脂質(zhì)代謝與乳腺癌曲妥珠單抗耐藥性機(jī)制的相關(guān)性研究

馮誠天 黃芙蓉 綜述 姜永冬 審校

乳腺癌作為一種異質(zhì)性疾病,由多個亞型組成。不同亞型具有不同的形態(tài)學(xué)特點、臨床特征以及預(yù)后情況。在這些亞型中,人類表皮生長因子受體2(Human epidermal growth factor receptor 2,HER2)擴(kuò)增和/或過表達(dá)的乳腺癌約占所有乳腺癌的20%。乳腺癌患者中HER2的狀態(tài)與疾病進(jìn)展、不良生存結(jié)局和疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險相關(guān)[1]。盡管曲妥珠單抗的出現(xiàn)為患者提供了更好方案的選擇,改善了患者的預(yù)后,但是仍然存在許多患者在治療過程中或者規(guī)范化治療之后出現(xiàn)腫瘤進(jìn)展、復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移情況[2]。因此,有關(guān)曲妥珠單抗原發(fā)性或繼發(fā)性耐藥的機(jī)制一直是研究的熱點。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HER2基因擴(kuò)增與HER2核易位、p95HER2過表達(dá)、PI3K/Akt/TOR信號通路異常等機(jī)制與HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性相關(guān)[3],但脂質(zhì)代謝參與HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性的機(jī)制尚未闡明。

在所有活細(xì)胞中,脂質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、分化、存活、凋亡、炎癥、運(yùn)動和膜穩(wěn)態(tài)的信號網(wǎng)絡(luò)有關(guān)[4]。處于腫瘤微環(huán)境中的腫瘤細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展過程中營養(yǎng)的可用性不斷變化,腫瘤細(xì)胞通過局部微環(huán)境攝取外源性脂質(zhì)和從頭合成內(nèi)源性脂質(zhì)分子這兩種機(jī)制獲得脂質(zhì)和脂蛋白來支持其快速增殖、存活、遷移、侵襲、轉(zhuǎn)移和產(chǎn)生耐藥性[5-6]。在腫瘤細(xì)胞發(fā)生耐藥性的過程中,脂質(zhì)代謝也發(fā)揮著重要作用,例如產(chǎn)生脂質(zhì)分子神經(jīng)酰胺的癌癥化療藥物會使神經(jīng)酰胺的積累,也會激活葡糖基神經(jīng)酰胺合酶,使神經(jīng)酰胺轉(zhuǎn)化為葡糖基神經(jīng)酰胺,從而降低細(xì)胞中神經(jīng)酰胺的水平、刺激腫瘤細(xì)胞生長和DNA合成,致使驅(qū)動腫瘤細(xì)胞發(fā)生耐藥性[4]。脂質(zhì)代謝是腫瘤發(fā)生耐藥性的重要原因之一。因此,本文就脂質(zhì)代謝與HER2靶向治療耐藥性方面進(jìn)行綜述,闡明HER2陽性乳腺癌細(xì)胞內(nèi)外脂質(zhì)代謝過程可能介導(dǎo)曲妥珠單抗耐藥性的產(chǎn)生。

