脂質(zhì)代謝重編程對卵巢癌鉑耐藥影響的研究進展

崔 瀠，肖 汀，郭會芹，

（1．國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院，病理科，北京 100021；2．國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院，分子腫瘤學國家重點實驗室，癌發(fā)生及預防分子機理北京市重點實驗室，北京 100021）

卡鉑及順鉑是卵巢癌（ovarian cancer，OC）常用的化療鉑劑，鑒于第一代鉑類藥物順鉑對腎、耳、消化道及神經(jīng)毒性均較強，卡鉑作為第二代鉑類藥物相較于順鉑安全性較好，因此卡鉑聯(lián)合紫杉醇化療是晚期卵巢癌患者首選的化療方案[1]。由于同源重組修復缺陷（homologous recombination deficiency，HRD），卵巢癌患者對誘發(fā)DNA 交聯(lián)的鉑類藥物高度敏感。然而，仍有約20%的患者對鉑類藥物初始治療時缺乏治療反應（原發(fā)耐藥），另外80%鉑敏感的患者也會在經(jīng)歷復發(fā)或多次化療后出現(xiàn)鉑耐藥，并最終導致治療失敗[2]。臨床上以患者從停止鉑類藥物化療至腫瘤復發(fā)或進展的時間間隔——無鉑間期（platinum-free interval，PFI）小于6 個月來定義卵巢癌鉑耐藥[3]。卵巢癌鉑耐藥由多因素導致，涉及腫瘤微環(huán)境改變、DNA修復增加、癌癥干細胞活性和代謝重編程等[4]。

代謝重編程是惡性腫瘤的標志，腫瘤細胞為滿足能量需求而發(fā)生代謝模式的轉(zhuǎn)變。葡萄糖代謝、谷氨酰胺代謝及脂質(zhì)代謝是腫瘤細胞中變化最顯著的代謝通路。幾十年來，由于糖酵解代謝學說占主導地位，腫瘤代謝與藥物耐藥的機制研究主要聚焦于糖代謝[5-6]。除此之外，谷氨酰胺代謝對卵巢癌鉑耐藥影響的研究也取得了一定進展[7]。然而，許多研究強調(diào)線粒體氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）在惡性腫瘤中對ATP供應的重要性。事實上，從不同腫瘤中分離出具有高成瘤潛力和多藥耐藥的慢周期細胞小亞群，其代謝依賴于線粒體呼吸而不是糖酵解，這表明腫瘤線粒體呼吸并非存在缺陷，反而是主要的產(chǎn)能來源，腫瘤能量產(chǎn)生存在共同的代謝重編程[8]。

與其他上皮惡性腫瘤相比，卵巢癌的獨特之處在于腹腔大網(wǎng)膜轉(zhuǎn)移。而大網(wǎng)膜主要由脂肪細胞構(gòu)成，這提示了脂質(zhì)代謝可能在卵巢癌的轉(zhuǎn)移、耐藥過程中起到重要作用，這種特殊的轉(zhuǎn)移偏好為卵巢癌鉑耐藥機制的研究提供了新思路[9]。脂質(zhì)由數(shù)千種不同類型的分子組成，包括脂肪、磷脂及固醇類。脂質(zhì)廣泛分布于細胞器中，是細胞膜的重要組成部分，可以作為細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導信號的第二信使，在營養(yǎng)物質(zhì)有限的情況下也是重要的能量來源[10]。在惡性腫瘤中脂質(zhì)的攝取和儲存升高，其中膽固醇和脂肪酸代謝失調(diào)最為突出，脂質(zhì)代謝相關(guān)因子可能成為卵巢癌鉑耐藥的預測指標及治療的新靶點[11-12]。下面我們將詳述脂質(zhì)代謝重編程誘導卵巢癌鉑耐藥的可能機制，并討論重要蛋白及因子在鉑耐藥預測以及治療中分子靶點的應用潛力。

