脂筏在前列腺癌中的作用研究進展

譚松，陳潔，秦浦沿，尹登科

（安徽中醫(yī)藥大學 藥學院，安徽合肥 230012）

前列腺癌是威脅老年男性健康的常見疾病，其發(fā)病率因地區(qū)、種族、國家的不同而存在差異。前列腺癌在歐美國家發(fā)病率最高，其中美國前列腺癌發(fā)病率（約161 000 例）已經超過肺癌，位居男性高發(fā)癌癥首位[1]；我國前列腺癌發(fā)病率雖低于西方國家，但隨著我國人均壽命的增長、飲食結構的改變及診斷技術的提高，近年來發(fā)病率也呈逐年升高的趨勢，2015 年確診的病例已經達到72 000 例，死亡人數達到31 000 例[2]。因此，急需開發(fā)對前列腺癌有較好治療效果，且對人體傷害較小的安全藥物。

1 脂筏的結構與功能

隨著對膜結構和功能研究的深入，研究者逐漸認識到真核生物的細胞質膜為非均一分布，其中由不同膜脂與蛋白質組成的大小10 ～100 nm 的膜微區(qū)稱為脂筏。脂筏的主要成分為膽固醇、鞘磷脂及某些蛋白質，以小窩蛋白為標記蛋白。由于鞘磷脂為長鏈飽和脂肪酸，能與膽固醇相互作用形成一種相對有序的脂質相，使脂筏的流動性降低而穩(wěn)定性增加。正是由于脂筏的組成和特點，使得這種結構不溶于低溫（4 ℃）的非離子去污劑Trition X-100，通過密度梯度離心即可以將浮在上層的脂筏分離出來[3]。

脂筏結構普遍存在于內質網膜、高爾基體膜、細胞質膜等多種生物膜中，且在細胞質膜中所占比例最高。信號分子在脂筏上的分布和聚集，使得脂筏成為信號傳遞的平臺[4]。從結構及組分分析來看，脂筏有兩個特點：（1）許多蛋白質聚集在脂筏內，便于相互作用；（2）脂筏的環(huán)境有利于蛋白質的變構，以形成有效構象?；诖?，脂筏可以參與細胞蛋白質運轉和細胞信號轉導。

脂筏的生理功能具有多效性：一方面，脂筏是機體正常生理活動所必需的；另一方面，如果脂筏結構發(fā)生改變，可引發(fā)多種疾病，如感染性疾病、心血管疾病、肌營養(yǎng)不良癥、帕金森病及腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在腫瘤細胞中，關鍵信號蛋白小窩蛋白-1（Caveolin-1，CAV1）、白細胞分化抗原分化群44（Cluster of Differentiation 44，CD44）、白細胞介素-6（Interleukin-6）、表皮生長因子受體（Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR）、胰島素樣生長因子受體（Insulin-like Growth Factor 1 Receptor，IGF-1R）、大鼠肉瘤蛋白（rat sarcoma，Ras）、絲氨酸/ 蘇氨酸蛋白激酶（Serine/Threonine Protein Kinase,AKT）、凋亡相關因子（factor related apoptosis，Fas）等要被招募在脂筏后才能激活下游信號通路，參與腫瘤的生長、上皮間質轉化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）、抗藥性等過程[5]。脂筏和脂筏上固定的蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要作用，使脂筏成為研究腫瘤發(fā)生和轉移機制的重要平臺，是腫瘤預防和治療的重要靶點。

2 脂筏促進前列腺癌發(fā)生的分子機制

對前列腺癌細胞的研究發(fā)現，脂筏的組分鞘磷脂在高轉移性的細胞系DU145 中的含量明顯高于低轉移性的細胞系LNCaP，且另一組分膽固醇明顯促進前列腺癌的進程[6]。近期的研究也發(fā)現，分布于脂筏上的蛋白與前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展密切相關。因此，本文總結了脂筏上的蛋白和相關信號通路在促進前列腺癌進程中的作用。

