田震 胡文鑫 黃玉華

前列腺癌(prostate cancer, PCa)的發(fā)病率在男性惡性腫瘤中位居第二[1]，我國(guó)PCa發(fā)病率逐年上升，嚴(yán)重影響老年男性的生活質(zhì)量。雖然PCa的診斷和治療已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，但隨著代謝組學(xué)的深入研究，脂質(zhì)代謝被證明與PCa密切相關(guān)。未來(lái)有望通過(guò)脂質(zhì)代謝作為診斷和治療PCa的突破點(diǎn)，本文主要就脂質(zhì)代謝在PCa各個(gè)階段如何發(fā)揮作用做一綜述。

一、脂質(zhì)及其生物學(xué)作用

脂類被定義為可溶于非極性有機(jī)溶劑而不能溶于水，在化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)上非均一的化合物，其物理性質(zhì)從高度疏水到親水及親脂各不相同。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，脂質(zhì)被分為8類，即脂肪酸(fatty acid, FA)、甘油脂、甘油磷脂、甾醇與甾醇衍生物、鞘磷脂、戊烯醇脂、糖脂和聚酮[2]。脂質(zhì)合成的主要場(chǎng)所位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體，在參與調(diào)節(jié)多種生命活動(dòng)過(guò)程中，脂質(zhì)不僅作為細(xì)胞及細(xì)胞器膜的重要組成成分，還在能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)運(yùn)輸、信息識(shí)別與信號(hào)傳遞、細(xì)胞發(fā)育和分化及維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)等方面起到重要作用[3]。例如FA，作為復(fù)雜脂類的主要構(gòu)成成分，其代謝過(guò)程主要包括從頭合成氧化、去飽和及加長(zhǎng)而生成不同飽和程度、不同碳鏈長(zhǎng)度的FA。FA代謝過(guò)程中的關(guān)鍵酶均在脂代謝穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用[4-5]。FA的來(lái)源除了通過(guò)脂解酶將甘油酯、磷脂、鞘脂、固醇脂等脂類水解。一些必需FA因無(wú)法在體內(nèi)合成，飲食便成為其主要來(lái)源。同樣在脂質(zhì)中占據(jù)一席之地的甾醇，其代表主要為膽固醇，在維持真核細(xì)胞生存和細(xì)胞膜完整上有著不可或缺的作用。過(guò)多游離甾醇可能會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性，所以甾醇合成的平衡和調(diào)節(jié)非常重要[6]。其他的脂質(zhì)也通過(guò)各自不同的代謝途徑，在細(xì)胞代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

二、正常前列腺細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝

FA作為構(gòu)成脂質(zhì)的主要成分，參與多種細(xì)胞活動(dòng)過(guò)程，如細(xì)胞膜的構(gòu)建、蛋白質(zhì)在膜上的定位、脂質(zhì)第二信使前體的合成以及作為儲(chǔ)存能量的介質(zhì)，還可參與肺表面活性物質(zhì)和乳脂的產(chǎn)生等特殊的功能活動(dòng)。正常細(xì)胞中的FA是從食物中獲得的，在正常的有機(jī)個(gè)體中，F(xiàn)A動(dòng)態(tài)平衡的中心是肝臟和脂肪組織，并根據(jù)飲食的不同，可以將過(guò)量的碳轉(zhuǎn)化為FA，以便儲(chǔ)存或分配到全身。

正常前列腺上皮細(xì)胞自身從頭合成FA的能力及產(chǎn)脂酶的表達(dá)均較低，需要從循環(huán)中獲得所需的大部分FA，并在雄激素受體(androgen receptor, AR)的調(diào)節(jié)下通過(guò)糖酵解產(chǎn)生絕大部分能量。正常的前列腺上皮細(xì)胞內(nèi)存在著鋅聚集，通過(guò)抑制間烏頭酸酶，從而限制檸檬酸的氧化并使其積累，當(dāng)正常積累鋅的檸檬酸產(chǎn)生細(xì)胞向失去積累鋅的檸檬酸氧化細(xì)胞轉(zhuǎn)化時(shí)，鋅濃度降低，喪失了對(duì)間烏頭酸酶的抑制作用，間烏頭酸酶允許檸檬酸通過(guò)Krebs循環(huán)氧化，從而用作從頭生成脂肪的底物即乙酰輔酶A或?yàn)橹旧商峁┠芰縖7-9]。

