脂筏促進腫瘤發生的分子機制研究進展

劉衛霞，祝賀，邢艷霞(山東中醫藥大學附屬醫院，濟南500;山東農業工程學院;山東農業工程學院)

脂筏促進腫瘤發生的分子機制研究進展

劉衛霞1，祝賀2，邢艷霞3
(1山東中醫藥大學附屬醫院，濟南250011;2山東農業工程學院;3山東農業工程學院)

摘要:脂筏是細胞膜上由膽固醇、鞘磷脂、神經節苷脂及某些蛋白質組成的高度可變的微結構域，直徑10～200 nm。研究發現，在許多惡性腫瘤細胞膜上有脂筏微結構域的聚集，提示脂筏的存在可能與腫瘤發生有關。實驗表明脂筏中蛋白Cav-1、CD44、表皮生長因子受體、胰島素樣生長因子受體、Ras蛋白等的存在能促進腫瘤發生和發展。本文就脂筏促進腫瘤發生的分子機制研究進展做一綜述。

關鍵詞:脂筏;腫瘤; Cav-1;表皮生長因子受體;胰島素樣生長因子

真核細胞通過漿膜將細胞內成分與細胞外環境隔離開來。1972年Singer等提出了細胞膜的液態鑲嵌模型。1997年Simons等［1］發現在細胞膜中存在大量由膽固醇等脂質成分緊密結合形成的有序結構，這種結構在磷脂雙分子層中可自由移動，他們將之稱為脂筏(Lipid raft)。后來發現脂筏在細胞膜上作為蛋白質相互作用的平臺發揮作用。大量實驗研究發現脂筏與諸多腫瘤的發生和發展有關。現就脂筏與腫瘤發生的分子機制研究進展綜述如下。

1　脂筏的來源及與腫瘤發生的關系

人們通過對細胞膜結構和功能的研究發現，在細胞膜上存在對非離子型去污劑相對有抵抗力的微結構域，這一結構富含膽固醇和鞘磷脂，直徑10～200 nm。其高度可變，能通過蛋白質－蛋白質、蛋白質－脂質相互作用形成較大的結構，從而促進細胞的信號傳導。人們將這一結構叫做脂筏［2］。最近采用受激發射損耗顯微鏡(STED顯微鏡)、熒光共振能量轉移(FRET)、熒光偏振各向異性(FPA)等高分辨率技術，在活細胞膜上直接看到了富含膽固醇的復合體的動態變化，這些證據證實了脂筏的存在［3］。細胞膜穴樣凹陷(Caveolae)是脂筏的一種，是細胞質膜上的燒瓶狀凹陷，以Caveolin蛋白的存在為特征。脂筏在細胞的內吞、外排、鞘磷脂和膽固醇的分選中發揮重要作用，并且作為受體聚集和信號傳導的平臺發揮作用。另外其能影響肌動蛋白細胞骨架、細胞的極性和血管的新生［4］。脂筏的組成依賴于脂筏的胞質側有多少比例的脂質參與及細胞受到刺激后的反應［5］。腫瘤細胞均富含鞘磷脂、膽固醇和神經節苷脂，以使腫瘤細胞逃避機體的免疫反應，使腫瘤細胞免于機體免疫系統的破壞［6］。研究［7，8］發現細胞膜上的膽固醇增加有助于脂筏/ Caveolae的擴增，這可能會促進細胞的致癌信號傳導。分析來自腫瘤細胞特定區域的細胞外膜小泡(EMVTCs)發現其富含脂筏成分:膽固醇、鞘磷脂、神經酰胺，并且包含腫瘤細胞中常見的膜抗原和蛋白酶［9］。Dahiya等［10］發現不同的前列腺癌細胞系的脂質組成不同，高轉移率的細胞系(DU-145和ND-1)與低轉移率的細胞系(LNCaP)相比，鞘磷脂水平明顯升高。Van Blitterswijk等［11］用熒光極化實驗發現小鼠白血病細胞GRSL質膜的流動性要明顯高于正常胸腺細胞的流動性。流行病學資料亦表明血漿膽固醇水平的升高增加了前列腺癌的發病風險，而降低血中膽固醇水平在一定程度上能預防前列腺癌［12］。這些證據表明膽固醇(脂筏)的聚集在腫瘤發生中有重要作用。

研究發現，在活細胞中存在兩種類型的功能性脂筏。一種富含膽固醇—鞘磷脂—神經節苷脂成分。Caveolin、CD44和RTK家族的成員存在于其中，叫做富含“膽固醇的脂筏”。另一種富含神經酰胺—鞘磷脂成分。Fas、FasL、Ezrin和Fas-DISC的其他成員位于其中，叫做富含神經酰胺的脂筏。富含膽固醇的脂筏有利于細胞的穩態，但當正常細胞的信號傳導被打破時，這種脂筏促進細胞轉化、腫瘤生長和轉移。富含神經酰胺的脂筏促進Fas-DISC的內吞，導致凋亡，但是當調節發生紊亂時，這種脂筏有利于細胞轉化、腫瘤生長和轉移。小的脂筏，不論是富含膽固醇的脂筏還是富含神經酰胺的脂筏，有時能被穩定形成大的平臺進行信號傳導。膽固醇的水平升高亦能

誘導脂筏的聚集，從而吸引CD44、EGFR、Ras等蛋白到脂筏中，這些蛋白接受刺激后被激活，發揮信號傳導、促進腫瘤發生的作用。當用放療和化療的方法治療腫瘤時，酸性鞘磷脂酶(ASMase)被激活，激活的ASMase轉移到細胞表面，吸引越來越多的鞘磷脂到細胞表面，鞘磷脂被ASMase水解成鞘氨醇和神經酰胺。這些新合成的神經酰胺迅速替代膽固醇，使富含膽固醇的脂筏轉變成富含神經酰胺的脂筏。新形成的富含神經酰胺的脂筏引起Fas-DISC和輔助蛋白的內吞，導致細胞凋亡［8］。說明兩種類型的脂筏可相互轉化。