2.1 EGFR 與脂筏

最先證明脂筏與前列腺癌存在直接關系的證據是表皮生長因子受體（EGFR）定位于脂筏，且在脂筏上經磷酸化后被激活。EGFR 作為細胞的生長、增殖和分化關鍵調節(jié)蛋白，它的活化導致胞內磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B （Phosphatidylinositide 3-Kinases/Protein Kinase B，PI3K/PKB）信號通路的激活，從而促進前列腺癌細胞的增殖和侵襲。因此，通過降低脂筏中的膽固醇含量，不僅可以抑制PI3K/PKB 信號，還顯著降低細胞外調節(jié)蛋白激酶（Extracellular Regulated Protein Kinases，ERK）蛋白的磷酸化狀態(tài)，引起半胱氨酸蛋白酶家族參與的線粒體凋亡通路的激活，抑制前列腺癌的發(fā)展[7]。

2.2 Hedgehog 與脂筏

作為前列腺癌中常處于激活狀態(tài)的信號通路，Hedgehog（Hh）信號通路的關鍵元件Patched（Ptc）蛋白和Smoothened（Smo）蛋白均分布于脂筏中，且Ptc 蛋白能直接與脂筏的標記蛋白小窩蛋白結合[8]。進一步的證據表明，Ptc 蛋白先在脂筏上與小窩蛋白結合，才能起到招募Smo 蛋白的作用，進而在脂筏上形成Hh 受體復合體[9]。Hh 信號的活化也與脂筏的成分膽固醇密切相關，其中關鍵蛋白Hh 蛋白首先通過自身蛋白水解酶的酶解活性剪去蛋白的C 端結構域，然后在N 端的羧基末端與膽固醇共價結合，這樣才能變成具有信號轉導功能的成熟肽，導致前列腺癌細胞的生長和侵襲[10]。

2.3 IL-6-STAT3 與脂筏

白介素-6-信號轉導及轉錄激活蛋白3（Interleukin-6 - Signal Transducer/Activator of Transcription 3，IL-6-STAT3）信號通路作為前列腺癌惡化進程中起重要作用的信號通路，其功能的發(fā)揮同樣依賴于脂筏。在前列腺癌患者體內經常能看到IL-6 在血液中表達量的增加和STAT3 的持續(xù)性活化，表明兩種蛋白在前列腺癌中的重要作用[11]。近期的細胞實驗表明，IL-6 能夠讓前列腺癌細胞表現出神經內分泌的屬性，而這種屬性的出現暗示著細胞已經轉化為最難治療的神經內分泌前列腺癌。這一惡化過程是通過IL-6促進停留在脂筏平臺上的轉錄因子STAT3 的磷酸化，通過磷酸化被激活的STAT3 從細胞質轉移至細胞核，促進神經內分泌相關蛋白的表達[12]。因此，依賴于脂筏的信號通路在前列腺癌的惡化進程中扮演著重要角色。

2.4 CXCL12 與脂筏

前列腺癌的患者中，轉移一般首先發(fā)生在骨或者淋巴結處。在轉移過程中，游離的癌細胞首先通過趨化作用向釋放有趨化因子的特定部位轉移，因此趨化因子的活化在前列腺癌轉移過程中具有重要作用，而脂筏也深度參與其中。在前列腺癌表達的關鍵趨化因子12[Chemokine （C-X-C motif） Ligand 12， CXCL12]通過作用于分布在脂筏上的受體蛋白趨化因子受體4（C-X-C motif Chemokine Receptor 4，CXCR4），進而激活PI3K/PKB 信號通路和絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）信號通路。PI3K/PKB 信號通路的激活進一步促進轉錄因子核因子κB（Nuclear Factor κB，NF-κB）的入核和下游基質金屬蛋白酶-9（Matrix Metalloproteinase-9，MMP9）基因的表達，最終導致腫瘤細胞的骨和淋巴轉移[13]。因此，脂筏通過趨化因子促進前列腺癌MMP9 的表達促進腫瘤細胞的生長和骨轉移。

