馬怡彤,馬杏,3,高亞婷,3,馬建紅,3,劉暢
1 蘭州大學第一臨床醫(yī)學院,蘭州 7300300;2 蘭州大學第一醫(yī)院婦產(chǎn)科;3 甘肅省婦科腫瘤重點實驗室
子宮內(nèi)膜癌(Endometrial carcinoma,EC)在世界范圍內(nèi)的發(fā)病率、病死率逐年升高,且呈年輕化趨勢[1]。15%~20%的EC 患者治療后會出現(xiàn)局部播散或遠處轉移,5年生存率分別降至68%和17%[3-4]。晚期或復發(fā)性EC可選擇的治療方法有限,主要以鉑類藥物化療為主,目前臨床尚缺乏統(tǒng)一療效的最佳二線治療方案可供選擇[5-6]。探索新的EC 治療靶點,制定出更有效的晚期和復發(fā)EC 患者治療方案,是目前的研究熱點。脂質代謝重編程廣泛見于腫瘤組織中,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要的作用[7]。進一步探討其在EC發(fā)生發(fā)展中的具體作用機制,可能為晚期或復發(fā)患者的輔助治療策略提供依據(jù)。甾醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白(Sterol regulatory element-binding protein-1, SREBP-1)作為調(diào)控脂肪酸從頭合成的關鍵轉錄因子,在EC 組織中表達顯著上調(diào)。SREBP-1介導的異常脂肪生成不僅為EC 細胞的快速增殖及轉移提供能量,同時還可作為生物膜重要組成部分及致癌信號分子在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。SREBP-1 及其下游靶基因均能促進EC 的發(fā)生發(fā)展,因此,靶向SREBP-1 通路或許可用于EC 的輔助治療?,F(xiàn)將SREBP-1 在EC 發(fā)生發(fā)展中的作用機制及其抑制劑的應用研究進展綜述如下,為以SREBP-1 及其下游靶基因為EC 治療潛在靶點的基礎研究和臨床研究提供參考。
甾醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白(SREBPs)是一個堿性螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈轉錄因子家族。哺乳動物中有兩個SREBP 基因,分別為甾醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白(Sterol regulatory element-binding protein-1,SREBP-1)和SREBP-2。SREBP-1 基因可轉錄由不同啟動子編碼的兩個異構體SREBP-1a 和SREBP-1C,通過調(diào)節(jié)脂肪酸從頭合成關鍵酶的表達來調(diào)節(jié)脂肪酸的生成過程,如ATP 檸檬酸裂解酶(ATP citrate lyase, ACLY)、乙酰輔酶A 羧化酶(Acetyl CoA carboxylas, ACC)、脂肪酸合成酶(Fatty acid synthase, FASN)、硬脂酰輔酶A 去飽和酶(Stearoyl-CoA desaturase, SCD)等。
研究[8]發(fā)現(xiàn),結直腸癌、前列腺癌、乳腺癌、肺癌和肝細胞癌等癌組織中SREBP-1 均呈高表達,高表達的SREBP-1 可通過調(diào)控下游信號通路介導腫瘤的增殖、凋亡、內(nèi)質網(wǎng)應激和上皮—間質化等。目前,SREBP-1高表達也已被證實與EC的發(fā)生發(fā)展密切相關。SREBP-1在EC患者中過度表達,并且其表達水平隨著國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(International Federation of Gynecology and Obstetrics,F(xiàn)IGO)的手術病理分期和組織學分級的升高而增加,而敲除SREBP-1后,EC 細胞的增殖能力受到顯著抑制[9]。SREBP-1在EC 中的高表達主要通過磷脂酰肌醇3-羥基激酶(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B, PKB/Akt)致癌信號通路、抑癌基因P53 突變的調(diào)控。此外,PTEN/PI3K/Akt信號轉導通路和組蛋白去乙酰化酶沉默信息調(diào)節(jié)器1(Sirtuin 1, SIRT1)也被證明上調(diào)了EC 組織中SREBP-1c基因的表達。
