主要促進因子超家族成員Mfsd 2a的研究進展

朱嘉微，肖 汀*

（國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫學研究中心/中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院，分子腫瘤學國家重點實驗室，癌發生及預防分子機理北京市重點實驗室，北京 100021）

主要促進因子超家族成員2a（major facilitator superfamily domain containing 2a，Mfsd2a）是一種細胞膜蛋白，具有12個跨膜結構域，屬于次級轉運蛋白的主要促進因子超家族[1]。Mfsd2a最早研究開始于胚胎發育中，是人類syncytin-2的受體[2]。研究發現，Mfsd2a在肝臟、腦橋、腦胼胝體、脊髓、小腦等一系列人體組織中表達（骨骼肌和心臟中未檢測出），尤其富集于腦微血管中并且在構成血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）的內皮細胞中高表達[3]。盡管中樞神經系統內皮細胞是血腦屏障的主要單元，但現在已經認識到，在胚胎發育過程中多種細胞間相互作用形成的復雜網絡對血腦屏障的形成和成年期完整性的維持至關重要[4]。其中特異性大分子轉運蛋白，例如葡萄糖轉運蛋白 1（glucose transporter 1，GLUT-1）、Mfsd2a[3，5-6]和細胞外緊密連接（tight junction，TJ）復合物的缺陷可能影響整個腦血管的完整性并產生各種疾病。

1 Mfsd2a在血腦屏障中的作用

哺乳動物腦干的干重大約一半由脂質組成，使其成為體內僅次于脂肪組織的第二大含脂肪的器官[7]。血腦屏障在建立和維持這種高脂質中至關重要[8]。血腦屏障是一把雙刃劍。一方面，這種細胞界面通過屏障和選擇性轉運系統來調節所需的分子，有助于維持恒定的、最佳的神經元功能環境。但另一方面，它在醫學上產生了巨大的挑戰：阻止大多數藥物從血液流向大腦。在這個問題上有兩篇文章可增加我們對血腦屏障的了解：Nguyen等[3]揭示了Mfsd2a能以溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式向腦運輸ω-3 脂肪酸；Ben-Zvi等[6]確定了Mfsd2a通過抑制中樞神經系統內皮細胞的胞吞作用，從而調節血腦血漿成分向大腦轉移的機制。結果發現，這兩個看似無關的過程都依賴于相同的基因Mfsd2a，它在血腦屏障的物質轉運方面起重要作用。

Mfsd2a被認為是血腦屏障形成和維持完整性的關鍵組成部分。有研究工作表明，Mfsd2a在禁食期間由肝臟因素誘導表達[9]，但在肝臟中表達僅為低水平，在大腦中高表達。缺少Mfsd2a的小鼠盡管肝臟代謝正常，但會產生神經系統疾病[10]。

1.1 Mfsa2a抑制內皮細胞的胞吞作用

Ben-Zvi等[6]通過建立功能性血腦屏障來研究Mfsd2a在血腦屏障時空發育中的作用，篩選血腦屏障形成期間表達的特異性基因，發現包括Mfsd2a的主要促進因子超家族在中樞神經系統含血腦屏障的血管中選擇性表達。當Mfsd2a基因敲除后，小鼠中樞神經系統內皮細胞轉胞吞作用顯著增加，推測Mfsd2a可通過抑制中樞神經系統內皮細胞的胞吞起調節作用。并且已有研究[11-12]通過降低小鼠周細胞密度（小細胞內皮細胞周圍的細胞），發現轉胞吞作用有所增加，進一步證實了它在血腦屏障中發揮重要作用。這種轉運途徑從藥物輸送的角度來看極具吸引力，并且至今還沒有證據表明這一運輸過程中對相對分子質量或物理化學性質有限制[12]。

腦內出血是一種常見且致命的中風亞型，它是由腦實質內的血管出血和血腫引起的[13]。由腦出血引起的腦損傷，其發病率和死亡率都很高，嚴重威脅公眾健康。利用顱內出血（intracerebral hemorrhagei，ICH）模型，YANG 等[14]發現 Mfsd2a蛋白表達在腦血腫組織中明顯減少，Mfsd2a敲除/敲降型小鼠誘導腦出血后，血腦屏障滲透性、神經缺陷評分以及腦組織含水量顯著增加，當Mfsd2a過表達后，這些現象得以恢復。YANG等[14]還發現其中調節血腦屏障滲透性的Mfsd2a與囊泡數量的改變密切相關，通過分析緊密連接蛋白表達譜，顯示在Mfsd2a敲降和過表達小鼠中盡管蛋白表達并無差異，但是電子顯微鏡觀察發現在Mfsd2a敲除型小鼠中，胞飲囊泡數量顯著增加[14]。因此，Mfsd2a能通過抑制囊泡轉胞吞作用，減輕由血腦屏障破壞引起的腦出血，這對于開發針對腦損傷病人的藥物影響重大。

1.2 Mfsd2a促進脂質轉運

二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）是一種ω-3脂肪酸，高度富集于腦磷脂，對腦的正常生長和認知功能至關重要[15]。盡管腦磷脂中含有豐富的脂肪酸，但DHA在大腦中無法進行合成，必須通過血腦屏障導入，但大腦中DHA攝取的機制仍未知。脂質體分析表明，Mfsd2a缺陷型小鼠在海馬和小腦中伴隨有神經元細胞損失、認知缺陷、嚴重焦慮癥以及小頭癥，并且腦中DHA水平顯著降低。Mfsd2a是DHA的腦受體，對腦生長和發揮功能而言是必需的[3]。近期研究發現，Mfsd2a以溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式運輸DHA[16]。研究結果揭示了Mfsd2a是第1個促進磷脂運輸的轉運蛋白[3]。

