內皮分化基因受體介導溶血磷脂酸在人胰腺癌的作用及其機制

陶晨潔 呂廣梅 龔涌靈

·綜述與講座·

內皮分化基因受體介導溶血磷脂酸在人胰腺癌的作用及其機制

陶晨潔 呂廣梅 龔涌靈

溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid, LPA)是一種對多種細胞具有不同生物學活性作用的磷脂介質，在組織中廣泛存在。LPA通過特定的細胞表面G蛋白耦合受體與細胞相互作用產生生物學效應。該LPA受體被命名為內皮分化基因受體Edg/LPA。在多種人惡性腫瘤中,存在一種叫做自體素/溶血樣磷脂(autotaxin/Lyso-PLD)的代謝酶，是 LPA合成的關鍵酶。LPA通過Edg/LPA受體轉導信號影響腫瘤細胞的增殖、黏附、遷移，起著抗凋亡和促侵襲轉移作用[1]；通過上調腫瘤組織中血管內皮生長因子(VEGF)的表達，促進腫瘤血管生成。LPA還能促進基質金屬蛋白酶(MMP, matrix metalloproteinases)和腫瘤血管生成因子的分泌，與腫瘤的局部侵襲轉移有關[2]。本文就LPA及其內皮分化基因受體Edg/LPA在胰腺癌發生、發展中的作用進行綜述。

一、LPA 生物學特性

1．生化結構： LPA是膜來源的脂質小分子、結構最簡單的甘油磷酸酯。其甘油骨架上C-3為磷酸基團、C-2為羥基，從而使LPA具有親水性，合成后被釋放到細胞外起到信號分子的作用。它的Sn位點通過化學鍵與不同長度的長鏈脂肪酸結合產生生物活性，具有親脂性[3]。

2．合成分解代謝：LPA在血清中的含量極微，正常值為1～5 μmol/L。LPA由血小板、成纖維細胞、腫瘤細胞等分泌，與血清蛋白結合存在于血循環。血小板經活化后，磷脂被自體毒素(ATX)溶血磷脂酶(PLD)水解為溶血磷脂，再進一步脫酰化形成LPA,因此，LPA又稱血小板衍生因子,這是LPA合成的主要途徑。PLD屬于焦磷酸酶和磷酸二酯酶家族核苷酸的成員，是LPA合成的關鍵酶。LPA經磷酸磷脂水解酶(LPPs)降解為單酰基甘油(MAG,Monoacylglycerol lipase)和磷脂酸(PA,phosphatidic acid)[4]。LPA的穩態平衡由合成酶ATX和磷酸磷脂水解酶(LPP)調控維持。除血小板外，其他如某些炎癥細胞、神經細胞、損傷細胞、內皮細胞及腫瘤細胞等受到刺激后均可通過自分泌、旁分泌的形式釋放LPA,產生不同的生物學效應[5]。

3．生物學效應：LPA具有激素和生長因子樣性能，包含有許多血清生物活性成分。其生物學效應包括：平滑肌收縮、血小板聚集、神經遞質釋放、促進細胞增殖和抗凋亡、趨化作用和細胞遷移等。LPA可促進VEGF、IL-8、IL-6和生長相關癌基因Gro-1等的形成。這些因子都是癌變過程中的重要介質，因此，LPA可能通過促進腫瘤血管生成以及促進癌細胞的增殖、抗凋亡和局部的侵襲轉移等生物學效應而發揮其作用[6]。

二、LPA受體及其信號轉導

1．LPA受體的分類：LPA與細胞膜上的G蛋白受體有高親和性，常見受體包括Edg-2/LPA1、Edg-4/LPA2和Edg-7/LPA3，該受體被命名為內皮分化基因或溶血磷脂受體亞族(Edg/LPA)。

Edg-2/LPA1：LPA1相對于其他類型的LPA受體,有著更廣泛的組織分布。腫瘤組織和正常組織都有LPA1受體的分布。基因敲除LPA1受體的表達或用Ki16425等藥物抑制LPA1受體，可持續阻斷LPA所致的腫瘤細胞的趨化反應[7]。下調LPA1的表達或活性，能抑制乳腺癌荷瘤裸鼠的骨轉移。近來發現轉移性腫瘤抑制基因Nm23能抑制多種基因包括Wnt5B、uPA、MMPs、CTGF、c-Met和LPA1等[8]。另一項研究表明，LPA1有下調p53腫瘤抑制基因的功能。用LPA刺激肺癌細胞株，導致p53相關的蛋白酶降解、以及p53相關的濃縮和轉錄。同樣的現象存在于肝癌細胞株的實驗[9]。

