三磷酸腺苷結合盒轉運體A1在腫瘤發生、發展及治療中的研究進展*

茍鑫，方克偉

（昆明醫科大學第二附屬醫院 泌尿外科，云南 昆明 650101）

三磷酸腺苷結合盒轉運體A1（ATP-binding cassette transporter A 1,ABCA1）作為脂質轉運蛋白發揮功能，通過水解三磷酸腺苷轉運多種底物，介導細胞內磷脂和游離（未酯化）膽固醇向細胞外基質中存在的載脂蛋白（Apo）A-I和相關蛋白的轉運，在膽固醇逆向轉運中起著關鍵性作用[1]。膽固醇在動物體內廣泛存在，不僅是構成細胞膜的重要組成部分，而且在合成膽汁酸參與胃腸消化，合成維生素D和激素方面也起著重要作用[2]。人體內過量的膽固醇積累在腫瘤生長起著一定作用[3]，ABCA1介導膽固醇逆向轉運可使細胞內膽固醇降低，在腫瘤抑制及預防方面可能會有新的突破。

1 ABCA1基因的基本結構與功能

ABCA1基因雖早在1994年由LUCINAI[4]經克隆所得，發現人類ABCA1基因位于9q31，約150 kb，包含50個外顯子和49個內含子。轉錄起點上游1 453 bp是啟動子區，有多個調節脂質代謝的轉錄因子結合位點其編碼的蛋白質由2 261個氨基酸構成，近日，由清華大學顏寧教授與龔欣博士組成的研究團隊采用冷凍電子顯微鏡技術，經過重組人全長ABCA1蛋白制備、透射電子顯微鏡成像、圖像處理及結構解析等步驟，首次獲得重組ABCA1在未結合ATP狀態下近原子級分辨率的結構，并提出ABCA1以lateral access方式轉運細胞內膽固醇的學說[5]。ABCA1是以ATP為主要能源，介導細胞內游離的膽固醇和磷脂流出，與細胞表面的載脂蛋白A-I結合形成新生的高密度脂蛋白（HDL），HDL攝取多余的膽固醇至肝臟，在肝臟中以生成膽汁酸的形式排除體外，維持體內膽固醇的動態平衡，這也是ABCA1預防動脈粥樣硬化的機制之一。丹吉爾疾病（tangier disease,TD）和家族型HDL缺乏正是由于ABCA1基因突變導致HDL嚴重不足[6]。ABCA1基因在抗動脈粥樣硬化中起著不可或缺的作用，其在乳腺癌、結直腸癌、前列腺癌等惡性腫瘤的發生發展中也起著關鍵性的作用。

2 ABCA1在腫瘤研究中的進展

2.1 ABCA1在腫瘤細胞增殖及轉移中的作用

ABCA1基因介導細胞內游離的膽固醇外流至肝臟中，維持體內膽固醇的正常代謝，有研究發現[7]，在小鼠轉基因模型中，小鼠體內的高膽固醇水平能促進乳腺癌細胞的增殖，通過上調ABCA1的蛋白表達，不僅能維持膽固醇的動態平衡，并且在腫瘤細胞增殖中發揮著抑制作用。膽固醇的囤積在前列腺癌的發生中也起著促進作用，并且在腫瘤細胞中膽固醇的合成增加。SMITH等[8]發現ABCA1的缺乏增加線粒體膽固醇，抑制線粒體細胞死亡促進分子的釋放，從而促進癌細胞存活，這表明升高的線粒體膽固醇對癌癥表型是必需的。YANG等[9]發現，番茄紅素通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）-肝x受體α（1xrα）-ATP結合盒轉運體1（Abca 1）途徑，抑制雄激素依賴性前列腺癌細胞的增殖。并且番茄紅素和LXRα激動劑T0901317通過PPARγ-LXRα-ABCA1途徑協同抑制雄激素非依賴性前列腺癌細胞的增殖。LNCaP前列腺癌細胞中主要細胞膽固醇流出轉運蛋白ABCA1啟動子發生明顯的甲基化。研究發現癌癥特異性的ABCA1超甲基化和蛋白質表達的缺失直接導致高細胞內膽固醇水平，并因此促成有利于腫瘤進展的環境[10]。ABCA1還可磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號刺激腫瘤血管內皮生長因子增加，促進肝癌組織血管生成，并增加血管通透性，血管通透性的增加可使腫瘤細胞向毛細血管侵襲的概率增加，使得腫瘤在血液中轉移的風險升高[11]。

