脂肪酸合成酶抑制劑及其抗腫瘤作用研究進展

陳一婧　張厚德

[摘要] 研究發現脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）是一種可能的癌基因，在一般正常組織中表達較低，但在多種惡性腫瘤中表達較高，且FAS的高表達與腫瘤的發生、發展以及預后密切相關。近年來大量研究表明，FAS抑制劑具有明顯的抗腫瘤作用，其機制與誘導腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤侵襲及轉移等有關，同時FAS抑制劑也具有增敏化療藥物的作用。本文對近年來FAS抑制劑抗腫瘤作用機制進行綜述，對其抗腫瘤作用的研究方向進行展望。

[關鍵詞] 脂肪酸合成酶抑制劑；奧利司他；抗腫瘤作用

[中圖分類號] R977.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2015）15-0152-04

[Abstract] It has been proved that FAS is a potent oncogene. Its expression and activity is normal in most of the non-neoplastic cells， but it is over-expressed and associated with poor prognosis in several human malignancies. Recent studies show that FAS inhibitor can induce significant anti-tumor effect. It reduces cell proliferation， enhances apoptosis， inhibits tumor invasion and metastasis， while it is also an chemosensitization for other chemotherapy drugs. In this paper， the anti-tumor mechanism of FAS inhibitors is reviewed to prospect the research direction of its anti-tumor effect.

[Key words] Fatty acid synthase inhibitor； Orlistat； Anti-tumor effect

脂肪酸合成酶在哺乳動物細胞內以含7個功能域的單鏈多功能酶的形式存在，是一個同型二聚體，分子量約273kDa[1]，這種胞質酶在還原型輔酶Ⅱ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）的存在下催化乙酰輔酶A和丙二酰基輔酶A合成16碳棕櫚酸反應，在調節脂肪酸鏈長度中起著至關重要的作用。其不僅是脂肪酸合成中的關鍵酶，也在胚胎發育、肥胖和癌癥生物學中具有重要的功能[2]。正常情況下，FAS在脂肪生成的組織如肝臟、哺乳期乳腺、胎肺以及脂肪組織中表達較高，而在其他大多數細胞中表達較低。近年來研究發現[3]，FAS驅動的脂肪合成具有致瘤性，在前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、軟組織肉瘤等多種惡性腫瘤中都具有過度表達，這種高表達與腫瘤的發生、發展、病變級別、惡性程度及預后等相關[4]。

因此，通過選擇性抑制FAS從而減少惡性腫瘤細胞生存成為腫瘤診治的一種新思路，目前在這方面已經開展了大量的實驗研究，且取得一定成果。

淺藍菌素是最早應用于抗腫瘤研究的FAS抑制劑，Loftus TM等在淺藍菌素基礎上合成小分子化合物C75，研究發現對腫瘤發生、發展確有抑制作用，但是同時具有反應不可逆性、低特異性、高度化學反應性、對細胞正常活動的干預以及毒性作用等[5]，限制了其作為抑制FAS的靶向化療藥物應用于臨床。近年來，對另一種新型FAS抑制劑——奧利司他（四氫利普司他汀，tetrahydrolipstatin）的研究日益增多。奧利司他是脂抑素利普司他汀（lipstatin）的氫化衍生物，具有更加穩定的結構，是近年來較為熱點的抗肥胖藥物。臨床應用廣泛，安全性較佳，主要在胃腸道內抑制胃內及胰腺的脂肪酶發揮減肥作用[6]，而最新發現其能夠與FAS的硫酯酶（thioesterase，TE）功能域的相互作用對FAS產生抑制。研究發現[2]奧利司他同樣能夠抑制體內外腫瘤發生發展及其侵襲行為。現以奧利司他為重點，就近年來的研究結果介紹其作用機制。

1 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是一種程序性死亡（programmed cell death，PCD），其失效可以導致多種癌癥的發生。奧利司他在多種細胞株中都表現出誘導腫瘤細胞凋亡的能力。

1.1 活化細胞凋亡信號傳導通路

細胞凋亡主要有兩條途徑，一條是通過線粒體釋放的凋亡酶激活因子激活半胱天冬酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase），另一條是通過細胞外信號直接激活細胞內的caspase，這些活化的caspase可降解細胞內的重要蛋白從而引起細胞凋亡。Zecchin KG等[7，8]通過研究發現FAS抑制劑淺藍菌素及奧利司他均通過線粒體途徑參與誘導的黑素瘤B16-F10細胞凋亡，機制主要與促進細胞色素C釋放和caspase-9、caspase-3激活等有關。Chuang HY等[9]發現奧利司他在人類結直腸癌HT-29/tk-luc細胞中通過caspase-3的活化引發細胞凋亡； Knowles LM等[10]在乳癌MDA-MB-435、MCF-7細胞及前列腺癌LNCaP、PC-3細胞中，FASN基因敲除或用奧利司他抑制FAS均致caspase-8介導的腫瘤細胞凋亡[10]。綜上，FAS抑制劑在不同腫瘤細胞中通過不同途徑誘導凋亡。