癌組織中PI3K/Akt 致癌信號通路表達上調(diào),SREBP-1 主要通過PI3K/Akt 信號通路穩(wěn)定和激活?;罨腁kt 作為調(diào)控SREBP-1 的關鍵信號激酶,可下調(diào)泛素酶E3 Fwb-7 表達,抑制調(diào)節(jié)因子GSK3-β的表達,參與介導SREBP-1 的N 端降解,從而穩(wěn)定SREBP-1 的核形式,并進一步促進SREBP-1 下游靶基因表達。同時,活化Akt 激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(the mammalian target of rapamycin complex, mTORC1),使SREBP-1 的負調(diào)控因子磷脂酸磷酸酶Lipin-1 磷酸化并失活,來控制SREBP-1 核定位并上調(diào)其轉錄活性[10]。此外,PI3K 信號還通過Akt 依賴和非依賴機制誘導mTORC2 激活,促進脂肪酸的從頭合成。在Akt非依賴性通路中,mTORC2磷酸化糖皮質激素誘導的蛋白激酶1(SGK1)和蛋白激酶C(PKC),從而激活SREBP-1[11]。
PTEN/PI3K/Akt 信號轉導通路的功能上調(diào)和組蛋白去乙酰化酶沉默信息調(diào)節(jié)器1(Sirtuin 1,SIRT1)的激活均可直接通過抑制叉頭盒O類轉錄因子FOXO1 轉錄活性而上調(diào)EC 組織中SREBP-1c 基因的表達。在EC中,PTEN/PI3K/Akt信號轉導通路的功能上調(diào)導致FOXO1 的Akt 依賴性磷酸化,從而介導FOXO1從細胞核向細胞質的易位,阻止FOXO1進一步轉錄激活[12],而SIRT1 則可以通過去乙?;苯右种艶OXO1 的活性[13]?;罨腇OXO1 可通過降低Sp1 和SREBP-1c 的轉錄活性以及破壞SREBP-1c 啟動子上轉錄起始復合物的組裝來抑制SREBP-1c 基因的表達[14]。EC 組織中FOXO1 的轉錄激活被抑制,進而導致SREBP-1c基因的表達上調(diào)。
抑癌基因P53 通過調(diào)節(jié)細胞周期檢查點、DNA修復、衰老和凋亡,在保護基因組穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。野生型P53 突變作為EC 中最常見的分子亞型,約占EC 群體的50%[15],可通過PI3K/Akt/mTOR 致癌通路的激活促進EC 的發(fā)生發(fā)展[16],參與SREBP-1 的轉錄抑制以及參與SREBP-1 介導的脂代謝通路的FASN、ACLY 等關鍵酶基因的抑制[11],然而其更詳盡的作用機制仍舊需要進一步研究。
越來越多的研究表明,SREBP-1 可通過促進新生脂肪生成,參與調(diào)節(jié)細胞生長、細胞周期進展和癌癥的轉移。同時,相較于癌旁組織,ACLY、ACC、FASN 和SCD 等SREBP-1 的調(diào)控基因在癌組織中呈高表達,參與癌癥的生長、增殖和轉移[8]??傊?,作為調(diào)控脂質代謝和脂質合成的關鍵酶類的表達的核心轉錄因子,SREBPs在人類癌癥組織中表達顯著上調(diào),并且是脂質代謝重編程和惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展間的重要樞紐因子。SREBP-1可通過上調(diào)脂肪酸的從頭合成、上調(diào)脂肪酸從頭合成關鍵酶表達,調(diào)控脂質生成途徑,參與EC細胞快速增殖及轉移過程中的能量供應、生物膜的組成及作為致癌信號分子發(fā)揮作用。
2.1 SREBP-1 促進上調(diào)脂肪酸的從頭合成,參與EC 的發(fā)生發(fā)展 脂質代謝重編程是腫瘤進展的重要標志。正常細胞優(yōu)先攝取脂質合成質膜,而癌細胞增加其脂質生成活性,進行高水平的脂質合成和攝取。脂質不僅可以為腫瘤的迅速增殖、侵襲和轉移提供能量,同時也可作為細胞膜結構組成部分、能量主要來源、致癌信號第二信使以及介導腫瘤耐藥和免疫逃逸,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[17-19]。
腫瘤細胞為滿足其高代謝需求而從頭合成脂肪酸,即以葡萄糖為原料合成脂肪酸[20]。脂肪酸從頭合成的底物為糖酵解中間產(chǎn)物丙酮酸,丙酮酸進入線粒體后合成乙酰輔酶A,與草酰乙酸縮合形成檸檬酸,轉運出線粒體后被ACLY 裂解,產(chǎn)生脂質前體乙酰輔酶a。然后,ACC 催化乙酰輔酶A 的羧化,形成丙二酰輔酶A,繼而與乙酰輔酶A通過FASN 合成長鏈飽和脂肪酸棕櫚酸酯,隨后經(jīng)由SCD 去飽和,形成的單不飽和產(chǎn)物是膜磷脂、膽固醇酯和甘油三酯形成關鍵底物。而SREBP-1 作為參與脂肪酸從頭合成的大部分酶的關鍵調(diào)節(jié)因子,在脂肪酸從頭合成過程中發(fā)揮核心調(diào)控作用[21]。
