FABP4與腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化信號通路相關(guān)性的研究進(jìn)展

張 燕，夏 敏

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院消化內(nèi)科，江蘇 無錫 214023)

腫瘤是全球十大死亡原因之一，2014年估計(jì)我國惡性腫瘤新發(fā)病例數(shù)約380.4萬例，中國每年的新發(fā)病例與死亡病例約占全球的21.8%和27%[1]。大部分腫瘤起病隱匿，早期并無明顯的臨床癥狀，大部分患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已是中晚期或廣泛轉(zhuǎn)移，而早期手術(shù)患者5年后仍表現(xiàn)出無癥狀的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，所以大部分腫瘤患者并非死于腫瘤本身，而是死于腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)涉及多基因、多途徑的復(fù)雜過程，其中上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)在腫瘤的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。

脂肪酸結(jié)合蛋白家族(fatty acid binding proteins，F(xiàn)ABPs)是廣泛存在多種組織的脂肪因子，其中FABP4是FABPs中最具特征性的亞型，F(xiàn)ABP4與糖脂代謝、肥胖、心血管疾病、動(dòng)脈粥樣硬化等疾病有關(guān)，近年來研究發(fā)現(xiàn)FABP4可促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移，包括乳腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)直腸癌等[2-6]。其機(jī)制可能是FABP4參與脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，為腫瘤組織提供能量或參與某些靶基因的調(diào)控，促進(jìn)脂肪向腫瘤細(xì)胞聚集[4]。過表達(dá)的FABP4及腫瘤EMT均會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移能力，研究顯示脂肪細(xì)胞與膽管癌細(xì)胞共培養(yǎng)后，脂肪細(xì)胞聚集明顯，F(xiàn)ABP4高表達(dá)，EMT上皮相關(guān)蛋白上皮鈣黏素、β聯(lián)蛋白等下降，促進(jìn)間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而發(fā)生EMT[7]。現(xiàn)就FABP4與EMT的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 FABP4的結(jié)構(gòu)與功能

FABP4最早在脂肪細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，所以又稱為脂肪型FABP，位于人類8q21染色體區(qū)域，是一種分子量為14 600的脂質(zhì)蛋白，包含4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)顯子，3個(gè)順向和1個(gè)反向FSE1元件、1個(gè)FES2元件、1個(gè)甘油-3-磷酸脫氫酶基因以及糖皮質(zhì)激素的正性調(diào)節(jié)區(qū)、增強(qiáng)子蛋白結(jié)合位點(diǎn)和異源二聚體c-fos/c-Jun結(jié)合位點(diǎn)[8]。不同物種間細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)結(jié)合蛋白的氨基酸序列同源性表現(xiàn)為20%～70%，都有一個(gè)共同的三維結(jié)構(gòu)[9]：圍繞疏水核心形成一個(gè)扭曲的β折疊桶。折疊桶是由10個(gè)反向平行鏈組成的2個(gè)幾乎垂直的片型，并以螺旋-卷曲-螺旋的結(jié)構(gòu)域作為帽子覆蓋在頂端，形成一個(gè)配體結(jié)合口袋[10]，其螺旋結(jié)構(gòu)的末端氨基酸序列決定了非酯化脂肪酸的轉(zhuǎn)移速率。這種結(jié)構(gòu)能與脂肪酸分子甲基相結(jié)合，與疏水性飽和脂肪酸和花生酸結(jié)合緊密，增強(qiáng)非酯化脂肪酸脂溶性，幫助脂質(zhì)進(jìn)入線粒體或過氧化物酶體內(nèi)，或轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)?；诎被嵝蛄袑ABPs分為3組：①肝結(jié)合型FABP和回結(jié)腸型FABP；②心臟型FABP、腦型FABP、表皮型FABP、髓磷脂型FABP、脂肪型FABP和睪丸型FABP；③腸型-FABP。