膽固醇作為維持正常細(xì)胞穩(wěn)態(tài)所必需的脂質(zhì)，不僅是類固醇激素的前體，形成雄激素促使PCa細(xì)胞增殖；也是質(zhì)膜的重要組成部分，在維持膜的完整性和流動(dòng)性、形成膜的微結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著關(guān)鍵作用[10]。正常人體組織的膽固醇來(lái)源主要有兩個(gè)途徑，一是外源性攝取，即飲食；二是內(nèi)源性原位合成，即在肝臟中由初始的乙酰輔酶A經(jīng)過(guò)甲羥戊酸途徑等一系列的酶反應(yīng)最終合成膽固醇，并在低密度脂蛋白及受體幫助下轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，該過(guò)程受甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein, SREBP)尤其是SREBP-2的調(diào)節(jié)。大多數(shù)與膽固醇合成相關(guān)的酶，包括3-羥基-3-甲基戊二酸輔酶A還原酶，也都受到SREBP的直接調(diào)控[11-13]。升高的膽固醇可以通過(guò)氧化轉(zhuǎn)化為氧甾醇，或以膽固醇酯(cholesterol ester, CEs)的形式儲(chǔ)存在脂滴中[14]；而在腎上腺和睪丸等產(chǎn)生類固醇的組織中，膽固醇又可以轉(zhuǎn)化為類固醇激素。過(guò)量的膽固醇則可通過(guò)受肝X受體直接調(diào)控的三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A-1(ATP-binding cassette transporter A1, ABCA1)運(yùn)輸?shù)窖褐衃15]。

三、早期PCa細(xì)胞中脂質(zhì)代謝改變

腫瘤的類型和病因雖千差萬(wàn)別，但腫瘤細(xì)胞代謝異常的屬性決定了其紊亂的生長(zhǎng)和增殖過(guò)程需要核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等細(xì)胞構(gòu)件，而構(gòu)件的來(lái)源就是異常代謝中不斷累積的中間產(chǎn)物。腫瘤細(xì)胞中最開(kāi)始被提出的代謝異常是Warburg效應(yīng)，這是一種對(duì)葡萄糖新陳代謝產(chǎn)生能量使用上的改變，在這種變化中，腫瘤細(xì)胞使用葡萄糖中的碳來(lái)構(gòu)建其他分子，而不是完全將它們氧化成二氧化碳[16]。另一種常見(jiàn)的腫瘤代謝改變是谷氨酰胺代謝增加。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，α-酮戊二酸通過(guò)進(jìn)入克雷布斯循環(huán)產(chǎn)生ATP，而谷氨酰胺是代謝產(chǎn)生α-酮戊二酸的主要能量底物[17]。最后一種是本文所提及的在腫瘤細(xì)胞中脂質(zhì)代謝的改變。

正常人體組織會(huì)優(yōu)先使用外源性脂質(zhì)，即膳食來(lái)合成新的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)，而從頭(內(nèi)源性)FA合成途徑通常被抑制，合成途徑中產(chǎn)脂酶的表達(dá)也維持在較低水平。在PCa細(xì)胞發(fā)生的早期，F(xiàn)A合成酶(fatty acid synthase, FASN)基因拷貝數(shù)增加，以致FASN蛋白合成增加，前列腺上皮增生和上皮內(nèi)腫瘤的發(fā)生概率也隨之增加[18]。泛素特異性蛋白酶-2a被認(rèn)為是PCa干預(yù)的潛在靶點(diǎn)[19]，對(duì)于穩(wěn)定的FASN蛋白，增加PCa中的FA合成有著重要意義。而該酶的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子是SREBP-1c。雄激素和表皮生長(zhǎng)因子可以刺激PCa細(xì)胞中SREBP-1c的表達(dá)，而AR的表達(dá)又受SREBP-1c的調(diào)控，增加生脂酶的表達(dá)，從而形成一個(gè)正反饋回路，促進(jìn)FASN的表達(dá)。有研究在PCa細(xì)胞的AR基因中發(fā)現(xiàn)了SREBP-1轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，過(guò)表達(dá)SREBP-1會(huì)增加PCa細(xì)胞的致瘤性和侵襲性[20-21]。這些結(jié)果表明雄激素信號(hào)與FA合成的激活密切相關(guān)，兩者協(xié)同促進(jìn)PCa的發(fā)生和發(fā)展。