從頭合成的脂肪酸在癌癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。首先,脂肪酸是維持細胞膜結構和流動性的基本條件。脂肪酸從頭合成的上調(diào)可以為癌細胞合成大量飽和磷脂,通過調(diào)節(jié)腫瘤的細胞膜組成結構和比例介導細胞膜的穩(wěn)定性和流動性,并促進上皮細胞向間葉細胞的轉化和轉移[10]。磷脂飽和還可保護癌細胞免受氧化應激和化療的影響,并保護癌細胞免受脂質過氧化并改變細胞膜動態(tài)[19]。同時,脂肪酸及其合成產(chǎn)物還可作為二級信使動態(tài)調(diào)控各種致癌信號通路的啟動和激活,如磷酸肌醇對PI3K-AKT等著名致癌信號轉導通路的激活作用[10]。此外,某些脂類還可通過自分泌和旁分泌機制在刺激細胞增殖、介導腫瘤的免疫抑制等方面發(fā)揮作用,從而對腫瘤微環(huán)境進行重塑,如溶血磷脂酸、花生四烯酸、類二十烷酸等[10]。
2.2 SREBP-1 促進調(diào)控脂肪酸從頭合成關鍵酶的表達,參與EC的發(fā)生發(fā)展 脂肪酸從頭合成涉及多個連續(xù)的生物步驟,這些步驟可由許多調(diào)節(jié)因子和不同的關鍵酶控制,這些酶和因子也與腫瘤有很強的相關性。研究[22]表明,ACLY、ACC、FASN、SCD1等酶類在人類各種癌癥組織中表達均顯著上調(diào),在各種臨床前實驗中均可顯著抑制腫瘤生長,而SREBP-1 則是調(diào)節(jié)ACLY、ACC、FASN、SCD1 等關鍵酶的重要分子。
ACLY 在EC 組織中的表達明顯高于正常子宮內(nèi)膜組織,此外,ACLY 的高表達與EC 患者BMI、臨床分期、組織學分級、脈管浸潤等臨床病理數(shù)據(jù)密切相關。體外細胞實驗[23]證明,ACLY 促進EC 細胞生長,敲除ACLY 基因則可顯著降低EC 細胞的活力,促進其凋亡。ACLY 不僅通過參與細胞質中脂肪酸代謝發(fā)揮致癌作用,其同樣在細胞核中發(fā)揮重要作用。ACLY 將檸檬酸和輔酶A 轉化為乙酰輔酶A 和草酰乙酸,乙酰輔酶A是組蛋白乙?;匦璧模M蛋白乙?;揎椓嗽谟绊懭旧w結構和基因表達調(diào)控中起關鍵作用的蛋白質,如參與DNA 損傷修復和DNA 復制的蛋白質,支持腫瘤組織中的基因重組和染色質修飾[23]。此外,細胞核中ACLY 的高表達與組蛋白乙酰化水平顯著相關,并且ACLY 部分通過組蛋白乙酰化水平增強促癌相關信號通路,抑制凋亡相關信號通路,從而發(fā)揮致癌作用。
此外,通過對正常、增生性和腫瘤性子宮內(nèi)膜中FASN 的免疫組化表達情況的研究[24]發(fā)現(xiàn),EC 組FASN 的表達明顯高于正常組及增生組,而在子宮內(nèi)膜樣腺癌組FASN 的表達水平則隨著組織學分級的升高而呈現(xiàn)出升高的趨勢,F(xiàn)ASN 的高表達被證明代表了較差的組織學分級和分期,此外,它也被認為是EC復發(fā)的獨立預測因子,并與較低的總生存率相關,代表患者預后更差[25]。
對EC 中SCD1 的表達及作用進行的體內(nèi)外研究[26]證明,SCD1 在EC 中高表達,其表達水平與SREBP-1的水平呈正相關,而且內(nèi)源性SCD1的上調(diào)是EC 細胞生長、集落形成和腫瘤生長所必需的,靶向敲除SCD1 可通過影響脂質代謝過程,顯著抑制腫瘤細胞生長,誘導細胞凋亡,靶向敲除SCD1 和SCD1 的化學抑制劑均能抑制EC 細胞的集落形成,從而抑制腫瘤細胞的生長和轉移。
SREBP-1及其調(diào)控的脂肪酸從頭合成過程中的關鍵酶基因,如ACLY、FASN、SCD1等,均在EC中呈現(xiàn)出高表達的狀態(tài),并且被證明與EC 細胞的生長、增殖及轉移,EC 患者的臨床分期、組織學分級等存在明顯相關性,盡管這些酶的促癌機制尚未完全闡明,但是,抑制SREBP-1 及關鍵酶類的表達具有一定的抗腫瘤作用。
綜上所述,SREBP-1 可作為脂肪酸從頭合成的關鍵調(diào)節(jié)因子,調(diào)控脂肪酸從頭合成;同時調(diào)控ACLY、ACC 及FASN 等關鍵酶的表達,參與異常脂肪形成途徑,參與EC 的發(fā)生發(fā)展。而FST、SB、BF-175、二甲雙胍、孕酮等均可通過靶向SREBP-1 表達,抑制EC組織中的脂肪生成,進而抑制EC的發(fā)生發(fā)展,展現(xiàn)出了其潛在的臨床效用。遺憾的是,目前針對SREBP-1 的靶向研究均為臨床前研究,探討其作用和分子機制。