FABP4主要表達(dá)于脂肪細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和微血管內(nèi)皮細(xì)胞[11]。FABP4功能如下。①調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝：FABP4參與脂肪酸的攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)、釋放，當(dāng)非酯化脂肪酸通過自由擴(kuò)散或被動(dòng)方式進(jìn)入到脂肪細(xì)胞或巨噬細(xì)胞時(shí)，F(xiàn)ABP4以共價(jià)鍵的形式特異性結(jié)合未酯化的脂肪酸，轉(zhuǎn)運(yùn)至各個(gè)部位，參與代謝，或進(jìn)入線粒體酯化，或進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與三酰甘油的合成[12]。②參與炎癥反應(yīng)：研究發(fā)現(xiàn)選擇性阻斷裸鼠脂肪細(xì)胞中FABP4的表達(dá)可以減少巨噬細(xì)胞中炎癥因子的釋放；通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中FABP4的表達(dá)可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展[12]。③參與血管內(nèi)皮的形成：研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生成因子可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞FABP4的產(chǎn)生[13]，下調(diào)FABP4可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和發(fā)芽，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞與癌細(xì)胞間的脂質(zhì)傳遞顯著減少，減少腫瘤血液灌注，抑制其生長及新血管生成[14]。Guaita-Esteruelas等[5]發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者血清中FABP4含量較高，其水平與腫瘤的大小、浸潤程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移程度及其他惡性特征呈正相關(guān)；外源性FABP4可能通過與脂肪酸結(jié)合促進(jìn)前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[6]。FABP4在肺癌組織中的mRNA和蛋白表達(dá)均顯著高于非癌組織[15]。Nieman等[4]通過動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)敲除FABP4基因會(huì)抑制小鼠卵巢轉(zhuǎn)移瘤的生長，提示FABP4在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用[16]；應(yīng)用腺病毒感染的方法過表達(dá)FABP4，可促進(jìn)膽管癌細(xì)胞的侵襲，但具體的機(jī)制尚待研究。

2 EMT

EMT是指上皮細(xì)胞在特定的生理或病理情況下轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程。在發(fā)生EMT的過程中，腫瘤上皮細(xì)胞排列失去極性，細(xì)胞間黏附性下降，緊密連接松散，細(xì)胞基底被破壞，失去與基膜的連接的上皮表型，獲得了較高的遷移與侵襲、抗凋亡和降解細(xì)胞外基質(zhì)能力的間質(zhì)表型，而這些特征就是腫瘤發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移的前提條件。研究表明，上皮標(biāo)志物有上皮鈣黏素、角絲蛋白、β聯(lián)蛋白、緊密連接蛋白等，間葉性標(biāo)志物有波形蛋白、神經(jīng)鈣黏素等[17]。

上皮鈣黏素在正常組織中表達(dá)穩(wěn)定，EMT的發(fā)生主要是上皮鈣黏素的表達(dá)及穩(wěn)定性發(fā)生改變, 腫瘤細(xì)胞獲得侵襲能力的第一步是上皮鈣黏素喪失黏附能力，腫瘤細(xì)胞上皮鈣黏素下調(diào)，可以使非侵襲性腫瘤轉(zhuǎn)變?yōu)楦咔忠u性腫瘤，從而促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移[18]。研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中的上皮鈣黏素因子下調(diào)可增強(qiáng)癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移能力[19-21]。腫瘤的轉(zhuǎn)移就是惡性腫瘤細(xì)胞脫離了其原發(fā)的部位，再通過各種途徑轉(zhuǎn)運(yùn)到靶器官，然后繼續(xù)增殖生長后形成了同樣性質(zhì)腫瘤的過程，浸潤區(qū)域發(fā)生去分化的非增殖細(xì)胞不僅丟失了自身特征性，同時(shí)也獲得了間質(zhì)細(xì)胞樣表型，具有更高的侵襲性。因此，EMT在腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用，可能是啟動(dòng)惡性腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。

