神經(jīng)酰胺代謝與膀胱癌的研究進(jìn)展

喬旭華，付 什，左毅剛綜述，王海峰審校

0 引 言

膀胱癌主要源自尿路上皮細(xì)胞，目前仍然認(rèn)為是泌尿系統(tǒng)中最常見(jiàn)的惡性腫瘤。膀胱癌具有術(shù)后易復(fù)發(fā)、易發(fā)生耐藥等特點(diǎn)，這使得膀胱癌的治療成為臨床的一大難題，因此需要不斷探究膀胱癌的發(fā)生發(fā)展及耐藥機(jī)制，尋找對(duì)膀胱癌患者利益最大化的治療方案。在鞘脂代謝中，神經(jīng)酰胺是非常重要的代謝產(chǎn)物，由鞘氨醇?jí)A基和脂肪酸構(gòu)成。神經(jīng)酰胺可誘發(fā)細(xì)胞凋亡，從而影響組織的病理生理變化[1]?；谏窠?jīng)酰胺在膀胱癌中的抑癌作用，理清神經(jīng)酰胺代謝酶及其代謝產(chǎn)物在膀胱癌中的作用，有利于為膀胱癌患者尋找新的治療靶標(biāo)。本文就神經(jīng)酰胺代謝在膀胱癌中的作用作一綜述。

1 神經(jīng)酰胺的合成和分解

神經(jīng)酰胺是鞘脂中間代謝產(chǎn)物，目前主要有三種合成途徑：①?gòu)念^合成途徑：由絲氨酸和軟脂酰輔酶-A經(jīng)過(guò)一系列酶的作用下生成神經(jīng)酰胺；②鞘磷脂合成途徑：鞘磷脂通過(guò)鞘磷脂酶(sphingomyelinases，SMase)水解直接合成；③神經(jīng)酰胺也可由鞘氨醇通過(guò)“補(bǔ)救途徑”合成[2]。神經(jīng)酰胺一經(jīng)合成，通過(guò)各種酶繼續(xù)分解，在神經(jīng)酰胺激酶、神經(jīng)酰胺合酶(ceramide synthases，CerSs)、鞘磷脂合成酶、神經(jīng)酰胺酶、鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SPHK)的作用下代謝為各種產(chǎn)物。

2 神經(jīng)酰胺與膀胱癌細(xì)胞凋亡

在1993年，Obeid等[3]證實(shí)神經(jīng)酰胺在白血病細(xì)胞中誘導(dǎo)癌細(xì)胞程序性死亡。越來(lái)越多的研究表明神經(jīng)酰胺在細(xì)胞傳導(dǎo)途徑中作為第二信使可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。最新研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺可經(jīng)電壓依賴性陰離子通道2誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)線粒體凋亡，再次論證神經(jīng)酰胺對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)有抑制作用[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，在膀胱癌細(xì)胞內(nèi)可出現(xiàn)神經(jīng)酰胺集聚，并激活蛋白激酶、絲裂原活化蛋白激酶、蛋白磷酸等，其產(chǎn)物進(jìn)入線粒體，激發(fā)釋放細(xì)胞色素C，進(jìn)一步激活細(xì)胞caspase酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引發(fā)癌細(xì)胞凋亡[5-6]。

神經(jīng)酰胺在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)上調(diào)，可發(fā)生細(xì)胞自噬，有研究發(fā)現(xiàn)四氫大麻酚導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的神經(jīng)酰胺在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)集聚，促進(jìn)自噬溶酶體膜通透性增加，組織分解蛋白酶釋放，從而發(fā)生自噬促進(jìn)細(xì)胞凋亡[7]；最近研究發(fā)現(xiàn)在甲狀腺癌和急性髓細(xì)胞白血病中上調(diào)細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)酰胺可使細(xì)胞內(nèi)自噬體形成增加[8]。自噬可能是癌癥治療的新機(jī)制，粉防己堿可能作為膀胱癌治療的藥物，研究發(fā)現(xiàn)粉防己堿可通過(guò)調(diào)節(jié)AMPK/mTOR信號(hào)通路誘導(dǎo)人膀胱癌細(xì)胞自噬，使膀胱癌細(xì)胞凋亡[9]。目前已知自噬可誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞凋亡，但神經(jīng)酰胺在膀胱癌細(xì)胞中是否可激發(fā)自噬，誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞凋亡有待進(jìn)一步研究。

