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缪明永:肿瘤脂类代谢异常的研究进展

 肿瘤医学论坛 2022-06-16 发布于广东

肿瘤脂类代谢紊乱与肿瘤发生、发展、侵袭和转移等密切相关。肿瘤脂类异常代谢通路及相关酶是肿瘤潜在的抗癌药物治疗靶点,也是肿瘤营养支持治疗的重要参考。

肿瘤细胞脂类异常代谢
脂肪酸从头合成的重要构件分子是乙酰CoA,其主要来源有两个途径:①主要来自三羧酸循环的柠檬酸,柠檬酸出线粒体进入胞质后在柠檬酸裂解酶催化裂解为乙酰CoA和草酰乙酸。;②肿瘤细胞直接从胞外摄取乙酸并在乙酰CoA合酶催化生成乙酰CoA。
ACLY 
ACLY催化柠檬酸裂解生成乙酰~SCoA的胞质酶。在多种肿瘤中都有ACLY上调或激活,而抑制ACLY活性时可明显阻滞癌细胞增殖。2013年雷群英教授课题组发现ACLY多肽链的540、546和554赖氨酸残基 (K)位点乙酰化修饰后,促进了脂类生物合成及肿瘤生长,并且在肺癌组织中证实ACLY乙酰化水平明显升高,进一步研究证实ACLY 3K也是泛素化修饰位点,两者存在竞争关系。
FAS
FAS在许多种癌细胞中高表达。正常情况下,FAS主要在肝脏细胞表达,肝脏藉此合成脂肪并输出至脂肪组织储存和为其他组织器官供能。许多组织器官主要依赖血循环中的脂类,而不表达FAS。许多肿瘤,尤其是侵袭性强的肿瘤细胞中FAS表达水平显著提高。同时,FAS表达是肿瘤发生和发展过程中的早期事件,并且其表达水平可指示肿瘤发展从早期向晚期的转变,与肿瘤预后密切相关。FAS表达受复杂网络调控,这涉及MAPK,MEK1/MEK2,和 PI3K/AKT信号通路。其中PI3K/AKT信号通路在脂肪合成中发挥重要作用。
ACC
ACC在乳腺癌和前列腺癌中高表达,而抑制ACC导致脂肪合成下降和细胞凋亡。Spot14可调节多种脂肪合成相关酶基因表达,包括FAS和ACC等,乳腺癌中Spot14水平与癌侵袭性和预后差密切相关。单脂酰甘油脂酶(MAGL)补充肿瘤细胞脂肪酸中发挥重要作用。MAGL在许多肿瘤中表达和活性增强,并且与肿瘤发生和侵袭和转移有关。
与肿瘤相关的其它脂类代谢酶
COX-2表达增多可导致APC基因不能实现其正常功能,使大肠上皮细胞分化失平衡而出现异常增生。脂类代谢异常尤其是COX过度活化可使乙烯型DNA复合物形成增多,最终可能导致腺瘤基因不稳定和肿瘤的发展。研究表明,LOX-5在许多肿瘤组织中存在过度表达,这种过度表达抑制了细胞凋亡,促进了肿瘤的发生和转移。在动物胰腺癌模型中使用LOX-5抑制剂,显著降低了肝脏转移的发生率和转移瘤的大小和数量。

肿瘤患者脂代谢异常

许多研究发现肿瘤患者,即使非侵袭性肿瘤,并且没有发生营养摄入改变患者,都显示腹膜后储存脂肪的严重下降,这提示肿瘤产生了一种分解脂类的物质并释放入血液中。这类活性因子包括炎症因子,激素酶脂肪酶(HSL),脂肪动员因子(LMF/ZAG)和糖皮质激素等。卵巢癌患者血清和腹腔液中可检出促进脂类分解的HSL活性是正常人的2.3倍。脂肪组织的甘油三酯脂酶(ATGL)也与HSL一样在恶液质脂肪消耗中发挥重要作用,最新动物模型研究发现ATGL缺失的荷瘤鼠不会出现WAT消耗,同时也不出现骨骼肌降解,这表明ATGL和HSL一起参与了肿瘤恶液质的脂肪消耗。

炎症在肿瘤发生和发展过程中始终发挥重要的一个因素,肿瘤患者长期处在慢性炎症状态,慢性炎症因子如TNF-a、IL-1和IL-6等在肿瘤代谢紊乱中也起着十分重要作用。

干预肿瘤脂类代谢与抗肿瘤

干预肿瘤脂类代谢涉及肿瘤细胞和宿主两个方面,具体包括:直接纠正肿瘤脂代谢紊乱或阻止失控的脂类合成; 控制由肿瘤引起的慢性炎症状态,纠正激素和相关信号紊乱,以及通过营养素干预来选择性饥饿肿瘤和改善肿瘤患者营养状况等。

关键酶FAS在许多肿瘤(乳腺癌,前列腺癌等)高表达并且与预后差密切相关,抑制FAS活性可显著影响肿瘤细胞增殖。蓝色头孢霉菌的自然代谢产物浅蓝菌素(cerulenin)是FAS抑制剂,可以显著阻断细胞内脂肪酸合成,对多种癌细胞系和人卵巢癌(OVCAR3)移植瘤具有细胞毒作用。在这基础上进一步研发出了一个小分子的FAS抑制剂C75,C75比浅蓝菌素化学性质更稳当,对多种人癌细胞系,以及乳腺癌、前列腺癌、间皮细胞瘤和卵巢癌移植瘤抑制作用更强,此外,研究发现C75还下调ErbB2, Akt, pAkt, 和 p21(waf1)水平,这些可能也是C75抑制癌细胞增殖和促进凋亡的作用机制。此外,从常用于治疗癌症卷柏科植物分离获得的穗花杉双黄酮能明显抑制FAS活性,并通过调节Her2通路下调FAS表达,从而发挥出抑制乳腺癌细胞增殖和促进凋亡的作用。

多不饱和脂肪酸代谢和生物转化通路对肿瘤影响很大。许多肿瘤细胞高表达COX、LOX和细胞色素P450等,这些酶可将w-6多不饱和脂肪酸(PUFAs)转化为高活性类花生四烯酸分子,调节肿瘤细胞增殖和死亡。相反,多种来自w-3多不饱和脂肪酸的代谢产物具有明抑制肿瘤发生通路。因此,含有w-3多不饱和脂肪酸磷脂分子可能是潜在抗癌剂,近来已成功对这类分子进行烷基化修饰以提高体内的稳定性,烷基化磷脂对多种肿瘤有较高的抗癌活性,并且可与已有抗癌药一起发挥协调效应。 此外,最新发现生物体内的一类新型脂类分子—羟脂肪酸支链脂肪酸酯具有改善胰岛素抵抗,抑制整体炎症反应。PAHSAs作用及机制与w-3脂肪酸基本相似。因此,这类新型脂类分子不仅可用于预防和治疗糖尿病等代谢疾病,也可能对肿瘤有潜在预防和治疗作用。


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