人的促炎癥消退DHA環(huán)氧代謝明顯降低。人類腸微管內(nèi)皮細(xì)胞的代謝需要Mfsd2a，它對于腸脈管系統(tǒng)中DHA的維持和代謝來說至關(guān)重要。在結(jié)腸癌小鼠中植入過表達(dá)Mfsd2a的內(nèi)皮祖細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)Mfsd2a在黏膜發(fā)炎區(qū)表達(dá)并且恢復(fù)了內(nèi)皮促腸炎癥消退的能力。我們可以根據(jù)這個通路設(shè)計針對潰瘍性結(jié)腸癌病人腸道炎癥的藥物。

3 展望

通過上述關(guān)于Mfsd2a在腦損傷、肺癌、結(jié)直腸癌、慢性肝損傷組織中的介紹，我們可以推測Mfsd2a是一種腫瘤抑制因子。大部分與Mfsd2a表達(dá)相關(guān)的基因控制著機體生長發(fā)育、神經(jīng)發(fā)育、運動能力、黏附等方面。Mfsd2a能減輕炎癥反應(yīng)，控制機體的穩(wěn)態(tài)，這些發(fā)現(xiàn)將有助于人們進(jìn)一步設(shè)計針對各種疾病的藥物。