脂質(zhì)微環(huán)境影響腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展

朱天悅，夏敏

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院消化內(nèi)科，江蘇 無錫 214023)

腫瘤微環(huán)境是腫瘤周圍的巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及其分泌的活性因子等與腫瘤細(xì)胞共同構(gòu)成的局部內(nèi)環(huán)境。腫瘤微環(huán)境對腫瘤的發(fā)生發(fā)展有重要作用[1]。近來研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤周圍脂肪組織形成的脂質(zhì)微環(huán)境與腫瘤的發(fā)病、發(fā)展和轉(zhuǎn)移存在密切聯(lián)系[2]。腫瘤周圍脂質(zhì)微環(huán)境即腫瘤相關(guān)脂肪組織由脂肪細(xì)胞及基質(zhì)血管組分細(xì)胞群組成，后者包括脂肪干細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞等多種細(xì)胞[3-4]。脂肪組織不僅可用于儲(chǔ)能，同時(shí)也發(fā)揮著重要的內(nèi)分泌作用[5]，分泌各種可溶性細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子被稱為脂肪細(xì)胞因子[6-7]。研究表明，腫瘤的生長、增殖與脂肪組織及其分泌的細(xì)胞因子有關(guān)[8]。腫瘤周圍脂肪組織及與脂肪組織相關(guān)的脂肪酸結(jié)合蛋白(fatty acid binding proteins，F(xiàn)ABPs)在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中也有促進(jìn)作用[9]。當(dāng)脂質(zhì)微環(huán)境出現(xiàn)異常，如過量脂質(zhì)積累導(dǎo)致脂肪細(xì)胞肥大，最終形成肥胖，脂肪組織分泌蛋白的正常平衡受到干擾，微環(huán)境內(nèi)形成炎癥，均可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)展?，F(xiàn)就脂質(zhì)微環(huán)境在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展予以綜述，探討其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用。

1 脂肪組織與腫瘤細(xì)胞的相互作用

脂肪組織由大量脂肪細(xì)胞構(gòu)成，在人體內(nèi)分布廣泛。乳腺癌、結(jié)直腸癌等腫瘤常在脂肪組織包圍的環(huán)境中發(fā)生發(fā)展。腫瘤細(xì)胞代謝活躍，除了葡萄糖代謝的改變外，還常表現(xiàn)出脂質(zhì)攝取和代謝的變化[10]。腫瘤細(xì)胞周圍出現(xiàn)脂肪組織的積累即三酰甘油積聚，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞肥大，且這個(gè)過程中脂肪組織分泌蛋白出現(xiàn)異常，脂代謝活動(dòng)增強(qiáng)，向腫瘤提供更多脂肪酸及能量，同時(shí)腫瘤細(xì)胞重新修飾脂肪細(xì)胞的表型，腫瘤周圍的脂肪組織或脂肪細(xì)胞與腫瘤組織之間產(chǎn)生了活躍的相互作用[9，11]。

腫瘤細(xì)胞周圍的脂肪細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞提供脂肪酸及膽固醇等能量物質(zhì)，同時(shí)腫瘤細(xì)胞也會(huì)重新編程附近的脂肪細(xì)胞，這種相互作用可導(dǎo)致脂肪細(xì)胞去分化為前脂肪細(xì)胞或重新編程為腫瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞[9]。Dirat等[12]將人乳腺癌細(xì)胞和成熟脂肪細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，脂滴數(shù)量減少、體積縮小，隨著時(shí)間推移還出現(xiàn)脂肪標(biāo)志物(激素敏感性脂肪酶、脂聯(lián)素等)表達(dá)的缺失，證實(shí)在腫瘤環(huán)境中脂肪細(xì)胞發(fā)生了變化；同時(shí)，乳腺癌細(xì)胞與脂質(zhì)共培養(yǎng)后脂肪細(xì)胞的表型發(fā)生了變化，如終末分化標(biāo)志物(脂聯(lián)素、抵抗素等)和FABP4的缺失，以及促炎細(xì)胞因子的表達(dá)增加[13]。腫瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞與周圍的腫瘤組織建立起活躍的交互作用和動(dòng)態(tài)的代謝物交換，刺激腫瘤細(xì)胞的黏附、遷移和侵襲，同時(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化更多的脂肪細(xì)胞，逐漸構(gòu)成腫瘤周圍脂質(zhì)微環(huán)境，形成惡性循環(huán)。

除轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞外，腫瘤細(xì)胞也能促使成熟的脂肪細(xì)胞去分化轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞樣細(xì)胞，這種細(xì)胞被命名為脂肪細(xì)胞來源的成纖維細(xì)胞。Bochet等[14]在無胸腺裸鼠皮下植入綠色熒光蛋白(green fluorescent protein，GFP)標(biāo)記的融合小鼠前脂肪細(xì)胞，5周后發(fā)育成典型的脂肪墊，向其中注射小鼠乳腺癌細(xì)胞，同時(shí)設(shè)立未注射乳腺癌細(xì)胞的未處理脂肪墊小鼠組及注射乳腺癌的未處理脂肪墊小鼠組作為對照，10 d后對脂肪墊進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，可見脂肪細(xì)胞呈GFP陽性而腫瘤細(xì)胞無陽性反應(yīng)。在向小鼠體內(nèi)脂肪墊注入乳腺癌細(xì)胞的條件下，腫瘤周圍的脂肪組織由小尺寸的脂肪細(xì)胞和含有許多小脂滴的細(xì)長細(xì)胞組成，且均為GFP陽性，而在腫瘤內(nèi)具有成纖維細(xì)胞樣形狀的GFP陽性細(xì)胞可能與腫瘤細(xì)胞相互交叉生長。用馬松三色染色法染色小鼠脂肪墊內(nèi)的腫瘤組織切片顯示，脂肪周圍的腫瘤組織中有大量的膠原纖維，周圍脂肪含量少的腫瘤組織中膠原纖維含量少，證明在腫瘤微環(huán)境中成熟脂肪細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞樣細(xì)胞;而在成纖維細(xì)胞與腫瘤共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，共培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞較單獨(dú)培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞更具有侵襲性[14]。

2 脂肪因子對腫瘤的促進(jìn)作用

以往認(rèn)為，脂肪組織是能量儲(chǔ)存的器官，是非一般情況下的備用能源儲(chǔ)備。隨著研究的不斷深入，脂肪組織不僅作為儲(chǔ)備能源，而且具有重要的內(nèi)分泌功能。脂肪組織可以分泌多種脂肪細(xì)胞因子在局部和全身發(fā)揮作用[9]，包括單核細(xì)胞趨化蛋白(monocyte chemoattractant protein，MCP)-1、腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8、纖溶酶原激活物抑制劑-1、抵抗素、脂聯(lián)素、內(nèi)肥素、瘦素等[15-16]。由脂肪細(xì)胞分泌的脂肪細(xì)胞因子可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的黏附、遷移和侵襲[5]，各種不同類型的脂肪細(xì)胞因子共同參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

瘦素是一種主要由脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素，其通過飽腹感和能量代謝來調(diào)節(jié)脂肪組織量大小[17]。瘦素可通過上調(diào)乳腺腫瘤微環(huán)境中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量比例分泌抑制因子，抑制機(jī)體腫瘤免疫，進(jìn)而促進(jìn)小鼠乳腺腫瘤的生長[18]。Park等[19]在乳腺癌小鼠肺轉(zhuǎn)移模型中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被破壞時(shí)，其腫瘤負(fù)荷較對照小鼠顯著降低；而在高瘦素環(huán)境中，腫瘤生長更快，可見在該乳腺癌模型中瘦素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的必要條件。目前有研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-13的表達(dá)與侵襲性腫瘤相關(guān)，MMP-13可以通過消化細(xì)胞外基質(zhì)幫助癌細(xì)胞擴(kuò)散[20-21]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瘦素過表達(dá)后，MMP-13的表達(dá)增加，促進(jìn)了人胰腺癌細(xì)胞侵襲；為進(jìn)一步驗(yàn)證瘦素在人體內(nèi)對腫瘤侵襲能力的影響，有學(xué)者將胰腺癌患者的腫瘤組織標(biāo)本分為有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組和無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，并進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組腫瘤組織瘦素特異型受體的表達(dá)水平顯著高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，且瘦素受體的表達(dá)與MMP-13呈正相關(guān)，證實(shí)瘦素通過誘導(dǎo)MMP-13表達(dá)來增強(qiáng)腫瘤的侵襲能力[20]。在其他腫瘤中，如前列腺癌、肺癌和結(jié)直腸癌等，瘦素在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用[22-24]。

Fujisaki等[25]在脂肪細(xì)胞與乳腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，IL-6和MCP-1促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞的遷移。在成熟脂肪細(xì)胞與人或小鼠乳腺癌細(xì)胞系的共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，腫瘤細(xì)胞的侵襲性明顯增強(qiáng)，其中IL-6在脂肪細(xì)胞周圍的腫瘤組織中過表達(dá)，加入抗IL-6抗體后乳腺癌細(xì)胞的侵襲性降低，提示IL-6可能在脂肪細(xì)胞促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲中發(fā)揮關(guān)鍵作用。有研究認(rèn)為，IL-6在胃癌細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化中起調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖遷移及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[26]。而在近年的研究中，上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化也對腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移產(chǎn)生影響。另有研究發(fā)現(xiàn)，在腹膜內(nèi)注射姥鮫烷(2，6，10，14-四甲基十五烷)可誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生漿細(xì)胞瘤，在IL-6敲除型小鼠及野生型小鼠模型的對照實(shí)驗(yàn)中，野生型小鼠在姥鮫烷注射后自發(fā)形成漿細(xì)胞瘤，進(jìn)一步發(fā)展為惡性漿細(xì)胞；而IL-6敲除型小鼠未出現(xiàn)正常B淋巴細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞異常增殖的現(xiàn)象，表明IL-6作為人類多發(fā)性骨髓瘤生長因子在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[27]。