Edg-4/LPA2：LPA2受體似乎并不是LPA細胞遷移效應的主要載體。然而,有力的證據表明,LPA2受體在惡性腫瘤的表達通常是增強的。卵巢癌細胞LPA2和(或)LPA3 mRNAs是高表達的，而正常卵巢上皮細胞無表達。分化型甲狀腺癌有LPA2 mRNA過表達[10]。乳腺癌中最常見的浸潤性導管癌有一半以上(57%)有LPA2過表達。胃癌也有LPA2過表達，且腸型胃癌(67%)較浸潤擴散型胃癌(32%)更常見。后者的LPA2過表達與淋巴、靜脈的浸潤,淋巴結轉移和腫瘤進展期相關[11]。在結腸直腸癌,LPA2 mRNA明顯增加,而LPA1相對低表達， LPA2/LPA1比值增大[12]。最近的一些研究表明，動物模型LPA2的異常表達與腫瘤發生直接相關。經腹腔和皮下注射異常表達LPA2的人癌細胞的卵巢癌裸鼠移植模型，可提高其致瘤性以及侵襲性表現[13]。LPA2轉基因小鼠與LPA1或LPA3轉基因小鼠相比，更具有侵襲性的致癌表型[14]。對比野生型小鼠,LPA2-缺陷小鼠更加抵抗結腸炎或者ApcMin突變誘導的腸道腫瘤形成。LPA2致癌作用機制并不是很清楚。大多數的研究都集中在LPA2刺激癌基因蛋白表達的能力，包括IL-6、HIF1a、VEGF、cyclin D1、kruppel樣因子5和COX-2。

Edg-7/LPA3：LPA3受體很少在正常組織表達；在腫瘤組織的異常表達也不盡一致。LPA3在卵巢癌組織和卵巢癌細胞株有過表達，然而,在其他類型的惡性腫瘤中無異常表達。最近在鼠和人腫瘤細胞的實驗表明，通過啟動子的過度甲基化，可以沉默LPA3在腫瘤細胞的表達；LPA3的缺失可提高LPA1介導的腫瘤細胞遷移[15]。在哺乳動物細胞，當外源性的LPA3異常表達時，能夠觸發許多對LPA的細胞反應；但腫瘤細胞中LPA3 更廣泛的作用機制還有待完善。

除內皮分化基因受體Edg/LPA這一主要類型外,還存在最近剛被定義過的嘌呤家族成員類新LPA受體：GPR23/LPA4、GPR92/LPA5和GPR87/LPA6[16]。這些LPA受體的性能尚需進一步驗證。這一系列非Edg/LPA受體在結構上與Edg/LPA受體相去甚遠，它們之間的同源性也低。

2．信號轉導：LPA為類生長因子的脂類信號分子，作為第二信使與靶細胞上的受體結合發揮作用[17]。目前已知LPA可能通過以下信號轉導途徑起作用[18]：(1)通過Gi蛋白抑制腺甘酸環化酶(AC)的活化而減少cAMP的形成，促進細胞生長；(2)通過Gi蛋白β和γ亞基激活Ras、Raf、Erk信號通路，促進細胞增殖，這也是LPA促進細胞增殖的必要途徑；(3)通過Gq蛋白偶聯作用激活磷脂酶C，使蛋白激酶經磷酸化作用后活化；(4)通過百日咳毒素(PTX，pertussis toxin)易感和非易感二聚體的激活，或通過Ras間接激活Rho,從而發揮細胞骨架重建、細胞形態改變及肌動蛋白應力纖維構建的作用

三、LPA與胰腺癌

近年來，人們越來越多地關注LPA在胰腺腫瘤發病機制中所起的作用。

1．誘導胰腺癌細胞遷移運動：除了促進生長和存活作用外，LPA還是一種強有力的運動因子，可控制細胞的遷移、趨化。有趣的是,主要的LPA合成酶ATX最初是從細胞培養上清液提取的，作為一種腫瘤細胞運動刺激因子刺激細胞運動。因此，LPA和ATX可促進人胰腺癌細胞的侵襲轉移[19]。

惡性腹水中的細胞因子和生長因子可調節許多種癌細胞和正常宿主細胞之間的反應。文獻報道[20]，通過胰腺癌患者和癌細胞荷瘤老鼠的腹水成分的檢測，發現腹水能明顯刺激胰腺癌細胞的遷徙，這一現象可被PTX、LPA水解酶、LPA受體拮抗劑(LPA1和LPA3)Ki16425和VPC12249抑制或阻斷,而單一的LPA3受體選擇性拮抗劑無此作用。這些抑制劑能抑制LPA誘導的細胞反應，而對表皮生長因子誘導的細胞反應無效。惡性腹水中存在的高水平LPA被解釋為對細胞遷移行為負責。腹水腫瘤細胞遷移活動強的胰腺癌有極高水平的LPA1受體mRNA表達，遷移活動較弱的癌細胞無此現象。小分子RNA特異性干擾LPA1受體，可抑制受體mRNA的表達和阻斷腹水誘導的癌細胞遷移運動。腹水LPA是誘導胰腺癌細胞遷移運動的關鍵成分,LPA1受體介導這一活動[21]。因此，如Ki16425等選擇性LPA受體的拮抗劑，有望成為抗腫瘤細胞遷移和浸潤的潛在治療藥物。