2.5 Notch 與脂筏

腫瘤細胞缺氧在前列腺癌轉移中的作用一直是研究的重點，但其具體的分子機制目前仍不是很清楚。最近有報道，Notch 信號通路能夠將缺氧刺激的信號轉化為上皮向間充質轉變的信號，進而促進前列腺癌細胞的增殖和侵襲，而這一過程與脂筏密切相關[14]。研究者通過LNCaP 細胞的體外實驗發(fā)現缺氧環(huán)境能提高細胞的膽固醇水平和增加脂筏結構域，促進Notch3 受體蛋白從非脂筏區(qū)轉移到脂筏區(qū)，隨后與處于脂筏區(qū)的分泌酶結合，并切割掉Notch3 受體的細胞內區(qū)域（Notch Intracellular Domain，NICD），釋放出來的NICD 得以進入細胞核核激活下游促生長基因，如細胞周期素D1（cyclin D1）和c-Myc 的表達[15]。

2.6 HGF/c-Met 與脂筏

肝細胞生長因子/c-Met（Hepatocyte Growth Factor/c-Met，HGF/c-Met）信號通路在前列腺癌的侵襲和轉移過程中扮演重要角色，而脂筏與HGF/c-Met 信號通路的激活也緊密相關。HGF 蛋白通過結合分布于脂筏上的c-Met 蛋白，并且通過磷酸化激活c-Met 蛋白?；罨蟮腸-Met 可以招募接頭蛋白1（ASC1）和激活MAPK、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號通路。這些信號通路的激活可以促進前列腺癌細胞的增殖，同時通過形態(tài)的改變促進細胞的轉移和細胞移動[16]。在降低膽固醇的同時添加HGF 后，前列腺癌中的PI3K/PKB 信號通路和MAPK 信號通路并沒有變化，進一步說明HGF/c-Met信號通路的傳導依賴于脂筏。

3 膜筏作為前列腺癌治療的靶點

基于脂筏在前列腺癌發(fā)展各個階段的調節(jié)作用，膜筏作為癌癥治療和預防的有效靶點逐漸引起了人們的關注。目前報道的通過靶向脂筏抑制腫瘤的方案主要有3 種。（1）通過調節(jié)死亡受體（Death Receptor，DR）在脂筏上的聚集，促進細胞死亡。黃酮類天然產物厚殼桂酮能通過促進凋亡相關因子（Fas）、DR4、DR5 等在脂筏上的聚集導致半胱氨酸蛋白酶8（cysteine aspartic acid specific protease-8， caspase-8）和caspase-3 的激活，以及前列腺癌細胞的凋亡[17]。（2）通過影響膽固醇的合成，破壞脂筏結構。膽固醇合成抑制劑辛伐他汀可以通過抑制3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A 還原酶的活性阻止膽固醇的合成，降低前列腺癌細胞中膽固醇含量，破壞脂筏結構，抑制AKT/PKB 等信號通路而抑制前列腺癌細胞的生長和侵襲[18]。山藥的活性成分甲基原薯蕷皂苷能通過激活叉頭框蛋白O1（Forkhead Box O1，FOXO1）抑制固醇調節(jié)元件結合蛋白-1 （Sterol-Regulatory Element Binding Protein 1，SREBP1）的表達，降低前列腺癌細胞中膽固醇含量和破壞脂筏結構，抑制MAPK 信號通路與前列腺癌細胞的生長和侵襲[19]。（3）膽固醇或脂筏其他成分的替代物競爭性地抑制脂筏的形成。27-羥基膽固醇通過破壞脂筏，抑制IL6-STAT3 信號通路，并進一步抑制前列腺癌的發(fā)展[20]。

4 展望

脂筏在細胞質膜上富集，為蛋白的相互作用和信號傳遞提供平臺。由于脂筏參與多種信號通路激活，其含量的變化與前列腺癌的增殖、轉移、惡化均緊密相關，進而影響前列腺癌的發(fā)生發(fā)展，但其調控機制仍不是很清楚，特別是脂筏結構和脂筏調控的分子機制。因此，目前圍繞脂筏的研究主要為兩方面：調控脂筏形成和變化的機制，以及脂筏上的蛋白及其調控的信號通路。隨著對脂筏研究的深入，其有望成為前列腺癌治療的新靶點，為前列腺癌的治療提供新方向。