鞘氨醇激酶在胃癌中的研究進展

劉詩權 黃杰安

（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

鞘氨醇激酶在胃癌中的研究進展

劉詩權 黃杰安

（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

鞘氨醇激酶（SphK）是鞘脂代謝酶，已發(fā)現(xiàn)有SphKl和SphK2兩種異構體。SphK1在包括胃癌在內(nèi)的多腫瘤中表達增加，能促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，并參與了腫瘤血管的形成，而且可能在腫瘤化療耐藥中起重要作用。目前，針對SphK2的研究結果雖不一致，但多偏向于SphK2促進腫瘤細胞增殖并抑制凋亡，也參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。調(diào)控SphK有望成為包括胃癌在內(nèi)的腫瘤治療的新靶點。

鞘氨醇激酶；腫瘤發(fā)生；治療；胃癌

胃癌是我國常見的消化道惡性腫瘤之一，在腫瘤致死病例中列第二位，然而其病因及發(fā)病機制尚未闡明。鞘氨醇激酶（Sphingosine kinase，SphK）是維持細胞內(nèi)鞘脂代謝的限速酶，近期的研究顯示SphK是一個致癌酶，其活性與腫瘤細胞抗吞噬、轉(zhuǎn)化、增殖和抗凋亡密切相關。本文就SphK在腫瘤，特別是胃癌中的研究進展作一綜述。

1 SphK的結構和功能

SphK于1998年從大鼠腎細胞中提取出，迄今已發(fā)現(xiàn)了SphKl和SphK2兩種異構體，二者具有高度的同源性，SphKl主要分布于肺、脾和肝臟，SphK2則主要分布于肝、心、腎、睪丸和腦組織[1]。同時敲除SphK1和SphK2基因，小鼠在胚胎發(fā)育期就死亡，但單獨敲除SphK1或SphK2小鼠可以正常發(fā)育，說明二者功能具有重疊之處[2]。SphK是鞘脂代謝酶，鞘脂代謝產(chǎn)物神經(jīng)鞘氨醇（sphingosine，Sph）被SphK1和SphK2催化生成具有促生長作用的1-磷酸鞘氨醇（sphingosine-1-phosphate，S1P），也可被神經(jīng)酰胺合成酶催化生成具有促凋亡作用的神經(jīng)酰胺（ceramide，Cer）。SphK催化生成S1P，同時抑制Cer誘導的凋亡，具有調(diào)節(jié)S1P和Cer的雙重功能。SphK調(diào)節(jié)Cer/S1P的平衡是決定細胞生存或死亡的重要因素。SphK1和SphK2具有不同的亞細胞定位、催化活性和組織分布特性，表明二者可能具有不同的功能。目前普遍認為SphK1能促進腫瘤細胞生長，然而對SphK2的研究結果并不一致，甚至存在爭議。

2 SphK1與腫瘤

2.1 SphK1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移

已證實SphK1在結腸癌、前列腺癌、非小細胞肺癌、慢性髓細胞樣白血病（CML）等腫瘤中過表達，且SphK1過表達與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預后密切相關[3-5]。我們的研究顯示結腸癌組織中SphK1、FAK、p-FAK和NF-κB p65表達的陽性率和強度均高于癌旁和正常黏膜組織，SphK1與FAK、p-FAK和NF-κB p65的表達顯著相關；SphK1、FAK、p-FAK和NF-κBp65在癌組織中的高表達與腫瘤浸潤程度、轉(zhuǎn)移、臨床分期及組織分化程度有關，表明SphK1在結腸癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[5-7]。上調(diào)結腸癌LOVO細胞SphK1的表達則促進結腸癌細胞的增殖、遷移和侵襲，并抑制細胞的凋亡；而且FAK、p-FAK、ICAM-1和VCAM-1的表達隨SphK1的上調(diào)而增強，隨SphK1的下調(diào)而降低，SphK1可能是通過調(diào)控FAK通路影響粘附分子的表達而其起作用[5]。研究還顯示上調(diào)結腸癌HT-29或LOVO細胞中SphK1可激活ERK和NF-κB通路，同時抑制SAPK/JNK和p38 MAPK通路，并上調(diào)MMP-2、MMP-9和uPA的表達和分泌，從而促進細胞的增殖、遷移和侵襲，并抑制細胞的凋亡[6-9]。采用siRNA或DMS抑制SphK1可通過抑制ERK并激活p38 MAPK通路，從而抑制細胞的增殖和侵襲并促進細胞的凋亡[7,10]。以上結果表明SphK1通過調(diào)控多條信號通路在結腸癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。此外，在乳腺癌、肺癌、前列腺癌等實體瘤細胞和血液系統(tǒng)腫瘤細胞中均已證實SphK1可通過抑制細胞的凋亡，促進細胞的存活而參與腫瘤的進程中[3,4,11]。