我們采用實時RT-PCR檢測手術切除的胰腺癌和癌旁組織LPA受體mRNA和蛋白表達。結果顯示[22]，胰腺癌和對照癌旁組織LPA1 mRNA的表達無明顯差異；而癌組織LPA2 mRNA的表達顯著高于癌旁組織；胰腺癌組織和癌旁正常胰腺組織LPA3 mRNA都呈弱表達。提示LPA2受體在胰腺癌的發生、發展中起重要作用。

2．引發胰腺癌細胞的NF-κB核轉位：目前認為[23]，神經肽遞質及其信號受體(G蛋白耦合體)可通過自分泌/旁分泌途徑促進腫瘤細胞生長。像神經加壓素類一樣，LPA等生物活性脂質也可誘導人胰腺癌細胞內鈣離子快速動員形成鈣離子流，LPA所致胞質鈣離子流動是NF-κB活化的必要步驟[24]。活化的NF-κB刺激佛波酯活化蛋白激酶C，從而影響LPA與G蛋白受體的結合，激活細胞外蛋白激酶(ERK-1和ERK-2)、促進DNA合成。

使用人重組G蛋白的一項研究表明[25]，Edg2/LPA1受體主要通過PTX易感Gi/o蛋白動員鈣離子流動，因此推斷Edg4/LPA2受體鈣離子動員與“Gq”蛋白和磷酸酯酶C以及與其他一些G蛋白相互作用。采用基因敲除技術的另一項研究顯示,LPA能激活幾乎所有的磷脂酸酶C(PLC)，而這一反應取決于LPA1和LPA2的內源性表達。PTX和U73122減少了人胰腺癌PANC1細胞LPA所致胞質鈣離子流動,提示LPA通過PTX易感G蛋白引發胞質鈣動員和磷酸肌醇的生產。LPA1或LPA2很可能在PANC1細胞調動胞質鈣過程中起到重要的作用，但目前無法明確是何種LPA受體亞型。

LPA通過G蛋白激活NF-κB，PTX減弱NF-κB活性提示Gi在起作用。通過Gi和G12/13蛋白耦合起作用，Gi可能對NF-κB的激活有重要作用[26]。可以假設,低濃度的LPA激活Gi,高濃度的LPA激活“Gq”，“Gq”蛋白再激活蛋白激酶C和動員足夠強度和時段的鈣離子流，連同Gi來源的信號，一起激活NF-κB[27]。

LPA激活的NF-κB可能起拮抗增殖信號轉導的作用。目前已知,NF-κB的激活與抗凋亡作用相關。最近的研究表明[28],Ⅰ-κBα抑制劑增強了人胰腺癌PANC1細胞對化療的敏感性,提示NF-κB具有拮抗腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)的重要作用。

3．己糖激酶HK-2在胰腺癌LPA誘導的旁分泌途徑中的作用：己糖激酶(hexokinase,HK)是糖酵解途徑中的第一個酶,也是腫瘤組織中糖酵解的限速酶。我們前期工作發現，HK-2在人胰腺癌PANC1和MiaPaCa-2細胞異常表達。LPA與G蛋白受體結合介導的信號似乎也可以促進人胰腺癌細胞無氧糖酵解代謝,具體表現在HK-2的量和活性的改變，提示HK-2在胰腺癌微環境LPA誘導的旁分泌途徑中起作用。進一步采用3H摻入法檢測LPA代謝過程中(糖酵解)的代謝產物3H標記的水平，結果顯示，PANC1和MiaPaCa-2細胞LPA誘導的侵襲轉移生物學行為與HK-2的活性異常改變密切相關。通過改變LPA的合成或分解代謝，進而調控LPA的最終生物學效應，可能為胰腺癌臨床提供了一種新的診療策略。

總之，LPA通過內皮分化基因受體Edg/LPA介導信號轉導在人胰腺癌的發生發展中的作用，即病理生理學意義以及腫瘤發病機制等，已經逐漸成為該研究領域廣泛關注的熱點。LPA受體和LPA代謝過程成為有希望的新型靶向目標。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.03.029

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2011-03-28)

(本文編輯：屠振興)