2　脂筏促進腫瘤發生的分子機制

研究發現多種位于脂筏中的蛋白質與脂筏促進腫瘤的發生和發展有關，主要包括Cav-1、CD44、E-鈣黏著蛋白(E-Cadherin)、表皮生長因子受體(EGFR)、胰島素樣生長因子-1受體(IGF-1R)等。

2.1細胞表面黏附分子Cav-1的調節Cav-1的作用是將整合素α-亞單位與Fyn酪蛋白激酶連結起來。Fyn與整合素結合后被激活，與SHC結合，SHC 的Y317被磷酸化，然后與GRB2結合，最后激活Ras-ERK途徑，促進細胞周期進展［13］。細胞培養和生化實驗發現Cav-1是一個抑癌基因，是細胞膜穴樣凹陷(Caveolae)結構中v-src、H-ras、PKA、PKC等的負調節蛋白。雜合性缺失分析表明染色體7q31.1(Cav-1基因位于一個可能的抑癌基因位點D7S522)在多種腫瘤的發生中發揮重要作用，包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和結腸直腸癌等［14］。在乳腺癌細胞系MTLn3細胞中表達Cav-1可抑制表皮生長因子刺激的片足延伸和細胞遷移，阻斷細胞的生長［15］。

另一方面，Cav-1能作為腫瘤遷移的促進分子發揮作用。如在肺腺癌細胞中高表達Cav-1可誘導絲狀偽足形成，促進腫瘤的遷移。Cav-1誘導絲狀偽足形成的作用只有在肺腺癌細胞的脂質成分保持穩定時才能完成，用試劑將細胞表面的脂質/膽固醇去除會抑制絲狀偽足的形成［16］。Cav-1的水平升高與肺癌、乳腺癌、前列腺癌的發生和淋巴結轉移有關，這說明Cav-1可能是癌基因［16］。實驗表明Cav-1可作為固醇類激素作用的直接調節蛋白發揮作用，通過PI3K-PKB進行信號傳導，在腫瘤的轉移中發揮作用。Akt/PKB是一個絲氨酸/蘇氨酸激酶，激活的Akt促進凋亡蛋白的磷酸化，從而使這些蛋白失去活性。Akt也能使抗凋亡基因如Bcl-XL和FLIP蛋白的表達升高，促進細胞增殖。最近的研究提示脂筏在Akt激活過程中發揮作用［8］。在腫瘤發生的初期，多個細胞表面黏附分子基因包括Cav-1、E-cad和CD44的啟動子CpG島均被高甲基化而失活，在腫瘤的生長過程中CpG島亦保持高甲基化狀態。然而在轉移的腫瘤和轉移的淋巴結中這些基因又被重新表達［16］。

2.2 EGFR的激活Cohen(1962)第一次發現一種生長因子，對培養的外胚層和中胚層來源的細胞有促進分裂的作用，后來將這種生長因子叫做表皮生長因子(EGF)或尿抑胃素(URG)。EGFR是一個170 kD的位于脂筏中的糖蛋白，由1 186個氨基酸組成，包含三個結構域。Yamabhai等［17］發現EGFR的第二個富含胱氨酸的區域與它和脂筏結合有關。Puri等［18］發現EGFR被激活后會導致多個內吞蛋白有效地與細胞膜上的脂筏結合。EGFR的過表達與腫瘤細胞的惡性表型有關，即與腫瘤的侵襲性增強有關［7］。Bonavia等［19］報道EGFR的一種常見突變可通過增強人膠質瘤細胞的增殖減少凋亡，從而導致膠質瘤細胞的致癌性增加。Bhola等［20］報道G蛋白耦聯受體(GPCR)和EGFR之間的交通有利于頭頸部鱗狀細胞癌的生長和侵襲。聯合阻斷EGFR 和GPCR可能是治療腫瘤的一條有效途徑。這些證據表明EGFR的激活與腫瘤的發生和惡性表型有關。

2.3胰島素樣生長因子(IGF)的激活IGF與其相關的蛋白及其受體是一個重要的生長因子系統，在細胞功能的維持中發揮重要作用。Cao等［21］發現胰島素刺激Caveolin蛋白的酪氨酸磷酸化。IGF與IGF-1R的結合導致受體的自我磷酸化和下游蛋白的磷酸化，這導致部分信號傳導通路的激活，包括PI3K/Akt通路和Ras/MAP激酶通路，這兩個通路的蛋白均位于脂筏中。IGF通過誘導特異基因的表達和DNA復制導致細胞的增殖。因此通過改變脂筏的組成從而阻斷IGF信號傳導通路是預防和治療腫瘤的一條有效途徑［22～24］。

另外脂筏在MAP激酶、Ras蛋白、AP1、核因子Kappa B信號傳導中及在整聯蛋白和點狀黏附激酶FAK等信號傳導中均發揮重要作用，這些信號傳導通路均有促進腫瘤發生發展的作用。

綜上所述，腫瘤的發生和惡性程度的增高與脂筏的聚集密切相關，其具體的作用機理與多種蛋白在脂筏的聚集從而被激活有關，這些蛋白包括Cav-1、CD44、E-Cad、EGFR、IGF-1R、Ras等。脂筏和與之相關的蛋白在腫瘤發生發展中有重要作用，有望成為腫瘤預防和治療的靶點。

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·個案報告·

收稿日期:( 2015-04-28)

文章編號:1002-266X(2015)33-0103-03

文獻標志碼:A

中圖分類號:R730.21

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.33.041