1 HER2陽性乳腺癌細(xì)胞內(nèi)脂肪酸合酶介導(dǎo)曲妥珠單抗耐藥

脂質(zhì)代謝在腫瘤細(xì)胞存活、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的作用[7]。脂肪酸合酶(Fatty acid synthase,FASN)是腫瘤細(xì)胞內(nèi)源性脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵[8],FASN能夠?qū)⑸锘钚远嗵沁M(jìn)行酵解和將谷氨酰胺回補(bǔ)反應(yīng)的前體轉(zhuǎn)化為脂肪酸,在腫瘤細(xì)胞中超過90%脂肪酸(Fatty acid,FA)由FASN反應(yīng)合成[7,9]。有證據(jù)表明,在幾乎所有正常組織中FASN的表達(dá)和活性都極低,而在許多實體癌和侵襲性癌中,FASN的表達(dá)和活性顯著上調(diào)[4]。Menendez實驗發(fā)現(xiàn)即使在存在大量循環(huán)外源性FA的情況下,幾乎所有的腫瘤細(xì)胞都表現(xiàn)出以FASN過度表達(dá)為特征的“成脂表型”來促進(jìn)細(xì)胞的生存、增殖及侵襲[7]。在HER2陽性乳腺癌中,FASN與HER2關(guān)系密切且相互影響。FASN通路在HER2陽性乳腺癌中高度活躍,HER2受體可促進(jìn)FASN蛋白的轉(zhuǎn)錄和磷酸化激活[10]。Jung等[10]通過對149例轉(zhuǎn)移性乳腺癌的組織微陣列與脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)FASN在HER2型乳腺癌中的表達(dá)顯著高于管腔A型和三陰性型乳腺癌(P<0.001)。同時,FASN通過調(diào)節(jié)HER2啟動子活性反式阻遏物Ets類轉(zhuǎn)錄因子PEA3來影響HER2的表達(dá)[11]。在乳腺癌細(xì)胞中,HER2基因促進(jìn)FASN的激活,增加細(xì)胞膜上的脂筏微結(jié)構(gòu)域,從而建立了異常細(xì)胞信號傳導(dǎo)的惡性循環(huán)[12]。越來越多的研究表明,FASN通路誘導(dǎo)HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生靶向治療的耐藥性。FASN催化生成的內(nèi)源性FA能夠促進(jìn)細(xì)胞膜脂筏上的HER2翻譯復(fù)合物的形成,增加HER2與信號翻譯相關(guān)蛋白相互作用,將HER2狀態(tài)從“關(guān)閉”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按蜷_”,促進(jìn)HER2受體的裂解,釋放HER2受體胞外段(HER2 ECD),而HER2 ECD片段可激活PI3K/Akt/mTOR和MAPK/ERK1/2信號通路,減弱曲妥珠單抗效應(yīng)導(dǎo)致曲妥珠單抗耐藥[13]。Alejandro等[11]在曲妥珠單抗敏感的SKBR3對照細(xì)胞和曲妥珠單抗(高劑量耐受)的SKBR3/Tzb100細(xì)胞中分別添加不同濃度的FASN抑制劑C75后,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞以劑量依賴性方式受到生長抑制,同時通過RT-PCR分析顯示,曲妥珠單抗耐藥SKBR3/Tzb100細(xì)胞表現(xiàn)出的HER2 mRNA水平約是曲妥珠單抗敏感的SKBR3親本細(xì)胞的2倍,分析研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)FASN促進(jìn)了HER2的表達(dá),而當(dāng)阻斷FASN活性時,可使曲妥珠單抗耐藥細(xì)胞恢復(fù)對曲妥珠單抗的敏感性。因此,FASN驅(qū)動的細(xì)胞信號通路參與HER2陽性乳腺癌細(xì)胞的形成,同時也促進(jìn)了曲妥珠單抗耐藥的發(fā)生。

2 脂肪組織釋放炎癥因子促進(jìn)曲妥珠單抗耐藥

2.1 白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)