Guemez-Gamboa等[17]調查了兩個非洲家庭，其中4名兒童表現出嚴重的智力障礙和運動缺陷，并在幼年期死亡。突變體Mfsd2a蛋白功能分析顯示，Mfsd2a功能完全喪失，即攜帶DHA和某些其他脂肪酸的LPC轉運功能喪失。Alakbarzade等[18]調查了10名巴基斯坦血統的小頭畸形患者，呈現出了比非洲病例輕微的小頭癥，患者表現出較為溫和的神經障礙，包括智力障礙、言語障礙和運動異常。作者通過全基因組單核苷酸多態（single nucleotide polymorphism，SNP）分析繪制疾病相關基因座，并對一個受影響個體進行外顯子測序，確定了Mfsd2a中的純合突變。但基因功能分析顯示，其不完全失活，且保留了轉運LPC-長鏈脂肪酰基鏈的一些能力。這兩項研究建立了突變對Mfsd2a蛋白的損傷程度（全部或部分功能喪失）及其與小頭癥的癥狀嚴重程度之間的相關性。

2 Mfsd2a在腫瘤中的研究進展

癌癥進程是由體細胞遺傳學和表觀遺傳學改變的積累引起的[19]。已有研究表明1個含有遺傳組件的106 kb連鎖不平衡（linkage disequilibrium，LD）區域，與肺腺癌病人的生存緊密相關[20]。這個區域位于1號染色體p34區，包括Mfsd2a基因。

Spinola等[21]的研究發現在一組肺癌標本中出現了Mfsd2a表達下調，并且通過檢測18對肺癌腫瘤組織以及配對的良性鄰近組織的mRNA水平，證實了原發型非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）發生了Mfsd2a的表達下調（較鄰近組織而言）。作者通過基因芯片分析，發現大部分與Mfsd2a表達相關的基因控制著機體生長發育、神經發育、運動能力、黏附等方面。其中在肺癌細胞中過表達Mfsd2a，可誘導G1期阻斷、S期DNA合成減少、細胞黏附與體外遷移受阻。同時作者用甲基轉移酶抑制劑和去甲基化劑處理非小細胞肺癌細胞系后，Mfsd2a的表達得以恢復，表明了甲基化在這個過程中所起的作用，但是Mfsd2a表達抑制的機制仍不清楚。其他有關基因沉默的可能機制，如體細胞突變、microRNA的影響等有待進一步研究[22]。

成年肝臟具有獨特的再生能力來維持體內平衡[23]。已經有研究報道，肝細胞的干細胞和祖先細胞在受到損害時能產生新的肝細胞[24]。肝細胞在功能上是異質性的，并且根據代謝區帶和基因表達差異可明顯的分為兩個群體：門靜脈周圍肝細胞和中心靜脈周圍肝細胞[25-26]。在肝臟平衡和再生過程中為何會有新形成的肝細胞，這仍然是肝臟生物學中的一個重要課題。研究人員發現，維持血腦屏障的Mfsd2a是門靜脈周圍干細胞的標志物，他們對Mfsd2a+門靜脈周圍肝細胞進行遺傳譜系追蹤，顯示在肝臟內穩態期間，Mfsd2a+群體減少；不過，通過肝部分切除術誘導的肝再生能夠顯著刺激Mfsd2a+門靜脈周圍肝細胞的擴增；與此類似的是，在慢性肝損傷中Mfsd2a+門靜脈周圍肝細胞群體會擴張，完全替代了肝中心靜脈周圍的肝細胞；進一步的研究表明，在肝臟損傷得到修復之后，成年Mfsd2a+肝細胞被重編程為肝中心靜脈周圍肝細胞，由此重建肝臟的代謝區[23]。這些發現可以幫助人們進一步理解與肝臟相關的疾病。

潰瘍性結腸癌是一種影響結腸和直腸的長期自發性炎癥紊亂疾病，其中促炎癥消退信號通路調控的改變是導致潰瘍性結腸癌的關鍵[27]。促炎癥消退進程由脂質介導，例如在腦、視網膜、胎盤內皮細胞中由Mfsd2a運輸的DHA介導[28]。Ungaro等[29]研究了Mfsd2a是如何通過調控腸內皮細胞脂質代謝來促進炎癥消退反應的，通過脂質組和功能性的分析發現，相較于正常和炎癥消退的結直腸癌組織而言，潰瘍性結腸癌病人的促炎癥消退DHA環氧代謝明顯降低。人類腸微管內皮細胞的代謝需要Mfsd2a，它對于腸脈管系統中DHA的維持和代謝來說至關重要。在結腸癌小鼠中植入過表達Mfsd2a的內皮祖細胞，發現Mfsd2a在黏膜發炎區表達并且恢復了內皮促腸炎癥消退的能力。我們可以根據這個通路設計針對潰瘍性結腸癌病人腸道炎癥的藥物。

3 展望

通過上述關于Mfsd2a在腦損傷、肺癌、結直腸癌、慢性肝損傷組織中的介紹，我們可以推測Mfsd2a是一種腫瘤抑制因子。大部分與Mfsd2a表達相關的基因控制著機體生長發育、神經發育、運動能力、黏附等方面。Mfsd2a能減輕炎癥反應，控制機體的穩態，這些發現將有助于人們進一步設計針對各種疾病的藥物。