1 膽固醇代謝

影響卵巢癌鉑耐藥性的不是癌細胞內(nèi)總膽固醇的含量，而是細胞獲取膽固醇的內(nèi)源性途徑和外源性途徑之間的平衡。鉑敏感卵巢癌細胞表現(xiàn)出膽固醇合成途徑的顯著激活和通過高爾基體的膽固醇胞內(nèi)運輸增加，而通過低密度脂蛋白（lowdensity lipoprotein，LDL）受體攝取外源性膽固醇是有限的。相反，鉑耐藥卵巢癌細胞膽固醇生物合成途徑受到抑制，LDL攝取增加[13]。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（sterol regulatory element binding proteins，SREBPs）是膽固醇代謝的調(diào)節(jié)因子，生物信息學分析表明，SREBP2 的靶點LDL 受體及人羥甲基戊二酰輔酶A還原酶（human hydroxymethylglutaryl CoA reductase，HMGCR）在卵巢癌A2780 耐藥細胞系中增加。A2780 順鉑耐藥細胞系在添加SREBP2抑制劑后細胞活力下降，這表明SREBP2、LDL受體和HMGCR可能參與順鉑耐藥[14]。

1.1 LDL受體高表達及HMGCR低表達預測卵巢癌鉑耐藥

LDL受體是一種跨膜蛋白，可介導細胞膽固醇攝取，在卵巢癌各病理亞型中均有表達。LDL受體低表達的卵巢癌細胞對順鉑敏感，而過表達LDL 受體的卵巢癌細胞則易出現(xiàn)鉑耐藥。Chang 等[15]發(fā)現(xiàn)LDL 受體→溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）→磷脂酶相關(guān)的序列相似的83個成員B（family with sequence similarity 83 member B，F(xiàn)AM83B）→磷脂酶相關(guān)的成纖維細胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptors，F(xiàn)GFRs）調(diào)節(jié)軸可能是LDL 受體介導鉑耐藥的機制[15]。Huang等[16]的研究支持了上述結(jié)果，發(fā)現(xiàn)HMG-CoA還原酶HMGCR 低表達的患者預后較差，且鉑耐藥患者LDL 和膽固醇水平均高于鉑敏感患者。HMGCR 是膽固醇合成的限速酶，鉑耐藥卵巢癌細胞中LDL受體表達上調(diào)導致外源性膽固醇攝取增加，而HMGCR 表達下調(diào)導致內(nèi)源性膽固醇合成減少，這使得腫瘤細胞在不消耗大量能量的情況下獲得快速生長所需的膽固醇。他汀類藥物的作用機制是通過競爭性抑制內(nèi)源性膽固醇合成限速酶HMGCR，使細胞內(nèi)膽固醇合成減少，從而反饋性刺激細胞膜表面LDL受體數(shù)量和活性增加，使血清膽固醇清除增加、水平降低，因此卵巢癌患者應慎用他汀類藥物，防止癌細胞內(nèi)膽固醇積聚導致鉑抗性增加。Wu等[17]在肺腺癌合并高膽固醇血癥患者鉑耐藥機制的研究中提出，鉑耐藥可能是由于高膽固醇含量降低了癌細胞細胞膜的滲透性和流動性，阻礙了藥物的進入。并且膽固醇誘導ABC 轉(zhuǎn)運子超家族G2（ABC transports superfamily G2，ABCG2）過表達，這使得細胞逃離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激誘導的凋亡也可能導致藥物耐藥。這提示了卵巢癌患者鉑耐藥的可能機制。