3 FABP4與EMT相關(guān)信號通路

3.1Notch信號通路 Notch信號通路在組織中具有高度保守性，在細(xì)胞發(fā)生、發(fā)育、分化、增殖和凋亡等過程中具有廣泛的調(diào)控作用[22]。在哺乳動(dòng)物中，Notch系統(tǒng)是由4個(gè)跨膜受體(Notch-1，-2，-3，-4)及5個(gè)屬配體(Jagged-1，-2)和δ(DLL-1，-3，-4)家族組成。研究表明Notch-1/DLL-4通路可能在腫瘤新生血管形成中發(fā)揮重要作用[23]。血管內(nèi)皮生長因子是刺激腫瘤間質(zhì)和新生血管形成的關(guān)鍵因子。血管內(nèi)皮生長因子與內(nèi)皮細(xì)胞上的血管內(nèi)皮生長因子受體2結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞表面DLL-4增加，促進(jìn)鄰近細(xì)胞旁分泌Notch信號的激活，利用α分泌酶和γ分泌酶激活一系列酶聯(lián)反應(yīng)發(fā)生裂解，從而釋放出Notch受體中的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(intracellular portion of Notch，NICD)，NICD由胞質(zhì)入核，通過細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物(Foxo1)誘導(dǎo)NICD與FABP4基因啟動(dòng)子區(qū)間接結(jié)合，利用非酯化脂肪酸誘導(dǎo)FABP4轉(zhuǎn)錄表達(dá)，高表達(dá)的FABP4促進(jìn)腫瘤組織中血管生成，目前已在多種腫瘤，如乳腺癌、卵巢癌、膽管癌等中描述。FABP4過表達(dá)與高脂血癥相關(guān)，有研究證實(shí)，高脂血癥極可能導(dǎo)致缺氧狀態(tài)，腫瘤中缺氧微環(huán)境中缺氧誘導(dǎo)因子-α發(fā)揮其活性，通過調(diào)控鋅指轉(zhuǎn)錄因子Snail、波形蛋白、上皮鈣黏素、核因子κB等下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)Snail，從而降低上皮鈣黏素水平，促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力[24]，如肝癌[25-26]、胰腺癌[27]等。研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)共培養(yǎng)后實(shí)時(shí)熒光聚合酶鏈反應(yīng)檢測FABP4過表達(dá)，Western blotting檢測EMT相關(guān)蛋白上皮鈣黏素下調(diào)，Snail因子上調(diào)，促進(jìn)了膽管癌細(xì)胞EMT的發(fā)生[7]。關(guān)于炎癥反應(yīng)的研究中通過建立FABP4基因敲除鼠模型發(fā)現(xiàn)Notch通路中核因子κB活性降低，核因子κB作為Notch下游核因子，靜息狀態(tài)下與其抑制蛋白結(jié)合，以無活性形式存在于胞質(zhì)，活化后參與發(fā)生EMT現(xiàn)象[28]。Notch信號通路不一定獨(dú)立行使其功能，轉(zhuǎn)錄因子也不能獨(dú)立完成工作，功能協(xié)同作用才能促進(jìn)EMT發(fā)生，進(jìn)一步的Notch信號通路研究尚待研究。

3.2磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號通路 PI3K/Akt是一個(gè)經(jīng)典的抗凋亡的信號通路，在腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。而糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK3β)作為其下游的靶基因，是細(xì)胞內(nèi)多種信號通路的關(guān)鍵因子，在腫瘤發(fā)生、增殖、侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。當(dāng)細(xì)胞因子、生長因子和物理刺激等通過激活PI3K磷脂酰肌醇三磷酸隨即產(chǎn)生，信號蛋白Akt與磷脂酰肌醇三磷酸結(jié)合使Akt磷酸化，Akt活化程度受FABP4調(diào)控，低表達(dá)的FABP4會(huì)促進(jìn)短鏈脂肪酸在細(xì)胞內(nèi)聚集，使Akt磷酸化程度升高，活化的Akt可磷酸化GSK3β的第9個(gè)殘基，進(jìn)而利于GSK3β泛素化，促進(jìn)Snail核易位，阻止其參與Snail的降解，穩(wěn)定Snail表達(dá)水平和轉(zhuǎn)錄活性，Snail通過直接結(jié)合上皮鈣黏素、波形蛋白啟動(dòng)子，抑制上皮鈣黏素表達(dá)，從而上調(diào)間葉性標(biāo)志物波形蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致上皮細(xì)胞極性改變，胞間粘連下降，抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞過度增殖，誘發(fā)EMT[29]?；罨腁kt激活I(lǐng)κBα激酶后，活化的IκBα激酶降解IκB，IκB作為核因子κB的抑制劑，IκB降解后反而促進(jìn)核因子κB從細(xì)胞質(zhì)釋放入核，激活其靶基因，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤的遷移[30]。