MCP-1是重要的促炎細(xì)胞因子，在調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境和腫瘤轉(zhuǎn)移中也起重要作用。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腫瘤相關(guān)脂肪細(xì)胞可通過MCP-1促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移[25]。在體外實(shí)驗(yàn)中，MCP-1的上調(diào)促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞遷移，而下調(diào)MCP-1可抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲，并可通過調(diào)節(jié)MMP-9的活性促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移，可見MCP-1在乳腺癌巨噬細(xì)胞募集、激活自分泌及旁分泌途徑中起重要作用[28]。有數(shù)據(jù)表明，MCP-1水平較高乳腺癌患者的生存期較短[28]。切口愈合實(shí)驗(yàn)、侵襲實(shí)驗(yàn)等表明，MCP-1可以誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲，抑制MCP-1可以降低MMP-2的活性[29]；對臨床根治性前列腺癌切除標(biāo)本的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，前列腺癌標(biāo)本的格里森評分與MCP-1細(xì)胞膜受體數(shù)量呈正相關(guān)[29]。在結(jié)腸癌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，上調(diào)MCP-1后結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲遷移能力增強(qiáng)，而抑制MCP-1受體信號通路后腫瘤細(xì)胞的遷移減少[30]。因此，進(jìn)一步研究瘦素、IL-6、MCP-1等脂肪因子影響腫瘤侵襲遷移的作用機(jī)制可以探索新的腫瘤治療靶標(biāo)。

3 FABPs參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

腫瘤細(xì)胞生長迅速、代謝旺盛，需要大量的能量，而能量的產(chǎn)生來源于物質(zhì)代謝。除常規(guī)的糖代謝途徑為腫瘤細(xì)胞供能外，脂質(zhì)代謝也參與其中。脂肪組織分解產(chǎn)生脂肪酸，而脂肪酸進(jìn)一步水解產(chǎn)生ATP提供能量，為腫瘤細(xì)胞供能[31]。有研究表明，腫瘤細(xì)胞異常增殖過程中細(xì)胞膜和信號分子形成需要更多脂肪代謝中脂肪酸代謝的參與[32]。同時(shí)，脂肪酸代謝也參與了腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，在腫瘤的發(fā)生進(jìn)展中起到一定作用。脂肪酸代謝過程參與物質(zhì)眾多，近年來FABPs家族在其中的作用得到了廣泛研究。FABPs是一組具有特異性結(jié)合脂肪酸作用的結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在長鏈脂肪酸的攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)以及代謝調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用。近年來越來越多的研究表明，F(xiàn)ABPs與許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，包括乳腺癌、胃腸道腫瘤、前列腺癌、肺癌、腎癌等[9，13，33]。除了轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸提供能量外，F(xiàn)ABPs還能結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)各種配體，參與腫瘤細(xì)胞內(nèi)的多種信號通路，調(diào)控腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[33]。FABPs幾乎在所有組織中均有豐富的表達(dá)，但該家族的不同成員表現(xiàn)出組織特異性表達(dá)模式。以下主要討論由脂肪細(xì)胞衍生的FABP4和FABP5在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用，兩者主要在脂肪細(xì)胞及巨噬細(xì)胞中表達(dá)，且在乳腺癌、結(jié)直腸癌等腫瘤中過表達(dá)，是脂肪組織和腫瘤微環(huán)境的重要參與者[34]。

3.1FABP4 FABP4又稱為脂肪細(xì)胞型FABPs，是一種運(yùn)輸長鏈脂肪酸和其他疏水性配體的低分子量蛋白，主要在脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中存在，但也在其他細(xì)胞類型及腫瘤中表達(dá)。FABP4由脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放，可以旁分泌或外分泌的方式發(fā)揮其代謝作用，參與腫瘤與脂肪組織之間的交互作用，誘導(dǎo)脂肪酸氧化途徑以促進(jìn)腫瘤生長[9]。