1.2 TRAP1 蛋白可能參與卵巢癌鉑耐藥過渡狀態(tài)膽固醇通路的重新連接

膽固醇通路的重新連接可能是卵巢癌細胞向耐藥狀態(tài)過渡的重要步驟，腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白1（tumor necrosis factor receptor-associated protein 1，TRAP1）可能在這個過程中起關(guān)鍵作用。TRAP1 是熱休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）家族成員，可將呼吸復合物結(jié)合到線粒體，作用包括抵御氧化應激所誘導的凋亡，維持線粒體完整性及細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。與原發(fā)腫瘤相比，TRAP1在轉(zhuǎn)移灶表達水平降低，其表達下調(diào)與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）相關(guān)，促進了化療耐藥。Criscuolo 等[13]對順鉑敏感的高級別漿液性卵巢癌細胞系PEA1 敲降TRAP1基因后，細胞系進行了耐藥轉(zhuǎn)化，并且對沉默前后的差異表達基因基于WIKIPATHWAY數(shù)據(jù)庫進行通路富集發(fā)現(xiàn)膽固醇生物合成途徑被富集。卵巢癌低表達TRAP1 介導代謝轉(zhuǎn)向氧化磷酸化，促進了IL-6 和IL-8 等炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，誘導生存基因，如ABC 轉(zhuǎn)運蛋白（transporter 1-ATP binding cassette subfamily B member，TAP1）的表達，從而參與鉑耐藥。另一方面，TRAP1的下調(diào)致使p70核糖體蛋白S6 激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的表達增加，p70S6K在細胞遷移和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用。TRAP1的沉默誘導p70S6K 表達和活性上調(diào)，增強細胞運動性和EMT從而促進耐藥表型[18]。

2 脂肪酸代謝

早期的研究表明，腫瘤細胞經(jīng)歷代謝重編程，其細胞能量主要來自有氧糖酵解而不是氧化磷酸化。然而，最近的研究表明，化療敏感癌細胞系顯示出糖酵解表型，而化療耐藥細胞系表現(xiàn)出高代謝活性表型，能夠在氧化磷酸化和糖酵解之間切換[19]。順鉑耐藥細胞表現(xiàn)出增加的脂肪酸攝取，并伴隨著糖酵解和脂肪生成的減少。從糖酵解到脂肪酸攝取的代謝轉(zhuǎn)變可以作為鉑化療耐藥的標志。鉑類藥物除了能形成DNA 加合物外，還能通過誘導氧化應激引起細胞毒性。過量的氧化應激可以通過滅活糖酵解關(guān)鍵酶來抑制糖酵解，并且增加的活性氧（reactive oxygen species，ROS）氧化細胞內(nèi)的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（triphosphopyridine nucleotide，NADPH），從而抑制新脂肪生成。新生脂肪生成減少導致脂肪酸β氧化限速酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I（carnitine acyl transferase，CPT1）的變構(gòu)抑制劑丙二酰輔酶a 水平降低。因此，CPT1 水平增加，脂肪酸β氧化增強，癌細胞產(chǎn)能增加，以對抗鉑的毒性作用，從而產(chǎn)生了耐藥[20]。

2.1 脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白FABP4 和CD36 可能是卵巢癌鉑耐藥的治療靶點

肪酸結(jié)合蛋白4（fatty acid binding protein 4，F(xiàn)ABP4）及CD36 是攝入外源性脂肪酸的轉(zhuǎn)運蛋白。FABP4 是一種脂肪酸伴侶蛋白，與卵巢癌大網(wǎng)膜轉(zhuǎn)移相關(guān)。Nieman等[21]發(fā)現(xiàn)脂肪細胞-癌界面處的卵巢癌細胞FABP4 升高，但在遠離此處的卵巢癌細胞和卵巢癌鄰近良性組織中均未檢測到升高。并且加入FABP4抑制劑后，癌細胞脂質(zhì)積累及侵襲大幅減少。這一現(xiàn)象可能的機制是脂肪細胞通過分泌IL-8促進腫瘤細胞歸巢到大網(wǎng)膜；隨后，脂肪細胞通過FABP4為癌細胞提供脂肪酸，促進腫瘤快速生長。根據(jù)Mukherjee等[22]的研究，敲除高級別漿液性卵巢癌細胞FABP4基因減輕了小鼠轉(zhuǎn)移性腫瘤負擔，并且FABP4的小分子抑制劑（BMS309403）不僅顯著降低了小鼠模型的腫瘤負擔，而且增加了癌細胞對卡鉑的敏感性。綜上，在卵巢癌細胞中靶向FABP4治療，可以抑制其適應和定植富含脂質(zhì)的腫瘤微環(huán)境的能力，為卵巢癌轉(zhuǎn)移的靶向治療以及鉑類藥物敏感性預測提供了方向。