過表達SphK1可促進裸鼠移植瘤的形成和生長，乳腺癌MCF-7細胞中SphK1過表達可促進雌激素依賴的細胞生長和小鼠移植瘤的形成；S1P單克隆抗體可以通過抑制細胞增殖和血管的生成而抑制移植瘤模型的形成和生長，敲除小鼠小腸腺瘤模型中的SphK1基因可以抑制腫瘤的生長[12]。此外，SphK1在氧化偶氮甲烷 （AOM ）誘導的小鼠結腸癌中起重要作用，敲除SphK1則降低AOM誘導小鼠結腸病變的程度[13]。SphK1的過表達促進S1P的生成，促進體內(nèi)腫瘤細胞增殖并抑制凋亡，此為SphK1促進腫瘤發(fā)生和發(fā)展的主要機制之一。

2.2 SphK1與腫瘤血管生成

敲除SphK的4個等位基因影響胚胎血管的發(fā)育，胚胎因出血而死亡，說明SphK在胚胎血管發(fā)育中起關鍵性作用[2]。在體外，S1P可以誘導血管內(nèi)皮細胞增殖和遷移并在維持血管穩(wěn)定性中起重要作用，且與血管內(nèi)皮生長因子（vessel endothelium growth factor，VEGF）共同作用可增強血管生成作用[14]，缺乏S1P1受體或S1P2和3受體將導致小鼠血管不能發(fā)育成熟。最近的研究還顯示缺氧可誘導腫瘤細胞SphK1的表達和S1P的釋放，引起S1P受體依賴的新生血管的形成。此外，SphK1可能是通過促進VEGF表達而誘導腫瘤細胞血管擬態(tài)的形成，而且可促進裸鼠移植瘤的生長，并提高腫瘤內(nèi)微血管的密度[11]。血管生成是腫瘤發(fā)生和發(fā)展過程中的一個重要環(huán)節(jié)，這些研究進一步表明SphK/S1P通路參與了腫瘤的進程。

2.3 SphK1與化療

SphK1激活PI3K/Akt/NF-κB通路并誘導Bcl-xl、c-IAP1/2和TRAF1的表達，從而抑制阿霉素或多西他賽誘導的肺癌細胞的凋亡；相反，抑制SphK1或PI3K/Akt/NF-κB通路則顯著增強化療藥對體內(nèi)外腫瘤細胞的凋亡誘導作用[3]。多西他賽和喜樹堿可明顯抑制敏感的前列腺癌細胞株PC-3和LNCaP中SphK1的活性并提高Cer/S1P的比率而致細胞死亡，過表達SphK1則降低Cer/S1P的比率而降低化療敏感性，而且SphK1過表達可促進裸鼠體內(nèi)PC-3細胞移植瘤的生長并對多西他賽的治療產(chǎn)生抵抗[15]，這可能與化療藥誘導上調(diào)SphK1活性及S1P1/S1P3受體表達有關。抑制SphK1的活性和表達可使多西他賽作用于前列腺癌細胞的IC50劑量降低4倍。EGF可激活MCF-7細胞中的SphK1并抑制阿霉素誘、TNF-α和Sph誘導的細胞死亡，抑制SphK1的表達能抑制EGF和血清誘導的生長并提高阿霉素的化療敏感性，而且采用SKI-II同時抑制SphK1和SphK2的活性可抑制多藥耐藥乳腺癌細胞的增殖和生長[16]。總之，抑制SphK通路的活性是提高腫瘤化療敏感性的新策略。