膽固醇代謝異常也與早期PCa發(fā)生密不可分，甲羥戊酸途徑合成膽固醇過(guò)程中酶的轉(zhuǎn)錄受激活的SREBP-2轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控。Freeman等[22]發(fā)現(xiàn)在膽固醇合成過(guò)程中，甲羥戊酸途徑產(chǎn)生幾種用作蛋白質(zhì)修飾劑的代謝中間產(chǎn)物，如類異戊二烯、香葉基焦磷酸酯和法尼基焦磷酸酯，這些中間產(chǎn)物均可以使Ras和Rho等癌基因蛋白提前甲基化，從而調(diào)節(jié)PCa細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。膽固醇本身也可以在翻譯后修飾促癌蛋白，如Sonic hedgehog促進(jìn)去分化、腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[23-24]。PCa細(xì)胞生存的關(guān)鍵信號(hào)是通過(guò)脂筏傳遞的，膽固醇作為質(zhì)膜脂筏微域的主要成分，它可以介導(dǎo)致癌蛋白信號(hào)復(fù)合體的形成，維持早期PCa細(xì)胞穩(wěn)定而不發(fā)生細(xì)胞凋亡[25]?？傊?，甲羥戊酸途徑產(chǎn)生的脂質(zhì)分子所具有的生物學(xué)功能包括翻譯后修飾、脂筏形成和類固醇合成，這些都能夠影響早期PCa的發(fā)生和發(fā)展。

四、進(jìn)展期PCa細(xì)胞中脂質(zhì)代謝改變

脂質(zhì)代謝異常改變誘導(dǎo)PCa細(xì)胞發(fā)生后，一方面雄激素信號(hào)介導(dǎo)癌癥進(jìn)展，另一方面PCa細(xì)胞中異常脂質(zhì)代謝繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。SREBP作為脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，不僅在早期PCa細(xì)胞中發(fā)揮作用，在進(jìn)展期PCa細(xì)胞中同樣重要。AR介導(dǎo)的mTOR活化促進(jìn)SREBP的加工、活化[26]。與正常或良性前列腺增生組織相比，SREBP蛋白在人類前列腺腫瘤組織中普遍高表達(dá)，特別是SREBP1的表達(dá)與疾病進(jìn)展和Gleason分級(jí)呈正相關(guān)。此外，mRNA數(shù)據(jù)集揭示了SREBP在前列腺腫瘤中的表達(dá)相比較于正常前列腺組織有著顯著增加，隨著SREBP激活，F(xiàn)ASN高表達(dá)，癌細(xì)胞中脂質(zhì)開(kāi)始合成，生成FA。生成的FA通過(guò)以下3個(gè)方面在進(jìn)展期PCa細(xì)胞的發(fā)展及轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用：①長(zhǎng)鏈飽和FA如棕櫚酸酯能夠順利進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化，則必須通過(guò)棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(carnitine palmitoyltransferase 1, CPT1)酶解從而轉(zhuǎn)化為可以穿過(guò)線粒體外膜的酰基肉堿，F(xiàn)A通過(guò)在PCa中高表達(dá)的CPT1進(jìn)行氧化分解來(lái)釋放能量；②通過(guò)?；o酶A膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶1儲(chǔ)存在脂滴中，反饋?zhàn)饔糜谥|(zhì)的從頭生成；③轉(zhuǎn)化為磷脂結(jié)合到細(xì)胞膜中，新合成的磷脂與膽固醇一起，形成一種膜微區(qū)，即脂筏，充當(dāng)著磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)途徑或AKT途徑等多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的平臺(tái)[27]。由于信號(hào)通路的激活依賴于脂筏的完整性，可以使用膽固醇合成抑制劑(他汀類)來(lái)降低膽固醇含量，從而破壞信號(hào)通路，減少癌細(xì)胞的增殖。重組人FA結(jié)合蛋白-5(fatty acid-binding protein 5, FABP5)作為細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)伴侶蛋白，作用是協(xié)助FA運(yùn)輸，上調(diào)FABP5在促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)中至關(guān)重要，機(jī)制可能是通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)受體PPARb/d的活性，以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)[28]。