宮頸鱗狀細(xì)胞癌的研究通過Western blotting檢測發(fā)現(xiàn)FABP4含量高的組中磷酸化Akt蛋白、GSK3β、EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Snail1、Snail2、Twist1表達(dá)水平明顯高于對照組，上皮鈣黏素水平明顯低于對照組，研究證實(shí)FABP4的升高通過Akt-GSK3β-Snail途徑促進(jìn)宮頸鱗狀細(xì)胞癌發(fā)生EMT[31]。

3.3轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)信號通路 關(guān)于TGF-β參與腫瘤EMT的報(bào)道較多，其機(jī)制主要是Smad依賴通路和非Smad依賴通路。典型的Smad依賴通路中TGF-β與細(xì)胞膜上的TGF-βⅡ型受體結(jié)合，TGF-βⅡ激酶激活TGF-β1受體磷酸后激活下游Smad2/3，磷酸化Smad2/3與胞內(nèi)Smad4結(jié)合形成三聚體，進(jìn)入細(xì)胞核與DNA發(fā)生作用，促進(jìn)EMT的發(fā)生[32]。研究表明，TGF-β1能夠快速激活轉(zhuǎn)錄因子Smad2/3，活化的Smad2/3全部轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，抑制了脂肪定向分化，同時(shí)降低了脂肪標(biāo)志物FABP4表達(dá)水平[33]。研究通過Western blotting檢測過表達(dá)FABP4與對照組發(fā)現(xiàn)TGF-β相關(guān)蛋白Smad3并未發(fā)生變化，表明此通路中FABP4與EMT是否存在關(guān)系并不明確[7]。

在哺乳動(dòng)物內(nèi)TGF-β非Smad依賴通路是TGF-β通過激活下游蛋白MAPK途徑，主要有4組[28]：①ERK1/2信號通路，與細(xì)胞增殖最為密切；②c-Jun 氨基端激酶通路，活化的c-Jun 氨基端激酶與細(xì)胞凋亡有關(guān)；③p38MAPK通路，與細(xì)胞分化、炎癥、凋亡有關(guān)，與細(xì)胞分化、炎癥、凋亡有關(guān)，國外有研究認(rèn)為降低其活性，從某種程度上可以抑制凋亡，導(dǎo)致肝癌細(xì)胞無限生長；④ERK5/BMKI(大MAPK)通路[34]。其中ERK通路與EMT密切相關(guān)。ERK信號分子可被多種其他的信號分子激活，與其細(xì)胞膜上特異性受體結(jié)合，形成二聚體，同時(shí)激活自身酪氨酸激酶；受體上磷酸化的酪氨酸與位于細(xì)胞膜上的接頭蛋白Grb2的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而激活MAPK激酶激酶(Raf)，通過經(jīng)典的Raf-MEK-ERK途徑選擇性激活ERK1和ERK2，活化后的ERK1和ERK2可以由胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至核內(nèi)，介導(dǎo)核因子κB因子活化，從而參與腫瘤轉(zhuǎn)移等多種生物學(xué)反應(yīng)。活化的ERK促進(jìn)Twist mRNA和蛋白表達(dá)增加，進(jìn)一步促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶1的表達(dá)，抑制上皮鈣黏素表達(dá)，促進(jìn)EMT發(fā)生[35]。有研究通過構(gòu)建FABP4真核表達(dá)載體實(shí)驗(yàn)證明，過表達(dá)FABP4可明顯抑制脂肪細(xì)胞中c-Jun 氨基端激酶、p38MAPK和ERK的磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)其下游靶點(diǎn)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白磷酸化，活化的雷帕霉素靶蛋白會(huì)介導(dǎo)下游重要信號分子參與蛋白合成、血管生成進(jìn)而影響細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡，早期多種惡性細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)雷帕霉素靶蛋白過表達(dá)，尤其與胃癌相關(guān)，因此過表達(dá)的FABP4與惡性腫瘤的增殖轉(zhuǎn)移相關(guān)；而干擾FABP4后p38MAPK和ERK磷酸化水平顯著上升，雷帕霉素靶蛋白磷酸化水平顯著下降，抑制細(xì)胞凋亡、血管生成[36]。