1.2 調控基因及相關蛋白

細胞凋亡受許多基因所調控，參與凋亡調控的基因主要分為促凋亡及抑凋亡兩大類，研究較多的包括Bcl-2家族、p53、Fas/APO-1等。同時，FAS在多種腫瘤中高表達，而FAS抑制劑能夠調節細胞FAS表達及活性，進而影響其他蛋白表達。Kant S等[11]研究發現奧利司他能抑制T細胞淋巴瘤細胞中HSP-70和Bcl-2表達，上調p53、Caspase-3、CAD蛋白以及PUMA基因等，細胞出現活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成的改變、細胞素平衡的轉變和一系列細胞生存調節分子的表達調節，最終促進腫瘤細胞凋亡。Gelebart P等[12]發現敲除FAS基因能明顯減少套細胞淋巴瘤細胞（mantle cell lymphoma，MCL）生長，伴有CCND1水平明顯降低，在奧利司他處理的MCL細胞中，凋亡機制與下調β鏈蛋白表達有關[12]。

1.3 其他

Zecchin KG等[7]發現在黑素瘤B16-F10細胞中，淺藍菌素及奧利司他處理的細胞在凋亡前均可觀察到Ca+水平的升高，而只有奧利司他處理的細胞在凋亡前可以觀察到ROS的生成增加。Knowles LM等[10]證實FAS抑制引起的細胞凋亡反應通過的是DDIT4上調的mTOR途徑作用。Dowling S[10]觀察到在胃癌NUGC-3細胞中，通過控制外源脂肪供給并以奧利司他抑制FAS，細胞對于凋亡活化具有更好的敏感性，細胞死亡增加，且無論是奧利司他本身，或是通過控制細胞生長微環境，均未明顯影響牛晶狀體上皮細胞的生長。這些研究提示我們[13]，腫瘤細胞生長的微環境，包括離子水平、ROS生成等對于細胞凋亡具有顯著的作用，而脂肪酸合成酶抑制劑可以通過直接影響這種微環境，或是人為干預藥物作用時的微環境，在促進腫瘤細胞凋亡的同時，減少對于正常細胞的傷害。因此，進一步研究脂肪酸合成酶抑制劑與腫瘤細胞生長微環境的相互作用及其機制，對于設計新的抗腫瘤化療方案有著重要的提示作用。

2 抑制腫瘤細胞增殖

惡性腫瘤細胞分裂速率加快，不受限制地生長是其特點之一，它們不受胞間接觸抑制所影響，且對于生長因子需求較低，因此，控制腫瘤細胞代謝、抑制細胞增殖成為抗腫瘤藥物的研究重點之一。

2.1 影響細胞新陳代謝

FAS抑制劑奧利司他抑制腫瘤細胞增殖，這些作用與抑制細胞β-氧化、新生脂肪酸合成、降低P21蛋白水平及細胞蛋白質的磷酸化作用水平有關，但奧利司他并不明顯改變葡萄糖代謝[14，15]。Olsen AM等[16]的研究證明脂肪肉瘤細胞的生長依賴長鏈脂肪酸重新合成，奧利司他通過減少腫瘤細胞脂肪生成抑制LiSa2、SW872兩株細胞的增殖，同時它并不顯著影響正常成纖維細胞的生長。Zecchin KG等[8]研究發現在黑素瘤B16-F10細胞中，奧利司他的處理改變了線粒體中游離脂肪酸組成，隨后Vandhana S等[17]也發現在視網膜母細胞瘤Y79細胞中淺藍菌素、奧利司他均改變了細胞內脂質的分布和利用，他們都闡述FAS抑制劑能顯著抑制FAS酶活性，引起的細胞凋亡在DNA損傷的同時伴有脂質過氧化作用的增強。

2.2 誘導細胞周期阻滯

Menendez JA等[18，19]發現奧利司他的處理能夠將乳癌SK-Br3細胞阻滯于G1-S期，而其在胃癌NCI-N87細胞中，經過48 h奧利司他處理，G2-M期細胞完全消失，腫瘤細胞完全阻滯于G1期。Chuang HY等[9]用奧利司他處理人類結直腸癌HT-29/tk-luc細胞，發現腫瘤細胞被阻滯于G1期；在高濃度組中去除奧利司他后，抑制增殖的作用一直存在。推測奧利司他主要抑制DNA合成從而誘導細胞周期阻滯于G0/G1期。