IL-6是一種多活性細(xì)胞因子,在細(xì)胞增殖、免疫監(jiān)測、急性炎癥和代謝等多種生理過程中發(fā)揮重要作用[14]。在穩(wěn)態(tài)條件下,IL-6在免疫反應(yīng)、炎癥、造血和骨穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮基本作用。然而,IL-6的失調(diào)促進(jìn)了多種炎癥和免疫介導(dǎo)疾病以及癌癥的發(fā)生。有研究指出脂肪組織能通過分泌IL-6等炎癥因子改變腫瘤細(xì)胞的微環(huán)境來影響HER2陽性乳腺癌細(xì)胞的靶向治療敏感性[15-16]。在HER2陽性乳腺癌中,IL-6的自分泌和JAK2的激活介導(dǎo)了STAT3的激活[17]。IL-6/JAK/STAT3通路的激活誘導(dǎo)了HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗的耐藥性[18]。IL-6首先與細(xì)胞表面的IL-6受體(IL-6Ra)結(jié)合,繼而與糖蛋白130(gp130)受體結(jié)合,形成三聚體受體復(fù)合物(IL-6/IL-6Ra/gp130),然后第一個三聚體復(fù)合物中的IL-6與第二個三聚體復(fù)合物gp130的D1結(jié)構(gòu)域結(jié)合,形成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的六聚體受體復(fù)合物,IL-6/IL-6Ra/gp130六聚體復(fù)合物的形成將JAK家族的非受體酪氨酸激酶(JAK1,JAK2和TYK2)召集到細(xì)胞膜上,這些酪氨酸激酶與gp130細(xì)胞質(zhì)尾部的5個酪氨酸殘基(Y759,Y767,Y814,Y905和Y915)結(jié)合并磷酸化。STAT1和STAT3轉(zhuǎn)錄因子通過磷酸化的gp130分別在Y701和Y705位點被JAKs磷酸化[19],激活了IL-6/JAK/STAT3通路。IL-6介導(dǎo)的曲妥珠單抗耐藥不僅能通過激活JAK/STAT3通路產(chǎn)生,還能通過癌癥干細(xì)胞(CSCs)數(shù)量的增加而產(chǎn)生。Korkaya等[20]通過降低HER2過表達(dá)乳腺癌細(xì)胞系中PTEN的表達(dá)而產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥細(xì)胞,并證明這些細(xì)胞中曲妥珠單抗耐藥的發(fā)生是通過激活I(lǐng)L-6炎癥反饋環(huán)導(dǎo)致CSCs數(shù)量的增加而介導(dǎo)的。Mao等[14]通過熒光素酶報告基因?qū)嶒灧治鼋?jīng)IL6處理后的BT474和SKBR3細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)IL-6確實降低了兩種細(xì)胞系中PTEN啟動子的轉(zhuǎn)錄活性。因此,IL-6通過影響PTEN的轉(zhuǎn)錄活性和增加CSCs的數(shù)量,從而導(dǎo)致了HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗的耐藥性。在HER2陽性乳腺癌細(xì)胞中,IL-6炎癥反饋回路的誘導(dǎo)導(dǎo)致CSCs的擴(kuò)增,進(jìn)而分泌高水平的IL-6[21]。這種IL-6參與的正反饋機(jī)制進(jìn)一步介導(dǎo)了曲妥珠單抗耐藥性的產(chǎn)生。

2.2 腫瘤壞死因子α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)

TNF-α是一種促炎細(xì)胞因子,在多種癌癥中表達(dá)增加并發(fā)揮著顯著的作用。在正常乳腺中,TNF-α誘導(dǎo)乳腺細(xì)胞的增殖、形態(tài)發(fā)生分支和分化[22]。在乳腺癌中,TNF-α與腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移以及化療耐藥有密切的關(guān)系[23]。在浸潤性乳腺導(dǎo)管癌中,TNF-α的表達(dá)增加與腫瘤分級呈正比[24]。當(dāng)TNF-α與其受體TNFαRI結(jié)合時,發(fā)出信號使受體的三聚化和募集銜接蛋白及TNFαR相關(guān)因子,然后激活I(lǐng)KK和反激活NF-kB,促進(jìn)乳腺癌腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[23]。在HER2陽性乳腺癌中,TNF-α是曲妥珠單抗耐藥性的重要參與者,TNF-α的過表達(dá)使曲妥珠單抗敏感HER2陽性乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槟退幖?xì)胞,同時發(fā)現(xiàn)在曲妥珠單抗耐藥的乳腺癌細(xì)胞株中有比敏感細(xì)胞株更高的TNF-α水平[22]。Mercogliano等[25]研究發(fā)現(xiàn)在體外用TNF-α刺激HER2陽性乳腺癌細(xì)胞可誘導(dǎo)HER2反式激活,進(jìn)而激活NF-kB并誘導(dǎo)曲妥珠單抗耐藥細(xì)胞系的增殖。TNF-α通過TNFα-NFkB-MUC4軸在曲妥珠單抗耐藥性中發(fā)揮中心作用。MUC4的表達(dá)介導(dǎo)了TNF-α誘導(dǎo)的曲妥珠單抗耐藥,TNF-α誘導(dǎo)MUC4表達(dá)水平升高,MUC4掩蓋了HER2上曲妥珠單抗結(jié)合的表位,從而阻礙曲妥珠單抗的抗增殖作用和ADCC作用[22]。因此,TNF-α通過誘導(dǎo)MUC4表達(dá)使HER2陽性乳腺癌細(xì)胞發(fā)生曲妥珠單抗耐藥,同時也促進(jìn)曲妥珠單抗耐藥細(xì)胞的增殖,從而使HER2陽性產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥。

