溶血磷脂酰膽堿?；D(zhuǎn)移酶1在腫瘤中作用的研究進展

陳 雪，羅 添，魏超君*

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；甘肅省人民醫(yī)院 2.國家衛(wèi)生健康委胃腸腫瘤診治重點實驗室；3.臨床研究與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730000

生物膜系統(tǒng)包括細胞質(zhì)膜、細胞器膜和核膜,以磷脂雙分子層為基本骨架構(gòu)成物質(zhì)轉(zhuǎn)運、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和許多生化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),在協(xié)調(diào)細胞結(jié)構(gòu)和生物功能方面至關(guān)重要。磷脂酰膽堿(phosphatidyl choline,PC)是磷脂的主要組成成分,在維持細胞膜的穩(wěn)定和細胞正常生理功能中發(fā)揮重要作用[1]。磷脂膽堿代謝紊亂可通過改變膜結(jié)構(gòu)、曲率、電荷、流動性等來干預(yù)細胞內(nèi)信號傳導(dǎo), 進而參與腫瘤的發(fā) 生發(fā)展[2-4]。溶血磷脂酰膽堿?；D(zhuǎn)移酶1(lysophosphatidylcholine acyltransferase 1, LPCAT1)是磷脂酰膽堿代謝途徑中的一種關(guān)鍵代謝酶,通過脫?；?再?；瘉斫閷?dǎo)PC的合成,在細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細胞膜重塑中發(fā)揮重要作用。LPCAT1的高表達能夠加快腫瘤細胞中磷脂構(gòu)成成分、飽和度等的改變從而促進腫瘤的發(fā)生。但目前關(guān)于LPCAT1與疾病的相關(guān)性以及調(diào)控腫瘤細胞惡性表型的分子機制尚未完全明確。

1 LPCAT1概述

LPCAT1定位于5號染色體短臂5p15.33,由534個氨基酸組成,是一種具有?；D(zhuǎn)移酶和乙?；D(zhuǎn)移酶活性的磷脂合成酶,廣泛表達于人類細胞的胞質(zhì)和胞膜中,少數(shù)表達于細胞核中。 LPCAT1的主要功能是介導(dǎo)細胞膜重塑過程中Lands循環(huán)的溶血磷脂酰膽堿發(fā)生再?；?合成飽和PC。PC最初是由膽堿經(jīng)Kennedy途徑從頭合成途徑生成,但從頭合成的PC不具備磷脂中脂肪酰鏈的多樣性和不對稱分布的特點,因此需要Lands循環(huán)途徑來改變這一情況。在Lands循環(huán)途徑中,磷脂酶A2(phospholipaseA2,PLA2)水解sn-2位點形成溶血磷脂酰膽堿(lysophosphatidylcholine,LPC),LPCAT1催化再?；l(fā)生,將另一種脂肪酸與sn-2結(jié)合,形成了飽和PC,使磷脂組成成分發(fā)生改變,參與細胞膜的重塑。因此LPCAT1在細胞膜的重塑過程中發(fā)揮著重要的作用。

2 LPCAT1參與腫瘤進展

基于基因表達水平值的交互式分析平臺(gene expression profiling interactive analysis,GEPIA)(http://gepia.cancer-pku.cn/index.html)數(shù)據(jù)庫顯示LPCAT1在多種腫瘤中均呈高表達,如胃癌[5]、乳腺癌和結(jié)直腸癌等。研究發(fā)現(xiàn)LPCAT1能通過影響腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲來促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.1 LPCAT1在腫瘤細胞增殖中的作用