2.2 ABCA1在腫瘤細胞治療方面的研究進展

前列腺癌在西方國家是男性常見的惡性腫瘤，但最近在包括中國在內的幾個亞洲國家觀察到前列腺癌的發病率和病死率急劇上升[12]。與正常前列腺細胞相比，前列腺腫瘤細胞內膽固醇前體水平升高，與ABCA1介導的膽固醇外流有關[13]。轉化生長因子β信號通路在前列腺癌發生和維持腫瘤干細胞特性中起關鍵作用，其抑制作用可能與前列腺癌細胞中ABCA1的過度表達有關[14]。流行病學數據表明，低血清膽固醇以及他汀類藥物的使用降低前列腺癌的風險，證明膽固醇代謝在侵襲性前列腺癌發展中的作用[15]。ABCA1的過度表達導致前列腺癌細胞的細胞膽固醇降低和腫瘤生長抑制。另外有研究表明，線粒體膽固醇的升高對前列腺癌細胞有一定的保護性，并可能導致惡性細胞轉化[16]。ABCA1促進線粒體膽固醇水平的降低，線粒體通透性轉換相關細胞色素c的釋放，以及細胞的非凋亡/壞死細胞死亡。最終，ABCA1介導的細胞死亡依賴于膽固醇來調節線粒體功能，而ABCA1缺乏則使線粒體膽固醇升高，最終促進癌細胞存活。ABCA1通過介導膽固醇外流使腫瘤細胞中的膽固醇含量降低，在前列腺癌中起著防止作用，ABCA1各種交叉調控機制也對未來前列腺癌及其他腫瘤的治療得到優化。他汀類藥物通過抑制膽固醇合成來防止侵襲性和晚期前列腺癌的發生，但它能否成功地應用于ABCA1失活的前列腺癌中將是一個有趣的問題。

2.3 ABCA1的表達對腫瘤患者預后的影響

卵巢癌是女性最致命的腫瘤，也是婦科惡性腫瘤中第2常見的惡性腫瘤[17]。由于卵巢癌的早期癥狀較少，患者一般被診斷為晚期腫瘤，盡管化療取得進展，但晚期卵巢癌患者的5年生存率不到20%，反映了晚期卵巢癌患者的不良預后[18]。ABCA1基因啟動子甲基化在卵巢癌細胞株和患者標本中均有表達，其甲基化程度較高、ABCA1表達較低的卵巢癌患者生存期較短[19]。近年來也有流行病學研究表明高膽固醇水平與前列腺癌侵襲性呈正相關[20]。因此，研究前列腺癌細胞如何操縱細胞內膽固醇含量對了解前列腺癌生物學是很重要的。LEE等[21]發現，在LNCaP細胞中ABCA1啟動子的DNA超甲基化有效地抑制基礎表達，并防止由反式激活劑誘導的完全誘導。ABCA1表達的缺失導致細胞內膽固醇的保留。此外，ABCA1高甲基化僅在中、高級別前列腺癌中被檢測到，表明ABCA1的表觀遺傳失活與前列腺癌的進展有關。最后，在研究的所有前列腺癌中，ABCA1蛋白表達的顯著減少和完全喪失是明顯的。總之，研究結果表明ABCA1是前列腺上皮細胞內膽固醇水平的重要調節因子，其在前列腺癌中的普遍失活可能提供有利的環境。ABCA1基因在卵巢癌及前列腺癌細胞中高度甲基化和基因失活，使得ABCA1表達降低，導致癌細胞中膽固醇的積累，促進癌細胞的生長。最近研究發現，ABCA1在結直腸癌晚期患者中明顯過度表達，其過度表達具有增殖優勢，促進上皮向間充質轉化（EMT），增加腫瘤侵襲力，進而惡化大腸癌預后[22]。在腫瘤預后方面，ABCA1的過表達與下調均與其有著直接的關系。

2.4 ABC轉運蛋白在腫瘤耐藥機制中的研究進展

腫瘤干細胞是腫瘤形成的基礎，維持腫瘤的自我更新，因此腫瘤患者的腫瘤復發、轉移和高病死率都與腫瘤干細胞有著密切的關系[23]。雖然腫瘤的治療方法很多，但化療仍是腫瘤治療的主要方法之一。遺憾的是，完全清除腫瘤是目前無法做到，化療失敗是常常面臨的問題，其中90%的是由于化療耐受所引起[24]。目前有研究發現腫瘤干細胞化療失敗正是與ABC轉運蛋白有關，ABC轉運蛋白包括ABCA1、ABCB1、ABCC1、ABCG2等，其中ABCG2有轉運阿霉素、氨甲蝶呤等化療藥物，而ABCB1即P-糖蛋白在50%以上的腫瘤化療中有所表達，能夠轉運多種抗腫瘤藥物[25]。在乳腺癌中，SUN等[26]發現，將阻礙ABC轉運表達的siRNA和腫瘤化療藥物一起加入腫瘤干細胞培養液中時，腫瘤干細胞表現出增強化療藥物敏感性，這種反向抑制ABC轉運表達體證明其在腫瘤干細胞中的作用。BLOISE等[27]發現許多腫瘤耐藥均是由于ABCA1編碼的多藥耐藥（MDR）高度表達，在成人白血病治療中，正是由于MDR1高度表達導致治療失敗。在現階段研究中，ABC轉運蛋白在腫瘤耐藥機制中已明確其作用，但對ABCA1來講，在這方面仍存在許多謎團，需要各位同行一起探討其與腫瘤耐藥的關系，在腫瘤治療方向及探索中提供新的思路。

ABCA1作為細胞內膽固醇外流的關鍵轉運體，目前在抗動脈粥樣硬化中已經取得認可和應用[28]。研究ABCA1基因突變導致其表達降低從而對腫瘤的影響，將為以后的遺傳藥理學奠定一定的基礎。對ABCA1的進一步研究，通過提高和抑制該基因的表達可了解腫瘤細胞的生長機制以及其在化療藥物中的影響機制，為脂質代謝以及腫瘤治療提供更為廣闊的思路，最終為腫瘤抑制、治療及預防提供新的靶點。