3 SphK2與腫瘤

3.1 SphK2與腫瘤細胞的增殖和凋亡

有研究認為SphK2是一種核蛋白，上調(diào)SphK2的表達通過抑制DNA的合成而抑制細胞的增生，而且過表達SphK2誘導多種細胞的凋亡與假定的Bcl-2同源域（BH3區(qū)）有關，而與S1P受體的活化無關[17]。然而，SphK2催化S1P的生成在多種生理和病理過程中發(fā)揮重要作用。Hait 等報道SphK2的組蛋白H3區(qū)及其催化產(chǎn)物S1P能調(diào)控組蛋白的乙酰化，且SphK2與去乙酰化酶HDAC1/2組成的抑制復合物存在于編碼p21和轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因c-fos的啟動子中，因此SphK2能促進基因的轉(zhuǎn)錄[18]。最近研究表明過表達SphK2可抑制丁酸鈉對結腸癌細胞的凋亡誘導作用[19]。EGF能誘導乳腺癌細胞SphK2的表達，抑制SphK2能完全抑制EGF誘導的細胞遷移，并明顯抑制乳腺癌細胞種植腫瘤的生長，而且腫瘤相關巨噬細胞呈現(xiàn)明顯的抗腫瘤表型，說明SphK2通過影響巨噬細胞的偏振化而在腫瘤的發(fā)生中起重要的作用[20]。這些研究結顯示SphK2調(diào)控細胞增殖或凋亡的作用可能具有細胞和組織特異性，但也有學者認為上述研究顯示的SphK2促凋亡作用可能是由于亞細胞區(qū)室內(nèi)非內(nèi)源性過表達的SphK2蛋白水解后釋放BH3肽所致[21]。

3.2 SphK2與腫瘤的化療

最近研究顯示結腸癌細胞中SphK的活性和表達與奧沙利鉑的化療抵抗密切相關，抑制SphK1或SphK2均能通過抑制Akt通路的活化、促進p53和p21的表達而提高化療敏感性[22]。特異性SphK2抑制劑ABC294640明顯抑制內(nèi)分泌治療抵抗的MDA-MB231乳腺癌細胞和化療抵抗的MCF-7IN-R乳腺癌細胞的生長，并通過內(nèi)源性程序性細胞死亡途徑誘導細胞凋亡，而且抑制劑還可抑制裸鼠體內(nèi)移植瘤的生長[21]。此外，缺氧可誘導上調(diào)肺癌A549細胞SphK2的蛋白表達和活性，而采用siRNA沉默SphK2基因可改善腫瘤細胞對足葉乙甙的化療抵抗[23]。采用siRNA下調(diào)乳腺癌和結腸癌細胞內(nèi)源性SphK2能抑制阿霉素誘導的p21表達，同時抑制細胞G（2）-M期停滯并顯著增強阿霉素誘導的細胞凋亡[24]。因此，SphK2的異常激活和過表達可能在腫瘤的化療耐藥中起重要的作用。

4 SphK與胃癌

4.1 SphK1在胃癌組織中的表達

一項對206例胃癌組織標本的研究結果顯示SphK1表達的陽性率為87.9%，明顯高于非腫瘤組織的7.5%，而且腫瘤組織中SphK1表達較非腫瘤組織明顯增強，SphK1的表達與腫瘤的浸潤深度、淋巴結轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移及TMN分期密切相關；Ⅰ至Ⅲ期的患者組織中SphK1的表達強度越高則其5年生存率越低，表明SphK1是胃癌進展和預后的指標[25]。此外，Li等檢測了175例胃癌及配對的癌旁非癌組織組織中SphK1的表達，結果也表明SphK1 mRNA和蛋白的表達水平顯著高于正常胃黏膜組織和癌旁組織；SphK1的表達與胃癌患者臨床分期、T分期和M分期等臨床因素有關；而且高表達SphK1患者的總體生存期較低表達者明顯縮短[26]。以上結果表明SphK1在胃癌中高表達，SphK1可能在胃癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起重要作用，并與胃癌患者的預后密切相關。