增殖是由細胞分裂引起的細胞數(shù)量增加現(xiàn)象,是細胞生命周期中維持正常發(fā)育和生存所必需的,腫瘤細胞因不受正常增殖調(diào)控系統(tǒng)的控制,能夠持續(xù)分裂而發(fā)生異常的增殖。LPCAT1可通過調(diào)控多種信號通路來促進腫瘤細胞的增殖,因此,通過抑制LPCAT1的表達,有效阻滯腫瘤細胞的增殖,可為腫瘤的治療提供了新的治療思路與方法。LPCAT1可靶向激活膠質(zhì)母細胞瘤(glioblastoma,GBM)中EGFR相關(guān)的信號通路(如AKT通路)[6],通過控制細胞膜上EGFRvIII的表達來調(diào)節(jié)EGFRvIII相關(guān)通路信號傳導(dǎo),從而增強腫瘤細胞的增殖能力。LPCAT1還能夠通過調(diào)控細胞周期相關(guān)因子細胞周期蛋白D1(cyclinD1)、細胞周期蛋白E(cyclinE)和周期蛋白依賴性激酶4(cyclin-dependent kinases 4,CDK4)的表達,靶向抑制信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription,STAT),進而促進肝細胞癌(hepatocellular carcino-ma,HCC)細胞的增殖[7]。此外,LPCAT1也參與去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)細胞的異常增殖。在CRPC細胞中,LPCAT1可與瘤胃球菌以及DNA修復(fù)通路共同組成“瘤胃球菌-LPCAT1-DNA修復(fù)”途徑調(diào)控下游關(guān)鍵信號因子DNA依賴性蛋白激酶和RAD51,使CRPC細胞膜中的飽和PC發(fā)生異常堆積,導(dǎo)致細胞發(fā)生異常增殖[8]。LPCAT1除了參與增殖相關(guān)通路的調(diào)控,還可以與一些腫瘤調(diào)控因子組成融合蛋白來增強腫瘤細胞的增殖能力,在上皮滋養(yǎng)層細胞腫瘤(epithelioid trophoblastic tumor,ETT)中,LPCAT1與端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)是存在于ETT基因組區(qū)的共線轉(zhuǎn)錄本,兩者融合后生成LPCAT1-TERT融合轉(zhuǎn)錄本,主要定位在細胞核。LPCAT1-TERT融合轉(zhuǎn)錄本和拷貝數(shù)的增加使得下游TERT基因被激活,從而促進ETT細胞增殖,加快腫瘤的進程[9]。

綜上所述,LPCAT1在多種腫瘤中上調(diào),且能夠促進細胞的增殖,因而靶向LPCAT1可為腫瘤的治療提供新的思路。然而,目前關(guān)于LPCAT的分子機制以及其參與的信號通路尚缺乏深入了解,仍需進一步研究。

2.2 LPCAT1在腫瘤細胞遷移與侵襲中的作用

遷移與侵襲是復(fù)雜的生物過程,主要包括基底膜的局部浸潤、細胞遷移、血管系統(tǒng)和/或淋巴系統(tǒng)的浸潤以及在轉(zhuǎn)移部位定植幾個方面。腫瘤細胞可通過多種效應(yīng)因子如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和金屬蛋白酶(metalloproteinases,MMPs)等,來促進遷移或侵襲的發(fā)生。LPCAT1可通過調(diào)控膽固醇代謝、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)以及細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)等通路相關(guān)效應(yīng)因子來影響腫瘤細胞的遷移與侵襲。

在食管鱗狀細胞癌中(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)中[10],LPCAT1能夠通過活化表皮生長因子受體/胰島素誘導(dǎo)基因-1/膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1(EGFR/INSIG-1/SREBP-1)和磷脂酰肌醇-3-激酶/特異性蛋白1/膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2(PI3K/SP1/SREBF2)信號通路,調(diào)控膽固醇代謝重編程并增加腫瘤細胞膜膽固醇的水平,使脂質(zhì)雙分子層的形狀及其流動性發(fā)生改變,從而促進ESCC細胞的遷移與侵襲。在HCC中,LPCAT1可通過調(diào)控細胞外基質(zhì)通路中的核心蛋白β-catenin和下游效應(yīng)因子基質(zhì)金屬蛋白酶7(MMP-7)的表達,促進ECM的降解,導(dǎo)致腫瘤細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和再定植,從而協(xié)調(diào)跨血管侵襲和遷移[11]。此外細胞核呼吸因子1(nuclear respiratory factor 1,NRF1)可以誘導(dǎo)LPCAT1轉(zhuǎn)錄激活ERKE1/2-CREB通路來促進HCC的細胞周期以及EMT進程,同時LPCAT1還可以誘導(dǎo)NRF1的轉(zhuǎn)錄來激活ERKE1/2-CREB通路從而形成一個調(diào)控環(huán),起到持續(xù)刺激HCC進展的作用[12]。在肺腺癌尤其是肺腺癌發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的患者中,LPCAT1能夠通過調(diào)控PI3K/AKT通路中相關(guān)效應(yīng)因子p-AKT的表達,靶向促進下游調(diào)節(jié)因子MYC表達,增加肺腺癌患者發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的概率[13]。此外,LPCAT1還可以通過激活轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)/Smad2/3信號通路靶向調(diào)控EMT相關(guān)效應(yīng)因子,如E-鈣黏蛋白(E-cadherin)、N-鈣黏蛋白(N-cadherin)等通路相關(guān)因子的表達,促進子宮內(nèi)膜癌(endometrial carcinoma,EC)細胞發(fā)生EMT,進而促進EC細胞發(fā)生遷移與侵襲[14]。