由此可知，神經(jīng)酰胺不斷地在膀胱癌細(xì)胞中累積，可能誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞凋亡。故通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺代謝酶及其代謝產(chǎn)物，可能顯著起到抑制膀胱癌細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，這為我們尋找膀胱癌的治療靶點(diǎn)提供了新的思路。

3 神經(jīng)酰胺重要代謝酶對(duì)膀胱癌的作用

3.1 CerS2CerSs是神經(jīng)酰胺從頭合成途徑中的關(guān)鍵酶，促進(jìn)神經(jīng)酰胺的合成，目前為止，在人體中發(fā)現(xiàn)有六種神經(jīng)酰胺合酶(CerS1-CerS6),不同的CerSs在腫瘤中有不同的生物學(xué)作用，在CerSs家族中,目前研究發(fā)現(xiàn)與膀胱癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)的是CERS2[10]。CERS2又稱人源性長(zhǎng)壽保障基因Ⅱ型(LASS2，homo sapiens longevity assurance homologue2), 目前很多研究提示LASS2是一種腫瘤抑制基因，如在肝癌中，LASS2可通過(guò)促進(jìn)線粒體凋亡，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡，抑制肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)[11]。LASS2表達(dá)上調(diào)通過(guò)p53依賴途徑抑制甲狀腺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡[12]。LASS2基因雖確認(rèn)是腫瘤抑制基因，但對(duì)其抑制腫瘤的分子機(jī)制需進(jìn)一步探究。

本課題組研究發(fā)現(xiàn)LASS2表達(dá)上調(diào)可能抑制膀胱癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[13]。為進(jìn)一步探究LASS2在膀胱癌中的表達(dá)及對(duì)膀胱癌的作用，課題組檢測(cè)LASS2在人膀胱癌BIU-87、T24、EJ和EJ-M3細(xì)胞中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)膀胱癌細(xì)胞系的侵襲能力與LASS2表達(dá)水平正相關(guān)[14]。我們還發(fā)現(xiàn)LASS2表達(dá)上調(diào)，可抑制V-ATP酶活性從而抑制膀胱癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[15]，而上調(diào)miR-3622a[16]、miR-3658[17]表達(dá)后則能夠通過(guò)抑制LASS2在膀胱癌細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的遷移及增殖。我們還證實(shí)了LASS2表達(dá)上調(diào)可抑制裸鼠異種移植瘤的生長(zhǎng)[18-19]。這些研究數(shù)據(jù)都充分說(shuō)明LASS2表達(dá)上調(diào)可抑制膀胱癌細(xì)胞的各項(xiàng)生物學(xué)行為，并可作為監(jiān)測(cè)膀胱癌發(fā)展的生物標(biāo)志物。LASS2與膀胱癌的化療耐藥同樣具有密切相關(guān)性。如microRNA-9、microRNA-93在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)可通過(guò)靶向抑制LASS2表達(dá)促使膀胱癌的耐藥性發(fā)生[20-22]。LASS2表達(dá)上調(diào)可通過(guò)調(diào)節(jié)ERK-Drp1誘導(dǎo)的線粒體動(dòng)力學(xué)來(lái)抑制膀胱癌的侵襲和化療耐藥[23]。

因此，LASS2不僅參與神經(jīng)酰胺合成，還能通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺信號(hào)傳遞而抑制膀胱癌細(xì)胞增殖，增加膀胱癌化療敏感性，LASS2可能成為治療膀胱癌的靶點(diǎn)。

3.2SMase鞘磷脂經(jīng)過(guò)SMase水解生成神經(jīng)酰胺，在細(xì)胞內(nèi)SMase上調(diào)促使神經(jīng)酰胺在細(xì)胞內(nèi)集聚，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，有研究發(fā)現(xiàn)SMase上調(diào)可導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)酰胺聚集，誘導(dǎo)線粒體凋亡[24]。SMase可分為酸性、堿性、中性三類，在腫瘤中發(fā)揮的作用不盡相同。有研究發(fā)現(xiàn)酸性SMase表達(dá)上調(diào)可抑黑色素瘤的發(fā)展，也可增加黑色素瘤對(duì)順鉑的敏感性[25]。中性SMase上調(diào)可抑制癌細(xì)胞增殖，但最近有研究表明在乳腺癌、肝癌中其可能有促癌作用[26]。堿性SMase在癌癥中的作用暫無(wú)研究。