3.4FABP4/過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR)γ信號通路 PPAR是調(diào)節(jié)目標(biāo)基因表達(dá)的核內(nèi)受體轉(zhuǎn)錄因子超家族成員，它具有多種生物學(xué)效應(yīng)，可促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化、脂肪形成，調(diào)節(jié)體內(nèi)糖代謝、影響腫瘤生長。主要存在3種亞型：PPARα、PPARβ、PPARγ[37]。其中PPARγ主要表達(dá)于脂肪細(xì)胞，活化的PPARγ可誘導(dǎo)前脂肪細(xì)胞分化，體內(nèi)PPARγ可以被天然的激動(dòng)劑(脂肪酸、類花生四烯酸)和合成激動(dòng)劑(吡格列酮、羅格列酮等)激活，從而調(diào)節(jié)多基因表達(dá)(包括脂聯(lián)素、FABP4基因等)，已證實(shí)FABP4的表達(dá)可以被PPARγ激動(dòng)劑調(diào)控[38]。同時(shí)，F(xiàn)ABP4結(jié)構(gòu)中的核定位信號和出核信號可以將胞質(zhì)內(nèi)特異性配體遞呈給核內(nèi)PPARγ，增強(qiáng)PPARγ轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)PPARγ入核，活化的PPARγ可以通過調(diào)控下游基因，如抑癌基因[第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源物(PTEN)]、原癌基因(c-myc)、基質(zhì)金屬蛋白酶9來實(shí)現(xiàn)抑制細(xì)胞生長、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤新生血管形成等生物學(xué)效應(yīng)?；罨腜PARγ上調(diào)PTEN，抑制PI3K/Akt途徑，使胰腺癌細(xì)胞周期靜止，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，減少EMT發(fā)生[39]。

4 小 結(jié)

惡性腫瘤一直嚴(yán)重威脅著人類的健康、影響生活質(zhì)量，對其發(fā)生、發(fā)展、治療及預(yù)后的研究非常重要。FABP4在部分腫瘤中表達(dá)增高，參與癌癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控下游靶向基因，在腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用。過表達(dá)的FABP4可以參與Notch/DLL-4信號通路，促進(jìn)腫瘤新生血管形成，上調(diào)Snail轉(zhuǎn)錄因子，抑制其與上皮鈣黏素啟動(dòng)子特定DNA序列結(jié)合，從而下調(diào)上皮鈣黏素，促進(jìn)腫瘤EMT現(xiàn)象；也可以參與PIK3/Akt通路抑制Snail降解，從而穩(wěn)定Snail因子，導(dǎo)致上皮鈣黏素表達(dá)下降，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞EMT現(xiàn)象發(fā)生，使得腫瘤細(xì)胞獲得更高的侵襲、轉(zhuǎn)移能力；還可以參與TGF/MAPK/ERK、FABP4/PPARγ等信號通路，通過介導(dǎo)核因子κB、雷帕霉素靶蛋白轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，在腫瘤細(xì)胞浸潤、侵襲中發(fā)揮重要作用。然而FABP4通過相關(guān)信號通路促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制仍需深入研究。