4.2 SphK與胃癌細胞的增殖、侵襲、血管形成

研究顯示溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）通過ERK1促進胃癌細胞SphKl mRNA和蛋白的表達，從而促進細胞的增殖、遷移和侵襲，抑制SphKl的表達可以減弱LPA 誘導的胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲[27]。腹腔注射alphastatin明顯抑制裸鼠皮下胃癌移植瘤SphK的活性，顯著抑制腫瘤的生長并降低微血管密度[28]，表明Sphk與胃癌的生長和血管形成有關。有報道m(xù)iR-124通過靶向調(diào)控3’-不可譯區(qū)（3'-untranslated region，3'-UTR）而抑制SphK1的表達，且在胃癌組織標本中miR-124的與SphK1的表達負相關；與抑制SphK1的效果相同，上調(diào)miR-124顯著抑制體內(nèi)外胃癌細胞的增殖和致瘤性；其機制與誘導p21和p27蛋白的表達、增強FOXO1的轉(zhuǎn)錄活性及抑制AKT通路有關[29]。此外，SphK抑制劑DMS與順鉑、5-氟尿嘧啶或絲裂霉素聯(lián)合應用可明顯增強化療藥對胃癌細胞的生長抑制作用；SphK1的反義寡核苷酸（LNA-ASO）抑制胃癌細胞SphK1 mRNA的表達可顯著誘導細胞的凋亡并抑制細胞的生長，從而提高阿霉素的化療敏感性[30]。因此，過表達SphK促進胃癌細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，并參與了腫瘤血管的形成，而且可能在胃癌化療耐藥中起重要作用。

5 結 語

綜上所述，SphK1在包括胃癌在內(nèi)的多腫瘤中表達增加，能促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，并參與了腫瘤血管的形成，而且可能在腫瘤化療耐藥中起重要作用。然而，腫瘤細胞SphK1的上調(diào)表達及其機制尚不清楚。目前，針對SphK2的研究結果不一致，多偏向于SphK2促進腫瘤細胞增殖并抑制凋亡。因此，應深入研究SphK1促腫瘤機制的研究，并更多的關注SphK2在腫瘤的作用及其機制研究。調(diào)控SphK有望成為包括胃癌在內(nèi)的腫瘤治療的新靶點。

[1] Liu H,Sugiura M,Nava VE,et al.Molecular cloning and functional characterization of a novel mammalian sphingosine kinase type 2 isoform [J].J Biol Chem,2000,275(26):19513-19520.

[2] Mizugishi K,Yamashita T,Olivera A,et al.Essential role for sphingosine kinases in neural and vascular development [J].Mol Cell Biol,2005,25(24):11113-11121.

[3] Song L,Xiong H,Li J,et al.Sphingosine kinase-1 enhances resistance to apoptosis through activation of PI3K/Akt/NF-κB pathway in human non-small cell lung cancer[J].Clin Cancer Res,2011,17(7): 1839-1849.

[4] Marfe G,Di Stefano C,Gambacurta A,et al.Sphingosine kinase 1 overexpression is regulated by signaling through PI3K,AKT2, and mTOR in imatinib-resistant chronic myeloid leukemia cells [J].Exp Hematol,2011,39(6):653-665.e6.

[5] Liu SQ,Su YJ,Qin MB,et al.Sphingosine kinase 1 promotes tumor progression and confers malignancy phenotypes of colon cancer by regulating the focal adhesion kinase pathway and adhesion molecules[J].Int J Oncol,2013,42(2):617-626.

[6] 蘇穎潔,黃杰安,劉詩權,等.鞘氨醇激酶-1和核因子κB在結腸癌中的表達及其臨床意義 [J].中華內(nèi)科雜志,2012,51(3):220-224.

[7] Liu SQ,Huang JA,Qin MB,et al.Sphingosine kinase 1 enhances colon cancer cell proliferation and invasion by upregulating the production of MMP-2/9 and uPA via MAPK pathways[J].Int J Colorectal Dis,2012,27(12):1569-1578.

[8] 劉詩權,覃蒙斌,鐘月圓,等.鞘氨醇激酶-1調(diào)控ERK和NF-kB通路促進結腸癌HT-29細胞的增殖和侵襲[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志, 2011,21(16):1849-1853.

[9] 劉詩權,覃蒙斌,黃杰安,等.鞘氨醇激酶-1調(diào)控p38和c-Jun氨基末端激酶通路影響結腸癌HT-29細胞凋亡、遷移和侵襲[J].中華腫瘤雜志,2011,33(3):178-182.

[10] Qin MB,Huang JA,Liu SQ,et al.Inhibition of SPHK1 suppresses phorbol 12-myristate 13-acetate-induced metastatic phenotype in colorectal cancer HT-29 cells[J].Oncol Res,2011,19(12):573-582.

[11] Nava VE,Hobson JP,Murthy S,et al.Sphingosine kinase type 1 promotes estrogen-dependent tumorigenesis of breast cancer MCF-7 cells[J].Exp Cell Res,2002,281(1):115-127.

[12] Kohno M,Momoi M,OoML,et al.Intracellular role for sphingosine kinase 1 in intestinal adenoma cell proliferation[J].Mol Cell Biol, 2006,26(19):7211-7223.