CD36 是許多正常細胞（包括脂肪細胞、心肌細胞、腸細胞和骨骼肌細胞等）主要的脂肪酸轉(zhuǎn)運體，在癌細胞中也是如此。大多數(shù)情況下，CD36 與脂肪酸結(jié)合蛋白（FABPs）協(xié)同工作，以促進脂肪酸的轉(zhuǎn)入。CD36 是一種完整的膜脂肪酸受體。大網(wǎng)膜脂肪細胞通過分泌IL-8 誘導癌細胞CD36 表達上調(diào)，進而減少卵巢癌細胞的葡萄糖氧化，使代謝依賴于外源性脂質(zhì)的攝取和儲存，而內(nèi)源性脂質(zhì)合成則受到抑制。腹腔注射CD36 缺陷的腫瘤細胞或應用抗CD36 單克隆抗體治療可減輕小鼠異種移植的腫瘤負擔[23]。Jayawardhana 等[24]提出用脂肪酸樣鉑劑[fatty acid-like Pt（IV） prodrugs，F(xiàn)ALPs]來模擬脂肪酸結(jié)構(gòu)，作為“特洛伊木馬”利用上調(diào)的CD36，進入卵巢癌細胞。這些鉑類化合物積聚在線粒體中并引起線粒體損傷，減少氧化磷酸化，增加腫瘤細胞對鉑的敏感性。因此，F(xiàn)ALPs對順鉑耐藥的卵巢癌細胞表現(xiàn)出較強的殺傷力。這項工作不僅加深了關(guān)于鉑類等金屬藥物與CD36 相互作用的認識，而且為克服卵巢癌的耐藥提供了新方法。

2.2 靶向抑制脂肪酸合成相關(guān)酶有望治療卵巢癌鉑耐藥

雖然鉑耐藥卵巢癌的脂肪酸積累主要是因為脂肪酸攝取增加，但是通過抑制脂肪酸合成關(guān)鍵酶，減少脂肪酸新生來減少腫瘤細胞內(nèi)脂質(zhì)積累規(guī)避卵巢癌鉑耐藥也顯示了一定的作用。

ATP-檸檬酸裂解酶（ATP- citrate lyase，ACLY）是催化檸檬酸轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶a，促進脂肪酸從頭合成的重要酶。在獲得性順鉑耐藥的A2780/CDDP 卵巢癌細胞中，ACLY 上調(diào)和PI3K-AKT通路激活。敲除ACLY或者使用ACLY特異性抑制劑SB-204990，可以減輕順鉑耐藥，并與順鉑治療有協(xié)同作用，其機制是通過抑制PI3K-AKT通路和激活AMPK-ROS通路誘導A2780/CDDP 細胞凋亡[25]。并且Jha 等[26]通過基于藥效團的虛擬篩選研究鑒定出了一種新的ACLY抑制劑（VS1），該抑制劑顯示出中等抑制活性，比參考抑制劑2-羥基檸檬酸鹽效果強2.5倍。新抑制劑VS1 的發(fā)現(xiàn)使ACLY 抑制劑有望成為卵巢癌等疾病靶向治療的有效靶點。