3 抑制腫瘤的侵襲與轉移

近年多項研究表明，在FAS抑制劑奧利司他處理的荷瘤小鼠模型中，原位腫瘤均有生長抑制的表現，瘤體數量、大小等均較對照組大大減少，而惡性腫瘤更為突出的特點在于其侵襲性和轉移能力[3，9，14，20，21]。

3.1 抑制蛋白水解酶對基底膜和細胞外基質的降解

細胞外基質（extracellular matrix，ECM）在腫瘤侵襲、轉移過程中起到重要的屏障作用，而基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族位于腫瘤侵襲的偽足頭部，能夠降解ECM在腫瘤的侵襲及轉移過程中起到關鍵性作用，因此在近年來備受關注。Agostini M等[3]從荷瘤小鼠的OTSCC SCC-9細胞中分離出遠端轉移的ZsGreen LN-1細胞株，并檢測其蛋白表達等，發現MMP-2、人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2，亦稱ErbB-2）和粘附因子-2（Cadherin-2，CDH2）等表達明顯增強，而給予奧利司他處理后，頸部淋巴結轉移的數量明顯減少。Yoshii Y等[14]發現在前列腺癌細胞株中FAS抑制劑阻止細胞偽足的形成，并抑制細胞粘附、遷移和侵襲。表明MMP家族與腫瘤侵襲、轉移的關系，推測FAS抑制劑奧利司他能夠對MMP-2、ERBB-2、CDH2等產生影響，從而抑制腫瘤的侵襲及轉移。

3.2 抑制新生血管形成

Seguin F等[4]發現奧利司他及淺藍菌素均能明顯減少荷瘤小鼠黑素瘤肺轉移瘤周邊的血管長度、覆蓋面積；同時他們使用藥物處理黑素瘤細胞，并收集其培養基培養兔血管內皮細胞（rabbit aortic endothelial cell，RAEC），RAEC細胞的數量、活性明顯下降，在基質上的毛細血管樣結構形成明顯減少，進一步研究表明奧利司他通過VEGFA165b的介導表現抗血管生成的作用。Agostini M等[3]也發現在OTSCC SCC-9 ZsGreen LN-1細胞中，奧利司他能夠刺激VEGFA165b分泌，從而減少血管新生。

4 奧利司他與聯合用藥

研究發現FAS高表達是腫瘤抗藥性的一種新機制[3]，奧利司他單獨使用能誘導腫瘤細胞凋亡，同時能增敏多種化療藥物作用，Tirado-Velez JM等[15]發現奧利司他增敏硼替佐米誘導多發性骨髓瘤RPMI-8226細胞凋亡， Kant S等[20]的研究表明奧利司他增敏順鉑化療T細胞淋巴瘤，降低FAS表達或應用低濃度的FAS抑制劑奧利司他同樣可使FAS高表達的細胞增敏。

同時Tirado-Velez JM等[15]還發現奧利司他和乙莫克舍分別對RPMI-8226細胞具有細胞增殖的抑制作用，兩者聯用能增強這種作用。

Fujiwara J等[22]則發現奧利司他增敏ROS介導途徑腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）化療前列腺癌，特別是TRAIL耐藥的細胞，兩者聯用對于激素不敏感性前列腺癌（hormone-refractory prostate cancer， HRPC）是一種有前景的化療策略。

由于FAS抑制劑、傳統抗癌化療藥物作用機制存在差異性，奧利司他單獨使用可抑制腫瘤細胞增殖并促進其凋亡，與傳統抗癌化療藥聯用可以起到增敏甚至協同的作用，同時，FAS抑制劑還能夠逆轉腫瘤細胞多藥耐藥的效果等，其完整機制尚需進一步研究。

5 展望

FAS抑制劑近年來是抗腫瘤用藥研究的熱點，早期的淺藍菌素、C75等因為其不穩定性及毒性等無法應用于臨床，但奧利司他作為獲得FDA批準的減肥藥，當前研究提示其較傳統抗癌化療藥抗癌譜廣、毒副作用少，具有明顯的優勢，雖然目前FAS抑制劑的抗腫瘤作用還在體外實驗階段，但進一步深入研究其作用機制，對于開發抗癌新藥以及尋找藥物抗癌作用新靶點、設計新的化療方案等都具有重要意義。

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（收稿日期：2015-03-24）