[13] Kawamori T,Kaneshiro T,Okumura M,et al.Role for sphingosine kinase 1 in colon carcinogenesis[J].FASEB J,2009,23(2):405-414.

[14] Tengood JE,Kovach KM,Vescovi PE,et al.Sequential delivery of vascular endothelial growth factor and sphingosine 1-phosphate for angiogenesis [J].Biomaterials,2010,31(30):7805-7812.

[15] Pchejetski D,Golzio M,Bonhoure E,et al.Sphingosine kinase-1 as a chemotherapy sensor in prostate adenocarcinoma cell and mouse models[J].Cancer Res,2005,65(24):11667-11675.

[16] Antoon JW,White MD,Burow ME,et al.Dual inhibition of sphingosine kinase isoforms ablates TNF-induced drug resistance [J]. Oncol Rep,2012,27(6):1779-1786.

[17] Liu H,Toman RE,Goparaju SK,et al.Sphingosine kinase type 2 is a putative BH3-only protein that induces apoptosis [J].J Biol Chem,2003,278(41):40330-40336.

[18] Hait NC,Allegood J,Maceyka M,et al.Regulation of histone acetylation in the nucleus by sphingosine-1-phosphate [J].Science, 2009,325(5945):1254-1257.

[19] Xiao M,Liu Y,Zou F.Sensitization of human colon cancer cells to sodium butyrate-induced apoptosis by modulation of sphingosine kinase 2 and protein kinase D[J].Exp Cell Res,2012,318(1):43-52.

[20] Weigert A,Schiffmann S,Sekar D,et al.Sphingosine kinase 2 deficient tumor xenografts show impaired growth and fail to polarize macrophages towards an anti-inflammatory phenotype [J].Int J Cancer,2009,125(9):2114-2121.

[21] Antoon JW,White MD,Slaughter EM,et al.Targeting NFkB mediated breast cancer chemoresistance through selective inhibition of sphingosine kinase-2 [J].Cancer Biol Ther,2011,11(7):678-689.

[22] Nemoto S,Nakamura M,Osawa Y,et al.Sphingosine kinase isoforms regulate oxaliplatin sensitivity of human colon cancer cells through ceramide accumulation and Akt activation [J].J Biol Chem,2009, 284(16):10422-10432.

[23] Schnitzer SE,Weigert A,Zhou J,et al.Hypoxia enhances sphingosine kinase 2 activity and provokes sphingosine-1-phosphate-mediated chemoresistance in A549 lung cancer cells [J].Mol Cancer Res, 2009,7(3):393-401.

[24] Sankala HM,Hait NC,Paugh SW,et al.Involvement of sphingosine kinase 2 in p53-independent induction of p21 by the chemotherapeutic drug doxorubicin[J].Cancer Res,2007,67(21):10466-10474.

[25] 諸葛勇華,陶厚權,王元宇.鞘氨醇激酶1在胃癌組織中的表達及其與腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移及預后的關系[J].中華醫(yī)學雜志,2011,91(39): 2765-2768.

[26] Li W,Yu CP,Xia JT,et al.Sphingosine kinase 1 is associated with gastric cancer progression and poor survival of patients [J].Clin Cancer Res,2009,15(4):1393-1399.

[27] Shida D,Fang X,Kordula T,et al.Cross-talk between LPA1 and epidermal growth factor receptors mediates up-regulation of sphingosine kinase 1 to promote gastric cancer cell motility and invasion [J].Cancer Res,2008,68(16):6569-6577.

[28] Chen L,Li T,Li R,et al.Alphastatin downregulates vascular endothelial cells sphingosine kinase activity and suppresses tumor growth in nude mice bearing human gastric cancer xenografts [J]. World J Gastroenterol,2006,12(26):4130-4136.

[29] Xia J,Wu Z,Yu C,et al.miR-124 inhibits cell proliferation in gastric cancer through down-regulation of SPHK1[J].J Pathol,2012,227 (4):470-480.

[30] Fuereder T,Hoeflmayer D,Jaeger-Lansky A,et al.Sphingosine kinase 1 is a relevant molecular target in gastric cancer [J].Anticancer Drugs,2011,22(3):245-252.

R735.2

A

1671-8194（2013）18-0068-03

國家自然科學基金（No.30760275）；廣西自然科學基金（No.2011GXNSFA018182）；廣西衛(wèi)生廳項目（No.GZKZ 10-107）