在卵巢癌細(xì)胞與脂質(zhì)共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)ABP4被抑制后，腫瘤細(xì)胞中的脂質(zhì)累積及脂肪細(xì)胞明顯減少；通過向雌性小鼠體內(nèi)注射熒光標(biāo)記的ID8小鼠卵巢癌細(xì)胞建立小鼠卵巢癌轉(zhuǎn)移瘤模型發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，F(xiàn)ABP4敲除小鼠的轉(zhuǎn)移性腫瘤負(fù)荷顯著降低，表明脂肪細(xì)胞是卵巢癌轉(zhuǎn)移的主要介質(zhì)，其中FABP4是脂肪細(xì)胞中脂質(zhì)代謝的介質(zhì)，影響腫瘤的轉(zhuǎn)移和生長[35]。Herroon等[36]在骨腫瘤及前列腺癌骨轉(zhuǎn)移動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ABP4在肥胖小鼠的腫瘤組織中高表達(dá)，且抑制其表達(dá)可抑制脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞侵襲，證明FABP4促進(jìn)了腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者的骨髓組織中，F(xiàn)ABP4在脂肪細(xì)胞和周圍骨髓細(xì)胞中呈高表達(dá)，表明FABP4參與的脂質(zhì)運(yùn)輸在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要作用，可能是促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的機(jī)制之一[36]。有研究采用免疫組織化學(xué)染色方法檢測脂肪酸合成酶與FABP4在乳腺浸潤性導(dǎo)管癌臨床標(biāo)本中的表達(dá)及臨床病理學(xué)特征，結(jié)果顯示FABP4與脂肪酸合成酶在乳腺癌進(jìn)程中存在相關(guān)性，且FABP4在乳腺浸潤性導(dǎo)管癌中的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤大小呈正相關(guān)[37]。FABP4可促進(jìn)多種腫瘤的進(jìn)展，并在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用，近年來，F(xiàn)ABP4作為腫瘤治療的新思路已引起不少學(xué)者的關(guān)注。

3.2FABP5 FABP5是FABP家族的小分子量蛋白，以與FABP4相同的方式被脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌。FABP5參與長鏈脂肪酸的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)，并在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因調(diào)控、細(xì)胞生長和分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用[38]。脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌FABP5參與了脂肪酸代謝，并與FABP4發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)[38]。目前已有研究表明，F(xiàn)ABP5在多種腫瘤中表達(dá)上調(diào)，包括肝細(xì)胞癌、前列腺癌、宮頸癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌等[9]。

FABP5在宮頸癌組織中表達(dá)顯著上調(diào)，在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中沉默其表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，表明FABP5增強(qiáng)了宮頸癌細(xì)胞的侵襲性；而在體內(nèi)的同種異體移植模型實(shí)驗(yàn)中，沉默F(xiàn)ABP5顯著抑制腫瘤生長和減少肺轉(zhuǎn)移的發(fā)生[39]；在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，沉默F(xiàn)ABP5均降低了MMP-2和MMP-9的表達(dá)，表明FABP5在宮頸癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中起重要作用，提示FABP5與宮頸癌預(yù)后不良相關(guān)[39]。蛋白質(zhì)組學(xué)方法研究表明，F(xiàn)ABP5在結(jié)直腸癌中也呈高表達(dá)，通過人類表皮生長因子受體2的表皮生長因子受體信號通路表達(dá)，激活人類表皮生長因子受體2-表皮生長因子受體信號通路可上調(diào)FABP5，刺激脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)，形成FABP5-脂肪酸復(fù)合物繼而激活過氧化物酶體增殖物激活受體β/δ信號通路，促進(jìn)細(xì)胞生長和基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的進(jìn)展[40]。也有研究通過蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ABP5在前列腺癌組織中表達(dá)增加，抑制FABP5的表達(dá)可能延緩腫瘤進(jìn)展[41]。Kawaguchi等[42]發(fā)現(xiàn)在人前列腺癌發(fā)生過程中，F(xiàn)ABP5表達(dá)轉(zhuǎn)錄被激活，過表達(dá)的FABP5促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲；而沉默F(xiàn)ABP5表達(dá)可使脂肪酸代謝酶減少，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖顯著降低，表明FABP5在前列腺癌的增殖侵襲中起關(guān)鍵作用。因此，研究FABP5在腫瘤進(jìn)展中的作用，可能成為腫瘤治療的新方向。

4 小 結(jié)

脂肪組織及其衍生物與參與脂肪代謝的物質(zhì)共同構(gòu)成了脂質(zhì)微環(huán)境。目前，關(guān)于脂質(zhì)微環(huán)境的研究較少。但已有不少研究結(jié)果表明，脂質(zhì)微環(huán)境在腫瘤的發(fā)生及發(fā)展中起關(guān)鍵作用，近年提出了新的定義即腫瘤周圍脂質(zhì)微環(huán)境。脂質(zhì)微環(huán)境是構(gòu)成腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，對腫瘤生長起促進(jìn)作用，并與鄰近的腫瘤細(xì)胞相互作用逐步形成更有利于腫瘤細(xì)胞生長的環(huán)境，在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用。未來，進(jìn)一步探索脂質(zhì)微環(huán)境對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移機(jī)制的影響，可為腫瘤的預(yù)防治療提供新思路。