膽固醇的異常代謝不僅在進(jìn)展期PCa細(xì)胞中發(fā)揮主要作用，同時(shí)也是組成脂滴的最主要成分。膽固醇積聚作為癌組織的普遍特征，在組織癌變過(guò)程中發(fā)揮重要作用。目前研究最多的膽固醇代謝調(diào)節(jié)是PTEN/AKT/mTORC1通路和p53基因。PTEN缺失、AKT和mTORC1的異常激活促進(jìn)SREBP-2的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄活性[22,29-32]，使膽固醇在乙酰輔酶A乙酰轉(zhuǎn)移酶1的幫助下，增加在脂滴中的攝取和儲(chǔ)存，從而形成了一個(gè)正反饋回路，維持PI3K/AKT/mTOR/SREBP呈高活性狀態(tài)[33]。SREBP-2又可以調(diào)控HMG-CoA還原酶的表達(dá)，使得在PCa細(xì)胞中，膽固醇穩(wěn)態(tài)被破壞，脂質(zhì)不斷從頭合成導(dǎo)致膽固醇的積聚[32]。同時(shí)，膽固醇外排途徑受到抑制，正常膽固醇外排與ATP結(jié)合ABCA1有關(guān)。Lee等[15]研究表明ABCA1表達(dá)的缺失導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)膽固醇滯留，癌特異性ABCA1高甲基化和蛋白表達(dá)的缺失直接導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平升高。此外，ABCA1高甲基化僅在中、高級(jí)別PCa中被檢測(cè)到，這表明ABCA1的失活與PCa的進(jìn)展有關(guān)。Moon等[34]研究發(fā)現(xiàn)，PCa組織中ABCA1蛋白的表達(dá)水平明顯降低，表明ABCA1在PCa中普遍失活，允許細(xì)胞內(nèi)膽固醇積累從而為PCa的進(jìn)展提供了有利的環(huán)境。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)p53可以通過(guò)誘導(dǎo)小鼠肝臟中ABCA1的表達(dá)來(lái)抑制SREBP-2的激活，從而抑制膽固醇的合成。此外，p53還可以促進(jìn)Lipin1的表達(dá)以抑制SREBP-2的轉(zhuǎn)錄活性，并阻斷乙酰輔酶A的產(chǎn)生，而乙酰輔酶A是膽固醇合成的重要原料[34-36]，從而間接抑制膽固醇的合成。但膽固醇超載會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞毒性，此時(shí)通過(guò)酰基輔酶A膽固醇?；D(zhuǎn)移酶發(fā)生酯化，形成PCa細(xì)胞中的CEs，不僅避免了過(guò)量游離膽固醇所帶來(lái)的毒性，也可以作為能量代謝的原料和雄激素合成的前體。CEs的積累是PCa發(fā)生轉(zhuǎn)移的代謝標(biāo)志，這一結(jié)論已得到部分認(rèn)同。

Lee等[37]的研究表明異常的Wnt/β-catenin信號(hào)與PCa進(jìn)展有關(guān)。β-catenin可與AR形成復(fù)合物，增強(qiáng)PCa細(xì)胞的AR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，β-catenin甚至還與PTEN丟失協(xié)同促進(jìn)腫瘤侵襲。Wnt活性受到脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，在轉(zhuǎn)移性PCa中，高水平的脂質(zhì)合成或攝取為Wnt?；峁〧A底物(即棕櫚酸和棕櫚油酸)，從而促進(jìn)PCa細(xì)胞遷移和侵襲。當(dāng)使用?；o酶A膽固醇?；D(zhuǎn)移酶抑制劑抑制膽固醇酯化，通過(guò)負(fù)反饋環(huán)下調(diào)SREBP，使脂肪生成途徑被抑制，從而限制Wnt酰化所需游離FA的可用性來(lái)抑制PCa的轉(zhuǎn)移。這表明了可以通過(guò)抑制膽固醇酯化，從而限制Wnt?；?，最終延緩PCa的進(jìn)展。

五、去勢(shì)抵抗性前列腺癌細(xì)胞中脂質(zhì)代謝改變

PCa經(jīng)過(guò)內(nèi)分泌治療后，大部分患者病情可緩解，然而，在經(jīng)過(guò)中位生存時(shí)間18～24個(gè)月后，幾乎所有患者都會(huì)進(jìn)展為去勢(shì)抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer, CRPC)。進(jìn)展到CRPC后，PCa組織中AR的mRNA和蛋白質(zhì)水平并不發(fā)生顯著變化，經(jīng)雄激素剝奪治療后，血清中雄激素可降低到去勢(shì)水平，而PCa細(xì)胞內(nèi)雄激素仍然保持較高水平并能夠激活A(yù)R及其下游通路，這一階段內(nèi)的脂質(zhì)代謝變化與之有著密不可分的聯(lián)系。