脂肪酸合成酶（fatty acids synthase，F(xiàn)ASN）是負責從頭合成脂類的酶，在80%的卵巢癌中過表達，與不良預后相關(guān)。Ueda等[27]發(fā)現(xiàn)含BTB/POZ 結(jié)構(gòu)域（BTB/POZ domain）的N-乙酰半胱氨酸1（N-acetyl cysteine 1，NAC1）在復發(fā)性漿液性卵巢癌中上調(diào)，并參與癌細胞耐藥的形成。NAC1 敲除后，SKOV3 細胞系中的FASN轉(zhuǎn)錄本表達水平顯著降低。FASN抑制劑C93可以誘導卡鉑/紫杉醇耐藥卵巢癌細胞發(fā)生大量凋亡。耐藥腫瘤細胞對FASN的依賴表明以FASN為靶點在復發(fā)性卵巢癌患者的治療中具有潛在應用價值。在另一研究中，Bauerschlag 等[28]發(fā)現(xiàn)，與同時給藥不同，F(xiàn)ASN 抑制劑cerulenin 與順鉑連續(xù)治療可顯著降低卵巢癌順鉑耐藥細胞株中順鉑的半數(shù)抑制濃度 （高達54%），這提示cerulenin與順鉑順序治療可以使卵巢癌鉑耐藥細胞株鉑再敏；并且順鉑耐藥細胞比敏感細胞表現(xiàn)出18F-氟甲基膽堿攝取減少，這表明代謝成像可能有助于指導治療。除此之外，Uddin等[29]發(fā)現(xiàn)FASN在中東地區(qū)卵巢癌患者中過表達，并且激活AKT，抑制FASN 可以增強順鉑誘導的細胞凋亡。Papaevangelou 等[30]使用順鉑耐藥卵巢腫瘤異種移植小鼠模型，發(fā)現(xiàn)FASN 抑制劑奧利司他可使鉑耐藥卵巢癌再敏感。因此，F(xiàn)ASN可能成為卵巢癌治療有力的潛在靶點。

2.3 脂肪酸氧化關(guān)鍵酶抑制劑聯(lián)合化療治療鉑耐藥卵巢癌

肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶CPT1 是脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，F(xiàn)AO）的限速酶，Huang 等[31]發(fā)現(xiàn)抑制CPT1A可以使高級別漿液性卵巢癌細胞對卡鉑敏感。NK2 同源框8（NK2 homeobox 8，NKX2-8）是一種含有同源異構(gòu)體的發(fā)育調(diào)節(jié)因子，在多種腫瘤中表達下調(diào)。NKX2-8 缺失與卵巢癌患者的總生存率和無復發(fā)生存率相關(guān)。NKX2-8 通過招募Sin3A/ HDAC1/SAP18 轉(zhuǎn)錄抑制復合物，轉(zhuǎn)錄抑制FAO 級聯(lián)的關(guān)鍵成分，如CPT1A 和CPT2。NKX2-8 的缺失導致脂肪微環(huán)境中卵巢癌細胞FA 代謝的重編程，F(xiàn)AO氧化增強，并導致鉑抗性。重要的是，對FAO途徑的藥理抑制顯著抵消了NKX2-8缺失誘導的耐藥，并增強了鉑在卵巢癌中的治療效果。此研究結(jié)果揭示了FAO在耐藥卵巢癌中過度激活的一種新的分子機制，并提示使用FAO關(guān)鍵酶抑制劑聯(lián)合化療可能是NKX2-8缺失鉑耐藥卵巢癌患者的有效治療方法[32]。

3 小 結(jié)

綜上所述，規(guī)避甚至逆轉(zhuǎn)卵巢癌鉑耐藥問題仍是卵巢癌治療的關(guān)鍵難題。脂質(zhì)代謝重編程對于卵巢癌鉑耐藥的影響最終落腳點在于線粒體呼吸產(chǎn)能模式的轉(zhuǎn)變。因為代謝重編程的本質(zhì)可以概括為“適應”，腫瘤細胞為了生存和生長，以外源性攝入的脂質(zhì)為主要能源物質(zhì)。本文綜述了脂質(zhì)代謝重編程中，膽固醇及脂肪酸的攝取、生成及利用3方面與鉑耐藥相關(guān)的預測標記物及可能的治療靶點，期望為鉑耐藥卵巢癌的治療方案選擇提供一些思路。在未來，我們期望找到脂質(zhì)代謝重編程對于卵巢癌鉑耐藥影響的更為具體的機制，篩選出可以作為鉑敏感性預測的生物標志物，同時探尋出更加可行的生物治療靶點，最終規(guī)避甚至逆轉(zhuǎn)鉑耐藥的發(fā)生。