SMase在膀胱腫瘤中研究較少，Kumagai等[27]發(fā)現(xiàn)用香煙煙霧提取物等親電試劑處理后的膀胱癌ECV-304細(xì)胞中酸性SMase(ASMase)表達(dá)上調(diào)，細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)酰胺集聚，促使IL-6產(chǎn)生增加，增強(qiáng)膀胱癌ECV-304細(xì)胞炎癥反應(yīng)。炎癥作為膀胱癌發(fā)生的重要因素之一，同時(shí)影響膀胱癌的預(yù)后，如蘿卜硫醚通過(guò)調(diào)整腸道微生物菌群，減輕炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)，抑制化學(xué)因素誘發(fā)膀胱癌的進(jìn)展[28]。對(duì)需進(jìn)行膀胱癌根治術(shù)的肌層浸潤(rùn)性膀胱癌，術(shù)前對(duì)炎癥的控制，有利于患者術(shù)后恢復(fù)，提高患者生存率[29]。

根據(jù)這些研究結(jié)論可知，SMase在膀胱癌癌中表達(dá)上調(diào)可能誘導(dǎo)膀胱炎癥的發(fā)生，增加膀胱癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，這與SMase上調(diào)，神經(jīng)酰胺細(xì)胞內(nèi)集聚抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)理論相悖，故未來(lái)需進(jìn)一步探究SMase在膀胱癌表達(dá)的利與弊。

3.3SPHK神經(jīng)酰胺經(jīng)神經(jīng)酰胺酶水解為鞘氨醇，鞘氨醇繼續(xù)分解：一是可由補(bǔ)救途徑生成神經(jīng)酰胺，二是經(jīng)過(guò)磷酸化產(chǎn)生1-磷酸神經(jīng)酰氨(sphingosine-1-Phosphate，S1P)，S1P可與5種G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合誘導(dǎo)啟動(dòng)促進(jìn)癌細(xì)胞存活的信號(hào)，并可促進(jìn)癌腫血管的生長(zhǎng)[30]。S1P磷酸化時(shí)需要SPHK的參與，SPHK可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)SIP水平影響惡性腫瘤細(xì)胞的生存、轉(zhuǎn)移、新血管形成以及惡性腫瘤細(xì)胞的化療敏感性[31]；SPHK于1998年首次從大鼠腎細(xì)胞中提取出，目前發(fā)現(xiàn)其在人體主要有2個(gè)亞型，即SPHK1和SPHK2[32]。SPHK1可促進(jìn)癌細(xì)胞存活、增殖和腫瘤轉(zhuǎn)移；SPHK2對(duì)癌細(xì)胞影響的研究較少[33]。

Meng等[34]檢測(cè)膀胱癌組織和癌旁組織中SPHK1的表達(dá)，結(jié)果顯示，SPHK1在膀胱癌組織中的表達(dá)水平明顯高于癌旁組織，同時(shí)予以隨訪，發(fā)現(xiàn)SPHK1在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)能夠顯著降低患者的5年生存率(P<0.001)。Yu等[35]也發(fā)現(xiàn)SPHK1在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)，膀胱癌侵襲性增加，SPHK1可能作為膀胱癌預(yù)后生物標(biāo)志物。Sun等[36]對(duì)膀胱癌組織和癌旁組織以及浸潤(rùn)性膀胱癌和非浸潤(rùn)性膀胱癌組織中的SPHK2表達(dá)進(jìn)行了檢測(cè)，SPHK2在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)，且在浸潤(rùn)性膀胱癌的表達(dá)明顯多于在非浸潤(rùn)性性膀胱癌，因此SPHK2可能與膀胱癌的分級(jí)有關(guān)。

由此可知，SPHK在膀胱癌中有促癌作用，能促進(jìn)膀胱癌的發(fā)展，這可能與加快神經(jīng)酰胺的代謝分解有關(guān)，所以找出有效阻斷SPHK的試劑，可為膀胱癌治療提供新的治療靶點(diǎn)。

3.4葡萄糖神經(jīng)酰胺合酶(glucosylceramide synthase，GCS)GCS是葡萄糖神經(jīng)酰胺的合成限速酶，在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)上調(diào)可加速神經(jīng)酰胺代謝，對(duì)抗神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和存活。 GCS表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)肝癌[37]、腎癌[38]、大腸癌[39]發(fā)展，另有研究發(fā)現(xiàn)在乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌[40]、宮頸癌[41]、肝癌[42]中GCS表達(dá)上調(diào)，可增加癌細(xì)胞耐藥性。GCS在膀胱癌中研究較少，目前研究發(fā)現(xiàn)其在膀胱癌組織及復(fù)發(fā)的膀胱癌組織中表達(dá)明顯上調(diào)，而且GCS表達(dá)上調(diào)程度與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率呈正相關(guān)[43]，這可能為膀胱癌患者手術(shù)時(shí)機(jī)的選擇提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。基于GCS的表達(dá)與癌細(xì)胞凋亡及耐藥之間的相關(guān)性，因此進(jìn)一步探究其在膀胱癌耐藥中的具體作用機(jī)制對(duì)于膀胱癌的治療具有重要的臨床意義。