綜上所述,LPCAT1在不同癌中均上調(diào),但哪些因素控制了LPCAT1的上調(diào),與LPCAT1上調(diào)相關(guān)的途徑以及分子機制尚不明確。需要進一步研究以闡明LPCAT1在不同癌中的確切作用機制,為開發(fā)有效的藥物提供策略。

2.3 LPCAT1與在腫瘤細胞的耐藥中的作用

腫瘤患者在藥物治療過程產(chǎn)生的耐藥性已成為腫瘤治療的關(guān)鍵問題。研究發(fā)現(xiàn)LPCAT1可通過增加腫瘤細胞對化療藥物的敏感性和細胞中藥物的累積,從而改善腫瘤耐藥性,因此,LPCAT1有望成為腫瘤藥物治療過程中改善耐藥的新靶點。

在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)中,LPCAT1與EGFR信號激活之間存在正反饋機制,稱為LPCAT1-EGFR反饋回路。吉非替尼作為一線EGFR抑制劑,是攜帶EGFR基因突變晚期NSCLC患者最常用的藥物,長時間使用吉非替尼產(chǎn)生的獲得性耐藥是治療過程中的一大挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)靶向抑制NSCLC細胞中LPCAT1的表達,會使得NSCLC腫瘤體積縮小并恢復(fù)對吉非替尼的敏感性。因此,靶向抑制LPCAT1,可降低NSCLC細胞對吉非替尼的耐藥性[15]。

隨著納米醫(yī)學(xué)的進步,納米顆粒藥物遞送系統(tǒng)在腫瘤治療中發(fā)揮越來越重要的作用。研究者設(shè)計了一種新型脂質(zhì)納米載體(egg yolk lipid-derived nanovector)-EYLN-Dox/siLPCAT1,用于食管癌的靶向聯(lián)合基因治療與化療,其同時攜帶化療藥物阿霉素(doxorubicin,Dox)和用于對抗脂質(zhì)代謝合成關(guān)鍵因子LPCAT1的小干擾RNA。在后續(xù)實驗中,研究者將白細胞膜覆蓋于EYLN-Dox/siLPCAT1上,進一步形成mEYLNs-Dox/siLPCAT1,通過驗證發(fā)現(xiàn)mEYLNs-Dox/siLPCAT1更容易被食管癌細胞內(nèi)化,并且更有效地遞送藥物,使食管癌細胞對阿霉素的耐藥性顯著降低[16]。

在乳腺癌中[17],LPCAT1受其上游因子叉頭框蛋白A1(forkhead box A1,FOXA1)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,通過熒光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn),相較于LPCAT1-WT+oe-NC組,LPCAT1-WT+oe-FOXA1組的活性顯著升高,也進一步發(fā)現(xiàn)FOXA1可以改變LPCAT1在乳腺癌中的作用。通過對LPCAT1-FOXA1的驗證,也發(fā)現(xiàn)了LPCAT1與紫杉醇(paclitaxel,PTX)的相關(guān)性,提示LPCAT1有望成為乳腺癌中減輕化療耐藥性的潛在靶點。

LPCAT1是多功能蛋白質(zhì),基于它們在不同癌中與不同效應(yīng)因子相互作用而發(fā)揮耐藥的作用,因此靶向LPCAT1開發(fā)抗癌藥物是一個很好的策略。

3 問題與展望

靶向LPCAT1提供了一種新策略,通過干擾細胞信號傳導(dǎo)和細胞膜重塑的方式來抑制惡性腫瘤的生長和擴散。盡管已經(jīng)明確可通過調(diào)控LPCAT1表達水平,抑制腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲,改善細胞的耐藥性,但其參與調(diào)控的機制研究甚少,并且在不同腫瘤中LPCAT1參與腫瘤惡性表型的調(diào)控大不相同,因此,還需進一步的研究來更好的了解LPCAT1相關(guān)的分子網(wǎng)絡(luò),使LPCAT1成為一個有效的治療靶點,在腫瘤的治療中發(fā)揮重要作用。