3 脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化干擾曲妥珠單抗耐藥

在局部腫瘤細(xì)胞的侵襲下,脂肪轉(zhuǎn)化因子過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPARγ)等調(diào)節(jié)因子刺激脂肪細(xì)胞發(fā)生“去極化”,最終形成腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)[26-27]。Okumura等[28]通過體內(nèi)和體外實驗研究了脂肪組織來源的基質(zhì)細(xì)胞(ASCs)在促腫瘤進(jìn)展中的作用,發(fā)現(xiàn)乳腺癌腫瘤細(xì)胞分泌細(xì)胞因子將ASCs轉(zhuǎn)化為CAFs樣表型。CAFs是乳腺癌腫瘤ASCs的主要組成部分,通過分泌細(xì)胞因子和激活多種信號通路,來促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展和耐藥形成[14,29]。Luque等[30]測量了在TPD治療條件下,CAFs分泌到HER2陽性乳腺癌上生成的條件培養(yǎng)基(CM)中的效果,發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞暴露于CM[CAF-200/TPD]時,抗HER2治療的敏感性顯著降低,說明CAF-200可以通過分泌可溶性因子誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生HER2治療的耐藥性。CAF可以通過分泌IL6等細(xì)胞因子、擴(kuò)大腫瘤干細(xì)胞群和激活PI3K/Akt/mTOR、JAK/STAT3、NF-kB和ERK信號通路來誘導(dǎo)HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性[14,31]。此外,CAF產(chǎn)生并分泌高水平的FGF5,誘導(dǎo)周圍HER2陽性乳腺癌細(xì)胞中的FGFR2激活,FGFR2通過c-Src反式激活HER2,導(dǎo)致對HER2靶向治療的耐藥性[2]。Fernández-Nogueira等[2]發(fā)現(xiàn)在體內(nèi),將非耐藥細(xì)胞系與CAFs聯(lián)合接種后可產(chǎn)生更具侵襲性和耐藥性的腫瘤,耐藥細(xì)胞激活成纖維細(xì)胞并分泌FGFR配體,形成一個正反饋環(huán),增強(qiáng)HER2陽性細(xì)胞的曲妥珠單抗耐藥?？傊?脂肪細(xì)胞在腫瘤的微環(huán)境中轉(zhuǎn)分化形成CAFs,通過重塑細(xì)胞外基質(zhì)或分泌對腫瘤細(xì)胞行為產(chǎn)生旁分泌作用的細(xì)胞因子,誘導(dǎo)HER2陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性。

4 小結(jié)與展望

脂質(zhì)代謝為人體正常細(xì)胞提供了能量、細(xì)胞因子和生長因子等促進(jìn)細(xì)胞的生長、增殖,同時脂質(zhì)代謝也可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活、增殖、侵襲和耐藥。HER2陽性乳腺癌細(xì)胞在細(xì)胞內(nèi)從頭合成脂質(zhì)分子的同時,上調(diào)了FASN的表達(dá),介導(dǎo)了HER2陽性乳腺癌細(xì)胞的曲妥珠單抗耐藥性。HER2陽性乳腺癌細(xì)胞外的脂肪組織在為HER2陽性細(xì)胞提供細(xì)胞外源性脂質(zhì)的同時,通過分泌炎性因子和脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化,為HER2陽性乳腺癌細(xì)胞創(chuàng)造了有利于產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性的微環(huán)境。脂質(zhì)代謝與HER2陽性乳腺癌細(xì)胞曲妥珠單抗耐藥性的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系。目前,已證實脂質(zhì)代謝在HER2陽性乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移及耐藥中發(fā)揮重要作用,其調(diào)控機(jī)制值得更加深入的探索,以闡明脂質(zhì)代謝在HER2陽性乳腺癌產(chǎn)生曲妥珠單抗耐藥性機(jī)制中發(fā)揮的具體作用,發(fā)掘抑制腫瘤耐藥的具體措施,為HER2陽性乳腺癌的治療提供新的靶點和途徑。