4 神經(jīng)酰胺重要代謝產(chǎn)物與膀胱癌

4.1 S1PS1P作為神經(jīng)酰胺的重要代謝產(chǎn)物能通過(guò)癌細(xì)胞表面受體(sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)癌細(xì)胞的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移[44]。有學(xué)者通過(guò)檢測(cè)健康人血漿和低級(jí)別、高級(jí)別的膀胱癌患者血漿中的S1P濃度發(fā)現(xiàn)在高分化膀胱癌中的含量最高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在膀胱癌及正常膀胱組織中均未檢測(cè)到S1PR5表達(dá)；S1PR1表達(dá)與膀胱腫瘤分級(jí)正相關(guān)；S1PR2表達(dá)上調(diào)可增加膀胱癌侵襲能力；S1PR4在正常膀胱組織及癌組織中都表達(dá)，不影響膀胱癌的發(fā)展[45]。Liu等[46]發(fā)現(xiàn)S1PR1可通過(guò)激活TGF-β信號(hào)通路增加膀胱癌的侵襲性，并導(dǎo)致膀胱癌生存率下降，其可作為預(yù)后生物標(biāo)志物及潛在的治療靶點(diǎn)。因此降低細(xì)胞內(nèi)S1P表達(dá)，將有利于抑制膀胱癌的進(jìn)展，提高膀胱癌患者的生存率。

4.2葡萄糖神經(jīng)酰胺(glucosylceramide，GC)神經(jīng)酰胺經(jīng)GC合酶分解成GC，GC是人體中鞘糖脂的重要前體，是人體內(nèi)必不可少的神經(jīng)酰胺代謝物[47]。GC細(xì)胞內(nèi)蓄積可誘導(dǎo)蘇氨酸激酶(Akt)和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK1/2)激活, 使多重耐藥基因(MDR1)和抗凋亡基因表達(dá)上調(diào)，故而發(fā)生癌細(xì)胞耐藥[48]。前文闡述GCS在膀胱癌組織及復(fù)發(fā)的膀胱癌組織中表達(dá)明顯上調(diào)，故膀胱癌的耐藥性與GC在膀胱組織細(xì)胞中的集聚有關(guān)。這提示我們可進(jìn)一步探索GC通過(guò)GCS通路影響膀胱癌耐藥性,將有利于闡明神經(jīng)酰胺對(duì)于膀胱癌化療敏感性的調(diào)控機(jī)制。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

本文對(duì)神經(jīng)酰胺代謝通路中與膀胱癌相關(guān)的分子進(jìn)行綜述。神經(jīng)酰胺在癌細(xì)胞中發(fā)揮作用可從以下三個(gè)理論出發(fā)：①神經(jīng)酰胺在癌細(xì)癌細(xì)胞中集聚使細(xì)胞發(fā)生凋亡；②抑制神經(jīng)酰胺集聚可使癌細(xì)胞免于凋亡；③外源性神經(jīng)酰胺、神經(jīng)酰胺類似物或內(nèi)源性神經(jīng)酰胺升高會(huì)增強(qiáng)癌細(xì)胞凋亡的敏感性?；谶@三個(gè)理論，要使神經(jīng)酰胺在膀胱癌細(xì)胞中起到治療癌癥的作用，需要明確神經(jīng)酰胺在膀胱癌細(xì)胞內(nèi)代謝通路和信號(hào)傳遞，促使神經(jīng)酰胺在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)。應(yīng)將參與神經(jīng)酰胺代謝的酶及其代謝產(chǎn)物為研究靶點(diǎn)，才有望尋找出神經(jīng)酰胺的促合成劑及抗分解劑，從而在膀胱癌的診治中取得新進(jìn)展。另外，在膀胱癌中神經(jīng)酰胺合成增多的同時(shí)是否會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)酰胺代謝產(chǎn)物的增加而促進(jìn)膀胱癌發(fā)展或發(fā)生耐藥，也是未來(lái)我們?cè)谘芯可窠?jīng)酰胺代謝在膀胱癌中的作用時(shí)需要解決的問(wèn)題。