FASN不僅促使早期PCa細(xì)胞初始增殖，也會(huì)促進(jìn)其進(jìn)展到CRPC。FASN與AR-V7共同作用于CRPC的癌細(xì)胞，加速其發(fā)展，當(dāng)FASN激活時(shí)，會(huì)顯著增加依賴AR的c-Myc及c-Myc調(diào)控的轉(zhuǎn)錄信號(hào)的表達(dá)，而c-Myc過(guò)表達(dá)又會(huì)誘導(dǎo)雄激素非依賴性合成增加。Antonarakis等[38]發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制FASN會(huì)使CRPC代謝體重新調(diào)整，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致AR-FL/AR-V7下調(diào)，抑制CRPC階段癌細(xì)胞生長(zhǎng)。氧化應(yīng)激在CRPC癌細(xì)胞中可以通過(guò)以依賴PLK1的方式激活細(xì)胞中的PI3K-AKT-mTOR通路和AR信號(hào)從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞增殖。PLK1自身也通過(guò)SREBP途徑調(diào)節(jié)來(lái)促進(jìn)PCa中CEs的積累，從而促進(jìn)CRPC中癌細(xì)胞增殖[39]。

FA的合成依賴于檸檬酸三磷酸腺苷裂解酶(ATP-citrate lyase, ACLY)，并抑制AMPK激活來(lái)達(dá)到CRPC癌細(xì)胞的能量穩(wěn)態(tài)，從而維持AR活性、癌細(xì)胞存活和促進(jìn)增殖。抑制ACLY使AMPK激活，使CRPC中癌細(xì)胞對(duì)AR拮抗反應(yīng)敏感，同時(shí)抑制ACLY和AR可抑制癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡，特別是在雄激素低水平的情況下，通過(guò)ACLY-AMPK-AR途徑影響CRPC癌細(xì)胞的代謝依賴性從而潛在地提高AR靶向治療的有效性[40]。FA的分解通過(guò)CPT1A為PCa細(xì)胞增殖提供能量，CPT1A也可以為組蛋白乙酰化提供乙?；约凹涌煨奂に氐挚惯^(guò)程使其快速進(jìn)入CRPC[41]。

Pandey等[42]認(rèn)為CRPC癌細(xì)胞可以從頭合成雄激素，來(lái)補(bǔ)充因雄激素剝奪治療導(dǎo)致的外源性喪失，這源于清道夫受體b型1在CRPC細(xì)胞中表達(dá)和活性升高，促使膽固醇在CRPC細(xì)胞中積累。

脂質(zhì)代謝異常改變與PCa發(fā)生、進(jìn)展密切相關(guān)，F(xiàn)A、膽固醇作為脂質(zhì)的主要代表成分，對(duì)于PCa的影響已毋庸置疑。在PCa各個(gè)時(shí)期均可發(fā)現(xiàn)FA氧化代謝活躍及從頭合成，這被認(rèn)為是惡性腫瘤普遍具有的特異性之一。FA合成和FA氧化組成FA代謝循環(huán)，Menendez等[43]發(fā)現(xiàn)抑制FA合成或FA氧化代謝中的任一關(guān)鍵酶均能抑制體內(nèi)外PCa細(xì)胞生長(zhǎng)，延緩疾病進(jìn)程，提示FA代謝為PCa生長(zhǎng)增殖所必需。同樣，在PCa發(fā)生過(guò)程中觀察到能量代謝變化和膽固醇代謝重編程，膽固醇代謝異常發(fā)生在PCa的各個(gè)階段，PCa組織中膽固醇維持在較高水平，Hager等[44]研究發(fā)現(xiàn)PCa細(xì)胞中補(bǔ)充膽固醇能夠增加腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，通過(guò)靶向降低膽固醇，能夠誘導(dǎo)PCa細(xì)胞凋亡。細(xì)胞內(nèi)膽固醇的代謝受到轉(zhuǎn)錄因子SREBP和雄激素的調(diào)節(jié)，與CRPC的發(fā)生關(guān)系密切。而細(xì)胞通過(guò)蓄積大量的CEs可以持續(xù)不斷地維持膽固醇水平，促進(jìn)PCa的生長(zhǎng)和進(jìn)展。SREBP作為脂質(zhì)代謝中的關(guān)鍵蛋白，通過(guò)誘導(dǎo)FA、膽固醇的生成，促使PCa的發(fā)生、發(fā)展。隨著對(duì)脂質(zhì)代謝的深入研究，靶向脂質(zhì)代謝如FA、膽固醇及關(guān)鍵蛋白的代謝過(guò)程，有助于PCa的早期輔助診斷或?qū)τ谶M(jìn)展有著監(jiān)測(cè)作用，并有可能發(fā)現(xiàn)針對(duì)PCa尤其是CRPC的有效治療靶點(diǎn)。